细说月球陨石种类划分与化学群簇关系

月球陨石：来源于月球的陨石，是在地球上发现的月岩，由小行星与流星、彗星撞击月球溅出的岩石。是一些月球表面的岩石受流星体或小行星等外力撞击影响，一些飞溅出的岩石快速逃逸出了月球引力影响。大多数岩石被溅出月球引力外后，经过长时间的在太空中遨游时，最终被地球磁场或太阳引力所捕获。透过测量陨石上的宇宙射线暴露史和惰性气体，显示大部分的月球陨石是在过去的2000万年中被逐出月面的。其中也发现一部分的月球陨石一般在10万至100万年前才离开月球。这表明了这些陨石离开月面后，并没有飞往地球，而是进入围绕地球的轨道上运行了很长一段时间，并最终受到地球磁场引力的影响而奔向地球。月球表面富长石的月壳开始形成大约在45亿年前，而在形成时和形成后的一段很长时间里，它经历了一些外来陨石和小行星们的猛烈轰击。月球地壳上的岩石已多次遭到密集撞击而产生了破裂，受物体撞击影响和在熔离作用下许多支离破碎矿物又被粘结在一起。因此，大多数月球陨石它们可能是来自月球高地上的角砾岩。地球成因的各种角砾岩与月球陨石中的角砾岩表面上看似很雷同，但它们之间在岩相结构、矿物组合与化学组分上都存在本质上差别。因为大多数的地球陆地角砾岩不是流星体撞击而出现断裂形成的。月球角砾岩常被划分成不同的类别，如融化型角砾岩、麻粒岩型角砾岩、玻璃化型角砾岩、破碎型角砾岩、风化层型角砾岩等。在熔结体呈玻璃化的角砾岩型陨石中，一些岩石碎片或碎屑岩凝固在玻璃态的熔融基质中，呈这种特质的陨石大都是撞击形成的。

在地球地表上分布着很多火山岩凝固形成的岩浆岩。火山岩中最常见的岩石类型多为玄武岩，常被误认是陨石的多为基性喷出岩，地球成因的玄武岩其化学成分与辉长岩或辉绿岩相似，sio2含量变化于45%～52%之间，k2o+na2o含量较侵入岩略高，cao、fe2o3+feo、mgo含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色，有时呈灰绿以及暗紫色等。呈斑状结构。气孔构造和杏仁构造普遍。玄武岩体积密度为2.8～3.3g/cm3，致密者压缩强度很大，可高达300mpa，有时更高，常存在玻璃质及气孔时则强度有所降低。玄武岩耐久性甚高，节理多，且节理面多成五边形或六边形，构成柱状节理。玻璃质与多气孔状玄武岩一般比较性脆。地球成因的玄武岩根据其成分不同可以分为拉斑玄武岩、碱性玄武岩、高铝玄武岩等，按其结构不同可分为气孔状玄武岩、杏仁状玄武岩、玻璃质玄武岩等，按其充填矿物不同可分为橄榄玄武岩、紫苏辉石玄武岩等。地球成因的玄武岩结晶程度和晶粒的大小，主要取决于岩浆冷却速度，缓慢冷却可生成几毫米大小、等大的晶体；迅速冷却,则可生成细小的针状、板状晶体或非晶质玻璃。因此，在地球地表条件下，玄武岩通常呈细粒至隐晶质或玻璃质结构，少数为中粒结构。常含橄榄石、辉石和斜长石斑晶，构成斑状结构。斑晶在流动的岩浆中可以聚集，称聚斑结构。这些斑晶在玄武岩浆通过地壳上升的过程中形成（历时几个月至几小时），也可在喷发前巨大的岩浆储源中形成。地球成因的玄武岩基质结构变化大，随岩流的厚薄、降温的快慢和挥发组分的多寡，在全晶质至玻璃质之间存在各种过渡类型，但主要是间粒结构、填间结构、间隐结构，较少次辉绿结构和辉绿结构等。

