“嫦娥三号”着陆区月壤下伏玄武岩单元划分和充填过程研究

月球在演化过程中,几乎没有经历过大气或流水等地质作用,在全月范围覆盖有表层土壤,极少有下伏岩石裸露。经过数十亿年的空间风化作用,月海月壤光谱特性与下伏玄武岩有很大差别。因此,通过常规遥感方法不能探知下伏玄武岩的特性。了解月球岩石的关键是透过干扰的月壤看到下伏岩石的信息。通过对"嫦娥三号"着陆区低成熟度撞击坑坑底和坑壁位置的光谱分析,进行月壤下伏玄武岩的组分识别、单元划分并根据地形数据计算其厚度。具体内容包括:(1)基于LISM多光谱遥感数据的撞击坑筛选与光谱信息提取;(2)玄武岩单元类型划分和厚度反演,建立离散撞击坑与连续的地质单元之间的关系。结果表明,研究区至少发生了6期玄武岩溢出充填活动,由新到老可以依次划分出6种玄武岩单元。其中单元1、2和3的厚度从南向北逐渐减小最后消失;单元4、5和6可能分布于整个研究区,在南部区域被前3期玄武岩单元覆盖,没有暴露在月表,在北部区域则位于下伏玄武岩的顶层。从元素含量上看,不同玄武岩单元Ti质量分数变化较大,从最低的1.26%到最高的6.65%,而Fe质量分数相对变化较小,在16.31%到17.57%。最后,玄武岩填充时间与其Fe、Ti元素含量之间有一定的联系,玄武岩年代越年轻,其中的Fe和Ti元素更加富集。