月球上的岩石是什么样的?

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最近一段时间科学圈内最火的是谁？

当然是我们刚刚回家的嫦娥五号啦！

嫦娥五号训练时长两年半八年半

（从2011年嫦娥五号探月任务

正式获得国家批复立项时起）

特点是唱、跳、Rap、篮球

登月、取样、返回（手动狗头）

最后的公演（从发射到返回共23天）完美结束

C位出道！

从发射前到返回后

多次霸占微博热搜

妥妥的兼具实力和流量的

年度最佳练习生

嫦娥五号登陆点 来源：中国探月工程

北京时间2020年12月17日凌晨1时59分

我国嫦娥五号在全国人民的期待下顺利回家

在内蒙古四子王旗预定区域安全着陆

完成了我国探月工程“绕、落、回”三步战略任务的最后一项标志着探月工程嫦娥五号任务取得圆满成功

嫦娥五号通过表取（利用机械臂铲取月球表面的土壤样品）和钻取（利用钻孔钻进月面以下采集岩芯样品）两种方式

共带回不同深度月球样品1731克

嫦娥五号月面自动采样 来源：中国探月工程

月球上的土壤样品取回来了，那么大家最好奇的问题是

很遗憾，不能

Sorry，走错频道了，再问一次

作为地学科普的平台，这样的问题才对嘛

今天小编就带大家来认识一下月球上的岩石

月球照片 由2009年随NASA月球勘测轨道飞行器发射升空的LROC相机拍摄

月球也是由不同类型、不同形成方式、不同形成年龄的多类岩石物质构成

综合前人研究（Heiken, et al, 1991；欧阳自远，1988；中国科学院地球化学研究所，1977）

根据不同成因和成分特征进行分类

月球岩石可分为月球玄武岩、高地岩石、KREEP岩和月球角砾岩

月海玄武岩

月海玄武岩这个名字很好地概括了此类岩石的特征

首先该类岩石广泛分布于月海

（虽然叫月海，但其实是指月面上宽广的平原，并没有水，我们平时用肉眼在月面上所看到的暗黑色斑块就是月海）

其次是一种玄武岩，主要矿物组成为斜长石、辉石、富镁橄榄石以及少量氧化物钛铁矿、尖晶石等

其中斜长石含量约20~34％

主要为钙长石或培长石

辉石含量约50~63％

普通辉石多于易变辉石

除橄榄石低钛玄武岩中橄榄石含量可达20％（存在于Apollo12号样品中），其橄榄石含量多低于5％或者为0

钛铁矿含量约10~19％

月海玄武岩根据TiO2含量又可分为高钛玄武岩、低钛玄武岩、极低钛玄武岩（进一步分为极低钛玄武岩和高铝极低钛玄武岩）

月海高铝玄武岩 计划：Apollo 12号 样品号：12038 照片编号：S-69-63819

月海高铝玄武岩原位采样图片 计划：Apollo 12号 样品号：12038 照片编号：S-69-638

月海高钛玄武岩 计划：Apollo 17号 样品号：70017 照片编号：S-73-15723（被用作月球礼物）

月海高钛玄武岩 计划：Apollo 17号 样品号：70215 照片编号：S-77-27645

月海低钛玄武岩 计划：Apollo 12号 样品号：12002 照片编号：S-69-64082

月海低钛玄武岩 计划：Apollo 12号 样品号：12002 照片编号：S-69-64107

地球玄武岩

高地岩石

高地岩石是指产在月球高地

（月球表面高出月海的地区，我们平时用肉眼看到月球上发白发亮的地区就是月球高地）上的岩石

主要分为斜长岩和富镁结晶岩套

高地斜长岩一般具有高Ca、Al的特征，主要由95％的斜长石（富钙斜长石）及少量的低钙辉石组成的岩石类型

除此之外，还含有极少量的橄榄石和单斜辉石组成

是构成原始月壳的最主要的岩石类型

富镁结晶岩套一般包括苏长岩、橄长岩、纯橄岩、尖晶石橄长岩和辉长斜长岩等（欧阳自远，1988）

高地斜长岩 计划：Apollo 15号 样品号：15415 照片编号：S-71-42951 该样品多被叫做Genesis Rock（起源石或创世石）

高地斜长岩原位采样图片 计划：Apollo 15号 样品号：15415 照片编号：AS15-86-11664该样品多被叫做Genesis Rock（起源石或创世石）

