中科院：月球土特产——从阿波罗11号到嫦娥5号（上）

2020年12月17日嫦娥5号返回器携带1731克月球表土样品返回地面，是我国2004年开始实施的探月工程重大标志性成果，中国也成为继美国和前苏联之后成功地将月球样品送回地球的国家。我国科研人员在样品返回后立即对其展开了系统的研究工作。广大读者极其关心相关研究结果，都想一探嫦娥月样的真貌。为此，本期“科普园地”栏目刊登杨蔚研究员领衔的本刊特约文章，旨在全面介绍迄今人类空间探测活动所获得的全部月球样品，并突出分析我国嫦娥5号样品与阿波罗登月返回样品的比较，以及所取得颠覆性的最新科学成果。全文系统科学地总结了月球表土样品的分类、性质、成因及其在月球演化研究中的意义。文章图文并茂、文字通顺、简洁易懂，既不失科学严谨性，又具有文学可读性，是一篇优秀的专业性科普文章，相信一定会受到广大读者的欢迎。我们热切地期待广大青年研究生群体，能投身到方兴未艾的深空探测伟大事业中来，迸发青春活力，为中华民族的伟大复兴事业建功立业！

作者信息

杨蔚，潘梓凌

1. 中国科学院 地质与地球物理研究所，地球与行星物理重点实验室，北京 100029；

2. 西北大学 地质学系，西安 710069

引用格式：杨蔚，潘梓凌. 2023. 月球“土特产”：从阿波罗11号到嫦娥5号. 矿物岩石地球化学通报，42（6）：doi:10. 19658/ j. issn. 1007-2802. 2023. 42. 127

基金项目:国家自然科学基金资助项目(42241103)

第一作者及通信作者简介：杨蔚,1981 年生,2007 年在中国科学技术大学地球化学专业获博士学位,现为中国科学院地质与地球物理所研究员、博士生导师。长期从事岩石地球化学、比较行星学、离子探针分析技术研究。2013 年获国家优秀青年科学基金,2016 年获中国矿物岩石地球化学学会侯德封奖。嫦娥三号、四号任务科学家团队成员,嫦娥五号月球样品使用责任人,载人航天工程月球与行星科学专家组专家,在嫦娥三号、四号着陆区月壤物质组成,嫦娥五号月球玄武岩地球化学特征和形成机制等研究中取得系列成果。在Nature、PNAS、NSR 等国内外高水平期刊发表论文100 余篇,SCI 总引4000 余次,h-index 33。

E-mail: yangw@mail.iggcas.ac.cn

月球是夜空中最耀眼的天体，自古以来，人们就对它充满了好奇。唐代诗人李白在《把酒问月》中问道：“青天有月来几时”（图1）。这亘古如斯的明月，究竟是何时开始存在的呢？事实上，这个问题仍然是今天月球科学最重要的科学问题之一：月球是何时以何种方式形成的（林杨挺, 2010; 张腾飞等, 2023）？

图1 李白《把酒问月》意境图

Fig. 1 Imaginary scenario for Li Bai’s poem - Asking the Moon with my liquor

尽管在很多细节上仍然存在争议，当前科学界基本达成了共识：月球形成于一次大的碰撞 (Asphaug, 2014; Barr, 2016)。在距今45亿年前，一个火星大小的天体忒伊亚（Theia）撞上了刚刚诞生不久的原始地球，碰撞溅射物围绕地球吸积形成了月球 (Hartmann and Davis, 1975; Cameron and Ward, 1976)。这个神话般的假说之所以能够诞生，上世纪六七十年代美国阿波罗（Apollo）和苏联月球号（Luna）从月球带回的“土特产”（岩石和土壤）功不可没（Pernet-Fisher et al., 2019; Papike et al., 1998; Taylor et al., 2006）。

就像地球的岩石和土壤一样，月球的岩石和土壤也记录了它的形成和演化历史（杨蔚, 2022; Papike et al., 1998）。所不同的是，地球至今仍是一个活跃的行星，持续的板块运动和岩浆活动导致地表出露的古老岩石非常稀少，使得我们对早期地球知之甚少 (李三忠等, 2015)；而月球上却保留了大量30亿年前的古老岩石记录 (Warren and Taylor, 2014)。因此，月球的岩石和土壤不仅能帮助我们揭开月球形成和演化之谜，而且也是我们理解早期地球的一个重要窗口。

