不同粒径的月球橄榄石二向性反射特征研究

研究月表矿物组成和分布,对于探测月表地质构造以及月球的起源和演化具有重要的意义。因此,物质成分探测一直是月球研究的重点课题之一。尽管人类已经能够从月球采集样品进行实验室分析,但遥感技术仍然是研究月球的主要手段。文中主要目的是模拟不同粒径下橄榄石的二向性反射特征。为此,首先提出模拟不同粒径下反射特征的方法,然后利用Hapke模型和Mie散射理论对不同粒径下富铁和富镁橄榄石的二向性反射特征进行了模拟。模拟结果显示,富镁橄榄石的二向性反射率较富铁橄榄石的反射率高。最后,分析了反射率差值和等效粒径的相关性。该结论为选择探月传感器的波段组合、识别橄榄石镁铁含量提供了理论依据,也为应用遥感数据的橄榄石的判别奠定了基础。     

单斜辉石中缺陷OH结合机理的变温红外光谱实验研究

利用变温红外光谱及偏振实验的结果,依据晶体化学理论及键长与振动频率的关系,从热膨胀速率这一新的角度探讨了单斜辉石中缺陷OH的结合机理。单斜辉石中OH的红外吸收峰主要有3组:3600~3620cm-1、3500~3540cm-1和3445~3465cm-1。第1组峰对应的的OH结合方式是Si4 O2- 1/2H2Al3 OH-,第3组峰对应的OH结合方式是H填充M2空位。第2组峰对应的OH结合方式复杂,可能和多个位置有关。第2和第3两组OH偶极的振动方向一致,都是M1和M2的共棱O2—O1,而第1组OH偶极的振动方向则是M2的O2—O3棱。     

反射定标板污染对典型月球矿物定量分析影响的研究

悬浮月尘存在污染月表就位光谱仪反射定标板的可能。文中工作模拟并分析了近红外光谱仪反射定标板在无污染、受轻度和重度污染情况下对模拟月壤矿物混合物光谱指纹特征及定量分析模型预测精确度的影响。结果表明：以受污定标板为参比的月壤矿物混合物反射光谱在反射率和指纹特征上均异于无污染样品,且污染越重差异越大;用无污染光谱数据建立的偏最小二乘(PLS)定量分析模型,预测受污样品时其预测精确度显著降低;采用受污后光谱数据重建PLS模型会在一定程度上能提高受污样品的预测准确度。该研究和获得的结论,在星表光学载荷的设计、数据校正以及定量分析模型预测能力评估等方面具有一定的指导意义。     

月球火山碎屑堆积物光谱研究

月球的火山作用是月球的重要内生地质过程,反映了月球的内部演化。由爆发式火山作用形成的月球火山碎屑堆积物（LPD）代表了比月海玄武岩更深部的物质,是月球探测的优先目标之一。反射光谱是研究月球火山碎屑堆积物、在全球尺度上区分月球爆发式火山与溢流式火山的重要手段。文中选取29个已经确认的火山碎屑堆积物并结合模拟月球玻璃样品开展光谱学研究,建立了富玻璃的LPD光谱识别指标。根据模拟月球玻璃的铁钛含量与其1 μm处吸收特征的关系比较了富玻璃火山碎屑堆积的相对铁钛含量,为今后提高月球火山碎屑堆积物的铁钛反演精度提供思路。研究结果表明,在这29个火山碎屑堆积中,Sulpicius Gallus、Gauss、Walther A、Birt E和Aristarchus是较为富玻璃的火山碎屑堆积。Aristarchus、Sulpicius Gallus和Birt E的钛含量低于Walther A、Gauss,Birt E, 1 μm左吸收肩偏短波方向,1 μm吸收深度较浅,这可能因为Birt E具有异常低的Fe含量,或者其光学成熟度较高。鉴于火山碎屑堆积物重要意义,其是未来月球采样的较佳候选地区。     

低温低压条件下辉石粉末的热导率实验分析:对月球及火星表面热环境研究的指示

在真空条件下矿物粉末热导率的实验测量,可为我们研究月球及行星表面的热属性和热演化,解译热红外和微波探测数据,开展月球及行星探测载荷设计提供重要的数据参数。本研究主要采用改造后的Hot Disk TPS 2500S导热仪对辉石粉末的热导率进行测量。同时,分析了真空度、温度对辉石粉末热导率的影响。实验结果表明:1)热导率随着真空度的降低呈下降趋势,大气压力在1000Pa时,辉石粉末热传导机制发生明显改变。在低压条件下(1000Pa)热导率随真空度的变化趋于平缓;2)辉石粉末热导率随温度的升高而增大,但是增大的幅度在低压和常压条件下存在明显差异。根据实验结果,提出了低压条件下辉石粉末热导率随真空度和温度变化的关系式。本研究表明,在月球和火星表面热环境的研究中,温度和压力对热导率的影响程度是不同的。上述结果对未来开展地外样品的热导率测量提供了重要的参考。     