地球火山成因的玄武岩构造与其固结环境有关。陆上形成的玄武岩，常呈绳状构造、块状构造和柱状节理；水下形成的玄武岩，常具枕状构造。而气孔构造、杏仁构造可能出现在各种玄武岩中。在地球爆发性火山活动中，炽热的玄武质熔岩喷出火口，随其着地前固结程度的差异,形成不同形状的火山弹:纺锤形火山弹、麻花形火山弹、不规则状火山弹，以及牛粪状、饼状、草帽状或蛇形和扁平状溅落熔岩团。它们是由地球火山喷发出的岩浆冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石。它在地质学的岩石分类中，属于岩浆岩（也叫火成岩）。地球火山成因的岩浆岩分侵入岩和喷出岩两种。其中侵入岩是地下岩浆在内力作用下侵入地壳上部，岩层冷却凝固而形成岩石，它的矿物结晶颗粒较大，代表岩石有花岗岩。喷出岩是地下岩浆在内力作用下，沿地壳薄弱地带喷出地表冷凝而形成岩石，它的矿物结晶颗粒细小，有的有流纹或气孔构造，代表岩石就是玄武岩。地球火山爆发流出的岩浆温度高达摄氏一千二百度，因有一定的粘度，在地势平缓时，岩浆流动很慢，每分钟只流动几米远；遇到陡坡时，速度便大大加快。它在流动过程中，携带着大量水蒸汽和气泡，冷却后，便形成了各种变异的形状。玄武岩是地球洋壳和月球月海的最主要组成物质，也是地球陆壳和月球月陆的重要组成物质。

月球玄武岩又称月岩，它们主要由登月探测器取回的月球岩石标本，按月岩样品的结构和成因可分为结晶质火成岩、角砾岩、月壤或月尘等。但它们与月球陨石之间看着像同一种物质，但又有着一些成因与演化质性上的实质差别。月球玄武岩是构成月球的主要岩石之一，由月球外层约200公里深处形成的岩泉，经多次喷发（至少5次）在月表结晶（约1050℃）而成。是月球上最年轻的岩石，它们形成于距今33～37亿年之间，几乎相当于已知的地球最古老岩石。月球玄武岩细粒、多孔，主要由辉石、斜长石和钛铁矿组成。其中辉石含量约50～59%，普通辉石多于易变辉石；斜长石约20～29%，为培长石或钙长石；钛铁矿含量约10～18%。次要矿物有橄榄石、铬铁矿－钛尖晶石、陨硫铁、铁、方英石、金红石、磷灰石、白磷钙矿、铜、云母、镍黄铁矿及若干尚未鉴定出的矿物。它们富含的克里普矿物，常为苏长岩，可能由富斜长石的岩石部分熔融所形成。月球玄武岩的化学成分变化较大,特别是al2o3和feo，分别变化于7～25%和5～25%之间，一般以贫硅，富钛、铁为特点。包括极细粒的多孔状岩石和中粒等粒岩石，它们是在月球表面或其附近由岩浆直接结晶和固化形成的。但有一些样品，虽然结构与火成岩相同，却是非晶质化了的冲击熔融岩。其变化范围从细粒的微角砾岩到含有大的火成岩碎块-碎屑岩。月壤或月尘，它们是未黏接的颗粒物质。月壤是陨石体多次撞击的产物，其厚度可达几米，主要由晶质颗粒与较大的火成岩碎块﹑玻璃质碎片(包括大量的玻璃球粒)及微量金属颗粒组成。月球以外的陨石体﹑小行星及彗星的冲击对形成目前月球的景观(不同大小的环形山﹑冲击坑和月壤的形成及分布)起著重要的作用，这种作用直接影响到月壤以及月球上的角砾岩的化学成分﹑碎屑大小的分布﹑玻璃的含量和再结晶的程度。

