月表典型区撞击坑形态分类及分布特征

月球表面环形构造主要有撞击坑、火山口和月海穹窿3种,其中撞击坑分布最广泛,是研究月表环形构造的主要内容。由于月表撞击坑数量大、种类多及其形成伴随着整个月球地质的演化过程,因此这种月表地形地貌比较完整地记录了月球表面地貌随时间的改造过程以及改造类型。文中通过研究撞击坑遥感影像及形貌特征,总结归纳为简单型、碗型、平底型、中央隆起型、同心环型、复杂型及月海残留型7种撞击坑类型,用来描述月表典型区域撞击坑的形态特征。从结构和物质两方面进行了月表典型区域撞击坑的形态地貌参数提取,综合利用嫦娥一号CCD 影像数据、LROC数据,得到了该区域撞击坑形态数据(坑底、坑唇、坑壁、坑缘、溅射物覆盖层、中央峰)和形态测量数据(直径、深度、地理位置)。研究发现,LQ 4地区的撞击坑分布可分为月陆区和月海区,月陆区的撞击坑多以中小型撞击坑为主,其分布密度极高,形成年代较早,月海区撞击坑多为年轻的撞击坑,分化程度较低,分布密度也较低。     

基于最优分割分级法的月球撞击坑分级及其演化分析

撞击坑是月球表面广泛分布的重要构造形态,占据了月球表面的大部分面积。撞击坑的直径差别很大,从几微米到数百千米,其退化程度与形成年代具有密切关系。为了研究不同地质年代形成的撞击坑直径大小及其演化规律,需采用量化分级方法对大小不同的撞击坑进行定量分级和统计分析。本文在月表撞击坑数据库LU60645GT和Lunar_Impact_Crater_Database(2011)的基础上,结合数据库中撞击坑的直径、深度和年代信息,利用最优分割分级法对撞击坑直径进行定量化分级,并根据分级结果,综合分析撞击坑几何形态特征及其演化规律。研究结果表明,撞击坑形态特征的演化与年代有密切的关系。在相同级别、相同地体下,撞击坑形成的年代越早,其形态特征的精细结构退化程度越明显,只保留了大体的几何形状;而在不同级别、相同地体、相同年代下的撞击坑形态特征则由简单逐渐变为复杂,坑物质也逐渐变得复杂。     

月陆地区次级撞击坑特征及年龄统计方法

通过撞击坑的大小频率计算月表的地质年龄是一种行之有效的方法,包括累积分布法和相对分布法。其中累计分布法在已知撞击坑直径范围的基础上,可分为3种年代函数计算月表的地层单元,分别是Melosh 和 Vickery 1989 (直径大于4 km 撞击坑), Neukum 1983(直径大于1 km撞击坑)和李坤等2012(直径小于1 km 撞击坑)。应用高分辨率影像SELENE TC(10m/pixel)数据,完成了Apollo 14及Apollo 16登月区域地层单元的解译,并应用撞击坑直径频率统计方法获取同一地层单元的形成年龄。通过与Apollo登月区域样品同位素年龄对照,得出Neukum 1983(直径大于1 km撞击坑)相对于其他几种方法更加准确,同时分析了撞击坑的退化、次级撞击坑影响等相关问题。     

基于多源遥感数据的月球表面LQ-2区域撞击坑分布特征分析

撞击坑是月球表面最为普遍且显著的地貌单元和地质构造标志,其形态和布局特征蕴含了月球形貌发育演化的关键信息。基于中国探月工程获得的嫦娥一号CCD、嫦娥二号CCD影像数据和LOLA激光高度计等影像数据,结合专家知识,以LQ-2为研究区识别直径 10 km的撞击坑共计589个。并从撞击机理和撞击能量大小两个方面对坑物质类型及数量进行统计分析,得出不同地质年代、不同类型撞击坑在月球表面的空间分布特征。研究发现该区域撞击坑分布密度高,直径较小的撞击坑成片出露,形貌特征较为单一;直径较大的撞击坑主要集中在艾肯纪和酒海纪,数量较少,但撞击坑形态类型丰富。     