江南造山带西段桂北龙胜地区金车辉长岩矿物化学研究及其地质意义

桂北龙胜地区位于江南造山带西段,本文利用电子探针对桂北龙胜地区金车辉长岩单斜辉石和斜长石进行了详细的矿物学和矿物化学研究,研究表明单斜辉石的成分为Wo27~28En47~57Fs15~22,属于普通辉石,斜长石的成分为An1.35~9.05Ab90.34~97.45Or0.36~1.05,为钠长石。单斜辉石温压估算结果显示,其形成温度为1 250~1 350℃,该温度基本与软流圈地幔温度(1 280~1 350℃)相当,其形成压力为1.31~2.25 GPa,对应深度为43.2~74.3 km。单斜辉石成分特征指示金车辉长岩为板内拉斑玄武岩,结合区域地质特征,推测金车辉长岩是裂谷构造背景下软流圈地幔物质上涌并发生减压熔融的产物。     

碳酸盐岩的反射光谱特征的研究及应用

在室内对新疆塔里木盆地西北缘柯坪地区碳酸盐岩的反射光谱进行了测量。分析结果表明：碳酸盐岩的特征吸收谱带位于２３００～２３５０ｎｍ,随着碳酸盐岩中Ｍｇ２＋含量的增加,其特征吸收谱带的中心波长位置具有向短波长方向移动的特点;同时,随着碳酸盐岩中碳酸盐矿物含量的增加,其特征吸收谱带的深度（Ｄ）也有增大的趋势,并且岩石的平均反射率（Ｒ）也随着增高。根据这些特征可以判定碳酸盐岩的岩石类型及碳酸盐矿物的相对含量     

月球表面“冷点”和“热区”研究:嫦娥二号微波亮温数据分析

月球微波亮温数据是研究月球表面物理性质的重要数据源。本文基于嫦娥二号微波辐射计37 GHz通道微波亮温数据,计算了亮温数据月球地方时,获取了月球一天中不同时间段的12幅月表微波亮温分布图。其中,月球白天亮温正异常区("热区")和月球夜晚点状亮温负异常区("冷点")是最为显著两类亮温单元。"热区"和"冷点"具有独特的亮温特征和昼夜变化规律:相对周围环境,"热区"在月球白天亮温明显偏高,夜晚亮温较低,"冷点"在月球夜晚亮温明显偏低,白天亮温略高;与同纬度地区相比,"热区"和"冷点"的升温和降温速率都较大。对比分析月表影像图、Ti O2含量、物理温度和石块含量数据,我们发现:"热区"对应月海区Ti O2含量较高,同纬度地区的亮温和Ti O2含量呈明显正相关,较高Ti O2含量是"热区"形成的主要因素;大部分"冷点"中心都对应着年轻辐射纹撞击坑,"冷点"中心夜晚物理温度和岩石含量较高,"冷点"地区亮温与其夜晚温度和石块含量呈负相关分布,较高的石块含量是"冷点"形成的主要因素。     

矿物表面对金吸附作用的实验研究

矿物表面对金吸附作用的实验研究曾志刚（中国科学院地球化学研究所，贵阳５５０００２）关键词矿物表面吸附作用，金吸附，吸附作用机理以前大多认为由于各种物理一化学参数的变化才导致流体中含金配离子或配合物的不稳定，从而使金以单质或含金化合物的形式直接从成矿流...     

矿物纤维粉尘的表面特性对比研究

矿物纤维粉尘的表面特性对比研究＊董发勤万朴彭同江冯启明宋功宝李国武＊＊（西南工学院矿物材料及应用研究所，四川绵阳６２１００２）＊国家自然科学基金资助项目（４９５０２０２５）部分成果＊＊参加工作的还有李平等关键词矿物纤维粉尘表面特征生物活性粒径小于７５...     