此外，作为离地球最近的天体，月球是人类走向深空的前哨站。随着科学技术的进步，在月球上建设基地已成为人类共同的愿景（图2），原位利用月球资源是保障月球基地建设和运行的重要途径 (刘建忠等, 2022)。月面上的岩石和土壤是最容易获取的资源，可作为建筑材料的原料，也可用于提取金属、非金属、挥发分等矿产 (Crawford, 2015; McKay et al., 1991)。因此，查清月球各类岩石和土壤的物理化学性质及其分布，对于未来月球基地的建设和运行至关重要。

引自刘建忠等 (2022)

图2 未来月球基地的艺术图

Fig. 2 Future lunar base dipicted by artist

综上所述，无论是理解月球和地球的历史，还是面向深空探测的未来，认识月球岩石和土壤，都是我们的必由之路。尽管从1969年阿波罗11号到2020年嫦娥5号，人类已经成功完成了10次月球采样，共采集了383.77  kg月球样品，但对大多数人而言，这些取自月球的“土特产”仍然是神秘而陌生的。关于月球样品、月球岩石和月球土壤已经有不少综述论文 (McKay et al., 1991; Taylor et al., 1991; Papike et al., 1998; Chen et al., 2023)，但是非专业人士理解它们仍然存在困难。本文旨在向月球科学界以外的读者介绍月球“土特产”，尝试用通俗的语言回答如下问题：月球岩石和土壤长什么样？有什么特征？与地球岩石和土壤有什么区别？阿波罗计划采集的月球岩石和土壤“书写”了怎样的月球故事？嫦娥5号月壤与阿波罗月壤有什么不同？我们又从中获得哪些新的故事？

为了便于读者理解本文的内容，表1中列出了本文涉及的主要专业名词和术语的解释。

表1 本文涉及的名词和术语的解释

1 采样位置及地质背景

迄今为止，人类共完成了10次月球采样（表2），采样地点均在月球正面（图3）。前9次采样是在20世纪六七十年代，美国在1967－1972年完成了6次载人登月，共采集了381.71 kg月球样品，苏联在1970－1976年完成了3次无人登月采样，共采集了0.326 kg月球样品。此后，在长达44年沉寂后的2020年，我国嫦娥5号任务从月球采集了1.731 kg样品。

 表2  月球表面采样一览表

Table 2 List of lunar surface samples

嫦娥6号预选着陆区位置引自Zeng等 (2023b)

图3 人类10次月球采样位置及嫦娥6号预选采样区

Fig. 3 Sampling sites of the 10 lunar sample-return missions and the selected sampling area of Chang’e 6

通过研究从月球带回来的岩石和土壤样品，我们对月球形成和演化历史的认识有了质的飞跃。图4总结了采样任务的时间线，及其取得的标志性成果。重要的科学发现主要来自阿波罗和嫦娥5号样品，而月球号的所得非常有限，因为月球号只采集到了微细的月壤样品，受制于50年前分析技术水平，并没有从中获得有影响力的发现。50年后的今天，我国嫦娥5号任务尽管也只采集了月壤样品，但凭借先进的微区分析技术，仍然取得了一系列重要科学发现 (Chen et al., 2023)。值得注意的是，最近俄罗斯赠送我国1.5 g月球16号月壤样品，如果使用最先进的技术重新研究，将有望获得新的科学发现。

图4 月球采样大事记及主要科学发现

Fig. 4 Lunar sampling milestones and their main scientific findings

1.1 月球地理和地质单元

为理解各个采样位置的特点，我们首先介绍一些月球地质的背景知识。

月球表面总体上可以分为月海（Mare）和高地（Highland）两大地理单元。这种划分最早可以追溯到16世纪人们开始使用望远镜观测月球，他们发现在洁白的月面上，存在一些黑色的斑块，并错误地认为这些黑色斑块是海洋，因而称之为月海，而其余的区域则认为是陆地，也称高地。尽管后来人们发现月球上并没有海洋，但是月海和高地的名称却一直沿用下来。

