月球某些资源的开发利用前景

21世纪月球探测的主要趋势是建立月球基地，开发利用月球的矿产资源，能源和特殊环境，为人类社会的可持续发展发挥长期而有效的支撑作用，通过对月海玄武岩中的钛铁矿，克里普岩中的U，Th,REE和月壤中的拟－3在月面的含量与分布的系统分析，月海玄武碉中蕴藏有极丰富的钛铁矿，TiO2总资源量超过70万亿t，钛铁矿还是月球基地生产水和火箭燃料的主要原料；克里普岩是未来月球探测与研究的热点之一，其蕴藏有巨量的铀，钍，钾，磷和稀土元素资源；月壤长期受到太阳风的辐射，使其蕴藏有极其丰富的氢，氦，氧，氮等气体资源，其中氦－3的资源量大于100万t，它是一种可供人类社会长期使用的，安全，清洁，高效，廉价的核聚变发电燃料，其含量与月壤的化学成分，矿物组分，颗粒大小等有密切的关系。     

月球探测与人类社会的可持续发展

1959年至1976年的18年是人类第一次月球探测高潮，美国和前苏联共成功发射了45个月球探测器，获取了382kg的月球岩石和月壤样品，这些探测资料和月球样品的系统分析与研究，大大促进了人类对月球、地球和太阳系的认识，并带动了一系列基础科学的创新，促进了一系列应用科学的发展。通过从1976年至1994年近18年浩如烟海的月球探测数据和资料的消化、分析与综合研究后，1994年Clementine环月探测器的发射，标志新的一轮探月高潮的开始。当前，国际探月活动刚进入重返月球、逐步建设月球基地的阶段，而逐步开发利用月球矿产资源、能源和特殊环境，建设月球基地，为人类社会的可持续发展服务，已成为新世纪月球探测的总体目标。本在系统分析已有的探测与研究资料基础上，论述了开发利用月球上具有的巨大能源库、丰富的矿产资源和独特的环境资源将对人类社会可持续发展所具有的深远意义。     

试论月球表面钻探取样的难点与关键技术

简述了月球表面钻探取样的意义与现状,重点讨论了月球表面钻探取样必然面对的能源、钻机质量、取样设备润滑、钻头排除岩粉与冷却、保证钻进所需的压力和取样可靠性等难题,并针对这些难题提出了可用于月球钻探取样的若干关键技术。     

月球表面的环境特征

本文通过对月球探测资料和研究结果的系统分析,认为月球体积小、质量轻、离太阳较近(温度高)等因素是月球只有极为稀薄大气层的原因;论证了月球极地阴影区存在水冰的证据,并计算出水资源量约为66亿吨。研究了月壤中氦-3的含量与月壤颗粒大小、矿物组成、元素成分和结构特征的关系,并估算了氦-3的资源量;探讨了月球表面的反射率;综合分析了月球区域性磁场的形成机制。     

月球表面天然放射性元素Th的分布特征及月球化学的原始不均一性

月球KREEP岩石形成于壳幔的分界层中,天然放射性元素Th是指示KREEP岩分布的主要元素之一。在月球正面,Th元素含量高的区域主要分布在西部的月海区,包括雨海和风暴洋及其附近地区,而在月球背面Th含量高的地区为雨海对峙区以及南极爱特肯地区。高地的Th含量相对较低。现代月球表面Th的分布特征与3.85Ga年前的雨海事件有重要的关系,且在月球正面还发现了椭圆形的高Th含量区域,是月球上特殊的地球化学省,与月球初期的化学成分分布的不均一性有关。     

月球探测的进展与中国的月球探测

介绍了月球探测历程、第一次探月高潮中在月球的形状、大小、轨道参数、近月空间环境、月表结构与特征、月球的岩石类型与化学组成、月球的资源与能源、月球的内部结构与演化历史等方面所取得的成果。提出了中国开展月球探测的初步设想,认为近期中国的月球探测应以不载人月球探测为宗旨,分为“绕、落、回”三个发展阶段,即环月探测、月面软着陆器探测与月球车月面巡视勘察、月面软着陆与采样返回。     

