21世紀伊始，國際上就出現了一場(chǎng)探月新高潮，2003年9月歐空局、2008年9月日本、2008年10月印度、中國于2009年3月1日和2010年10月1日先后兩次、美國人也于2009年6月14日（北京時(shí)間）先后發(fā)射了新一代探月軌道器，現在多數衛星已完成了自己的使命，個(gè)別仍在工作中。
新一輪的軌道探測的主要特點(diǎn)：雙星、低軌、極區、水冰和高技術(shù)，開(kāi)展了進(jìn)一步地精細勘查，特別是對月球背面及南極盆地。調查的成果在陸續公布中。先后有日本、美國和印度宣布在南極愛(ài)肯盆地一些地點(diǎn)發(fā)現有水冰存在和日照區的更多信息，取得了新的中心峰帶上來(lái)的深部物質(zhì)信息。
第二輪探測的數據正在處理和解釋中。
一些國家都在為未來(lái)深空探測研究和制定著(zhù)新的規劃。
由于新一輪探月進(jìn)一步提供了更多的水冰存在和日照條件的信息，大大鼓舞了一些國家思考月球資源開(kāi)發(fā)的熱情，現在規劃有兩個(gè)著(zhù)重點(diǎn):
一是進(jìn)一步推進(jìn)月球科學(xué)問(wèn)題的深化研究；
二是探討開(kāi)發(fā)利用月球有關(guān)的資源問(wèn)題。
1 月球調查研究的基本科學(xué)問(wèn)題有3個(gè)：
（1）月球現狀的調查。作為一個(gè)人們認為已基本停止活動(dòng)的星體, 除去地表地形地貌、地表巖石礦物外其深部的結構特征、月殼月幔的垂直和橫向結構巖石組分人們了解尚少，有無(wú)水冰與流體？火山活動(dòng)等？氦3來(lái)源與儲存？構造現象 空間物質(zhì)會(huì )聚與風(fēng)化強度？等等；
（2）月球的形成演化。月球最初是如何形成的？又如何演化到現在的狀況，特別是極艾肯盆地，大風(fēng)暴洋成因？重力高的性質(zhì)與成因？主要的地質(zhì)作用？熱的狀態(tài)與來(lái)源？?jì)葎?dòng)力問(wèn)題？月?；鹕阶饔贸梢?？水與揮發(fā)分的形成機理？
（3）調查了解月球資源（不僅是礦產(chǎn)資源）現狀仍在是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，在資源調查過(guò)程中就在同時(shí)考慮如何開(kāi)發(fā)利用，但這一問(wèn)題還有待各國長(cháng)遠的努力。
2 探月已取得的主要成果
2.1 前一階段的數據基礎。除去全月球的遙感調查之外，重要的工作還有以下幾項；
（1）美國Apollo共有6次成功登月，調查路線(xiàn)達 89.35 km, 先
后共采得月表巖石樣品381.7 kg；前蘇聯(lián)共有3次用無(wú)人月球車(chē)采得月球樣品260 g；提供了校驗遙感解釋真實(shí)性的樣品;
（2）在月球上還進(jìn)行了地震剖面、地熱等現場(chǎng)地球物理測量，取得了一些結果；
（3）調查僅限于9個(gè)點(diǎn)上，分布地區約占月球表面積的8.8%。
圖1和圖2標出了阿波羅和月球計劃的登月點(diǎn)與采樣點(diǎn)，月球背面沒(méi)有采到任何樣品。
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圖1 月球及采樣點(diǎn)位置圖
表1 阿波羅在月球表面所作的地球物理探測工作
2．2 已取得的幾個(gè)主要結果
（1）月球表面為濺射物覆蓋,覆蓋率達83%,由非火山質(zhì)巖石，角礫巖及月土(多種來(lái)源巖石、礦物微小碎塊)組成;最上層為一層月塵,導熱性很差;月表撞擊坑極多，可能經(jīng)歷過(guò)多次撞擊覆蓋，撞擊影響的深度約在幾到十幾km。依據小行星撞擊地球情況提出利用撞擊坑密度測年的方法；
（2） 月表主要巖石有: 斜長(cháng)巖,未受到撞擊的, 亞鐵斜長(cháng)巖與鎂鐵巖套; 玄武巖,包括溢流玄武巖和KREEP玄武巖; 碎屑巖—多種巖性的角礫巖, 玻璃質(zhì)碎塊。南極艾肯盆地,其底部可能以蘇長(cháng)巖為主，代表了下地殼物質(zhì)，但仍有待進(jìn)一步求證，無(wú)樣品。其中：
斜長(cháng)巖，或高地斜長(cháng)巖，在月球背面斜長(cháng)巖高地地體區內大量
發(fā)現；正面撞擊坑深部也有多處發(fā)現；鎂質(zhì)巖套產(chǎn)于40 ~ 50 km深,可能為下地殼物質(zhì);
Kreep玄武巖主要分布在風(fēng)暴洋與雨海, 富不相容元素,為眾
多的小碎片和小顆粒,個(gè)別重>1g;另一類(lèi)為ur-kreep;深部情況不清。
月海玄武巖，分高鋁、高鈦、高鉀三類(lèi), 正面月海內分布為主,
生成深度較深，為100 ~ 500 km(?);
地幔巖, 富橄欖石，推測在地幔內,但目前尚未找到!
