雨海地区晚雨海世—爱拉托逊纪月海玄武岩充填过程研究

月海玄武岩是月球四大岩类之一,主要充填于月球大型撞击盆地之中。月海玄武岩充填过程的研究,对于了解撞击盆地充填过程和月海玄武岩充填规律及活动规模,揭示月球的热演化历史具有重要意义。本文综合利用嫦娥一号LAM数据、CCD影像数据和Clementine UVVIS数据,对雨海地区的地形地貌、岩石化学组成进行了提取和分析,对雨海地区月海玄武岩进行了单元划分,并运用撞击坑尺寸-频率分布法对各月海玄武岩单元进行了表面年龄的估算。结果表明,雨海地区月海玄武岩随着时代变新钛和铁元素更加富集,总体上从晚雨海世至爱拉托逊纪由低钛低铁玄武岩向高钛高铁方向演化;月海玄武岩充填活动具有多期次性,每期月海玄武岩的充填流动大体上保持由南向北方向,并且活动规模逐步减小,相对年轻月海玄武岩对早期月海玄武岩的覆盖范围不断减小。正是这种玄武岩流动与覆盖关系和充填过程造成了雨海地区从南向北地势的逐渐降低,以及较老月海玄武岩在较北部地区出露。最后,根据雨海地区月海玄武岩单元在地形地貌、岩石化学组成与表面年龄上的相关性,我们提出雨海地区月海玄武岩经历了多期次逐层填充过程,且每期由南向北流动、规模逐步减小。

顾及月表铁元素含量的次生撞击坑识别

在对月表地质单元定年时,由于月球岩石、土壤和岩心样品数量有限,能够利用这些样品做同位素定年的地质单元范围很小,因此更大范围的月球表面的绝对年龄需要采用撞击坑尺寸频率定年法(crater sizefrequency distribution,CSFD)测定。然而月球表面次生撞击坑的存在会导致CSFD得到的定年结果出现偏差,故在标注撞击坑时有必要对次生撞击坑予以剔除,以便对行星表面的地质单元做较为准确的定年。提出一种顾及月表铁元素含量的次生撞击坑识别方法。使用波段比值法获取月表铁元素含量信息,以次生撞击坑内铁元素含量更接近月壤铁元素含量为假设前提,以撞击坑内与月壤的铁元素含量差值为判据分离主撞击坑和次生撞击坑。以日本月亮女神多光谱成像仪影像为实验数据,验证所提方法的有效性和稳健性。实验结果表明,在依据铁元素含量剔除次生撞击坑后的定年结果与已知定年结果之差小于0.1 Ga,具有较好的一致性;与其他次生撞击坑剔除方法相比,依据月表铁元素信息剔除次生撞击坑的结果更可靠。