广东韶关市大气降尘及尘中金属元素分布特征研究

为了解城市金属含量和大气降尘的时空分布,根据功能分区的原则,把广东韶关市分为7个功能区,按<空气和废气监测分析方法>中灰尘自然沉降量-重量法之湿法采样,用称重法测定,用原子吸收光谱法测定Cu、Pb、Zn、Cd、K、Ca元素,用标准曲线法计算其浓度.结果发现降尘的季节性分布是:秋季﹥冬季﹥春季﹥夏季;降尘空间分布是:工业区﹥居民区﹥商业区﹥交通区﹥混合区﹥近郊区,全市金属元素含量高低依次为Zn﹥Ca﹥Pb﹥Cu﹥K﹥Cd,其中Pb、Zn、Cd在工业区含量最高,Ca在居民区含量最高.结论是工业尘和建筑尘是本市最大污染源,Pb、Zn、Cd主要来源于工业尘,Ca主要来源于建筑尘.与国内外其他城市相比,除西安外,本市降尘中金属含量比其他城市均低.     

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...     

月球表面钻探取样——中国钻探界面临的新任务展望

介绍了国际月球探测的历史与现状，以及中国开展月球探测的发展战略设想，论述了月球表面钻探取样的困难所在及关键技术。     

月球重力场研究的论述

月球重力场探测是了解月球内部结构构造最有效的手段之一,也是未来登陆点选择的重要依据.在众多方法中,卫星重力探测是进行全月球覆盖以及获得月球深部信息的重要方法.本文叙述了当前月球重力探测历史和重力模型发展过程,并对这些模型进行比较分析.在了解前沿研究方法的基础上讨论了月球重力位场解算的基本原理、高精度月球重力场获得的方法...     

自然资源要素综合观测一体化平台建设探索与实践

自然资源要素综合观测一体化平台是集站网运维管理和观测数据采集、传输、保存、挖掘、共享及成果产品于一体的平台,是观测站网的核心.从总体框架、管理系统、特点及优势3方面介绍了自然资源要素综合观测一体化平台的建设情况;结合开展项目,通过数据集成、多源数据融合和模型加载应用阐述了自然资源要素综合观测一体化平台的建设实践;最后,对一体化平台今后工作的重点、方向和技术应用进行了展望.     

月面环境过程研究评述

月球在停止强烈地质活动后,持续了30多亿年的月面环境过程,虽破坏了月球早期岩浆洋演化和撞击事件的原始信息,但也很好地将这一过程信息刻录到了月表物质和月面环境现象中。一方面,长期的太空风化过程形成了月壤颗粒特有的表层微观结构、np Fe0、Fe-Si化合物及矿物水等;另一方面,这些特性又是影响月球表面热环境及尘埃环境的重要因素。在当前月球探测快速推进的形势下,工程实施迫切需要更系统地认识月面环境过程,而我国嫦娥五号任务将实现月球采样返回,也将是开展月面环境过程研究的重要契机。为此,本文总结了月面环境过程研究的现状,分析了存在的主要问题和未来研究的方向。     