但是，根据月球表面的地形和颜色划分的地理单元，无法体现月球不同区域深部结构或物质组成的差异。随着1990’年代美国克莱门汀号（Clementin）和月球勘探者号（Lunar prospector）对月球地形地貌、矿物和元素组成的详细探测 (Nozette et al., 1994; Binder, 1998)，科学家将月球划分为三大地质单元：风暴洋克里普岩地体（Procellarum KREEP Terran， PKT）、长岩质高地地体（Feldspathic Highlands Terrane，FHT）和南极艾特肯地体（South Pole-Aitken Terrane，SPAT） (Jolliff et al., 2000) （图5）。这种划分方法主要基于全月铁（Fe）和钍（Th）的分布，月球表面绝大部分（>60％）区域是低铁和低钍的，只有两块区域比较特殊，一块是风暴洋克里普地体，以高钍含量（>3.5 μg/g）为特征；另一块是南极艾特肯地体，它是月球最大的盆地，其铁和钍含量均较高（图5）。这种差异很可能反映的是不同区域深部月壳组成的不同，月球也因而被分为了上述三个地体。风暴洋克里普岩地体因可能富含一种叫做克里普的物质（高钍含量）而得名，而南极艾特肯地体则很可能反映的是大型撞击事件将深部月壳或上月幔的物质挖掘至了月表，剩下的区域都被划分为长石质高地地体，代表了主要由斜长石构成的原始月壳。

克里普物质以富含钾（K）、稀土（REE）和磷（P）为主要特征，元素符号拼在一起为“KREEP”，即克里普。现有的月球形成和演化理论认为，月球形成之初，曾被深达数百千米的岩浆洋覆盖，克里普被认为是岩浆洋冷却到最后阶段（>99%）剩下的残余熔体，它高度富集不相容元素，如铀（U）、钍、钾、稀土、磷等，并最终固结于月壳和月幔之间。人们并未找到过真正的克里普岩，只是在一些月球岩石中观察到了克里普的特征。根据月面钍含量分布图（图5），克里普物质在全月的分布可能并不均匀，很可能只集中分布在风暴洋克里普地体。

引自Jolliff等(2000)

图5 月球三大地体和全月FeO和Th分布图

Fig. 5 Three major lunar terranes and global FeO and Th distribution maps

1.2 采样位置

如图3所示，所有10次采样的位置都集中在月球的正面，前9次采样甚至集中在正面的低纬度地区（<30°），只有嫦娥5号采样点在中纬度地区。如果用一个多边形覆盖前9次采样点，其面积仅占月球表面的4.4%，而如果仅覆盖阿波罗采样点，那么其面积仅占月球表面的2.7% (Warren and Taylor, 2014)。这也说明尽管对月球完成了10次采样，但是样品的代表性仍然远远不够，应该不足以覆盖月球上所有的岩石和土壤类型。

从地理单元的角度看，有7次采样位置是月海，仅有阿波罗14号、16号和月球20号3次采样位置是高地（图3）。月海和高地所采集的岩石样品，类型显著不同（表2）。月海的主要岩石类型是月海玄武岩，而高地则是以斜长岩为主的高地岩石。这也意味着，月海和高地在颜色上的差异，主要源于岩石类型的差异。

从地质单元的角度看，有4次采样位于风暴洋克里普地体，另外6次采样位于长石质高地。目前还没有来自南极艾特肯地体的样品，这主要是因为去月球背面采样更加困难。值得一提的是，我国嫦娥6号任务将于2024年前往南极艾特肯地体采样 (Zeng et al., 2023b)，既实现首次月球背面采样，也实现首次南极艾特肯地体采样，这将是月球探测历史上的又一次里程碑。

2 月球样品

1969年7月20日，阿波罗11号成功着陆月球静海（Mare Tranquillitatis），宇航员阿姆斯特朗（Neil Armstrong）在月球上留下了第一个人类的脚印。他在无线电中说：“That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind.” 从此，一张印有人类脚印的照片就成了美国载人登月的标志（图6）。