（3）提出了大碰撞與大巖漿洋理論, 從巖漿分異晶出與成巖過(guò)程來(lái)解釋各類(lèi)巖石的產(chǎn)出，形成了“月球新觀(guān)”。這是美國、歐洲和俄國同行的重要貢獻。新的階段需要在很好研究前人經(jīng)驗的基礎，在取得新數據的基礎上，進(jìn)一步通過(guò)多學(xué)科綜合研究深化人們對月球的認識。作者將月球演化分為前酒海紀，酒海紀，雨海紀，艾拉托辛紀，哥白尼紀等。見(jiàn)圖3。
圖3 月球巖漿洋理理論模式
（據Storffler，1990）
圖中表示了不同巖石類(lèi)型所處的構造部位
（a） 月殼和上月幔簡(jiǎn)化橫剖面，時(shí)間約在約42 億年，此時(shí)，推定的風(fēng)暴洋紀撞擊盆地形成不久，它勢必使下月殼和上月幔隆升，將物質(zhì)從殘余熔融（原KREEP）層和某些含鎂質(zhì)巖套火成巖的層狀深成侵入巖中帶到近月表；（b）為（a）圖的簡(jiǎn)化橫剖面，不過(guò)是在約38 億年，此時(shí)，雨海碰撞盆地形成不久。此圖解釋了富KREEP的巖類(lèi)為何在盆地周?chē)鷱V泛產(chǎn)出。注意：阿波羅- 14登陸點(diǎn)主要采集的是雨海（Imbrium）的濺射物，而阿波羅- 16登陸點(diǎn)主要采集的是酒海(Nactaris)和雨海的濺射物。 In－島海（Insularum）盆地；Nu－云海（Nubium）盆地
（4）提出了地球的殼、幔、核的層圈結構模型，但月球正面、背面有些不對稱(chēng)，背面許多基本結構還是不清的。認為月球各層大體是均勻的。見(jiàn)圖4和圖5。
Wieczorek’月球模型
圖4 Wieczorek給出的月球模型圖（依據各種地球物理資料得出的）
月殼厚度表示了一個(gè)經(jīng)度0°和180°的極對極剖面，淺月震和深月震依深度和緯度投影到月球正面半球內。盡管固態(tài)內核半徑未完全確定，熱狀態(tài)研究表明，起碼月核的某些部分業(yè)已結晶
圖5 依據阿波羅計劃取得的地震數據得出的月球模型（據Nakamura et al. ，1982）
2．3 月球研究的幾個(gè)問(wèn)題
（1）關(guān)于月表濺射物堆積的厚度與結構特點(diǎn)。
月球表面為濺射物覆蓋,覆蓋率達83%,由非火山的巖石，角礫巖，月土（礦物微小碎塊)組成;
最上層為一層極細的月塵層,導熱性很差;
在沙丘月坑鉆探取到了 2.4 m長(cháng)的巖芯—頂部45 cm為一翻騰
層(400 Ma),下面可再細分成42層, 可能到58層, 可能為濺射巖粉的多層堆積; 堆積作用的結果
濺射物堆積的厚度與結構特點(diǎn)，見(jiàn)下面有幾種典型剖面:這是登
月地質(zhì)學(xué)家親自繪制的。見(jiàn)圖6。
靜海地區
圖6 靜海Apollo-11 登月點(diǎn)附近地質(zhì)剖面圖
（據David M. Harland, 2002）
顯示來(lái)自主要盆地的較老的噴射物被至少兩種玄武質(zhì)巖漿流所覆蓋；雨海濺射物的存在是推斷出來(lái)的；數字表示能夠代表相應地層單元體的特別挑選的巖石樣品號；混雜堆積層的基底（虛線(xiàn)）在某些局部地段穿透到了低鉀的月海玄武巖中
Apollo-12登月點(diǎn)風(fēng)暴洋東南地區地表剖面。見(jiàn)圖7。
圖7 位于風(fēng)暴洋東南穿過(guò)Apollo-12登月點(diǎn)的東西向地質(zhì)剖面圖
（據David MHarland，2002）
表示大型沖擊盆地中覆蓋在更古老濺射物上的幾個(gè)玄武巖熔巖單元的結構情況，這是推測
