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A lunar time scale from the perspective of the Moon’s dynamic evolution

Science China Earth Sciences 2024年第1期67卷 234-251页

作者： dijun guo Jianzhong LIU James WHEAD Fuqin ZHANG Zongcheng LING Shengbo CHEN Jianping CHEN Xiaozhong DING Jinzhu JI Ziyuan OUYANG State Key Laboratory of Space Weather National Space Science CenterChinese Academy of SciencesBeijing 100190China Center for Lunar and Planetary Sciences Institute of GeochemistryChinese Academy of SciencesGuiyang 550081China Department of Earth Environmental and Planetary SciencesBrown UniversityProvidence RI 02912USA Institute of Geology and Geophysics Chinese Academy of SciencesBeijing 100029China Shandong Provincial Key Laboratory of Optical Astronomy and Solar-Terrestrial Environment Institute of Space SciencesShandong UniversityWeihai 264209China College of Geoexploration Science and Technology Jilin UniversityChangchun 130026China School of Earth Sciences and Resources China University of GeosciencesBeijing 100083China Institute of Geology Chinese Academy of Geological SciencesBeijing 100037China School of Resources and Environmental Engineering Inner Mongolia University of TechnologyHohhot 010051China Center for Excellence in Comparative Planetology Chinese Academy of SciencesHefei 230026China

A geologic time scale is a chronological system that separates the geological strata of a planetary body into different units in temporal sequence and shows its progressive *** time scale of the Moon was established a half-century ago during the telescopic-early Apollo exploration era,using data with limited spatial coverage and *** past decades have seen a wide array of studies,which have significantly extended our understanding of global lunar geologic *** on a comprehensive review of lunar evolution with respect to the dynamical changes,we propose two major updates to the current lunar time scale paradigm to include the evolution of both endogenic and exogenic dynamic forces now known to have influenced early lunar ***,based on the temporal interplay of exogenic and endogenic processes in altering the Moon,we defined three Eon/Eonothem-level units to represent three dynamical evolutionary ***,the pre-Nectarian System is redefined and divided as the magma ocean-era Magma-oceanian System and the following Aitkenian System beginning with the South Pole-Aitken *** ejecta of this basin,Das Formation,was deposited on the primordial lunar crust as the oldest stratum produced from exogenic *** updated lunar time scale,facilitated by the post-Apollo exploration and research advances,provides an integrated framework to depict the evolution of the Moon and has important implications for the geologic study of other terrestrial planets.

关键词： The Moon Geologic time scale Evolution history Endogenic process Exogenic process

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Return to the Moon:New perspectives on lunar exploration

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Science Bulletin 2024年第13期69卷 2136-2148页

作者： Yangting Lin Wei Yang Hui Zhang Hejiu Hui Sen Hu Long Xiao Jianzhong Liu Zhiyong Xiao Zongyu Yue Jinhai Zhang Yang Liu Jing Yang Honglei Lin Aicheng Zhang dijun guo Sheng Gou Lin Xu Yuyang He Xianguo Zhang Liping Qin Zongcheng Ling Xiongyao Li Aimin Du Huaiyu He Peng Zhang Jinbin Cao Xianhua Li Key Laboratory of Earth and Planetary Physics Institute of Geology and GeophysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China State Key Laboratory for Mineral Deposits Research and School of Earth Sciences and Engineering Nanjing UniversityNanjing 210023China State Key Laboratory of Geological Processes and Mineral Resources School of Earth SciencesChina University of GeosciencesWuhan 430074China Institute of Geochemistry Chinese Academy of SciencesGuiyang 550002China Planetary Environmental and Astrobiological Research Laboratory School of Atmospheric SciencesSun Yat-sen UniversityZhuhai 519082China National Space Science Center Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China Deep Space Exploration Laboratory/CAS Key Laboratory of Crust-Mantle Materials and Environments University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China Shandong Key Laboratory of Optical Astronomy and Solar-Terrestrial Environment Institute of Space SciencesShandong UniversityWeihai 264209China Technology and Engineering Center for Space Utilization Chinese Academy of SciencesBeijing 100094China School of Space and Environment Beihang UniversityBeijing 100191China

