月球的化学特征是研究月球物质组成的基础，对探索月球的形成与演化过程等具有重要意义。
通过对阿波罗和月球探测器带回的月岩和月壤样品进行的分析，了解到月球的岩石类型和成分特征，如月海玄武岩富含铁、镁和钛等元素，高地斜长岩则富含铝元素。人们由此推论整个月海和高地的成分可以用月球样品来代表，但通过取样所研究过的区域只占月球总面积的5％～8％。克莱门汀和月球勘察者探测器都对全月球的化学元素进行了探测，使之有可能确定月球表面各种岩石的总体分布，并对月球和地球的化学组成进行全面对比。
月球的化学组成总体上有如下特点：亏损挥发性微量元素、铂族元素、铁族元素和亲硫微量元素等，富含铝，钙，钛和铀等难熔元素；氧元素丰度变化不太；另外，月球上铁与铝元素丰度具有负相关性。高地斜长岩月壳富集难熔元素，故而月幔中可能相对缺乏这部分元素；月壳中的稀土元素铕为正异常，而月海武岩区铕都为负异常，这是由于月海玄武岩源区由于分离结晶过程斜长石带走了二价铕离子，组成月壳斜长岩，使源区贫铕。
月球形成后，其内部产生广泛的熔副，使内部物质产生交换、调整，形成壳层状的内部结构和早期的月壳。月球高地月壳形成较早，并富含亲石难溶元素。而大量陨石物质的广泛撞击，使得月球在39亿年关形成月海。月球内部产生的熔融形成与发育了巨大的岩桨岩，岩桨内的堆积过程和相继熔融形成了带状分布的玄武岩源区。由于高地斜长岩月壳有一部分元索如K、Ba、Cs、Rb、U 、Th和轻稀土元素富集，因而月幔中这些元素匮乏。
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