月球地质学

学科

1969年以来阿波罗相继六次登月和Нуда三次登月，取回380多公斤样品进行地面精细研究，对月球表土与岩石的化学组成与矿物成分、火山与岩浆活动、撞击成坑与断裂体系、内部结构与演化取得了整体性的深入认识，奠定了月球地质学发展的基础。20世纪末，月球地质学作为一门重要学科已经形成。

简介

月球是地球的唯一卫星，自1610年伽利略首次用望远镜观测月球以来，逐步揭示了月球正面的地貌特征，并编制了各种月面图，建立了月球各地质单元的相对年龄，通过反照率与反射光谱测量对月表物质成分有了粗略认识。1957～1968年，由于大气外观测技术的发展和一系列空间探测器对月球的观测，对月球的整体加深了认识，编制了月球地形图、地质图和构造图。

研究领域

月球地貌分区

根据月面的地貌特征，可分为高地（月陆）、月海和火山地貌。月海和月陆覆盖月面80%的面积。月面22个月海绝大多数分布在月球正面，如风暴洋、雨海、静海、澄海、丰富海等，是39亿年前大量小天体撞击月面而形成的，月海周边的山脉为撞击溅射物堆积形成。月陆的年龄老于月海。月球是一个无大气、无水体、无生命活动、冷热剧变的死寂世界，仅有太阳辐射引起月岩的物理崩解和各类小天体撞击产生的溅射物的撒播。月表覆盖着一层粒径<1mm的松散的岩石碎屑、玻璃碎块及少量陨石物质与粉尘组成的厚度为数厘米至数十厘米的月壤。月壤形成年龄为200～500Ma。

月球地质史分期与构造特征

根据地层覆盖、侵入穿插和撞击坑的密度，将月球的地质史分期从老到新划分为：前雨海纪（保留最古老的月陆及古撞击坑残迹）、雨海纪（大型撞击形成大量月海）、风暴洋纪或月海纪（大面积玄武岩喷发形成月海玄武岩）、爱拉托逊纪或后月海纪（辐射纹消失的撞击坑）及哥白尼纪。

月壤与月岩

月表覆盖着一层月壤，是由长期陨石及微陨石撞击及其溅射物堆积所形成的岩石碎屑、粉末、角砾、冲击熔融玻璃及火山玻璃组成的土壤层。月球的岩石主要有三种类型：①高地斜长岩；②月海玄武岩；③富含KREEP的岩石，常为苏长岩，可能由富斜长石的岩石部分熔融所形成。

月球内部结构

根据天然月震和大型陨石撞击月表产生月震的记录，证明月球内部具有壳层状结构。正面月壳的厚度约50km，背面厚约72km；月球岩石圈的厚度至少可延伸到1000km的深度。根据月球内部电导剖面的研究表明，月球金属核的半径约360km；根据月球磁场的测定，月核半径约400～500km；月球内部最高温度不超过1300℃，没有达到物质熔融的温度。

月球的地质演化

月球曾产生过多次局部熔融，月球形成初期，月球的大部分曾加热到1000℃。距今41亿年前，月球产生过第一次规模较大的岩浆活动，通过岩浆分离作用，形成了斜长岩月壳。距今40亿年前，月壳局部重熔，形成非月海玄武岩。根据月球捕获成因说，地－月距离的变化使月球旋转扁率变化，产生南北向压力，形成月球上的X型断裂。距今39亿年，小天体的大规模撞击月球，形成月海盆地，即雨海事件。距今39～31亿年，月球产生过第二次大规模岩浆活动，月海玄武岩喷发，月海被玄武岩充填的次序为雨海西、雨海东、湿海、危海、静海、丰富海、澄海、风暴洋。31亿年以来，月球的地质演化处于停滞状态，距今20亿年前，月球曾受过一次重大的加热事件。相继形成爱拉托逊式辐射撞击坑及哥白尼式辐射撞击坑。在各类小天体不断撞击和太阳辐射作用下，形成覆盖月面的月壤。

研究方向

尽管对月球的观测与研究作过大量工作，21世纪的研究领域可归纳为：

（1）月球成因，不论分裂说、双星说或捕获说，都难以圆满解释月球的基本特征与演化规律。

（2）月球早期演化史，特别是距今41亿年前，月球的物质分布与分异、能量来源与分配、地质过程与特征。

（3）月球内部结构，各圈层的物质组成、温度分布、月岩剩磁成因、质量瘤成因等。

（4）月球三类主要岩石类型的成因联系。

（5）月表海、陆分布的起因。

（6）地－月形成和演化的共性与特性，月球演化对地球早期演化的对比研究等。

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