第八章 月球陨石（1）
陨石的母体通常是小行星或彗星，它们是太阳星云凝聚的产物，是太阳系中没有被聚积形成行星或其卫星的残留物。小行星或彗星在行星际空间运行的过程中，因碰撞而碎裂成许多碎块，有些碎块的运行轨道与地球相交，以高速通过地球大气层时没有完全被气化和燃烧殆尽，残余的碎块降落到地球表面成为陨石。小行星或彗星碰撞碎裂的碎块在行星际空间运行的时间可以通过测定陨石的宇宙暴露年龄而获得；陨石降落至地球表面后被保存的时间可以通过测定陨石的居地年龄而获得。绝大部分陨石（约99.8%）是小行星碎片，仅有极少数陨石来自月球、火星和其他行星。
8.1 月球陨石的确认
月球表面经常受到小行星或彗星的撞击，撞击区的月球岩石受到高温高压的作用而部分气化熔融，形成的玻璃熔体就地包裹岩石的角砾碎块并向空间溅射。当溅射物的速度大于月球的逃逸速度（2.38 km/s）时，月球的溅射物可以进入行星际空间运行；当溅射物的轨道与地球相遇时，溅射物以高速穿过地球大气层，未被完全烧蚀而残留的溅射物降落到地球表面成为月球陨石。月球的溅射物在行星际空间运行的时间可以通过测定陨石的宇宙暴露年龄而获得，运行时间长短差异很大，月球陨石 Yamato 82192/82193/86032 和 Dhofar 025 甚至在行星际空间运行了（10～20）×106 年之后才最终降落在地球上。月球陨石降落至地球表面后被保存的时间可以通过测定陨石的居地年龄而获得。
月球陨石的化学成分、矿物组成与结构、同位素组成（除氦同位素外）等特征都不同于任何其他类型的陨石和地球岩石，而与 Apollo 和 Luna 所采集的月球样品相似。这些特征也就成为确认月球陨石的证据。
矿物是具有一定化学组成的、天然形成的均一晶质无机固体，岩石是矿物的集合体。月球陨石的矿物类型和矿物组成与地球岩石和来自其他行星或行星的卫星的陨石存在明显差异。例如：长石质角砾岩月球陨石富含钙长石（在矿物学上属于斜长石的一种类型，在化学上属于钙铝硅酸盐），而斜长岩质月球高地主要就是由钙长石组成的，但这种矿物在小行星、其他任何行星或行星的卫星上都是非常少见的。
月球岩石的矿物组成比较简单，主要是斜长石、辉石、橄榄石和钛铁矿。几乎全部的钙都含在斜长石中，而几乎全部的铁和镁含在辉石、橄榄石和钛铁矿中。因此，在月球陨石的(FeO+MgO)-Al2O3 图中（图8-1），所有月球陨石的(FeO%+MgO%)/(Al2O3%)比值（M 值）几乎都落在 Apollo 月球样品中的月海岩石的 3 种含铁矿物（辉石+橄榄石+钛铁矿）的 M 值与高地岩石的斜长石的 M 值组成的连线上，而普通球粒陨石（H）和地球地壳平均组成的 M 值均远离这条连线。靠近斜长石一侧的月球陨石就可以认为是月球高地起源的，靠近辉石+橄榄石+钛铁矿一侧的月球陨石则可以认为是月海起源的。普通球粒陨石的 M 值没有落在这条线上，是因为这种陨石的含铁矿物除橄榄石和辉石之外，还包括 Fe-Ni 金属；而地球岩石含有比月球岩石复杂得多的矿物类型，其 M 值只有极小的几率落在这条线上。因此可以认为，凡是不落在这条线上的岩石就不是月球起源的。
图8-1 月球陨石的(FeO+MgO)-Al2O3 图（Korotev R L, et al, 2003）
地球岩石中，Fe 常以+2 价和+3 价两种氧化态出现，月球岩石中的 Fe 则几乎全部以+2 价氧化态和 Fe（零价）出现。月球岩石中的所有 Mn 均以+2 价氧化态出现。由于 Fe(II) 和 Mn(II) 具有十分相似的化学行为，在月球的化学演化过程中，Fe 和 Mn 之间不发生分馏。因此，月球岩石的 Fe/Mn 近乎为常数 70，与是否是月海岩石（富 Fe、Mn）还是高地（贫 Fe、Mn）岩石无关，其他行星、行星的卫星、小行星起源的陨石（普通球粒陨石平均值）和地球岩石（地壳平均组成）的 Fe/Mn 比值与月球岩石明显不同（图8-2），这也是判断陨石是否为月球起源的重要依据。
图8-2 月球陨石的 Fe/Mn 比值（Korotev R L, et al, 2003）
以 QUE 93069 月球陨石的确认为例。这是一块由美国南极陨石考察队在亚历山德里亚王后岭（Queen Alexandra Range）收集到的陨石，为斜长石质角砾岩，含有丰富的长石质碎屑。样品体积为 5.0 cm×2.2 cm×2.3 cm，质量为 21.4 g，具有轻—中度风化。其形状大致为扁平的卵形，上部具有灰绿色泡沫状厚熔壳，下部为褐色橄榄绿粒状介质薄熔壳，表面具有明显的裂隙，可见其内部基质。表面由大量毫米级大小的白—灰色碎屑的黑色基质组成，一些碎屑已风化为黄色。从该陨石的新鲜切口发现各种小碎屑的浅灰色基质，熔壳下面直接可见一个易碎的白色碎屑（3 mm×2 mm）。薄片观察发现一个小的小斜长石颗粒和粒状碎屑的微角砾岩，直径为 0.6 mm，边缘上有多孔的无色熔壳，有一个大的浅褐色的部分脱玻的玻璃碎屑（2.4 mm×3.6 mm），存在有不规则的金属颗粒痕迹，达 40 μm。斜长石的电子探针分析表明，几乎为纯的钙长石（Na2O 0.3%～0.4%，K2O 低于 0.1%），熔壳的组成近似于陨石的全岩组成：SiO2 44%，Al2O3 27%，FeO 4.4%，MgO 4.5%，CaO 16%，Na2O 0.32%，K2O 0.1%，TiO2 0.24%，MnO 0.10%，FeO/MnO 比值很高，为 74～75，这是月球物质的特征。由此可见，该陨石是一块月球成因的斜长岩质微角砾岩，来自月球背面高地，陨石薄片的镜下特征非常相似于南极月球陨石 MAC 88105。
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