青藏高原中东部三种草地类型土壤理化特征及金属元素在有机畜牧生产中的作用

为明确高寒草地土壤理化特征及金属元素在有机畜牧生产中的作用,选取青藏高原中东部高山嵩草草甸、草甸化草原、温性草原三种草地类型为研究对象,分析土壤理化性质和重金属元素,并探讨其影响作用。结果表明：三种草地类型群落盖度由大到小依次是高山嵩草草甸（91%） > 草甸化草原（85%） > 温性草原（75%）,草甸化草原的物种数最多达25种,分别是高山嵩草草甸和温性草原的1.47倍和1.92倍。温性草原0~10 cm土层容重分别是高山嵩草草甸和草甸化草原的1.89倍和1.40倍,10~20 cm土层容重分别是高山嵩草草甸和草甸化草原的1.42倍和1.29倍。高山嵩草草甸土壤有机质、全氮含量最高,有机质含量分别是草甸化草原、温性草原的1.20倍和2.65倍,全氮含量分别是草甸化草原、温性草原的1.18倍和2.47倍。温性草原土壤pH值最高达8.46,分别是草甸化草原和高山嵩草草甸的1.04倍和1.10倍。总体来看,重金属元素含量在高山嵩草草甸最高,温性草原最低,草甸化草原居中。三种草地类型土壤7种重金属元素含量都在一级以内,其生态危害指数未出现强污染状况,适合构建示范区发展有机畜牧业。     

行星矿产及行星资源地质学初论

了解并利用行星矿产资源、可持续永久开发太空成为行星科学与深空探测的一项重要研究任务。而行星矿产资源的开发利用,需要运用行星科学与地质学特别是矿床学的基础理论,利用行星观测、探测及开发技术方法,研究行星矿产资源形成演化规律,查明行星矿产资源的类型、特征、储量和分布规律;进行行星矿产资源的地质调查、岩石-矿石成分、结构与性能、元素赋存状态、开发利用条件评价与预测,为行星矿产资源开发与太空的可持续永久开发建设提供基础理论与关键技术方法。因此,行星矿产资源学是研究行星矿产资源的品种、类型与分布规律、行星矿产资源成因演化与比较行星成矿学、行星矿产资源勘查评价技术与开采利用工程学的交叉学科。笔者从行星资源地质学的视角,从地球与月球的层圈结构、演化历史、岩石组成与表生环境,研判月球可能产出的矿产资源类型。认为与月海玄武岩、月幔（柱）和陨石撞击成因的层状岩体与镁铁-超镁铁质小岩体有关的铬铁矿-铜镍钴硫化物-铂族元素-钒钛磁铁矿-金刚石矿产,KREEP岩以及月幔柱熔融上覆岩石圈所产生碱性岩相伴的铌-钽-铍-铀等稀有-稀土矿产,具有形成条件与产出可能,从而拓展可能的矿产类型、品种,从更宽广的视角研究月球矿产并规划月球基地建设资源供给。火星上由于水（以及可能存在的板块构造）的存在,除岩浆矿床之外,火星可能具备发育与化学风化沉积、次生富集作用以及变质作用有关矿产的形成条件,具有形成金属与非金属资源的禀赋,可与地球矿产相媲美。未来行星资源地质学应加强地质学、行星化学、行星地质学、行星物理学、矿业工程、冶金工程和材料学的交叉融合及理论应用,发展行星地质勘探方法与智能机器人工程技术,发展高/低温、高/低压、高辐照、低/微重力环境条件下样品采集、加工、多尺度测试分析理论与方法,培养行星资源地质资源与开发工程学科人才。

     

金属矿产成矿控矿条件研究与找矿实践

通过对陕西秦岭、云南滇东北等地区铅锌矿、金矿的二十多年勘查研究找矿经验的分析，论述了该区金属矿产的控矿条件调查与找矿、热水沉积成矿作用与找矿、矿床成矿模式研究与找矿、区域成矿规律研究与找矿。     