月球岩浆洋演化的实验岩石学研究进展SCIEI北大核心CSCD

由于缺少直接来自月球深部的岩石样品,实验和计算模拟是认识早期月球演化过程的有效方法和手段。20世纪70年代以来,陆续开展了大量的实验岩石学和实验地球化学工作对月球岩浆洋(lunar magma ocean,LMO)演化模型进行验证和修正。但是,学界对LMO模型中的两个关键性参数,即初始物质组成和熔融深度,仍然存在不同的认识。根据月震和重力探测数据推测的平均月壳厚度的差异、月球样品含水量的研究以及新的遥感数据解译发现月表广泛分布富镁铝尖晶石(Cr#<5)等等,直接影响我们对月球初始物质组成和LMO深度以及月球深部高压矿物相的评估。本文通过整理高温高压实验岩石学和实验地球化学在研究LMO演化方面的一系列研究成果,主要聚焦以下几个科学问题:(1)月球初始物质组成中的难熔元素和挥发分含量,以及LMO深度对月壳厚度、结晶矿物的种类及含量有着决定性的影响;(2)高压矿物相石榴子石在月球深部稳定存在的可能性及其对残余岩浆中微量元素的分配行为的制约;(3)特殊类型的月球样品(包括火山玻璃、镁质岩套等)的成因机制对月球深部物质组成具有指示意义;(4)月核的不同物质组成对LMO模型的初始成分含量,特别是微量元素的限定作用。我们以最新的观测数据和月球样品的分析结果为依据,对已有的LMO演化模型进行重新评估,提出月球深部含有石榴子石的LMO演化模型的可能性,并对该方向亟需开展的工作进行探讨。     

月球光照区尘埃静电迁移规律:初步理论结果

空间环境中,暴露在太阳风等离子体和紫外辐射中的尘埃颗粒由于光电发射等而带电。月球光照区带电的尘埃颗粒受静电场驱动或微陨石轰击发生迁移。本文计算结果表明,月球光照区粒径为0.01μm的尘埃颗粒静电迁移达到的最大高度约为1km,而在月球黑暗区亚微米级的尘埃颗粒静电迁移可以到达50km的高度。尽管微陨石轰击溅射的尘埃颗粒可到达~100km的高度,但是尘埃数密度与微陨石轰击事件直接相关,并随着高度变化。由于重力作用,溅射的尘埃快速沉降。溅射和沉降过程中,尘埃颗粒由于光电发射等继续充电。在局部电场强度和德拜鞘高度分别为5V/m和1m条件下,粒径<0.37μm的带电尘埃颗粒以"弹跳模式"运动,而粒径>0.37μm的带电尘埃颗粒返回月表,并再次轰击溅射尘埃。根据本文结果可以推断,月球尘埃实验(LDEX)在月球夜晚20~60km高度记录的尘埃事件可能与尘埃的静电迁移相关,但是月球白天记录的事件可能并不包括静电迁移的部分。     

基于辐射传输模型的月表铁镁质矿物定量反演:以嫦娥三号着陆区为例

我国嫦娥三号着陆于雨海北部的年轻玄武岩熔岩平原上,该区域的物质成分和矿物组成对于理解月球年轻的火山活动具有重要研究价值。月球全球勘探者(Lunar Prospector,LP)探测的元素数据揭示着陆区附近岩石类型主要为高铁中钛玄武岩(19.5%FeO;5.2%TiO_2)。本研究利用月球矿物绘图仪(Moon Mineralogy Mapper,M~3)获取的嫦娥三号着陆区附近的新鲜撞击坑高光谱数据,采用Hapke辐射传输模型和修正高斯模型(MGM)联合分析,对其年轻月海玄武岩铁镁质矿物进行了定量反演。研究表明该区域玄武岩中矿物组成以单斜辉石矿物为主,存在较高比例的橄榄石。基于光谱库匹配方法和MGM优化分析,我们反演出单斜辉石,斜方辉石,橄榄石和钛铁矿四种矿物的相对体积比为57.6:18.0:15.3:9.1,这一研究结果有待于与嫦娥三号玉兔号月球车上搭栽的红外成像光谱仪数据进行比对,以期从遥感和就位探测两个角度获得对于该地区矿物和岩石类型的全面认识。     