的雨海濺射物覆蓋層；數字代表在不同地質(zhì)單元采集的標本編號
Apollo-14登月點(diǎn)弗拉摩羅高地地表剖面（圖8）。圖9 為Apollo-14 的地表照片，表明地表疏松沉積很普遍，厚度不清。
圖8 位于弗拉摩羅高地的Apollo-14 登月點(diǎn)附近地質(zhì)剖面圖
（據David M. Harland, 2002）
圖中顯示了由撞擊角礫巖聚集形成的弗拉摩洛建造中平緩層和凸起單元之間的關(guān)系
（據Swann等，1977）；圖中數字表示相應單元體的巖石樣品號，虛線(xiàn)代表月土的深度
圖9 Apollo-14地表照片
Apollo-15登月點(diǎn)在雨海的東緣哈德利-亞平寧地區地表剖面。見(jiàn)圖10。
圖10 穿過(guò)Apollo-15 登陸點(diǎn)的一條北西-南東向地質(zhì)剖面圖
（據David M. Harland, 2002）
圖中SE的高山為哈德利三角地山
顯示了從月海到高地的復雜地質(zhì)變化（據HSpudi和Rgder，1985；Swann 等，1972；Swann 等，1986，改編）；在月海處（左邊）后雨海玄武質(zhì)巖漿覆蓋在雨海濺射物的厚堆積層之上；在高地區域（哈德利山，右），來(lái)自于澄海盆地的更老的（前雨海）濺射物覆蓋在古老月殼之上；數字表示從不同單元體挑選出的月巖樣本；LKFM 為比典型斜長(cháng)巖月殼更富鐵、鎂組分的撞擊熔融物
阿波羅-16登月點(diǎn)位于平坦的凱利建造及多丘的笛卡兒建造。見(jiàn)圖11。
圖11 穿過(guò)Apollo-16登陸點(diǎn)附近的地質(zhì)剖面圖
（據David M. Harland, 2002）
登月點(diǎn)位于笛卡兒建造區內，這是一個(gè)多山多溝的高地。顯示了由撞擊撞掘出的大型月海盆地的濺射物形成的不同單元之間復雜的相互關(guān)系（據Spudis，1984；Stoffler et al.，1985，修改）；笛卡兒建造大部分來(lái)自較老的酒海盆地的濺射物；覆蓋在凱利建造之上的覆蓋層是被較年輕的雨海撞擊事件所濺射帶來(lái)的，它們大部分是由笛卡兒建造和某些雨海噴射物混合改造后形成的物質(zhì)組成；人們推測笛卡兒建造和凱利建造覆蓋在一個(gè)更老的（前酒海）大塊月土層之上，該層由一層很厚的來(lái)自很多較老撞擊事件的復雜碎屑巖組成；圖中數字表示不同地質(zhì)單元的巖石樣品號
阿波羅-17的登月點(diǎn)在澄海盆地西南緣的金牛-利特羅峽谷。見(jiàn)圖12。
圖12 穿過(guò)南丘、峽谷、北丘的一條地質(zhì)剖面圖
（據David M. Harland, 2002）
南丘、北丘上部為澄海濺射物；底部主要為危海及其它盆地的濺射物；數字表示從相應單元體挑選出的月巖樣本
以上6個(gè)剖面給出的是不同來(lái)源濺射物的堆積層與山丘，深度很大。這些濺射物堆積，一是巖漿洋分異固化以后，外來(lái)的小行星、微星體物質(zhì)，以及其他外來(lái)物質(zhì)構成；一是原始月球殼層物質(zhì)的碰撞產(chǎn)物。后者是月球巖漿洋分異產(chǎn)物，是月球物質(zhì)分異系列的一部分，它與月球的形成演化有直接聯(lián)系。遙感資料與取樣分析結果對比如何說(shuō)明月球基巖成分，又如何反映月球演化特點(diǎn)呢？！需要進(jìn)一步深化。
(2)濺射物淺層成層堆積有什么地質(zhì)含義。如Apollo-17地震剖面給出的結果（圖13）。
圖13 在Apollo-17登月點(diǎn)所作的地震測深淺層垂向地震速度圖