月表撞击坑自动识别与提取的新方法及其应用

月表撞击坑是月球最显著的地质构造特征。随着不同月球探测器探测数据的丰富与数据质量的提高,月表地质信息挖掘成为月球科学领域重要的研究内容。月表分布广泛的撞击事件的撞击机理研究和月表地质单元的地质年龄的判定等科学问题都离不开对撞击坑的研究。因此,对撞击坑进行识别和特征参数提取是挖掘以上月表地质隐含信息的基础和关键。针对目前用于撞击坑识别和特征参数提取的方法存在效率低下、应用范围有限等种种缺陷,提出了一种新的月表环形构造识别和特征参数提取方法,并且实现了定量自动化处理。首先,根据撞击坑环形构造特征,利用坡度指数提取坑壁多边形矢量要素;其次,提出并采用环形构造最小外包矩形法提取撞击坑的伪中心与伪直径;然后,以伪中心为中心点向外搜寻并确定撞击坑坑缘顶点;最后,利用三点定圆法确定撞击坑的中心位置和直径大小。以嫦娥一号CCD相机影像数据和利用CCD立体相机制作的DEM数据为数据源,选取不同区域、不同类型的月表撞击坑进行试验,并将计算结果与目前研究成果进行对比。结果验证表明,此方法可以推广到月表其他表面,并可应用于月表撞击坑形成机理研究和利用撞击坑大小频率分布测量的方法确定月表地质单元的地质年龄工作中。     

月球典型撞击坑溅射物研究及对月球地质编图的意义

撞击坑是月表最典型的地质单元,其溅射物作为撞击坑的坑外组成部分可分布到距离坑中心10个直径距离之外的区域,因此撞击溅射物也是月球地质编图中最重要的表达要素之一。本文使用月球勘测轨道器(LRO)的激光高度计(LOLA)数据、广角相机(WAC)影像、窄角相机(NAC)影像以及Clementine的UVVIS多光谱数据,研究了哥白尼纪正面月海区直径31km的Kepler撞击坑和背面月陆区直径30km的Necho撞击坑。哥白尼纪撞击坑溅射沉积物可以分为三个相:连续溅射沉积相(CE)、不连续溅射沉积相(DE)和辐射纹(CR)。连续溅射沉积相分布在最大约2.6个半径范围之内,不连续溅射沉积相分布在最大近11个半径范围之内,辐射纹分布在最大近29个半径范围之内。本文强调了多源数据结合在识别撞击坑溅射沉积物中的作用,对Kepler坑和Necho坑溅射沉积物进行了填图,不对称分布的特征表明这两个坑可能形成于倾斜撞击。     

基于激光测高数据的月表撞击坑自动检测方法

撞击坑是月球表面最醒目和最重要的地质构造标志.基于遥感影像的撞击坑检测方法受到数据本身的局限,遗漏检测的情况比较严重.激光测高数据可以快速构建全球的数字高程分析(DEM),为撞击坑检测提供丰富的几何形态信息.利用激光测高数据,提出了兼顾准确性和完整性的撞击坑自动检测方法.首先采用松散耦合的形态约束检测候选撞击坑,再利用机器学习的相关理论来提取正确的撞击坑.其中,提出基于可变尺度的撞击坑检测算法,以有效解决叠置撞击坑的检测问题;提出基于决策树的机器学习方法,以解决从候选坑中有效提取正确撞击坑的问题.实验证明了整个流程和关键技术的可行性和有效性.通过研究,实现高效、准确的月表撞击坑检测,充分挖掘探月卫星提供激光测高数据,向后续月球地质地貌研究提供具有准确性和丰富形态信息的基础数据.     

月球火山作用的地貌学特征

火山活动是月球最主要的内动力地质作用之一,是研究月球地质历史和热演化的重要窗口,也是月球科学及探测的重点目标.本文概要总结了月球火山作用的基本原理,并重点介绍了"岩墙扩展"模型.基于此模型,列举了由于岩墙在月壳内部上升程度的不同,导致的不同形式的喷发活动,并在月表产生了一系列火山地貌特征:① 当岩墙仅扩展到浅月表、未能穿透月壳并引起喷发活动时,可能会在月表产生坑链构造、地堑或底部断裂型撞击坑;② 当岩墙穿透了整个月壳并引起爆裂式喷发活动时,会在月表产生小型火山锥、区域性火山碎屑堆积物、全月分布的微小火山玻璃、暗晕凹陷构造及环形火山碎屑堆积物;③ 当岩墙穿透了整个月壳并引起溢流式喷发活动时,随着岩浆喷发通量的逐步增高,会在月表产生小型熔岩流、月海穹窿、复合熔岩流、蜿蜒型月溪、巨型熔岩流及火山高原复合体.本文也简要介绍了在月表观测到的若干非典型火山地貌特征,包括不规则月海斑块、环形凹陷穹丘及非月海富硅质穹窿.近年来新的探月数据加深了对这些特殊火山地貌特征的认识,但是更多的地质特征及成因模型细节仍有待未来月球研究及探测去解决.     

基于遥感蚀变信息提取巴林格撞击坑周边铁陨石

目前地球上已经得到确认的撞击坑有190余个,其中直径小于1 km的简单撞击坑绝大部分是由铁质撞击体撞击形成的.由铁质撞击体撞击而成的撞击坑周边存在大量的铁陨石物质,这些铁陨石物质的空间分布特征对研究撞击坑的撞击过程和机理具有重要意义.铁元素的异常富集也可作为探寻地球表面疑似撞击坑的重要信息.为了获取撞击坑周围的铁陨石残...     

