风暴洋晚期玄武岩厚度及规模研究

风暴洋是月球最大的月海,分布着大面积的晚期(爱拉托逊纪)玄武岩,是研究月球晚期岩浆活动的良好场所.了解月球晚期玄武岩的厚度、体积乃至喷发通量对于了解风暴洋乃至月球晚期的热演化具有重要意义.爱拉托逊纪玄武岩富橄榄石和钛铁矿,其下伏的雨海纪玄武岩富辉石,这两类玄武岩的光谱特征差异十分明显,极易通过高光谱数据进行地层识别.基于月球矿物制图仪(Moon Mineralogy Mapper,M3)数据判断撞击坑是否穿透上覆地层,利用撞击坑挖掘法研究风暴洋爱拉托逊纪玄武岩的厚度,并绘制风暴洋地区晚期玄武岩的高分辨率厚度分布图.结果表明:风暴洋爱拉托逊纪玄武岩的平均厚度约为(24±2)–(88±2)m,最大厚度出现在阿利斯塔克坑(Aristarchus)西部,大多超过60 m,最小厚度值分布于研究区最南部,厚度约为28–31 m.嫦娥五号预定着陆区(吕姆克山,Mons Rumker)附近的厚度约为31–38 m.马里厄斯坑(Marius)以东的区域厚度约为35–45 m,远小于Weider等人所估测的100–300 m.风暴洋地区暴露的爱拉托逊纪玄武岩总体积约为1.39×10~4km3,仅占风暴洋地区玄武岩总体积的1.6%,表明爱拉托逊纪玄武岩浆活动较之雨海纪已极大减弱.

雨海晚期玄武岩的规模研究

月球的岩浆活动揭示了其演化规律.月海玄武岩的规模,反映了月幔的部分熔融程度和源区的深度,对研究月球玄武岩的成因和热演化具有重要意义.月球爱拉托逊纪的岩浆活动在雨海盆地堆积了大面积溢流、光谱独特的高/中钛玄武岩,他们是了解雨海晚期热演化的钥匙.本文基于多种遥感数据,分别利用地形剖面分析法和月坑挖掘深度法,对雨海不同出露情况的各期次晚期玄武岩的厚度和体积进行研究,并简要探讨了喷发通量的变化.研究结果表明,上爱拉托逊纪地层(UEm)厚度为13–33 m,单层熔岩流的厚度为(11±4)m.下爱拉托逊纪地层(LEm)厚度为14.49–43.61 m.将UEm地层的出露体积(~539.3 km^3),LEm地层的出露体积(~5198 km^3)和UEm下伏晚期玄武岩的体积(~556.2 km^3)相加,得到雨海晚期玄武岩总体积为~6479 km^3,远低于Schaber的估计(~4×10~4 km^3).其中,UEm玄武岩出露体积占LEm玄武岩出露体积的比例<1/8,表明雨海爱拉托逊纪玄武岩喷发逐渐减少.本文还基于各UEm单元的出露面积和定年数据,得到了局部雨海晚期玄武岩面积通量的变化:Em5减少了249.56 km^2/Ma,Em6减少了39.49 km^2/Ma,Em7减少了46.89 km^2/Ma,表明雨海晚期的岩浆活动逐渐减弱.