从月球采回的岩石和表土样品大致分为结晶质火成岩,细粒多孔状岩石，颗粒直径1毫米，主要由岩浆结晶形成,少数是晶质化的冲击熔岩，它们是月球陨石坑受撞击后形成的岩石。角砾岩，显微角砾状岩石，碎屑直径约0.1～1.0厘米。由火成岩碎屑、矿物碎屑、玻璃质和月壤机械混合又经压实形成。月壤,粒径小于1毫米松散的颗粒物质。由火成岩的结晶颗粒、细粒岩石碎屑、玻璃碎片、包括玻璃球粒、少量陨石物质及粉尘混合而成。月球结晶质火成岩可划分为月海玄武岩,充填于月海盆地中，岩石含feo高，含alo低，主要矿物成分为单斜辉石,其次为橄榄石，含斜长石较少。非月海火成岩，分布于月陆高地上。包括斜长石、长石质玄武岩、粗粒辉长岩、斜长辉长岩及橄长岩等，其中斜长岩占绝大多数。主要矿物成分为富钙斜长石，其次是单斜辉石，少量斜方辉石。富克里普岩(kreep) 火成岩，因岩石中富含钾(k)、稀土元素(ree)、磷(p)而得名。主要矿物成分中斜长石和斜方辉石的含量大致相等，只含少量钾长石。此类岩石常呈碎块分布在月陆高地的角砾岩和月壤中。有人也把非月海玄武岩质岩石(包括苏长岩、斜长辉长岩及榄长岩)分为富克里普和贫克里普两类。极少量的花岗质岩石和纯橄榄岩火成岩，这些岩石来自高地。月岩的矿物成分与地球矿物比较，月球矿物在类型上有以下特点：造岩矿物种类少，缺少含水矿物如蛇纹石类、粘土类矿物。个别矿物中的氢是太阳风的贡献。缺少高温高压下形成的矿物，如金刚石、红宝石、蓝宝石等矿物。所含矿物为相对低温低压下的产物。缺少自然金、银等贵金属矿物。含一些陨石中的矿物，如金属铁镍、陨硫铁等。有几种在地球上未发现的矿物，如静海石、铁三斜辉石和低铁假板钛矿。

月岩化学，不同类型月岩的化学组成不同。斜长岩与辉长岩富含alo和cao，feo含量较低。富克里普岩富含ko、稀土元素和po。月海玄武岩一般富含tio、feo和mgo。不同区域的月岩样品，化学成分有较大差异。a-11(表示“阿波罗”11号探测)和a-17的结晶岩石中含tio较高。a-14岩石中feo和tio含量较低,sio、alo、ko含量较高。a-15岩石中 feo/mgo 比值高，tio含量低。a-16和a-17的角砾岩中cao和alo高，tio低。与地球同类岩石比较,月岩中sio含量低；feo含量较高，几乎没有feo；ko和nao较少，但ko/nao比值较高；不含水；具有较低的k/u比，较高的cr/u比。月海玄武岩含feo大于15%，比地球拉斑玄武岩高1倍。mg/(mg+fe)比值（约0.6）比地球玄武岩（约0.7～0.72）低，比钙长辉长无球粒陨石（约0.5）高。tio含量变化大，有的高达13%,比地球玄武岩高6倍，低的只有1.5%。与碳质球粒陨石比较,微量元素丰度变化范围可达6个数量级。亲铁元素au、pt、ir、os、re、ni、co、ge和高挥发性元素k、na、rb强烈缺少,难熔元素al、ca、ti、稀土元素、th、u富集。eu（铕）为负异常。非月海岩石与碳质球粒陨石比较，mn、mg、fe、cr、co、ni、v、na、ga、cu含量低，而 ba、稀土元素、th、u、zr、tl、sr、ca、al、sc等相对富集。斜长岩含alo可高达35%，cao高达20%，含feo比月海玄武岩低得多，含k、na少,eu为正异常。富克里普岩中k、p、ba、稀土元素、u、th比斜长岩高50～100倍，eu为负异常。

