月球上的巖石是如何形成的

文／石玉若

（作者系中國地質科學院地質研究所研究員）

嫦娥五號月球采樣返回樣品的最新研究成果表明，嫦娥五號月球玄武巖巖屑樣品為一類新的月海玄武巖，形成于大約20億年前。

那么，月球上的巖石是如何形成的，與地球上的巖石有什么不同？

巖石是指天然產出的，由一種或多種礦物組成的固態集合體。根據成因，巖石劃分為巖漿巖、沉積巖、變質巖三大類。

巖漿巖是由高溫熔融的巖漿，經侵入地下或噴出地表冷凝而成。如1.4億年前侵入地下，后經構造抬升和剝蝕而露出地表的密云地區云蒙山花崗巖，以及1200萬年以來多期次噴發到地表冷凝而成的騰沖火山巖都屬于巖漿巖。

沉積巖是由地表風化產物、生物有關的物質、火山碎屑物等，在外來作用下搬運、沉積、固結而成的巖石，如出露于喜馬拉雅山峰頂附近的灰巖就屬于沉積巖。

變質巖則是由已形成的巖漿巖、沉積巖經變質作用轉化而成的巖石，如大別山榴輝巖和云南大理巖都屬于變質巖。

對于地球上的巖石樣品來說，常見的造巖礦物有長石、石英、黑云母、角閃石、輝石和橄欖石等，如云蒙山花崗巖的主要礦物成分為正長石、斜長石和石英，并含少量黑云母；密云地區石城閃長巖主要由斜長石、角閃石和黑云母組成，含少量的石英和輝石；華北克拉通內廣泛分布的元古宙基性巖墻的主要礦物成分是輝石和斜長石；西藏日喀則蛇綠巖中純橄巖主要由橄欖石組成。

對于月球樣品來說，常見的造巖礦物為斜長石、輝石和橄欖石等。月海玄武巖的主要礦物成分為斜長石和輝石，并含少量的橄欖石、鈦鐵礦。而對于隕石來說，其主要礦物成分則為鐵紋石、鎳紋石、橄欖石、輝石和長石。新疆阿勒泰鐵隕石主要由鐵紋石和鎳紋石組成；富康隕石的主要礦物成分是橄欖石、鐵紋石和鎳紋石；吉林隕石主要由輝石和橄欖石組成，并含少量的鐵紋石和鎳紋石等。

巖漿冷凝固結的過程，也是礦物結晶和巖石形成的過程。通常情況下，隨著巖漿溫度的下降，橄欖石比輝石早結晶，輝石又比角閃石、黑云母早結晶；斜長石比正長石早結晶。石英則是最晚結晶出來的礦物。

在月球早期巖漿洋演化階段，月球含水量低，先結晶的斜長石密度小于玄武質巖漿密度，會漂浮在巖漿洋的表層，從而形成了以鈣長石為主的斜長巖月殼。橄欖石則因為密度大會堆積在巖漿洋的底部。

科學家們通常認為月球巖漿活動的3個主要階段為早期巖漿洋演化階段、月幔翻轉階段和晚期月幔中不同源區發生減壓熔融階段，但并不排除因大規模隕石撞擊而誘發的巖漿活動。

嫦娥五號帶回的月壤里除了有一些玄武巖巖屑外，還有大量的月球角礫巖巖屑。這些角礫巖由玄武巖巖屑、玻璃珠和膠結物等組成，由于隕石撞擊產生的熱和壓力作用，熔結或壓實成巖。所以，月球角礫巖是因為隕石撞擊而在月表形成的撞擊變質巖。

目前來看，巖漿巖和變質巖是月球上的兩大主要巖石類型。而月球巖漿巖除了前面提到的高地斜長巖和月海玄武巖之外，還有月球輝長巖、月球橄長巖，以及富含鉀、稀土元素和磷的克里普巖等。