自从M³在月球上发现PSA之后，桂林理工大学陨石与行星物质研究中心课题组持续关注月球含尖晶石岩石分布和成因方面的研究进展，继NWA 12279含尖晶石橄长岩质斜长岩之后又对NWA 13191含尖晶石冲击熔融复矿碎屑角砾岩进行了研究。论文发表在期刊American Mineralogist。

NWA 13191月球陨石总质量为135 g，未发现成对陨石。主体样品手标本尺寸约9×4×3 cm，无熔壳残留，表面覆盖黄褐色沙漠漆，粒径大于1 cm的斜长石角砾清晰可见（图6）。NWA 13191月球陨石是一个富含尖晶石岩屑的复矿碎屑冲击熔融角砾岩，通过TIMA-X分析，以含尖晶石的镁铝质熔体为判断标准，含尖晶石岩屑的体积含量大约为8%，分布尺寸为40~500 μm，具有不规则的形态。从富含尖晶石岩屑中筛选了64个含尖晶石和镁铝质熔体的角砾作为重点研究对象，分析其岩石结构、矿物组合和相互关系（图1）。

NWA 13191月球陨石中的含尖晶石碎屑主要由富Mg、Al元素的熔体、斜长石、熔长石和尖晶石组成，含少量橄榄石和辉石，斜长石包括重结晶成因和残留体，橄榄石和辉石多数为残留体，橄榄石被冲击熔融交代变质，结构和成分发生改变，尖晶石为重结晶成因。大多数尖晶石为自形到半自形，粒径一般在1~10 μm，最大粒径不超过15 μm。根据尖晶石的成分，可以划分为主群尖晶石和亚群尖晶石（含铬铁矿）。主群尖晶石富含Mg和Al元素（Mg^#=89.2~93.1；Al^#=95.2~98.8），与M³光谱仪解译PSA中尖晶石的成分范围吻合。同时，主群尖晶石的成分与前人模拟实验结晶的尖晶石（Mg^#＞88）和光谱观测计算数据吻合，Al^#值非常接近矿物光谱实验模拟结果（Al^#＞99），暗示了主群尖晶石与PSA关系密切。亚群尖晶石具有相对高含量的Cr、Fe和Ti元素。在产状上分为3种：位于主群尖晶石核部的铬铁矿、含尖晶石镁质斜长岩角砾中、玄武岩或辉长苏长岩角砾中的铬铁矿。其中，含尖晶石镁质斜长岩角砾中亚群尖晶石靠近PST范围，与Apollo 12、14、15、17等返回样品中发现的橄长岩中的尖晶石有类似成分；玄武岩或辉长苏长岩角砾中的亚群尖晶石具有显著的Fe、Cr元素富集特征，或者为铬铁矿（图2）。

图1 NWA 13191月球陨石手标本，红色断线表示尾切的位置

图2 NWA13191含尖晶石角砾的岩石学特征

（a—b）13号和9号角砾的网脉状交织结构；（c）具有鱼鳞状和纳米细纹状结构的7号角砾；（d）63号角砾中自形尖晶石和板条状斜长石被包裹在熔体中形成嵌晶结构；（e）4号角砾的BSE图（左）和对应的Mg、Al、Ca特征X射线图（右），展示了尖晶石组合细节：从内到外，尖晶石分别被镁铁质熔体和富铝熔体包裹，最外层是残留的板条状斜长石（2~10 μm）；（f）镁尖晶石核部为铬铁矿，暗示了镁尖晶石可能为镁铝质熔体交代铬铁矿形成，或者以铬铁矿为结晶核；（g）1号角砾Al元素X射线密度分布图；（h）1号角砾Mg元素X射线密度分布图；（i）1号角砾中斜长石的熔化和重结晶；（j）7号角砾中平行脉状的镁质熔体侵入斜长石中；（k）4号角砾中镁铁质熔体和斜长石呈完全熔融、混合；（l）36号角砾镁质斜长岩完全熔融后元素分异，核部为富Si熔体，往外依次为尖晶石、富镁铝质熔体和熔长石。

图3 月球不同岩石类型中尖晶石成分分布

（a）月球样品中尖晶石成分分布；（b）NWA 13191中主群尖晶石成分，主群尖晶石具有微弱的成分环带，表现为核部相对富镁，边部相对富铁；正三角形和倒三角形分别代表Luna 20月壤10019和2003碎屑中尖晶石的平均成分，他们与主群尖晶石有类似成分，同时与M³解译的PSA尖晶石成分数据吻合。

在NWA 13191的64个分析对象中，49个角砾的镁铁质矿物含量与PSA一致。但遥感高光谱数据无法解译PSA中非晶质（含冲击玻璃、岩浆熔体和太空风化胶结物等）和斜长石含量，而NWA 13191中的49个角砾主要由冲击熔体和斜长石组成，尖晶石含量小于5%。因此，NWA 13191的含尖晶石镁质斜长岩角砾至少代表了一部分PSA。以上分析表明，NWA 13191中的含尖晶石碎屑是橄长岩或镁质斜长岩前体受强烈冲击熔融后，快速淬火不平衡结晶的产物。热力学平衡实验模拟计算表明，镁尖晶石和斜长石在1450~1350℃下依次结晶，此时没有达到橄榄石和辉石的液相线，它们无法结晶，这可能是PSA中未检测到橄榄石和辉石的主要原因。产出于镁铝质冲击熔体或者熔长石中的微米级尖晶石，成分上有2种，一种成分均匀或具有微弱的正环带；另一种含有铬铁矿的核部。2种尖晶石具有不同的成因模式：成分均匀的尖晶石形成于冲击熔融后在镁铝质熔体中的重结晶作用；具有铬铁矿核部的主群尖晶石为镁铝质冲击熔体通过对亚群尖晶石的交代作用形成。部分微米级尖晶石成分正环带的套合表明NWA 13191经历了至少2次较大规模的冲击熔融后尖晶石重结晶作用，暗示了月表冲击成因形成尖晶石的过程是广泛的，且早期形成的尖晶石在合适条件下可以继续生长。

综上所述， NWA 13191中大多数含尖晶石角砾符合PSA特征，少数符合PST特征，本次工作拓展了对月球含尖晶石岩石成因的认识。NWA 13191镁质斜长岩冲击熔融角砾中的微米级尖晶石均为镁铝质熔体重结晶成因，具体生长过程上有直接成核结晶和交代铬铁矿2种方式。

致谢：论文受国家自然科学基金（41866008）、广西科技计划项目（AD23026084，AD23026339；AD1850007）等资助；研究样品来自桂林理工大学地质博物馆；分析测试在桂林理工大学隐伏金属矿产勘查重点实验室、西北大学等实验室完成。

论文信息：

1. Lan F, Xie, Hong Y, Chen^*, Bing K, Miao^*, Wen L, Song, Zhi P, Xia, Guo Z, Chen, Jin Y, Zhang, Si Z, Zhao, Xu K. Gao. A possible origin of the lunar spinel-bearing lithologies as told by the meteorite NWA 13191. American Mineralogist, 2023, https://doi.org/10.2138/am-2022-8728.