剪切-渗流作用下煤岩剪断面形态特征试验研究

利用自主研发的煤岩剪切-渗流耦合试验装置,开展了不同法向应力作用下煤岩剪切-渗流耦合试验研究,并对剪断面进行立体扫描,分析不同法向应力作用下煤岩剪断面的二维断面特征参数和三维断面特征参数。结果表明：（1）煤岩试件剪切破坏主要是塑性破坏,在恒定气压条件下,法向应力越大,煤岩的峰值剪应力越高,且煤岩的峰值剪应力与法向应力近似呈线性关系;（2）法向应力是煤岩剪断面形态特征的影响因素之一,在恒定气压条件下,其施加的法向应力越大,二维断面特征参数和三维断面特征参数基本都呈减小趋势,也即法向应力越大,煤岩剪断面的起伏度和粗糙度都越小;（3）在煤岩剪切过程中,法向应力能通过影响剪切裂纹的扩展区域进而影响煤岩试件的渗流特性和剪断面的形貌特征。     

短波红外光谱矿物测量技术在热液蚀变矿物填图中的应用——以土屋斑岩铜矿床为例

便携式短波红外光谱仪（PIMA）是利用短波红外光谱测量技术，对肉眼难以识别的层状硅酸盐、粘土、碳酸盐以及部分硫酸盐矿物进行快速识别的实用仪器。通过不同地质环境的光谱参考数据库及计算机数据处理软件，辅之野外观察和必要的岩石学分析，可以从PIMA测量获得的谱线中得出研究区蚀变矿物组合的信息。应用蚀变矿物组合，结合其他勘探数据，有利于确定钻孔的位置，指导区域勘探工作。PIMA可应用于许多成矿环境中，包括高硫化物、低硫化物热液成矿系统、斑岩成矿系统、中温热液成矿系统、沉积岩中的金-铜矿床、铀矿床、火山成因块状硫化物矿床和金伯利岩矿床。已有的研究表明，PIMA可以快速获得和处理短波红外光谱数据并形成蚀变矿物钻孔柱状分布图或平面分布图，这些信息对找矿靶区的确定至关重要。应用PIMA在新疆土屋斑岩铜矿区开展了系统的蚀变矿物填图工作，有效地识别出镁绿泥石、铁绿泥石、蒙脱石、白云母、黑云母等蚀变矿物，这些蚀变矿物的类型和丰度与岩石鉴定结果基本一致，在此基础上，建立了土屋斑岩铜矿区蚀变矿物组合及其分带模式，并与传统的分带模式进行了对比。最后总结了土屋斑岩铜矿区PIMA找矿模型，该模型对土屋斑岩铜矿区及未知地区矿产勘查工作具有指导意义。     

新疆谢米斯台地区岩矿光谱特征提取及光谱分析

不同岩石矿物和矿化蚀变具有不同的光谱特征, 这是利用遥感技术进行岩石矿物和蚀变信息识别的基础。本研究在谢米斯台地区进行岩矿样品采集, 利用ASD野外光谱辐射仪采集光谱反射率数据, 通过去噪处理、标准化处理、微分处理和去包络线处理, 开展了典型岩矿样品、风化面与新鲜面样品和不同矿化蚀变的光谱特征提取和光谱分析。研究发现, 岩矿在380~1 100 nm波段的光谱特征, 主要是金属离子产生;在1 100~2 500 nm波段的光谱特征, 主要是阴离子基团中的羟基、碳酸根和水分子产生;矿化蚀变光谱具有可诊断性特征谱带, 是其矿物组成中的各种蚀变矿物特征信息的反映;受到矿物含量改变和外界环境因素的影响, 光谱的整体形态或局部特征都发生变化。岩矿光谱特征的提取和分析, 将提高和改善高光谱技术对不同区域同种类型的矿床勘查。     

月球东海盆地的矿物光谱特征及遥感探测

东海盆地是月球上最年轻的大型撞击盆地之一,其地形地貌和矿物与岩石类型分布将有助于我们深入理解月球撞击盆地形成过程和地质演化历史。LOLA高程数据揭示东海盆地为保存完好的多环撞击盆地。基于月球矿物绘图仪（M3）反射率数据,在东海盆地发现了尖晶石、辉石、结晶斜长石、橄榄石等矿物,采用修正高斯模型（MGM）进行混合矿物光谱分解获取了矿物端员,利用光谱角分类方法（SAM）作出了Maunder 撞击坑的主要矿物分布图。发现的纯结晶斜长石矿物与最近其他月球探测（如Kaguya)相吻合,为月球岩浆洋模型提供了新约束条件。在Lowell撞击坑中央峰发现尖晶石分布,并利用多光谱成像仪（MI）数据进行了验证;利用MGM方法,在Maunder建造上发现结晶斜长石与尖晶石的混合矿物,我们通过分析认为东海盆地的尖晶石在外卢克山脉上可能有更广泛的分布。