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月球正面大型火山穹窿区深部物质结构特征:基于GRAIL重力和LRO地形数据的联合解析

批准号:
11403020
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
黄倩
学科分类:
太阳系的起源和演化、太阳系小天体的探测与性质
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
何琦、赵健楠、乔乐

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项目成果

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中文摘要
火山穹窿区域是研究月球正面壳幔热演化历史的重要窗口。以往对这些区域的研究多是基于影像和光谱数据的表面形貌和矿物成分分析,缺少火山深部物质结构的信息。本研究将利用新近的GRAIL重力和LRO地形数据,研究月球正面八个不同大型火山穹窿区域的深部物质分布特征。构建适合这些区域地质特征的重力地形建模方法,对表征火山穹窿区深部结构特征的壳密度、表面密度、弹性厚度、载荷比等参数进行定量约束。在此基础上,分析火山穹窿区域物质成分组成并判断内部载荷(冷凝的侵入岩体结构)的加载情况。探索这些区域内部物质随深度的变化特征,判断岩浆的侵入模式,计算岩浆的侵入深度等表征火山内部结构的重要参数。基于以上结果,综合分析不同火山穹窿区域的岩浆形成机制和演化特征,为探讨月球正面壳幔的热演化历史提供依据。
英文摘要
Large volcanic complexes on the nearside of the Moon are important in studying the thermal evolution history of the lunar nearside crust and mantle. Previous works on these regions are mainly focused on surface morphological and geochemical studies using imagery and reflectance spectral data, but little has been performed for understanding their subsurface structures. This proposal is to investigate subsurface structures of large volcanic complexes on the nearside of the Moon. Newly obtained GRAIL gravity and LRO topography, combined with improved gravity modeling methods, will be used to place constraints on their crustal densities, surface load densities, elastic thicknesses and loading ratios. The loading ratios will help on identifying whether or not there are subsurface loads appearing as dense material compared with the primary highland crust. Moreover, gravity and topography data will be used to figure out how subsurface loads varying with depths, from which we can calculate the depth of intruded magmas. Finally, we will comprehensively analyze the formation mechanism and evolution of these volcanic complexes. These results will provide direct evidences on thermal evolutions of the lunar crust and mantle.
火山穹窿区域是研究月球正面壳幔热演化历史的重要窗口。以往对这些区域的研究多是基于影像和光谱数据的表面形貌和矿物成分分析,缺少火山深部物质结构的信息。本研究利用新近获取的高分辨的GRAIL重力和LRO地形数据,研究月球正面八个不同大型火山穹窿区域的深部物质分布特征。构建了适合这些区域地质特征的重力地形建模方法,通过频率域重力地形导纳和相关谱分析等方法,对表征火山穹窿区深部结构特征的壳密度、表面密度、弹性厚度、载荷比等参数进行定量约束。结果显示,月球正面八个火山穹窿区中,Rumker Hills、Gardner、Kepler以及Marius Hills的壳密度和表面密度均高于2850 kg m-3,显示这些区域富集有高密度的玄武岩物质;Aristarchus Plateau以及Hortensius等区域的密度较小,跟月球高地的平均密度2550 kg m-3一致,显示这些区域可能建在月球高地物质上。布格重力异常显示表面密度高的四个火山穹窿均表现为正的布格重力异常,支持了下伏聚集高密度物质的结论,将其归为质量瘤类型火山穹窿。另外四个火山穹窿,包括Kepler和Cauchy在内,整体显示出负的布格重力异常,表明这些区域有质量亏损,将其归为高地类型火山穹窿。布格重力梯度图显示质量瘤类型的火山穹窿区均具有约100 km长的线性布格重力梯度特征,显示这些区域深部有大型的岩墙侵入体。通过布格重力异常向上延拓和有限带宽频谱分析方法,显示Rumker Hills和Prinz的高密度物质源区较浅,Marius Hills较深。重力地形联合三维密度剖面反演显示,质量瘤类型的火山穹窿最大密度均出现在下月壳与月幔的交界处,高地类型的火山穹窿区可能是岩浆上涌的通道较细,无法在现有的重力场中分辨出来。基于以上结果,综合分析了不同火山穹窿区域的岩浆形成机制和演化特征,为探讨月球正面壳幔的热演化历史提供依据。
期刊论文列表
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DOI: --
发表时间: 2016
期刊: 中国科学:物理学 力学 天文学
影响因子: --
作者: [肖龙, 乔乐, 肖智勇, 黄倩, 何琦, 赵健楠, 薛竹青, 黄俊]
通讯作者: 黄俊
The Mons Rumker volcanic complex of the Moon: A candidate landing site for the Chang'E-5 mission
月球蒙斯鲁姆克火山群:嫦娥五号任务的候选着陆点
DOI: 10.1002/2016je005247
发表时间: 2017
期刊: JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-PLANETS
影响因子: 4.8
作者: [Zhao Jiannan, Xiao Long, Qiao Le, Glotch Timothy D., Huang Qian]
通讯作者: Huang Qian
Small graben in the southeastern ejecta blanket of the lunar Copernics crater: Implications for recent shallow igneous intrusion on the Moon
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DOI: 10.1016/j.icarus.2017.02.014
发表时间: 2017
期刊: Icarus
影响因子: 3.2
作者: [Zhiyong Xiao, Qian Huang, Zuoxun Zeng, Long Xiao]
通讯作者: Long Xiao
DOI: 10.1016/j.icarus.2017.02.014
发表时间: 2017
期刊: Icarus
影响因子:
作者: [Zhiyong Xiao, Qian Huang, Zuoxun Zeng, Long Xiao]
通讯作者: Long Xiao
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