月岩和月壤

從月球採回的岩石和表土樣品大致分為3類:①結晶質火成岩,細粒多孔狀(顆粒直徑<1毫米)至中粒等粒狀(顆粒直徑>1毫米)岩石,主要由岩漿結晶形成,少數是晶質化的衝擊熔岩(見隕石坑)。②角礫岩,顯微角礫狀岩石。碎屑直徑約0.1~1.0厘米。由火成岩碎屑、礦物碎屑、玻璃質和月壤機械混合又經壓實形成。③月壤,粒徑小於1毫米的鬆散的顆粒物質。由火成岩的結晶顆粒、細粒岩石碎屑、玻璃碎片(包括玻璃球粒)、少量隕石物質及粉塵混合而成。

月岩和月壤

正文

從月球採回的岩石和表土樣品大致分為3類:①結晶質火成岩,細粒多孔狀(顆粒直徑<1毫米)至中粒等粒狀(顆粒直徑>1毫米)岩石,主要由岩漿結晶形成,少數是晶質化的衝擊熔岩(見隕石坑)。②角礫岩,顯微角礫狀岩石。碎屑直徑約0.1~1.0厘米。由火成岩碎屑、礦物碎屑、玻璃質和月壤機械混合又經壓實形成。③月壤,粒徑小於1毫米的鬆散的顆粒物質。由火成岩的結晶顆粒、細粒岩石碎屑、玻璃碎片(包括玻璃球粒)、少量隕石物質及粉塵混合而成。
月岩類型 根據化學成分和礦物組成,月球結晶質火成岩可劃分為:①月海玄武岩,充填於月海盆地中。岩石含FeO高,含Al2O3低。主要礦物成分為單斜輝石,其次為橄欖石,含斜長石較少。②非月海火成岩,分布於月陸高地上。包括斜長石、長石質玄武岩、粗粒輝長岩、斜長輝長岩及橄長岩等,其中斜長岩占絕大多數。主要礦物成分為富鈣斜長石,其次是單斜輝石,少量斜方輝石。③富克里普岩(KREEP),因岩石中富含鉀(K)、稀土元素(REE)、磷(P)而得名。主要礦物成分中斜長石和斜方輝石的含量大致相等,只含少量鉀長石。此類岩石常呈碎塊分布在月陸高地的角礫岩和月壤中。有人也把非月海玄武岩質岩石(包括蘇長岩、斜長輝長岩及欖長岩)分為富克里普和貧克里普兩類。④極少量的花崗質岩石和純橄欖岩,這些岩石來自高地。
月岩的礦物成分 月岩中發現並經準確鑑定的礦物有60種,比地球上發現的礦物種類(約2200種)少得多。與地球礦物比較,月球礦物在類型上有以下特點:①造岩礦物種類少,缺少含水礦物如蛇紋石類、粘土類礦物。個別礦物中的氫是太陽風的貢獻。②缺少高溫高壓下形成的礦物,如金剛石、紅寶石、藍寶石等礦物。所含礦物為相對低溫低壓下的產物。③缺少自然金、銀等貴金屬礦物。④含一些隕石中的礦物,如金屬鐵鎳、隕硫鐵等。⑤有幾種在地球上未發現的礦物,如靜海石、鐵三斜輝石和低鐵假板鈦礦。
月岩化學 不同類型月岩的化學組成不同。斜長岩與輝長岩富含Al2O3和CaO,FeO含量較低。富克里普岩富含K2O、稀土元素和P2O5。月海玄武岩一般富含TiO2、FeO和MgO。
不同區域的月岩樣品,化學成分有較大差異。A-11(表示“阿波羅”11號探測)和A-17的結晶岩石中含TiO2較高。A-14岩石中FeO和TiO2含量較低,SiO2、Al2O3、K2O含量較高。A-15岩石中 FeO/MgO 比值高,TiO2含量低。A-16和A-17的角礫岩中CaO和Al2O3高,TiO2低。
與地球同類岩石比較,月岩中SiO2含量低;FeO含量較高,幾乎沒有Fe2O3;K2O和Na2O較少,但K2O/Na2O比值較高;不含水;具有較低的K/U比,較高的Cr/U比。