图6 阿姆斯特朗在月面工作的照片（a，引自NASA AS11-40-5886）和奥尔德林在月面留下的脚印的照片（b, 引自NASA AS11-40-5877）

Fig. 6 Photos of Neil Armstrong and of Buzz Aldrin’s footprints on the Moon

有趣的是，这张著名照片中的脚印并不是阿姆斯特朗的，而是他的同伴奥尔德林（Buzz Aldrin）的。更加有趣的是这个脚印还是科学实验的一部分，用于调查月表物质的物理特性。通过脚印实验，我们能够推断月球表面覆盖着一层松散的细粒物质，被称为“表土”（regolith，也被译作表壤或风化层），月球表面几乎完全被表土所覆盖 (McKay et al., 1991)。月球表土形成于岩石的太空风化，即陨石或微陨石撞击和粒子轰击的破碎和改造。月海表土的厚度通常约为4~5 m，而高地的表土层平均可达10~15 m。由于采样技术的限制，10次采样任务所获得的月球样品均来自表土层 (McKay et al., 1991)。也就是说，目前还没有采到月球基岩的样品，所有岩石样品也都是来自表土层的“无根”岩石。

2.1 月球表土层

需要说明的是，月球表土和月壤（lunar soil）是有区别的，但二者常容易混淆。月球表土是指覆盖月球表面的这一层松散物质的总和，包括石块甚至巨石，也包括非常微细的颗粒物。而月壤则特指月球表土中的细粒部分，即粒径小于1 cm的部分。如果拿个孔径1 cm的筛子筛一下月球表土，那么大于1 cm部分的部分，就是月岩，而小于1 cm的部分就是月壤。嫦娥5号从月球表土层采集的样品是属于月球表土样品，但是，由于没有见到其中包含有大于1 cm的岩石样品，因此也可以称其为嫦娥5号月壤样品。

我们对表土并不陌生，因为地球上也覆盖了表土，地球表土和月球表土一样，都是岩石风化后形成的松散堆积物 (Keith and Colin, 2009)。火星和小行星等其他天体也有表土，由于不同天体表面的空间环境不同，风化过程也截然不同。地球上的风化主要是水、大气和生物与岩石发生相互作用 (Keith and Colin, 2009)，而月球表面无液态水、无大气、无生物，其遭受的是陨石或微陨石撞击和粒子轰击对岩石的破碎和改造 (McKay et al., 1991)。因此，月球和地球的表土剖面是截然不同的，其主要差异就是月球表土主要受破碎、熔融、溅射、混合等物理过程控制，而地球表土则主要与水蚀变、氧化、生物过程相关，含有泥土、黏土矿物、微生物和有机质等（图7）。

（a）修改自 H？rz 等（1991）；（b）修改自McQueen和Scott（2008）

图7 月球和地球表土剖面对比

Fig.7 Comparison of regolith profiles of the Moon and Earth

月球表土是固体月球和宇宙空间之间的实际边界，记录了月球及其所处的空间环境的信息。不仅人类的10次采样都来自表土层，月球探测数据也都来自于表土层，例如：阿波罗15号和17号的热流计是在表土层内测量的，阿波罗历次月震仪也都布设在表土层，轨道器上的光谱、伽马谱等科学载荷探测的也是表土。此外，表土也将是未来月球基地建设、采矿、道路建设和资源开采的重要原材料之一。

尽管月球表土中常包含石块，甚至巨石，但其绝大部分是由小于1 cm的颗粒组成的 (Papike et al., 1998)。阿波罗11号样品返回后，研究团队将样品按照粒度进行了分类研究：A类为含气孔火成岩，B类为结晶火成岩，C类为角砾岩，D类为粒径小于1 cm的细粒物质，即把小于1 cm的部分（D类）作为一个整体来研究 (LSPET, 1969)。随着样品越来越多，表土中小于1 cm的细粒部分都被定义为月壤（lunar soil），而大于1 cm的粗粒部分则被当作岩石样品来研究 (McKay et al., 1991)。这逐渐成为了月壤（小于1 cm部分）和月岩（大于1 cm部分）的划分依据。接下来，我们将分别介绍月岩和月壤样品的分类和特点。