A Preliminary Study of Classification Method on Lunar Topography and Landforms

Lunar topography and landform, resulting from endogenous and exogenous geophysical processes of various spatial and temporal scales, carry information of these processes and target properties. Geoscientists use morphometric analysis at different scales to study lunar topography, which is one of the four scientific objectives of China's lunar exploration project. This article first reviewed the lunar topographic types from different researchers, analyzed classifying method and progress, discussed geological mapping method of 1∶ 5 000 000 complied by United States Geological Survey in the 1970s. In consideration of the present situation of the lunar surface morphological characteristics, the pattern of macroscopic forcing, morphologic variation and combination characteristics and function way, etc., a matrix combining multi-stage classification method was put forward based on the characteristics of the topography and geologic age, which included 7 geologic ages and 14 morphologic classes. Geological ages can be divided into Copernican System (C), Copernican-Eartosthenian System (CE), Eartosthenian System (E), Eartosthenian-Imbrian System (EI), Imbrian System (I), Imbrian-PreImbrian System (IpI) and Pre-Imbrian System (pI). As to topographic types, the first class can be divided into lunar mare, lunar basin, lunar terra and lunar crater. As to their second class according to morphological differences, the lunar basin can be divided into basin plain and circum-basin, and lunar mare can be divided into mare plain and mare dome; lunar terra can be divided into terra plain, plateau and hill, and craters can be divided into main sequence crater, crater plain, secondary crater, crater chains and clusters, rayed craters, irregular crater and undivided crater. Thus, 46 subclasses including geologic and morphologic features were obtained in this classification system. The test mapping method was addressed in Sheet H010, which shows the combination classification method is reasonable.     

Inversion of the Main Mineral Compositions and Subdivision of Tectonic Units on Lunar LQ-4 based on Chang’e Data

Spectra are sensitive in detecting main minerals on the lunar surface from visible light to infrared light. Since spectral characteristics of minerals are closely related to their compositions and the maturity level of soil on the Moon, studying the compositions and distribution of elements and minerals on the lunar surface can help to understand the evolution of the Moon through remote sensing technology. The correlation between the spectral characteristics of Chang’e-1 interference imaging spectrometry (IIM) reflectance images and the mineral contents of LSCC (Lunar Soil Characterization Consortium) lunar surface mineral samples was discussed and the spatial distributions of FeO and Al2O3 contained in both pyroxene and plagioclase on LQ-4 were studied using the improved angle parameter method, MNF, and band ratio statistics. A comparison of the mapping results of the optical models by Lucey, Shkuractov and other researchers on Clementine and the gamma ray spectrometry data shows that the content error is within 0.6% for lunar mare areas and close to 1% for the highland areas. The tectonic framework on the lunar surface was also investigated. And based on integrated analysis of previous findings on topography of the lunar surface, Chang’e LAM, CCD and LOLA images and the gravity anomalies data (Clementine GLGM-2), the tectonic unit subdivision was established for LQ-4, the idea of subdividing the lunar tectonic units was proposed, and this will provide a good foundation for studying the lunar tectonic evolution.     

青藏高原典型山地冰川中痕量元素的空间分布和来源分析

为了探究青藏高原雪冰中痕量元素的空间分布与主要来源,对2019年7—9月在青藏高原七一冰川、八一冰川、岗什卡雪峰、煤矿冰川、玉珠峰冰川、古仁河口冰川以及玉龙雪山白水河1号冰川采集的表雪样酸化后,利用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）测试了常量元素Al、Fe与痕量元素As、Ba、Co、Cr、Cu、Li、Mn、Mo、Pb、Sr、Tl、Zn、Cd共15种元素的含量,通过Jonckheere-Terpstra非参数检验分析痕量元素空间分布趋势。结果表明：中部煤矿冰川和玉珠峰冰川浓度最高,南部古仁河口冰川和玉龙雪山最低,东北部3条冰川居中;本研究与其他研究区关于冰川As、Cu、Pb、Zn、Cd浓度对比的结果显示,青藏高原冰川中元素含量的空间分布总体趋势为：中部>北部>南部。富集因子分析表明,Co、Cr、Cu、Tl、Fe、Li、Mn、Mo、Sr元素主要受粉尘输入影响,Pb、Cd、Zn元素受人为源影响较大（例如有色金属冶炼、交通排放、化石燃料燃烧等）。后向轨迹结果表明,东北部3条冰川主要受东北和西北部地区影响;中部冰川元素来源复杂,以青藏高原西部和北部的粉尘输入为主,且受西部临近煤矿...