月海玄武岩含FeO大於15%,比地球拉斑玄武岩高1倍。Mg/(Mg+Fe)比值(約0.6)比地球玄武岩(約0.7~0.72)低,比鈣長輝長無球粒隕石(約0.5)高。TiO2含量變化大,有的高達13%,比地球玄武岩高6倍,低的只有1.5%。與碳質球粒隕石比較,微量元素豐度變化範圍可達6個數量級。親鐵元素 Au、Pt、Ir、Os、Re、Ni、Co、Ge和高揮發性元素K、Na、Rb強烈缺少,難熔元素Al、Ca、Ti、稀土元素、Th、U富集。Eu(銪)為負異常
非月海岩石與碳質球粒隕石比較,Mn、Mg、Fe、Cr、Co、Ni、V、Na、Ga、Cu含量低,而 Ba、稀土元素、Th、U、Zr、Tl、Sr、Ca、Al、Sc等相對富集。斜長岩含Al2O3可高達35%,CaO高達20%,含FeO比月海玄武岩低得多,含K、Na少,Eu為正異常。富克里普岩中K、P、Ba、稀土元素、U、Th比斜長岩高50~100倍,Eu為負異常。
月壤 月壤廣泛覆蓋在月陸和月海表面,厚度從幾厘米至一、二十米。除火山噴發造成岩石碎塊和火山灰的沉降外,月表劇烈的溫度變化(±150℃)、隕石和宇宙塵的撞擊是形成月壤的主要原因。所以月壤中除含有月岩中所有的礦物成分外,還增加了隕石衝擊物質和衝擊熔融形成的玻璃顆粒。
不同採樣區月壤的成分,主要取決於基質的岩石類型和化學成分。月壤中所含各類岩石的碎片、顯微角礫、單礦物顆粒、金屬、玻璃的比例不同,使月壤的礦物和化學成分在一定範圍內變化。例如:A-11和A-12月壤在主要成分上是相似的,都以月海玄武岩質角礫岩碎片為主,含少量的斜長輝長岩、斜長岩碎片和衝擊熔融玻璃。但A-12月壤中月海玄武岩碎片含量在26~67%之間,富克里普岩碎片在28~68%之間,斜長岩碎片在4~9%之間,二氧化矽質碎片含量在1~3%之間,隕石物質含量在0~1.5%之間。A-12比A-11月壤平均含TiO2低,含SiO2、K2O、P2O5較高。
月岩和月壤的年齡 最古老的月岩是稀少的橄欖岩和橄長岩,年齡為46億年,代表月球初始熔融後首先凝固的岩石年齡。月球高地斜長岩年齡為41~44億年,代表斜長岩月殼的形成年齡,隨後形成的花崗質火成角礫岩的年齡為40~41億年。玄武岩是最年輕的月岩,弗拉毛羅高地玄武岩的年齡為38.7~39.6億年,月海玄武岩年齡為32~38億年,它們是月球不同時期岩漿作用的產物:①靜海玄武岩35~39億年(低鉀玄武岩37.4~39.3億年,高鉀玄武岩大於32.3~35.3億年)。②澄海金牛-利特羅峽谷玄武岩碎片與玻璃樣品37.1~37.9億年,與靜海玄武岩相當。③雨海玄武岩33~34.5億年。④豐富海玄武岩34.2~34.5億年,與雨海玄武岩相當。⑤風暴洋玄武岩32~33億年。
月壤年齡為43~46億年,月壤是月殼岩石破壞的產物,月壤年齡近似反映月殼的形成年齡。
參考書目
 中國科學院貴陽地球化學研究所編:《月質學進展》,科學出版社,北京,1977。
 N.M.Short,Planetary Geology, Prentice-Hall,London,1975.

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