我們知道,月球與地球一樣,內(nèi)部也具有層圈結(jié)構(gòu),在其層圈結(jié)構(gòu)中,最外層的是月殼。
科學(xué)家們通過對月震的探測,可以研究月球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。阿波羅登月飛船的宇航員登上月球后,在著陸區(qū)放置了能夠測量月震的月震儀。這些月震儀進行的探測表明,在距月球表面深65千米處,月震波波速從7千米/秒增加到8千米/秒,月震波波速不連續(xù)說明月球內(nèi)部的傳播介質(zhì)出現(xiàn)了變化,這里應(yīng)該是月殼-月幔的界面。根據(jù)測量的數(shù)據(jù),科學(xué)家推斷月殼的平均厚度約為65千米,而65千米以下應(yīng)屬于另一層圈——月幔。通過進一步的研究發(fā)現(xiàn),不同區(qū)域的月殼厚度是不同的,一般情況下,在面向地球的月球正面,月殼的厚度平均約為50千米,而在背向地球的月球背面,月殼厚度平均約為74千米。
通過對月震波的詳細(xì)研究,科學(xué)家們還對月球表層100千米厚的圈層作進一步分層,并推測出各圈層的物質(zhì)構(gòu)成。從月表開始,在0~25千米范圍,月震波縱波的速度為5千米/秒~6千米/秒,稱為上月殼,主要由月海玄武巖組成,其中最上部0~2千米為巖石碎塊和月壤。在25千米~60千米深度的區(qū)域,縱波的速度為8千米/秒,稱為下月殼,可能由富含斜長石的輝長巖、富鋁玄武巖和斜長蘇長巖組成。60千米以下為月幔,其縱波波速達9千米/秒,化學(xué)成分相當(dāng)于地球的基性巖和超基性巖(如橄欖巖、輝石巖和榴輝巖)。此外,在下月殼與月幔之間有一過渡層,厚度約幾十千米,縱波波速為8千米/秒~9千米/秒。
月殼是月球巖漿源區(qū)晶-液相分餾的結(jié)果,在分餾期間,較輕的斜長石上浮形成輝長質(zhì)斜長巖月殼;較重的橄欖石、輝石下沉到巖漿海底部形成上月幔。因此,可以認(rèn)為月球高地是早期輝長質(zhì)斜長巖的殘留體,凝固的年齡約為44億年~45億年。絕大部分月巖是在約44.6億年前的主要巖漿事件期間形成的。
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