月球上的岩石是如何形成的

文／石玉若

（作者系中国地质科学院地质研究所研究员）

嫦娥五号月球采样返回样品的最新研究成果表明，嫦娥五号月球玄武岩岩屑样品为一类新的月海玄武岩，形成于大约20亿年前。

那么，月球上的岩石是如何形成的，与地球上的岩石有什么不同？

岩石是指天然产出的，由一种或多种矿物组成的固态集合体。根据成因，岩石划分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。

岩浆岩是由高温熔融的岩浆，经侵入地下或喷出地表冷凝而成。如1.4亿年前侵入地下，后经构造抬升和剥蚀而露出地表的密云地区云蒙山花岗岩，以及1200万年以来多期次喷发到地表冷凝而成的腾冲火山岩都属于岩浆岩。

沉积岩是由地表风化产物、生物有关的物质、火山碎屑物等，在外来作用下搬运、沉积、固结而成的岩石，如出露于喜马拉雅山峰顶附近的灰岩就属于沉积岩。

变质岩则是由已形成的岩浆岩、沉积岩经变质作用转化而成的岩石，如大别山榴辉岩和云南大理岩都属于变质岩。

对于地球上的岩石样品来说，常见的造岩矿物有长石、石英、黑云母、角闪石、辉石和橄榄石等，如云蒙山花岗岩的主要矿物成分为正长石、斜长石和石英，并含少量黑云母；密云地区石城闪长岩主要由斜长石、角闪石和黑云母组成，含少量的石英和辉石；华北克拉通内广泛分布的元古宙基性岩墙的主要矿物成分是辉石和斜长石；西藏日喀则蛇绿岩中纯橄岩主要由橄榄石组成。

对于月球样品来说，常见的造岩矿物为斜长石、辉石和橄榄石等。月海玄武岩的主要矿物成分为斜长石和辉石，并含少量的橄榄石、钛铁矿。而对于陨石来说，其主要矿物成分则为铁纹石、镍纹石、橄榄石、辉石和长石。新疆阿勒泰铁陨石主要由铁纹石和镍纹石组成；富康陨石的主要矿物成分是橄榄石、铁纹石和镍纹石；吉林陨石主要由辉石和橄榄石组成，并含少量的铁纹石和镍纹石等。

岩浆冷凝固结的过程，也是矿物结晶和岩石形成的过程。通常情况下，随着岩浆温度的下降，橄榄石比辉石早结晶，辉石又比角闪石、黑云母早结晶；斜长石比正长石早结晶。石英则是最晚结晶出来的矿物。

在月球早期岩浆洋演化阶段，月球含水量低，先结晶的斜长石密度小于玄武质岩浆密度，会漂浮在岩浆洋的表层，从而形成了以钙长石为主的斜长岩月壳。橄榄石则因为密度大会堆积在岩浆洋的底部。

科学家们通常认为月球岩浆活动的3个主要阶段为早期岩浆洋演化阶段、月幔翻转阶段和晚期月幔中不同源区发生减压熔融阶段，但并不排除因大规模陨石撞击而诱发的岩浆活动。

嫦娥五号带回的月壤里除了有一些玄武岩岩屑外，还有大量的月球角砾岩岩屑。这些角砾岩由玄武岩岩屑、玻璃珠和胶结物等组成，由于陨石撞击产生的热和压力作用，熔结或压实成岩。所以，月球角砾岩是因为陨石撞击而在月表形成的撞击变质岩。

目前来看，岩浆岩和变质岩是月球上的两大主要岩石类型。而月球岩浆岩除了前面提到的高地斜长岩和月海玄武岩之外，还有月球辉长岩、月球橄长岩，以及富含钾、稀土元素和磷的克里普岩等。