硫化物是月岩和月壤的重要副矿物，蕴含丰富的结构、化学和同位素信息，是研究月球岩浆活动和陨石撞击的重要材料。作为重要的硫化物，镍黄铁矿常与陨硫铁共生。近日，中国科学院地质与地球物理研究所科研团队与合作者，综合利用聚焦离子束-扫描电镜-透射电镜技术，对嫦娥五号返回月壤样品的玄武岩和角砾岩颗粒中的硫化物开展精细结构研究，并获得多个新认识。

研究发现嫦娥五号月壤玄武岩岩屑中镍黄铁矿以包裹体形式赋存于陨硫铁内部，组成了陨硫铁-镍黄铁矿集合体。在分析的月壤角砾岩中，镍黄铁矿多以片状晶和静脉包裹体的形式赋存于陨硫铁的内部和边部，并在镍黄铁矿内部发现了赋存的Fe-Ni金属，三者组成了陨硫铁-镍黄铁矿-FeNi金属集合体。

透射电镜晶体学分析表明，玄武岩中的镍黄铁矿和寄主矿物陨硫铁具有共格的生长关系，还证实包裹体Fe-Ni金属（镍纹石）取向于镍黄铁矿生长。这些晶体学特征指示，镍黄铁矿从寄主陨硫铁中出溶形成，镍纹石从寄主镍黄铁矿中出溶形成。基于原子迁移模型，该研究进一步在物理机制上阐释了矿物陨硫铁→镍黄铁矿和镍黄铁矿→镍纹石出溶转变的可行性。

该研究揭示了月球玄武岩和角砾岩中的镍黄铁矿均是从陨硫铁中出溶形成，推测角砾岩中镍黄铁矿的形成可能与外来的陨石撞击有关。上述成果为探索月球硫化物的起源和地质演化提供了新的限定，并为其他地外样品（如小行星、彗星等）的矿物演化研究提供了新方法。

文/记者 帅俊全 褚尔嘉

编辑/王朝