基于全景相机数据的嫦娥四号着陆区次级坑统计分析

玉兔二号月球车在嫦娥四号着陆区发现了许多坑缘呈破碎石块状的小型撞击坑,其直径大多在亚米级,过去对于这种小尺度撞击坑的研究大多源于Apollo、Surveyor、Ranger系列任务,然而当时获取的影像质量较低,且并未覆盖月球背面.小尺度撞击坑在月球表面分布十分广泛,与月球最表层的演化密切相关,因此对其展开研究具有重要的...     

我国萤石资源现状及展望

萤石由于其独特的物理、化学性质，主要用于钢铁、化工、建材三大行业。近年来，化工行业已成为萤石的最大用户。尤其在氟化工方面，用以制造氢氟酸及其衍生物，特别是氟碳化合物，更广泛地应用于各工业部门。不同行业对萤石的质量要求不同，有各自的标准。作为我国外贸的创汇产品，对萤石资源的进一步开发工作仍需重视，制酸级萤石在氟化工生产方面尚具发展潜力。     

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。     

Geology of five small Australian impact craters

Here we present detailed geological maps and cross-sections of Liverpool, Wolfe Creek, Boxhole, Veevers and Dalgaranga craters. Liverpool crater and Wolfe Creek Meteorite Crater are classic bowl-shaped, Barringer-type craters. Liverpool was likely formed during the Neoproterozoic and was filled and covered with sediments soon thereafter. In the Cenozoic, this cover was exhumed exposing the crater's brecciated wall rocks. Wolfe Creek Meteorite Crater displays many striking features, including well-bedded ejecta units, crater-floor faults and sinkholes, a ringed aeromagnetic anomaly, rim-skirting dunes, and numerous iron-rich shale balls. Boxhole Meteorite Crater, Veevers Meteorite Crater and Dalgaranga crater are smaller, Odessa-type craters without fully developed, steep, overturned rims. Boxhole and Dalgaranga craters are developed in highly foliated Precambrian basement rocks with a veneer of Holocene colluvium. The pre-existing structure at these two sites complicates structural analyses of the craters, and may have influenced target deformation during impact. Veevers Meteorite Crater is formed in Cenozoic laterites, and is one of the best-preserved impact craters on Earth. The craters discussed herein were formed in different target materials, ranging from crystalline rocks to loosely consolidated sediments, containing evidence that the impactors struck at an array of angles and velocities. This facilitates a comparative study of the influence of these factors on the structural and topographic form of small impact craters.     

Shadow–highlight feature matching automatic small crater recognition using high-resolution digital orthophoto map from Chang’E Missions

This paper introduces a new method of small lunar craters’ automatic identification, using digital orthophoto map (DOM) data. The core of the approach is the fact that the lunar exploration DOM data reveal contrasting highlight and shadow characteristics of small craters under sunlight irradiation. This research effort combines image processing and mathematical modeling. Overall it proposes a new planetary data processing approach, to segment and extract the highlight and shadow regions of small craters, using the image gray frequency (IGF) statistical method. IGF can also be applied to identify the coupling relationships between small craters’ shape and their relative features. This paper presents the highlight and shadow pair matching (HSPM) model which manages to perform high-precision automatic recognition of small lunar craters. Testing was performed using the DOM data of Chang’E-2 (CE-2). The results have shown that the proposed method has a high level of successful detection rate. The proposed methodology that uses DOM data can complement the drawbacks of the digital elevation model (DEM) that has a relatively high false detection rate. A hybrid fusion model (FUM) that combines both DOM and DEM data, was carried out to simultaneously identify small, medium, and large-sized craters. It has been proven that the FUM generally shows stronger recognition ability compared to previous approaches and it can be adapted for high precision identification of craters on the whole lunar surface. The results meet the requirements for a reliable and accurate exploration of the Moon and the planets.

     

地月系统不同成因环形构造及其影像特征

环形构造是一种常见的地质现象,特别是在月球上分布更为普遍。本文论述了三种成因的环形构造,即:侵入岩成因的环形构造,火山成因的环形构造,以及小天体撞击形成的撞击坑。文中详细介绍了它们的成因与结构特征,指出侵入岩成因的环形构造主要由岩浆冷凝收缩形成,在遥感影像上主要表现为影像色调的不同;火山成因的环形构造为火山口,在遥感影像上具有环形结构;而小天体撞击形成的撞击坑形态复杂,如碗形坑、中心锥环形坑与多环撞击坑,撞击坑的坑沿外缓内陡,遥感影像上表现为环形或弧形构造,有些撞击坑具有辐射纹。