2.2 月岩

月球岩石样品主要来自6次阿波罗载人登月任务，而其他4次无人采样任务都只采集到了月壤，没有采集到岩石。月球岩石可以分为3种类型，分别对应月壳形成的3种方式：①高地岩石，年龄最老，以斜长岩为主，包含镁质岩套、碱性岩套等，形成于月球形成之初的岩浆洋的冷却；②月海玄武岩，包括火山熔岩和碎屑岩，形成于深部月幔部分熔融引发的火山喷发；③角砾岩，由岩石和矿物角砾（碎片）混合固结而成，形成于月球遭受的持续的陨石撞击作用。角砾岩的物源既可以是高地岩石，也可以是月海玄武岩，或者二者的混合。

构成月球岩石的主要矿物有斜长石、辉石、橄榄石和钛铁矿，不同类型的岩石这4种矿物的比例是不同的（表3）。

表3 月球高地和月海主要岩石类型的典型矿物含量

Table 3 Typical mineral contents of the major rock types in the lunar highlands and lunar seas

2.2.1 高地岩石

顾名思义，高地岩石来自于月球高地。1970年，Wood等 (1970)在研究阿波罗11号月壤时，发现其中存在一种完全出乎意料的(totally unanticipated)岩屑(尺寸1~5 mm)——斜长岩，并据此提出了著名的岩浆洋假说。后来在阿波罗12号和14号任务采集的角砾岩中也发现了类似的高地来源的物质。但真正采集到月球高地岩石的是1971年的阿波罗15号，宇航员艾尔文（James Irwin）和斯科特（David Scott）发现了一块“美人”（“That really is a beauty”），一块几乎全部由钙长石（富钙的斜长石）构成（占98%）的岩石（编号：15415），重约270 g（图8a），可能代表最原始的月壳，因此被命名为创世岩（Genesis Rock）。此后，阿波罗16号任务采集到一块更大的斜长岩（编号：60025），重达1836 g（图8b）。

（a）阿波罗15号斜长岩15415（NASA S-71-42951）；（b）阿波罗16号斜长岩60025（NASA S-72-42587B）

图8 月球斜长岩照片

Fig. 8 Photos of the lunar anorthosites

高地岩石中最主要的岩石类型是铁质斜长岩（ferroan anorthosite），它几乎全部由斜长石构成（>90%），含有少量（<10%）的橄榄石和辉石。根据经典岩浆洋假说，岩浆洋冷却至60%~70%时，斜长石开始结晶，并由于密度小而上浮堆积在岩浆洋顶部，形成了铁质斜长岩。与地球上的斜长岩相比，月球铁质斜长岩中斜长石的钙含量要高得多，其An值（斜长石中钙长石所占摩尔百分比）高达 94~96，反映月球总体上极度亏损碱性元素，如钠（Na）和钾。同时，铁质斜长岩中橄榄石和辉石的铁含量较高而镁含量较低，其Mg#值（橄榄石或辉石中镁橄榄石或镁辉石所占摩尔百分比）为 40~70，这也是其被称为铁质斜长岩的原因（图9a）。

图9 月球高地岩石样品的矿物成分与形成年龄（修改自Shearer et al., 2015）

Fig. 9 Mineral chemistry and ages of the lunar highland rocks

除了斜长岩，高地岩石还包含有镁质岩套（magnesian suite）和碱性岩套（alkali suite）。镁质岩套主要包括纯橄岩（橄榄石占90%以上）、橄长岩（主要由斜长石和橄榄石构成，图10a）和辉长岩（主要由斜长石和辉石构成），其中橄榄石和辉石的镁含量相对较高，斜长石的钙含量比铁质斜长岩略低（An = 86~93，图9a）；碱性岩套主要包括碱性斜长岩（含有相对富钠的斜长石An = 70~85，图9a）、苏长岩（由斜长石和斜方辉石构成，图10b）和辉长苏长岩（由斜长石、单斜辉石和斜方辉石构成）。在月球岩石中，它们都是碱性元素含量最高的岩石，因此被命名为碱性岩套，其橄榄石和辉石比镁质套岩更富铁。