月壤玄武岩广泛覆盖在月陆和月海表面，厚度从几厘米至一、二十米。除火山喷发造成岩石碎块和火山灰的沉降外,月表剧烈的温度变化(±150℃)、陨石和宇宙尘的撞击是形成月壤的主要原因。所以月壤中除含有月岩中所有的矿物成分外，还增加了陨石冲击物质和冲击熔融形成的玻璃颗粒。不同采样区的月壤成分，主要取决于基质的岩石类型和化学成分。月壤中所含各类岩石的碎片、显微角砾、单矿物颗粒、金属、玻璃的比例不同，使月壤的矿物和化学成分在一定范围内变化。例如：a-11和a-12月壤在主要成分上是相似的，都以月海玄武岩质角砾岩碎片为主，含少量的斜长辉长岩、斜长岩碎片和冲击熔融玻璃。但a-12月壤中月海玄武岩碎片含量在26～67%之间，富克里普岩碎片在28～68%之间，斜长岩碎片在4～9%之间，二氧化硅质碎片含量在1～3%之间，陨石物质含量在0～1.5%之间。a-12比a-11月壤平均含tio低,含sio、ko、po较高。最古老的月岩是稀少的橄榄岩和橄长岩，年龄为46亿年，代表月球初始熔融后首先凝固的岩石年龄。月球高地斜长岩年龄为41～44亿年，代表斜长岩月壳的形成年龄，随后形成的花岗质火成角砾岩的年龄为40～41亿年。玄武岩是最年轻的月岩，弗拉毛罗高地玄武岩的年龄为38.7～39.6亿年，月海玄武岩年龄为32～38亿年，它们是月球不同时期岩浆作用的产物:静海玄武岩35～39亿年(低钾玄武岩37.4～39.3亿年,高钾玄武岩大于32.3～35.3亿年)。澄海金牛－利特罗峡谷玄武岩碎片与玻璃样品37.1～37.9亿年，与静海玄武岩相当。雨海玄武岩33～34.5亿年。丰富海玄武岩34.2～34.5亿年，与雨海玄武岩相当。风暴洋玄武岩32～33亿年。月壤年龄为43～46亿年，月壤是月壳岩石破坏的产物，月壤年龄近似反映月壳的形成年龄。

月球陨石不像一些其它球粒陨石容易被目测识别，也不像一些中铁陨石或铁陨石具有一定的磁性或金属镍。在视觉上月球陨石看着很像地球成因的一些火成岩（玄武岩）、热接触与沉积作用形成角砾岩石。所以一些陨石爱好者在野外很容易忽视它们的存在，一些呈风化特征的月球陨石看起来也很近乎平常。地球火山成因的玄武岩与热接触及沉积作用形成角砾岩石，它们看着貌似和一些月球陨石或其它类型的陨石相同，但它们之间在岩相结构、矿物组合与化学组分等方面有着明显的存在较大差异性。月球陨石中常夹杂着一些支离破碎的矿物碎屑岩，一些包裹着矿物碎屑的基质岩石中也常出现一些非晶质物体，它们大都是进入地球大气层熔炼变质与撞击的结果。月球陨石大都包含着一些矿物角砾与碎屑物质，所以人们也习惯称它为月球角砾岩类型陨石、月球角砾碎屑岩类型陨石。因为大部分的月球表面是长石物质，大部分的月球陨石中含有一定量的长石碎屑，我们也称其为长石角砾岩陨石或长石角砾碎屑岩月球陨石。不是所有的月球陨石中都包裹着大量的矿物碎屑，有些含碎屑物质较少的月球陨石，它是在冲击与熔融时部分角砾岩和夹杂包裹物质已被部分熔化或全部熔化，因而岩相中没有大量的角砾状碎块存在，但它常会保留一些呈半熔态的矿物碎屑。还有一类结晶相对保存完好的月球陨石，它们是具有重结晶特征的陨石，但其部分矿物结晶体有破裂或骨折现象。地球火山成因的各种玄武岩其晶体结构多具完整性，矿物排序具有规律性，斑晶与碎屑形态也常具有统一性。由于各种地球成因的岩石与陨石它们都有各自特有的岩相、结构、矿物与化学特征，我们可通过它们的岩相构造与晶体结构、矿物组合及化学组分上进行综合鉴别。月球陨石类型的划分上也有不同类别，如冲击熔化类型、麻粒岩类型、非晶质类型、碎屑角砾岩类型、月壤角砾岩类型和月海玄武岩类型等。