(據Cooper et al. , 1974)
從圖上可以看出垂向上可以劃分4層：5 ~ 20 m，20 ~ 50 m，50 ~ 400 m，400 ~ 1600 m，1600 m以下又一層；速度最高為900多m/s，其厚度未控制。各層速度基本均勻，但各層巖性還不清楚
圖14為一種地質(zhì)剖面分層解釋。認為500 m以淺主要為細粒月土層；1~ 2 km深度以?xún)戎饕谴笮〔煌w粒組成的濺射物堆積體。
圖14 月球柱狀剖面圖附有巖性與地震波速度對比 （據Horz et al. , 1991）
這一剖面提出巖石的破碎可以一直延深到10 ~ 25 km。更深處巖層的地震波速度代
表什么意義 需要得出Vp、VS隨巖性的變化，這是地震學(xué)應用的工作前題
圖15至圖17為Apollo-17所作的月球軌道雷達實(shí)驗結果。剖面經(jīng)過(guò)風(fēng)暴洋、澄海、危海；頻率為5MHz，ξ=8.7，sol=400 m。見(jiàn)圖15。
圖15 Apollo-17月球雷達探測路線(xiàn)圖
(據David M. Harland, 2002)
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圖16 Apollo-17月球雷達探測結果—地下淺層構造
(據David M.Harland, 2002)
在澄海下面發(fā)現在900 m和1.6 km深處存在著(zhù)雷達反射層面（剖面中部）
圖17 在危海下面發(fā)現1.4 km深處存在一個(gè)雷達反射界面
(據David M.Harland, 2002)
雷達得到的反射界面，與地震測深結果可以大致對比
下圖是日本月神1號所作的雷達成像剖面。見(jiàn)圖18。
圖18 最新的日本探月雷達的探測結果
(據David M. Harland, 2002)
圖中標明了對5個(gè)月海測量結果。(1) 代表風(fēng)暴洋區；(2) 代表雨海地區; (3) 代表澄海地區;（4）史密斯海為一個(gè)界面，各界面的深度都有些差別。成層界面都在幾百米上下，雨海下面見(jiàn)有1 km深±的界面；（5）代表史密斯海區
Apollo-17雷達地層剖面與日本的雷達探測得出的成層結構與上述地震分層結果大體上可對比。表明，在月表條件下，現在雷達技術(shù)探測的深度在1 km以?xún)?，可以得?/span>2個(gè)很好的分層。這種淺層延續很長(cháng)的成層沉積（雷達反射和地震界面）有什么地質(zhì)含義？
（3）已發(fā)現山體上和峽谷壁上出露的玄武巖或其他成層巖層的研究也是需要進(jìn)一步的研究，查清其地質(zhì)含義如圖19和圖20。
圖19 在哈德利山拍攝的傾斜成帶現象
（據David M.Harland, 2002）
為遠距離拍攝的照片拼圖，顯示了傾斜的“條帶狀”紋理出現在哈德利山的表面
圖20 在哈德利三角山拍得的銀色山咀地層傾斜產(chǎn)出現象
（據David M.Harland, 2002）
（4）月球深層的巖性與結構。已確認月坑的中心峰出露有深部巖石,如多數為斜長(cháng)巖,少數為蘇長(cháng)巖, 可能更真實(shí)地反映了月殼巖性,有必要加強工作。特別是風(fēng)暴洋的深部取樣，月球南極艾肯盆地（SP-Aitken Basin）底部取樣，能否得到中下月殼物質(zhì)或者更深層位的巖石, 能否得到坑壁出露的原生巖石以及月球內部有無(wú)流體（包括水冰）的探索？如水冰存在與否？是獨立形態(tài)存在還是巖石中結晶水含水巖石的性質(zhì)與所處層位 能否與地幔中流體聯(lián)系起來(lái)月球是成層的結構嗎？