月球哥白尼纪地层特征与地质演化研究

月球哥白尼纪地层是月球演化历史中最年轻的地层单元,哥白尼纪撞击坑数量较少,但其形成的哥白尼纪地层却是全球性的、非常显著的,大多学者普遍认为哥白尼纪基本没有岩浆活动与构造活动。通过对月球哥白尼纪地层进行地质填图,认为月球高地地区撞击坑辐射纹相对月海地区辐射纹发育更好,推测其原因可能为高地与月海岩石性质不同,或撞击的小天体体积、能量、物质特征以及撞击的角度、速度不同等原因导致的;哥白尼纪地层可划分为早哥白尼世地层(C_1)、中哥白尼世地层(C_2)和晚哥白尼世地层(C_3),通过对各世典型撞击坑的分析与研究,阐述了哥白尼纪各世地层的特征,为开展月球晚期撞击作用特征与效应的研究提供了资料。对哥白尼纪-爱拉托逊纪地层界限进行了初步探讨,提出月球年代学多源数据综合判别法方案,以重新厘定哥白尼纪年代下限。

月球哥白尼纪次级坑的形态特征及其空间分布

月球次级坑是月球上的一种地质特征,易与初级坑相混淆,对月表定年影响大,同时对主撞击坑的撞击方向有一定的指示意义,因此识别和筛选出次级坑是一项重要的工作。综合考虑撞击坑空间分布位置和直径关系,选取哥白尼纪5个典型撞击坑为研究对象,基于遥感影像和地形数据,通过总结相关学者对特定形态指标与次级坑定量关系的研究,构建4个形态指标(不规则度、椭圆度、深径比、坑缘高度与直径比)及其参数范围,进行次级坑的智能化识别、提取与空间分布研究。最终识别出次级坑总数量为17 811个,在此基础上构建了包含位置、大小、形状、距离和方向5大类的数据库;并研究了距主坑边缘不同距离范围内次级坑的规模和空间分布特征;提出了基于次级坑主轴方向判定撞击坑入射方向的新方法。研究结果表明:①在规模大小上,月海次级坑直径大小主要集中在初级坑直径的(2. 7±0. 11)%以下;月陆次级坑直径大小主要集中在初级坑直径的(3±0. 3)%以下;在空间分布上,月海与月陆次级坑分布规律相一致,次级坑数量占总次级坑数量的90%时,其分布距离是最大分布距离的(57±7)%;②Tycho撞击坑的入射方向为W-E方向,Copernicus撞击坑和Kepler撞击坑的入射方向为SE-NW方向,Aristarchus撞击坑和Jackson撞击坑的入射方向为NW-SE方向。这些认识将对更准确地开展撞击坑撞击方向的研究提供参考。

月球哥白尼纪撞击坑底部链状坑的成因

在月球哥白尼纪撞击坑的底部发育有很多小型链状坑.这些链状坑的形态较小,以至于很少有月球探测器能探测其完整的细微形态.结合月球轨道器(Lunar Orbiter)、月球勘测轨道飞行器(Lunar Reconnaissance Orbiter(LRO))、月球女神(Kaguya)和嫦娥一号的相机数据,该文选择了月球上各种地形上的5个大型哥白尼纪撞击坑以研究月球哥白尼纪撞击坑底部发育的链状坑的成因.首先,通过在高清照片上分析这些链状坑的形态特征和分布方式,认为月球哥白尼纪撞击坑底部发育的链状坑是由于月表以下存在的岩浆活动而形成的;然后,结合月壤厚度数据,此模型的科学性得到了进一步的认证和讨论;在哥白尼纪撞击坑的底部可能依然有正在发育的链状坑存在.最后讨论了链状坑成因模型的局限性及其研究意义.

多尺度分析在月球表面哥白尼纪构造形迹研究中的重要性

近年来获取的月球高分辨率影像数据使月面哥白尼纪的线性构造形迹(如属于挤压构造的叶片状悬崖和属于伸展构造的地堑)成为行星地质学界的研究热点.这些构造单元是指示月球地质演化史和热演化史的重要窗口.本课题组尝试根据月表哥白尼纪线性构造单元的全球分布,全面分析其可能的成因模式,验证其应力来源是否只可能是月球晚期的全球收缩,研究月面区域地质背景对其形成过程的影响.在整理原始数据的过程中,作者注意到月球表面很多非构造成因的线性形迹极易与哥白尼纪的小型伸展和挤压构造相混,造成错误的解译.藉此,本文系统地比较了月球表面哥白尼纪构造形迹与月壤台阶、撞击熔融流、二次撞击坑链和月溪等线状形迹之间的相似性及其区别特征,并提出多尺度分析在研究月球表面哥白尼纪构造形迹中的重要性.

月球第谷撞击坑区域数字地质填图及地质地貌特征

第谷撞击坑,位于月球南半球的正面,中心位置经纬度为S43°23′40.78″,W11°10′01.02″,具有醒目壮观的辐射纹地貌特征。文中应用多源数据对12个哥白尼纪典型月坑进行统计分析、影像特征的详细解释和对比研究,提出将哥白尼纪划分为早哥白尼世(C1)、中哥白尼世(C2)及晚哥白尼世(C3),并对第谷月坑进行综合数字地质填图,编制了第谷月坑区域地质图和岩石类型分布图。第谷月坑在撞击时由于大量能量的释放或后期火山岩浆活动形成了各种地质地貌,可分为大型地质地貌与小型地质地貌。大型地貌包括辐射纹堆积、坑缘堆积、弧形断块堆积、坑底中心平原堆积与陨石残体中央峰堆积等所形成的地质地貌类型;小型地貌包括堆积、侵蚀和岩浆作用形成的各种地质地貌类型。