检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：唐天琦吉林大学

学位级别：博士

隐月海是一种被高反照率的撞击坑溅射物或盆地喷发物覆盖的早期月海玄武岩物质,代表了早期的月海岩浆活动。了解隐月海物质的分布和组成,可以提供有关月球早期热演化和火山历史的重要信息。当前,隐月海表面物质研究主要是基于可见光数据... 详细信息

隐月海是一种被高反照率的撞击坑溅射物或盆地喷发物覆盖的早期月海玄武岩物质,代表了早期的月海岩浆活动。了解隐月海物质的分布和组成,可以提供有关月球早期热演化和火山历史的重要信息。当前,隐月海表面物质研究主要是基于可见光数据,通过具有暗色环形的撞击坑、光谱混合分析及表面物质的地球化学异常来判定隐月海物质的存在。但是,可见光数据仅反映月壤极表层的物质成分,受空间风化和撞击事件溅射物覆盖的影响很大,因此,基于可见光技术的隐月海表面物质研究存在局限性。微波数据具有一定的穿透能力,针对上述问题,本论文基于嫦娥二号卫星微波辐射计数据,系统分析了隐月海地区表面物质成分特征及其潜在地质价值。首先,根据隐月海的形成演化过程,构建适用于隐月海表面物质研究的月壤辐射传输模型。然后,基于嫦娥二号微波辐射计数据,通过筛选微波辐射计原始亮温点,采用狄洛尼三角剖分的线性插值方法,制作了隐月海地区亮温图;为了消除亮温随纬度变化的影响,进行了规则亮温制图和亮温差制图。之后,根据Balmer-Kapteyn地区的亮温特征,提出了类月海隐月海物质(简称:类月海物质)的存在;基于数据降维的方法与回归分析的实现,评估了微波辐射计数据对该物质的探测能力;基于支持向量机方法,进行了隐月海地区的类月海物质的提取,并分析了其潜在地质应用价值。论文的主要研究内容包括以下四个方面:(1)隐月海表面物质的理论:基于辐射传输方程、热传导方程和传统的月壤-月岩双层模型以及月尘-月壤-月岩三层模型,根据隐月海物质表面演化过程,构建为斜长岩质月壤-玄武岩质月壤-月岩三层模型;之后,根据BalmerKapteyn等隐月海地区的研究发现和隐月海物质形成演化机制,视月壤为月海物质和月陆物质的混合物,构建了一层无限深度月壤模型。数值模拟结果表明,微波辐射计数据对隐月海地区月海物质占比非常敏感,可用于评估隐月海地区的表面物质成分特征。(2)基于微波辐射计数据在Balmer地区发现和定义类月海隐月海物质:通过与正常区域亮温的对比分析,在Bamler-Kapteyn地区发现了高氧化亚铁+氧化钛物质的存在,表现为白天的高亮温和晚上的低亮温,与月海玄武岩的亮温表现一致;根据隐月海物质形成演化过程,定义该物质为类月海隐月海物质。利用现有的可见光和近红外遥感研究成果作为样本数据,通过主成分分析与数据融合的方式建立自适应的微波辐射计数据的类月海物质提取方法,验证了微波辐射计数据对类月海物质具有较强的探测能力。先利用K-均值算法先优化训练样本,再使用随机森林算法选择特征波段,最终采用支持向量机方法,构建了类月海物质的反演模型。在此基础上,基于微波辐射计数据,进行了类月海物质信息提取。结果表明,在Dewar、Lomonosov-Fleming、Schiller-Schickard和Balmer-Kapteyn隐月海地区,均存在类月海物质,Dewar区域类月海物质的分布面积约为3101.1平方公里,L-F区域为59078.3平方公里,S-S区域为173097.3平方公里,B-K区域为38791.6平方公里,分别占相应区域的64.9%、52.3%、76.4%和64%,这表明类月海物质在隐月海地区是普遍存在的,类月海物质的范围仅占可见光提取结果的一部分。结合月表撞击历史,认为很可能是被覆盖的玄武岩钛铁含量的不同,造成了表面月陆和月海物质混合比例的不同,从而形成了类月海物质。(3)提出了隐月海地区表面演化的新观点:针对类月海物质的存在,提出了厚度说和成分说两个假设。根据四个隐月海地区的亮温的综合对比,确定类月海物质很可能代表了下伏玄武岩的成分特征;以亮温差为参考的年龄估计,表明该地区的年龄统计仅代表后期的表面改造年龄。研究成果对深化当前的月海早期岩浆演化历史具有重要的参考意义。(4)岩块丰度影响的新发现:改进传统模型为适用于岩块丰度影响的辐射传输模型,数值模拟分析了岩块和成分同时影响情况下的亮温特征;根据Lomonosov-Fleming地区的亮温表现,提出了岩块丰度异常的认识;在BalmerKapteyn地区,结合区域岩块丰度异常和可见光研究发现,提出了可能是新的隐伏火山构造的存在。在Balmer-Kapteyn地区浅层月壤中发现了一种未知的特殊物质,可引起低亮温差,该物质分布在类月海物质外的西北部、西南部以及Vendelinus撞击坑内的月海单元中。综上,基于微波辐射计数据,首次发现了类月海物质,提出了有别于前人成果的岩块丰度异常发现,并发现了造成低亮温差的未知物质的存在。这些研究发现,不仅对深化当前隐月海表面物质成分演化的研究具有重要意义,且对进一步研究月球的热演化历史和岩浆演化历史也具有重要的科学价值。

关键词：隐月海类月海隐月海物质嫦娥二号微波辐射计数据辐射传输机理支持向量机方法

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月球底部破裂撞击坑的微波热辐射特性研究

引用

遥感学报 2025年第2期29卷 536-552页

作者：孟艺博孟治国张小平邹猛澳门科技大学月球与行星科学国家重点实验室中国澳门999078 吉林大学地球探测科学与技术学院长春130026 吉林大学工程仿生教育部重点实验室长春130026

月球底部破裂撞击坑(FFCs)的成因机制以及演化历史一直是月球科学的热点话题。FFCs的特点是底部较浅,包含放射状、同心状和/或多边形断裂,部分还包括山脊、月海物质和暗晕凹坑等火山活动相关特征,目前其主要成因存在粘性松弛和岩浆侵入... 详细信息

月球底部破裂撞击坑(FFCs)的成因机制以及演化历史一直是月球科学的热点话题。FFCs的特点是底部较浅,包含放射状、同心状和/或多边形断裂,部分还包括山脊、月海物质和暗晕凹坑等火山活动相关特征,目前其主要成因存在粘性松弛和岩浆侵入两种观点的争议。论文依据具有一定穿透深度且能反映热物理特性的嫦娥二号微波辐射计数据,基于24 h亮温、规则亮温和亮温差制图,结合表面玄武岩出露情况,系统地研究月球FFCs的微波热辐射特征。主要发现包括:(1)亮温差特征表明,在FFCs中存在四通道亮温差均较高的区域且这些区域表面裂隙发育较好。(2)在表面出露玄武岩的FFCs中,玄武岩出露区域存在微波热辐射异常,表明该区域深部存在岩墙,形成表面火山特征。(3)在表面未发现玄武岩出露的FFCs中,坑底仍存在微波热辐射异常,推测在撞击坑深部存在岩墙。结果表明从微波辐射亮温角度证实了月球底部破裂撞击坑是由岩浆侵入造成的这一观点,为月球热演化历史研究提供了新的重要支撑。

关键词：遥感嫦娥二号微波辐射计数据底部破裂撞击坑月球岩浆活动月球

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