（a）阿波罗17号橄长岩76535（NASA S-73-19455）；（b）阿波罗17号苏长岩77215（NASA S-73-17779）

图10 月球橄长岩和苏长岩照片

Fig. 10 Photos of the lunar troctolite and norite

镁质岩套和碱性岩套都属于侵入岩，即由未能喷发至月表的岩浆，最终侵入到（停留在）斜长岩月壳中冷却形成，它们的发现揭示了深部月壳物质的多样性。二者都包含不同程度的克里普组分，形成于44.2~41.8亿年前，与斜长岩的形成年龄有部分重叠（图9b）。

2.2.2 月海玄武岩

月海玄武岩是最容易理解的月球岩石，因为玄武岩也是地球上的主要岩石类型，已有大量详细的研究。月海玄武岩起源于月球深部100~400 km处的月幔，月幔熔融产生的岩浆在浮力作用下上升并喷发至月球表面。由于月海玄武岩比地球玄武岩含有更多的铁、更少的硅（Si）和铝（Al），其岩浆的粘度更低，流动性更好，可以形成范围大但厚度薄的熔岩流，填充了月海盆地。

阿波罗11号采集的第一块月球岩石就是月海玄武岩（编号：10003，图11a），初步的研究表明，相比于地球玄武岩，其钛（Ti）含量非常高（TiO2 = 8%~12.5%） (LSPET, 1969)。其后的阿波罗12号任务着陆在月球风暴洋的东南角，遥感探测显示其着陆区相比于阿波罗11号光谱上略微有点发红，因此推测其玄武岩成分与阿波罗11号不同。研究结果显示，阿波罗 12 号玄武岩（图11b）的钛含量比阿波罗 11 号玄武岩要低得多，仅有2.6%~5.1% (LSPET, 1970)，这解释了该区域光谱为什么偏红，同时也奠定了月海玄武岩以钛含量进行分类的基础。

（a）阿波罗11号高钛玄武岩10003（NASA S-76-25545）；（b）阿波罗12号低钛玄武岩12019（NASA S-70-48839）

图11 月海玄武岩照片

Fig. 11 Photos of the mare basalts

与高地岩石一样，月海玄武岩的主要矿物也是斜长石、辉石和橄榄石。所不同的是，高地岩石的斜长石含量较高，而月海玄武岩的斜长石含量较低，而辉石含量较高。同时，月海玄武岩含有不同比例的钛铁矿，最高可达18%（表3）。相比于地球玄武岩，月海玄武岩具有更低的镁（Mg）、铝、钠、钾含量，和高的铁含量，钛含量变化较大 (徐义刚, 2010; Warren and Taylor, 2014)。依据钛含量的不同，月海玄武岩可以分为高钛（TiO2 >6%）、低钛（TiO2 = 1%~6%）和极低钛（TiO2 <1%）三类 (Neal and Taylor, 1992)。高钛和低钛玄武岩在TiO2 vs. Mg#图解上具有明显不同的演化趋势（图12a），高钛玄武岩岩浆早期结晶的是橄榄石和钛铁矿，而低钛玄武岩岩浆早期结晶的是橄榄石和辉石。月海玄武岩的年龄范围为43~20亿年（图12b），最老的样品为Kalahari 2009中的极低钛玄武质角砾，年龄为43亿年 (Snape et al., 2018)，最年轻的样品来自嫦娥5号月壤中的微小玄武岩岩屑，年龄为20亿年 (Che et al., 2021; Li et al., 2021)。

（a）数据来源于Cone等 (2020)和Su等(2022)；（b）数据来源于Merle等(2020)，Li等(2021)和Che等(2021)。嫦娥5号月壤样品中包含迄今为止最年轻的月海玄武岩岩屑，表明月球20亿年前仍然存在火山活动，将月球火山活动的结束时间延后了8亿年

