天天学普地||月球

来源：中科院地质地球所

月球是地球拥有的唯一卫星，直径为3476km，略小于水星。地球-月球被描述为行星对，故月球被人们视为一颗类地行星，研究月球有助于人们去了解地球及其它类地行星。

月球的构造特征

登月宇航员的观测表明，月球具有月震（moonquake）。相当于地球上的地震，但其强度和频率较地震为低。

明显的月震每年约400多次。通过对月震震波的研究，发现月球具有层圈构造，其主要特点是：

在朝向地球的月球一侧，有一层厚约65km的固体外壳。

最表面有厚度约数米到数十米的松散层，称为月壤。

月壤下是厚度约2km的破碎岩石带，其形成是由于陨星的撞击。

破碎岩石带下是厚约23km的玄武岩层及其之下厚约40km的富长英质岩石层。

自深度65km之下开始出现月幔，其震波速度明显加快。

如果有月核存在，按照月球密度为3.3g/cm3计算，其半径应不超过700km。

考虑到月震的频率及强度均较低，月球上目前应该不存在火山活动及板块构造活动。这种成因的月震成群出现，出现的时间与该月震群所在部位转到最接近于地球的时刻相吻合。故月震的原因一部分为陨星的撞击，大部分则与地球对月球的引力作用相关。月震的震源深度最大达1000km，说明其岩石圈厚度至少达1000km，这是月球难以出现板块运动的原因。

月球的表面

（1）月陆（lunar highland）是月面上的山区，影像中为浅色的区域。

（2）月海（maria）是月面上平滑的低地，影像中为暗色的区域。

月陆上布满陨石坑，月海中充填着玄武熔岩。有的陨石坑也充填有熔岩。

部分月海的形态是圆形或近于圆形。月海是由特别巨大的撞击作用所形成的洼地，并被熔岩流覆盖而成。

由此推测，在月陆山体形成时，月球的外部圈层，至少是其最外圈应具有很高流动性和可塑性，月陆得以浮在其上。

月陆上的山体可高出月海达数千米以上，有的山体比地球上高得多。极其高大的山体是否有根？是否保持重力均衡？经过飞船的考察，回答是肯定的。

月岩和月壤

根据所采样品的研究，对月岩的成分及其形成历史的认识如下：

火成岩是月岩中最有意义的岩石。根据其形成年龄及成分可分出以下三类：

第一类是富含长石的岩石，如斜长岩（anorthosite）。主要矿物是基性斜长石，其放射性同位素年龄为45亿年，比月球的形成年龄仅晚1亿年，是月球上最老的岩石。

第二类是富含钾与磷的玄武岩，形成于40亿年前。斜长岩和含钾与磷的玄武岩均产出在月陆之上。

第三类是富含铁与钛的玄武岩，它仅见于月海，厚度可达25km。其形成年龄为32亿~38亿年，比月陆的形成年龄晚数亿年。

尽管目前月球上没有岩浆活动，但从月海玄武岩的产出可推断出，在月球的演化历史上曾有过岩浆活动。

阿波罗号飞船探月的结果发现了三种新物质——静海石、阿姆阿尔柯尔矿石（以阿波罗11号的三位宇航员的名字命名）和三斜铁辉石。

月壤是细小的岩石碎屑及微粒尘土（含众多玻璃质物质）的混合物。其成分基本上相当于月面上的火成岩。月壤遍布于月球表面，是陨星撞击作用形成的。

1994年美国发射的“克里门汀”号探测器在月球南极地区发现了水分子的谱线。为了证实这一发现，美国宇航局又于1998年1月发射了“月球勘探者号”探测器，其所携带的中子光谱仪测得的结果，表明在月球的南极和北极地区很可能存在水冰。这些水冰成颗粒状，与月球的尘土混杂在一起，但浓度不高，估计是由宇宙空间沉降到月球表面的。

月球的演化史

增生作用，固体月球形成于46亿年前。其形成过程虽不清楚，然而在其形成的最后阶段肯定发生过难以计数的陨星陨落与撞击作用，月球上目前还可看到形成年龄极其古老的陨石坑。据此，月球的生长是靠增生作用，即通过固体质点的不断聚积而实现的。

岩浆海洋，月球在46亿年前即已增生到近于目前的体积。随着月球的进一步增大，陨星的撞击几率增多，结果撞击热在月球表面聚积，导致月球表层厚约150~200km的岩石发生熔融，形成岩浆海洋（magma ocean）。

月球快速增生的过程即告终止，岩浆海洋便开始冷却与结晶，首先结晶的是斜长石。斜长石组成的岩石比母体岩浆要轻，故漂浮于岩浆海洋之上，形成月壳，残余的岩浆便构成月幔的上部。随后还不时发生的陨星撞击作用击碎了月壳并促使壳下的残余岩浆溢出，形成富钾的熔岩流，此即月陆上所见最老的火成岩。

月球研究的成果大大地加强了关于类地行星是由固体质点通过聚积增生而形成的认识。

月海盆地，岩浆海洋的结晶过程延续约4亿年。在大约40亿年前，月陆即告形成。此后，陨星的坠落转而成为月球上发生的主要事件并改造着月面的形态。某些巨大陨星的撞击作用便导致了月海盆地的形成。

月海玄武岩，大约在38亿年前，月幔上部因放射性元素衰变生热而大幅增温，导致了部分熔融。岩浆沿着因撞击而形成的月壳裂隙溢出并充填于撞击盆地之中，形成了月海玄武岩。大约自30亿年前开始，月海玄武熔岩的溢出作用便告结束。从此除了继续有陨星坠落外，构造作用与岩浆活动便销声匿迹。

地球体积和引力作用均比月球大，因此推断，比月球上更厚些的岩浆海洋在地球演化的早期也应该存在。

同时，原始地壳应是由岩浆凝聚而形成的。不过，由于地球的放射性增温作用很强，原始地壳因后来受到熔融而不复保存。

注：'天天学普地'栏目的内容摘录自舒良树版《普通地质学》