月球化学

1.月球概况月球距地球的平均距离为 284，402km，半径为 1738k。m 体积为 22×10⁹km³，质量为7.353×10⁹g。平均密度为 3.34g/cm³。根据月面上的地震探测资料判断，月球内部是分层的。可分为月壳、月幔和月核三个基本层壳。各层壳的平均厚度是：月壳60km，月幔980km，月核700km。月壳的地形分为月海和高地两部分。月海地势低洼，无水；高地为山地地势。月面大部分被一层疏松岩石、矿物颗粒和玻璃碎块以及少量陨石碎屑所复盖。月壳岩石富斜长石和辉石，岩石的角砾化作用估计可达 10km 的深度。岩石破碎的原因，可能是与陨石的冲击作用、月面日夜温差大（150℃）、岩石导热性低有关。月球大气圈非常薄，缺少水蒸气，并具有还原性质，在这样的化学环境下，即使是月球上非常古老的岩石也能保持新鲜状态。月球表面岩石密度为 3.1—3.2g/cm³，和月球平均密度相差不大，说明月球物质的分异是相当微弱的。
     2.月岩和月球的化学组成由于美国的宇宙登月仓Apollo—11，12，14，15，16和17及原苏联的宇宙自动站Luna—16，20，24的飞行，人类已成功地从月球表面采回380kg以上的月球表面物质样品，包括结晶岩石、未胶结的微粒物质（月壤）及角砾岩等，使得人们对月球的认识和月球的物质成分有了深入的理解。月岩是月壳上结晶的岩石，主要有三种类型：
     （1）月海玄武岩。是一种富铁玄武岩，主要分布在月球表面相对低洼的广阔的月海地区。它们主要由钙质斜长石、单斜辉石和钛铁矿等组成，常含有橄榄石。在化学成分上和地球上的大洋拉斑玄武岩相似，但 TiO₂和FeO含量较高。
     （2）高地斜长岩。它是组成月球高地的主要岩石。化学成分上以富铝为特征。其TiO₂和FeO含量偏低。主要岩石类型是斜长岩、橄长岩、苏长岩和富斜长石的辉长岩。
     （3）高地玄武岩。由钙质斜长石、单斜辉石和钛铁矿三种矿物组成。同月海玄武岩相比，铁镁矿物和不透明矿物含量偏低，斜长石含量偏高，富铝。在高地玄武岩中，有一种富钾（K）、稀土（REE）和磷（P）的岩石，称为克里普（KREEP）岩。这种岩石地球上未曾发现，是岩浆分异或残余熔浆结晶形成的富挥发份的岩石，有时被称为“月球花岗岩”。上述主要类型月岩的某些典型样品的主要化学成分如表所示。其微量元素组成如表2.9所示。

     月球表面岩石的年龄测定表明，月壳形成于 4.5×10⁹a（年）前，并于3.0×10⁹a前就遭受角砾岩化和变质作用。高地玄武岩年龄在3.9×10⁹—4.0×10⁹a，月海玄武岩稍年青些，但也在3.1×10⁹—3.9×10⁹a。因此，月球表层均由十分古老的岩石构成，而且由于月球上缺少水和大气，不存在地球上那种风化作用，月球表层很少受到后期作用的干扰，基本上保留了其原来的面貌，使得月球表层的研究为了解地球早期历史提供有用的线索。曾提出多种方法来估计整个月球的化学组成，但是由于对月球的成因有不同的假说（俘获说，分裂说，双星说），不同方法所依据的资料不同。所得结果差异较大。
     总的讲，月球的总体成分和地球平均成分有较大差别，也不符合球粒陨石平均成分和太阳系的平均成分。月球比地球和球粒陨石富含难熔元素，亏损挥发性元素和亲铁元素。月球挥发性元素比地球贫 50—100倍。