月海玄武岩类型的陨石主要由辉石、斜长石和钛铁矿相组成，有的还含有一些橄榄石。月海玄武岩中的橄榄石常为富铁橄榄石，富铁橄榄石的颜色比较深而斜长石多是浅色的。月球角砾岩中的较小斜长石碎屑或斜长岩碎片，大多数呈碎屑角粒状，它们没有呈现有圆形的特征。但也有个别圆形状的物体特征会例外出现，比如一些呈非晶态的玻璃小球有时也在月壤角砾岩中发现，但它们的直径通常只小于0.1毫米，是不容易被用肉眼看到的，只有把样品研磨成光薄片后，通过电子显微镜方能清晰的看到。一些玻璃小球大多数都是因坠落时熔融冲击产生的，其非晶质小球多为长石熔化后形成的长石玻璃球，而非地球玻璃质火山岩中常见到的石英玻璃球状物。冲击熔融型角砾岩陨石，它们包含的部分矿物角砾常会出现被熔化迹象。地球上的一些岩石破碎、风化和沉积作用形成的角砾岩是比较接近月球陨石特征的沉积岩，因为它们之间的岩相结构与外观形态都比较相似。然而它们在矿物组合与化学组分上却存在着许多差异性，地球沉积作用成因的角砾岩又称为水成岩，即是通过水的氧化、分解、搬运、沉积、结晶、胶黏与固结作用形成的沉积岩，它们岩相中的固结物质一般比较混杂，常因沉积地域环境的不同而出现不同。地球沉积岩中的沉积物主要指陆地或水盆地中的松散碎屑物，如砾石、砂、粘土、灰泥和生物残骸等。它们多是母岩风化的产物，其次是火山喷发物、有机物和宇宙物质等。而地球沉积岩中常含有大量的碳酸盐类矿物、石英和粘土物质等。月球岩石几乎是缺乏风和水作用成因的，所以月球岩石中不含碳酸盐矿物或大量的石英物质。地球沉积岩中的各种角砾岩、砾岩、砂岩、粉砂岩、泥岩及页岩、石灰岩等，它们岩相中的矿物角砾、岩石碎屑与矿物颗粒等常出现分层理排序特征，地球沉积岩中的矿物角砾、岩石碎屑与矿物颗粒等多呈比较规则或比较统一的粒度、圆度、球度、形状及颗粒表面特征。而月球角砾岩陨石中的岩屑成分有多种各样，但晶粒形态与尺寸也极不统一，它们没有特定的大小规格、晶粒形态或排序方向。月球陨石中的矿物晶粒多呈冲击破裂状，而地球沉积岩中的晶粒多具完整性。到目前没有发现任何已知的月球岩石具有陆地沉积岩层理特征，因为地球有强引力、水与大气等因素，所以利于各种沉积岩的形成，而月球上只有微弱的重力且缺乏水和空气等岩石沉积条件。

月球陨石岩相中的主要矿物为斜长石、辉石、橄榄石与钛铁矿等组成，次相物质多为钾长石、铬铁矿、尖晶石、钙长石、方英石、钠长石、金红石、磷灰石、陨硫铁与铁镍金属等，基质物相多为有较高比例的非晶质、玄武岩与矿物碎屑物构成。月球陨石中的矿物具有几乎所有月球岩石贫挥发物和完全缺乏水矿物，其中也含有一些地球岩石中常见的矿物。在某些方面，月球一些岩石也是密切与地球一些岩石有着同位素组成的元素氧。月表物质的元素构成主要是氧(o)、硅(si)、铁(fe)、镁(mg)、钙(ca)、铝(al)、锰(mn)、钛(ti)、氧占45%、碳(c)、氢(h)和氮 (n)只有痕量，它们主要是来自于太阳风的沉积。现已发现的月球陨石类型有非角砾岩化型陨石、结晶质月海玄武岩型陨石、高地表土角砾岩型陨石、月海与高地混合角砾岩型陨石及冲击熔融角砾岩型陨石。月海玄武岩和角砾岩主要辉石、斜长石及橄榄石组成，有少量钛铁矿、铬铁矿、陨硫铁及微量金属铁等，而高地表土角砾岩型陨石由钙长石质的斜长岩组成。非晶质基质的月球角砾岩陨石其角砾特征也可分为熔化玻璃斑岩、玻璃化的角砾岩与风化层角砾岩。玻基斑岩为主的角砾岩陨石，是熔融岩浆其从表面向岩体内部热液接触、充填与熔离作用形成的，因高温熔融作用而影响与破坏了很多角砾岩的结构。玻基斑岩为主的角砾岩陨石它们都含有一些较为丰富的矿物碎屑，矿物碎屑多呈支离破碎状杂乱镶嵌在陨石岩相中，其矿物碎屑多为不易被熔化的耐火矿物。玻基角砾岩的形成也可能与月球火山喷发有关，熔融的岩浆夹带着大量不易被熔化的矿物碎屑被喷出。其岩相中丰富的矿物碎屑也可能是岩浆喷出后，月表的一些矿物碎屑与碎片被液态岩浆吞噬后形成的。一些角砾岩与角砾碎屑岩陨石的岩相中，记录了角砾岩被重复撞击、冲击、熔融与冷却的影响。具有角砾特征的月球陨石，它们多数是来源与月陆高地上的角砾状岩石，由岩石角砾、矿物碎屑和玻璃质碎屑组成。由于陨石撞击产生的温度和压力作用，已经熔结或压实变硬。月球陆地上这种呈熔结状的角砾岩存在，表明在月球早期的演化历史中，已经出现外来物体反复撞击月球的现象。