Apollo 15号任务指挥员大卫斯科特（右）与通讯员约瑟夫艾伦（左）正在观察样品15415（Genesis Rock）

高地富镁结晶岩 计划：Apollo 17号 样品号：77075 照片编号：S73-23994

高地富镁结晶岩原位采样照片 计划：Apollo 17号 样品号：77075 照片编号：AS17-146-22337

KREEP岩

KREEP岩又称克里普岩

是一种成分特殊的岩石

因富含元素K、REE（稀有元素，Rare Earth Element的简称）和P而被命名为KREEP

KREEP岩根据钾的含量可分为高钾KREEP岩、中钾KREEP岩、低钾KREEP岩

KREEP岩中主要有斜长石、钾长石、辉石、SiO2矿物和不透明矿物

从化学成分上看本质是属于一种玄武岩，但是与月海玄武岩不同的是，KREEP岩都极富K、REE、P、Th、U等不相容元素

而KREEP岩富集这些不相容元素的原因，可能是因为伴随着月球的冷却和分异

这些不相容元素不易进入主要硅酸盐矿物晶格而越来越富集于残余岩浆之中，最终形成存在于月壳与月幔之间的过渡层中的KREEP岩

KREEP岩 计划：Apollo 15号 样品号：15405 照片编号：S75-21518

KREEP岩原位采样图片 计划：Apollo 15号 样品号：15405 照片编号：AS15-86-11659

KREEP岩 计划：Apollo 15号 样品号：15386 照片编号：S76-24073

KREEP岩原位采样图片 计划：Apollo 15号 样品号：15386 照片编号：AS15-90-12233

月球角砾岩

月球角砾岩占人类从月球带回样品总量的60％以上，因此是十分重要的一类月球岩石

月球角砾岩都分布于高地地区

均是在撞击过程中形成的

一般分类是根据角砾岩中角砾的特征

分为单组分角砾岩、双组分角砾岩、多组分角砾岩

由于月球上频繁发生的冲击作用，月球上各种类型的岩石经冲击破碎并发生熔融粘结，导致角砾岩中的物质可来自不同比例的岩石，造成不同角砾岩中的岩石、矿物、化学成分极不均匀

月球角砾岩 计划：Apollo 16号 样品号：61016 照片编号：S72-38971 该样品多被叫做Big Muley，是月球角砾岩样品中最重的一块（11700克）

月球角砾岩 计划：Apollo 15号 样品号：15205 照片编号：S77-22162

月球角砾岩原位采样图片 计划：Apollo 15号 样品号：15205 照片编号：AS15-85-11440

月球角砾岩 计划：Apollo 17号 样品号：70175 照片编号：S73-15345

月球角砾岩原位采样图片 计划：Apollo 17号 样品号：70175 照片编号：AS17-134-20503

地球角砾岩

地球角砾岩

小编带着大家再复习总结一下

月壤

月球上除了岩石

还有一种重要的组成部分——月壤

月壤就是覆盖在月球表层的月表风化物质

狭义上的月壤（Lunar Soil）是指Apollo计划中对月球样品分类时规定直径＜1cm的颗粒

根据观察，月球整个表面几乎都覆盖着厚度不同的月壤

月海地区月壤层厚4~5米，而高地地区月壤层则较厚，可达10~20米

月壤是在陨石撞击

宇宙射线和太阳风轰击

月球昼夜温差大幅度变化导致月球岩石热胀冷缩破碎

这三个过程共同作用下形成的

由于月球缺少大气层的保护，月球经常受到陨石和微陨石的撞击，因此在月壤的形成过程中，陨石和微陨石的撞击起主导地位

也正是由于这种陨石的长期撞击作用，导致形成的月壤成分复杂多样，具有多来源混合的特征

科学家研究发现月壤的化学成分、岩石类型和矿物组成非常复杂，几乎每一个月壤样品都由多种岩石和矿物组成

月壤含有丰富的稀有气体、钛铁矿、稀有元素和超微金属铁等资源，因此对月壤的研究，可以为我们提供月球资源开发利用前景的重要信息

嫦娥五号带回的月壤样品在中国国家博物馆展出，国家博物馆供图

图片来源：人民日报官方微博

月球岩石和地球岩石一样吗？有什么区别？

1968年Apollo 8号在月球背面拍摄的“地球升起”照片

月球岩石和地球岩石不一样

由于月球岩石和地球岩石形成时的条件不一样，形成后受到的改造过程不一样（如地球具有独特的板块作用而月球常受到撞击）因此两者存在明显的不同月球因为没有磁场的保护和板块运动因此不存在我们传统意义上的沉积岩和变质岩但就拿地球和月球都有的岩浆岩来说，月球上的岩浆岩也仅分布有基性超基性岩浆岩（主要为前文提到的月海玄武岩）缺乏岩浆后期因为分异作用产生的中酸性岩（如花岗岩、闪长岩、安山岩）再说地球和月球都有的玄武岩，虽然月海玄武岩和地球玄武岩有相似之处，但是还是存在非常多的差异比如两者在化学成分上基本相似，但是月海玄武岩中的铬含量比地球玄武岩中的铬含量高一个数量级稀土元素配分也存在显著差异月球岩石中特殊存在的KREEP岩而在地球上并不存在这么一种富K、REE、P的岩石类型并且在月球岩石中发现了地球上并不存在的矿物总的来说，与地球岩石相比，月球岩石以不含水矿物、具大量金属铁和相当含量的特征微量元素为特征我们的目标是星辰大海

That’s one small step for a man, one giant leap for mankind. 从万户到阿姆斯特朗，从阿波罗计划到嫦娥计划探索月球和地外天体是人类共同的使命，既由人类的探索天性和科技进步所驱动，也同时驱动着科技发展我国月球探测从无到有，五星红旗终于在月球上飘扬在无数科研工作者幕后日以继夜地默默付出下，我国发展成为全球深空探测不可或缺的重要组成部分这是我国综合国力提升的表现，同时也是全国人民共同拼搏努力的结果现在天问一号探测器已进入火星停泊轨道

我们的目标是浩瀚的星辰大海！

五星红旗在月面成功展开 来源：中国探月工程

主要参考文献和书籍：

《月球科学概论》国防科工委月球探测工程中心组织编写 欧阳自远主编。

《New views of the moon》Bradley L. Jolliff, Mark A. Wieczorek, Charles K. Shearer, and Clive R. Neal。

《月质学研究进展》中国科学院地球化学研究所编写。

《天体化学》欧阳自远著。

未标注图片均来源于“Lunar and Planetary Institute”。

网页链接：https://www.lpi.usra.edu/。

END美编：杜欣雨

校对：张腾飞

作者：单鹏飞

来源：中科院地质地球所