图12 月海玄武岩样品的成分和年龄

Fig. 12 Major elements composition and ages of the mare basalts

有一部分玄武岩具有类似克里普的特征，被称为克里普玄武岩，其主要特征是高铝（Al2O3 = 13%~16%）、低铁（FeO = 9%~15%），并且钾、磷和稀土等元素含量极高，可以达到球粒陨石的100~150 倍，表明有大量克里普物质参与了玄武岩的形成。

除了玄武岩外，月海火山活动还可以产生火山碎屑岩，它由火山灰或火山玻璃沉积形成。两个最著名的例子是阿波罗15号绿色火山玻璃和阿波罗17号橙色火山玻璃（图13）。颜色的差异反映玻璃化学成分的不同，低钛玻璃显绿色，高钛玻璃显橙色或褐色。这些火山玻璃被认为是形成于火山喷泉 (Heiken et al., 1974)，火山喷泉在地球火山中也比较常见，当富含挥发性物质的岩浆喷发时，气体的释放或爆炸会将岩浆喷发至空中，导致其快速冷却并形成玻璃珠。最近的研究表明，这些月球火山玻璃可能来自富氢和碳的岩浆喷发 (Wetzel et al., 2015; Saal et al., 2008)。

（a）阿波罗15号绿色火山玻璃15426（NASA S-79-32188）；（b）阿波罗17号橙色火山玻璃74220（NASA S-73-15085）

图13 月球火山玻璃照片

Fig. 13 Photos of the lunar volcanic glasses

2.2.3 角砾岩

在所有采集的月球岩石样品中，角砾岩的占比最大（>60%），它们形成于陨石撞击所导致的岩石破碎、部分熔融和粘结作用 (Taylor et al., 1991)。角砾岩中的角砾可以是岩石、矿物或玻璃的碎片，基质可以是较小的类似的碎片，也可以是冲击熔融的玻璃。

从物源的角度可以简单地将角砾岩分为单组分角砾岩和多组分角砾岩。单组分角砾岩由单一高地岩石或月海玄武岩高度破碎形成，没有与其他岩石类型混合，一定程度上可以当作原生岩石来研究。而多组分角砾岩则包含多种来源的岩屑、角砾或冲击熔融玻璃，根据角砾和基质的类型和性质，又可以分为7种类型 (St？ffler et al., 1980)：①岩屑碎块角砾岩，角砾和基质都由相同的岩石碎片组成，只是基质更细粒；②玻璃质角砾岩，基质是未结晶的冲击熔体（即玻璃）；③结晶熔体角砾岩，基质是结晶的冲击熔体（具火成结构）；④冲击熔体，基质是结晶的冲击熔体，但几乎不含角砾；⑤麻粒相角砾岩，经历过高温变质，原始结构被麻粒结构取代；⑥双组分角砾岩，由两种组分构成，冲击熔体注入破碎的岩石混合形成；⑦表土角砾岩，变成岩石的表土，保留了表土的特征，如玻璃珠和粘结物等（图14）。

（a）阿波罗16号岩屑碎块角砾岩67016（NASA S-81-26041）；（b）阿波罗16号玻璃质角砾岩68815（NASA S-72-37155）；（c）阿波罗16号玻璃珠60095（NASA S-72-39424）；（d）阿波罗17号结晶熔体角砾岩77135（NASA S-72-56391）；（e）阿波罗17号结晶熔体角砾岩73215（NASA S-73-38455）；（f）阿波罗16号冲击熔体68415（NASA S-75-32778）；（g）阿波罗17号麻粒相角砾岩77017（NASA S-73-17772）；（h）阿波罗16号双组分角砾岩61015（NASA S-75-20878）；（I）阿波罗11号表土角砾岩10018（NASA S-75-30226）

图 14 月球角砾岩照片

Fig. 14 Photos of the lunar breccias

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中科院：从阿波罗11号到嫦娥5号（下）

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原文来源：科普园地 | 月球“土特产”：从阿波罗11号到嫦娥5号----中国矿物岩石地球化学学会 (cas.cn)

http://csmpg.gyig.cas.cn/kpyd2017/kpzl/202311/t20231120_6934890.html