月球陨石中富含的主要矿物与地球成因一些矿物，它们之间看似有着共同的成矿性质，但化学特征上又存在着明显的差异性。比如辉石，它是一组富镁铁硅酸盐矿物，在地球岩石和月球陨石中都有产出。单斜辉石，通常富含一些钙，最常见在月海玄武岩中。斜方辉石，常含有少量辉石与钙质，常见在月球高地岩石中。橄榄石，镁铁硅酸盐，在地球和月球陨石中都有产出。钛-铁（ii），钛氧化物，常在月球玄武质陨石基质中，比地球陆地上的岩石含量也更常见。长石，一组铝硅酸盐类矿物，在地球和月球的地壳上都有产出。斜长石的另外一种类型矿物，钙钠铝硅酸盐，钙长石矿物，富钙的斜长石为月球地壳上最常见的矿物，它在地球矿物中也有产出，但不太常见。月球与地球都是由相同的物质元素以不同的比例“混合”形成的。所不同的是月球更富含难熔元素。所有月球岩石都是通过岩浆或火山作用形成的。月岩可粗略地分为玄武岩、斜长岩和角砾岩三类。月岩中含有大量矿藏，大多数的矿物成份与地球上的火成岩很近似。另外，月岩中还发现了很多种在地球上未曾发现的矿物。总的来说月球陨石中的耐火矿物比较常见，但一些在地球表面上最常见的矿物很少或从未被发现在月球样品中。比如石英、方解石、磁铁矿与赤铁矿等。许多地球成因的岩石通常都受到水化成因作用的影响，其岩相中大都存在或多或少的含水矿物结晶体。所以在新鲜的一些月球陨石中很难发现有含水矿物存在，但在一些不新鲜或极不新鲜风化型的月球陨石表面与裂隙中，也常发现一些方解石与粘土矿物及其它含水矿物出现。但是从它们的产状与形成特征分析表明，其都是在坠落到地球后，受后期风化与水化浸蚀形成的，它们都是一种后期形成的次生矿物充填在岩相裂缝和孔隙中，但在结构完整的岩相基质中是不会存在的。一些陨石后期形成的次生矿物我们可借助扫描电镜或电子探针很容易把它们进行物质区分与产因定性。

月球陨石中的金属含量和磁性。在民间有一些陨石爱好者习惯用磁铁测试石头有没有磁性，有些人模糊的认为只要石头含有磁性其就有可能是块陨石。但这种磁性测试只是一种象征性的，它对陨石检测与鉴定没有什么实质意义，因为一些具有磁性的陨石，它们的磁性来源于其含有一些铁或镍金属，但地球成因的各种岩石与矿物也有很多具有磁性，因为它们也常含有一些各种磁性矿物，比如包括一些铁钛、铁锰氧化物及氢氧化物、铁的硫化物以及铁、钴、镍、合金等。月海玄武岩与月球高地岩类型陨石中常含有占全岩1%铁质金属。角砾岩型月球陨石一般含有约占全岩1.5%的金属，但大多数的月球陨石金属含量是极少的。有的本身就不含有磁性金属矿物，所以它们常具有弱磁性或完全没有磁性吸附力。月球陨石从其外观上看，它们都很类似地球地球成因的一些火成岩或沉积岩，一些较新鲜，即保留有熔壳特征的月球陨石它们会比较容易被发现，但熔壳脱落或呈现风化特征的月球陨石因失去了熔壳特征，它们很容易被人们所忽视或被误认为是一些地球成因的普通石头，所以月球陨石被人们发现的几率相对比较小。

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