月殼、月幔的厚度變化，巖性變化？以月殼為例：如1972年給出月球正面月殼厚度為64±2 km; 1977和1974年為>55 km (Apollo-12)；1982年為>58 km±8 km(Apollo-14)；2002年又得出38 km±3.8 km(Apollo-14,); 2003年為30 km±2.58 km(Apollo-14); 2006年又得出正面為34.25 km(Apollo-14); 2009日本用重力結果求出Apollo-12下面為45.1 km；Apollo-14下面為49.9 km。月球背面月殼厚度1980年給出為84±2 km；2006年H.Chenet等利用隕石撞擊求出月球正面25點(diǎn)的地殼厚度變化大(23.0±10 km/s ~ 60.8±16.8 km/s)?？梢钥闯鰯祿稚⒍群艽?，是已有方法和數據處理的問(wèn)題，還是這25點(diǎn)月殼厚度變化就是很大，或者是月殼厚度的界面并不清楚？均有待進(jìn)一步研究改進(jìn)!（圖21和圖22）。
圖21 月震中心分布圖
(a) 表示月震集中分布在800 km ~ 1000 km深度區間;(b) 在上地幔中270 ~ 500 km深度區間,出現一速度低, 即Vp由7.74± 0.12 減為7.46±0.25 km/s; Vs 4.49±0.03減為 4.25± 0.11 km/s。這一現象與地球巖石圈下面的低速層相當，認為500 km以深為中月幔, 其Vp增加是與巖性變化有關(guān), 而不是與均勻巖性條件下壓力增加所致; 500 ~ 1000 km區間為中地幔，由于在800 km以上深月震突然消失表明上下兩段巖性有變化,但地震數據確定不了; 根據一個(gè)月球背面的深震事件,推測有一個(gè)小的低速月核.還有待進(jìn)一步求證。這一速度剖面代表地震網(wǎng)絡(luò )哪一地區, 未見(jiàn)說(shuō)明
圖22 地幔速度結構圖
（據Gagnepain Beyneix et al. ，2006）
圖中28 ~ 38 km為一過(guò)渡帶,Vs從4.37增加到4.44 km/s,Vp不變;月球上地幔的Vs和Vp均增加；但238 ~ 488 km區間，Vs與Vp一減一加，而與上一結果不同；488 km以下，Vs不變而Vp減小，而與上一結果基本相同, 但深度差200 km; 4, 738 km以下，速度分別增高到8.15和4.50 km/s，相當于地球的巖石圈蓋層的速度值。中地幔以輝石巖為主,下地幔更富鎂質(zhì)；這一剖面代表哪一個(gè)地質(zhì)塊體也未說(shuō)清楚
這一8.15 km/s±的Vp值,在地球上地幔頂部條件下, 應是二輝橄欖巖(lherzolite)的速度值；也可能是發(fā)生榴輝巖 (ecologite) 的相變。
在月球條件下也可能仍然是橄欖巖的堆集體(accumulation)。迄今為止, 月球上發(fā)現這類(lèi)巖石還很少。H.Chenet等（2002）給出地幔頂部Vp為7.75 km/s, Vs為4.5 km/s。在238~ 458 km和458 ~ 738 km深度區間溫度分別為575°C和960°C，較低。
圖23和圖24是日本的趙大鵬和中國的雷建設所作的P波和S波的層析成像圖。
圖23 沿阿波羅登月點(diǎn)4條剖面所做的 P波層析成像圖
(據趙大鵬等，2008)
圖24 沿阿波羅登月點(diǎn)4條剖面所做的S波層析成像圖
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