[Erolast]

Результат querySelectorAll - ссылка не на массив, а на массивоподобный объект, и свойства этого объекта защищены от перезаписи, потому ничего и не работает. Нет, с помощью определенных манипуляций, конечно, для записи открыть свойства можно, но лучше не идти против языка) Создай отдельный массив, и в него заноси.

<div><span></span></div>
<div><span></span></div>
<div><span></span></div>
    
<script>
  var elements = document.body.querySelectorAll('span');
  console.log(elements);
  var parent_elements = [];

  for (var i = 0; i < elements.length; i++) {
    parent_elements[i] = elements[i].parentNode;
  }

  console.log(parent_elements);
</script>

Еще совет - делай отбивку операторов пробелами. Код внезапно становится во много раз читабельнее.