基于质量瘤的月球早期历史划分

论文摘要

中国利用嫦娥四号获取的月背面数据首次证实了月幔物质的存在,世界处在一阵探月热潮中。撞击盆地是月表最重要的地质特征之一,而月球在演化过程中逐渐冷却,在约30亿年前就已基本沉寂,内动力地质活动基本停止,因此,撞击盆地保留了月球演化早期历史的信息。而质量瘤是月球盆地下方的高密度物质异常,是月球盆地相较于地球盆地的主要差异,是月球撞击盆地的一项重要特征,因此质量瘤可以为研究月球的早期历史提供帮助。以往对质量瘤的研究基本都是围绕质量瘤的成因,而本研究将利用质量瘤来对月球的早期演化历史展开分析。本文首先利用嫦娥一号CCD的DEM数据对撞击盆地进行识别,对DEM进行坡度、曲率的计算,然后通过Hough变换自动识别撞击盆地,结合人工目视解译、判别,对月表直径大于200km的撞击盆地进行识别。最终,除南极艾肯盆地之外,我们共保留了62个直径大于200km的撞击盆地。盆地识别工作完成后,开始进行质量瘤的识别工作,由于布格重力异常可以反映物质的密度差异,因此需要制作月球的全月布格重力异常图。本文利用美国NASA发布的GRAIL重力球谐模型GRGM900C,以及LOLA激光高度计的地形球谐模型,通过限带布格重力异常方法制作月球布格重力异常。利用求得的布格重力异常图对之前识别的62个盆地进行检查,发现其中有45个盆地含有质量瘤,并且非质量瘤盆地大多集中于前酒海纪,酒海纪盆地基本都是质量瘤盆地。在质量瘤盆地中,一般也是越年轻的盆地质量瘤的重力信号越强烈,并且越年轻的盆地表面的地形信号也是越强烈,因此可见,月球的质量瘤盆地具有明显的年代分布特征。最后利用ABAQUS有限元软件进行模拟分析,发现是由于月球早期的高温导致盆地发生的形变,致使盆地深部月幔的上涌程度发生下降,致使质量瘤的重力异常变小。因此形成于不同历史时期的撞击盆地,由于月球自身的地质状态不同导致的形变强弱不同,最后造成不同历史时期的撞击盆地拥有不同强弱的地形与重力信号。因此,本文认为,月球的早期历史可以划分为四个阶段,并且今后急需确定月球上的第一个质量瘤,因为像月球上保留下来的第一个撞击盆地对月球的演化历史分析具有重要意义一样,月球上保留下来的第一个质量瘤同样对月球历史的划分、月球的早期演化分析具有重要意义,它反映了月球自身地质状态的演变。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第1章 引言
•   1.1 选题背景与研究意义
•   1.2 项目依托
•   1.3 前人研究现状
•     1.3.1 国内外的探月计划
•     1.3.2 质量瘤的国内外研究现状
•   1.4 研究内容与技术路线
• 第2章 数据基础
•   2.1 嫦娥一号CCD立体相机DEM数据
•   2.2 GRAIL
•   2.3 LOLA激光高度计数据
•   2.4 LROC宽视角影像数据
• 第3章 基于嫦娥数据的月球早期盆地识别
•   3.1 撞击坑边缘识别
•   3.2 撞击坑的提取
• 第4章 基于布格重力异常的质量瘤识别
•   4.1 布格重力异常制作方法
•     4.1.1 空间域Tesseroid地形引力效应计算方法
•     4.1.2 球谐域布格重力异常计算方法
•   4.2 布格重力异常制作与质量瘤识别
•   4.3 结果
• 第5章 早期历史的月球盆地模拟分析
•   5.1 前人研究现状
•   5.2 有限元建模
•   5.3 结果
• 第6章 结果与早期历史划分分析
•   6.1 工作与结果
•   6.2 讨论和分析
• 第7章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 奚镜伦

导师: 陈建平

关键词: 撞击盆地,质量瘤,月球,演化历史

来源: 中国地质大学(北京)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 中国地质大学(北京)

基金: 国家科技基础性工作专项项目《月球数字地质图编研》(2015FY210500),由中国科学院地球化学研究所带头,与吉林大学,中国地质大学(北京)等共同完成。项目起止时间为2015年1月至2019年12月,国家自然科学基金重大项目《月球早期(45-30 亿年)的地质演化》(41490630),依托单位为中国科学院地球化学研究所,并与中国科学院地质与地球物理研究所,中国科学院广州地球化学研究所等单位共同合作完成,项目起止时间为2015年1月至2019年12月

分类号: P184

DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000395

总页数: 68

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