Lunar exploration is deemed crucial for uncovering the origins of the Earth-Moon system and is the first step for advancing humanity’s exploration of deep *** the past decade,the Chinese Lunar Exploration Program(CLEP),also known as the Chang’e(CE)Project,has achieved remarkable *** has successfully developed and demonstrated the engineering capability required to reach and return from the lunar ***,the CE Project has made historic firsts with the landing and on-site exploration of the far side of the Moon,along with the collection of the youngest volcanic samples from the Procellarum KREEP *** achievements have significantly enhanced our understanding of lunar *** on this success,China has proposed an ambitious crewed lunar exploration strategy,aiming to return to the Moon for scientific exploration and *** plan encompasses two primary phases:the first crewed lunar landing and exploration,followed by a thousand-kilometer scale scientific expedition to construct a geological cross-section across the lunar *** the limitations of current lunar exploration efforts and China’s engineering and technical capabilities,this paper explores the benefits of crewed lunar exploration while leveraging synergies with robotic *** study refines fundamental lunar scientific questions that could lead to significant breakthroughs,considering the respective engineering and technological *** research lays a crucial foundation for defining the objectives of future lunar exploration,emphasizing the importance of crewed missions and offering insights into potential advancements in lunar science.

关键词： Crewed lunar exploration Water and volatiles Composition and structure of lunar interior Volcanic activity and evolution of lunar mantle Space weathering and radiation environments Exploration technology

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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

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岩石学报 2016年第1期32卷 43-52页

作者：孙灵芝凌宗成张江李勃郭弟均山东大学空间科学研究院山东省光学天文与日地空间环境重点实验室威海264209 中国科学院月球与深空探测重点实验室北京100012 中国科学院地球化学研究所贵阳550002

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%F... 详细信息

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。

关键词：嫦娥三号月球矿物月球矿物绘图仪(M^3) Hapke辐射传输模型修正高斯模型

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月球典型撞击坑溅射物研究及对月球地质编图的意义

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岩石学报 2016年第1期32卷 53-63页

作者：郭弟均刘建忠籍进柱刘敬稳王庆龙中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 中国科学院大学北京100049 吉林大学地球科学学院长春130061

撞击坑是月表最典型的地质单元,其溅射物作为撞击坑的坑外组成部分可分布到距离坑中心10个直径距离之外的区域,因此撞击溅射物也是月球地质编图中最重要的表达要素之一。本文使用月球勘测轨道器(LRO)的激光高度计(LOLA)数据、广角相机(W... 详细信息

撞击坑是月表最典型的地质单元,其溅射物作为撞击坑的坑外组成部分可分布到距离坑中心10个直径距离之外的区域,因此撞击溅射物也是月球地质编图中最重要的表达要素之一。本文使用月球勘测轨道器(LRO)的激光高度计(LOLA)数据、广角相机(WAC)影像、窄角相机(NAC)影像以及Clementine的UVVIS多光谱数据,研究了哥白尼纪正面月海区直径31km的Kepler撞击坑和背面月陆区直径30km的Necho撞击坑。哥白尼纪撞击坑溅射沉积物可以分为三个相:连续溅射沉积相(CE)、不连续溅射沉积相(DE)和辐射纹(CR)。连续溅射沉积相分布在最大约2.6个半径范围之内,不连续溅射沉积相分布在最大近11个半径范围之内,辐射纹分布在最大近29个半径范围之内。本文强调了多源数据结合在识别撞击坑溅射沉积物中的作用,对Kepler坑和Necho坑溅射沉积物进行了填图,不对称分布的特征表明这两个坑可能形成于倾斜撞击。

关键词：月球 Kepler坑 Necho坑撞击坑溅射物辐射纹

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月球线性构造分类体系研究

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岩石学报 2017年第10期33卷 3285-3301页

作者：罗林刘建忠张莉籍进柱郭弟均刘敬稳中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 中国科学院大学北京100049

月球线性构造是月球科学研究中的重要组成部分,建立月球线性构造分类体系是月球地质图编研的关键。前人对月球线性构造的分类研究主要基于月表的形貌特征,划分的线性构造类型参差不齐,尚未形成一个公认的、规范的、具有普适性的线性构... 详细信息

月球线性构造是月球科学研究中的重要组成部分,建立月球线性构造分类体系是月球地质图编研的关键。前人对月球线性构造的分类研究主要基于月表的形貌特征,划分的线性构造类型参差不齐,尚未形成一个公认的、规范的、具有普适性的线性构造分类体系,以至于分类结果的可对比性差、参考性和易操作性较低,不利于月球线性构造纲要图的编制。并且月球线性构造的概念混乱、术语不统一,存在"同物异名、同词异义、异词同义、涵义不明"的现象,不利于全球性的统一制图和成果的展示及使用。鉴于此,本文采用多指标组合的分类方法,以成因机制和形貌特征作为主要指标,兼顾物质组成,再结合线性构造形成的动力学机制,建立了符合月球动力学演化背景的、统一规范的线性构造类型划分的新方案,避免了单以形貌特征为依据来分类出现的混乱状态,具有较好的科学性和可操作性。将月球的线性构造类型划分为:内动力地质作用形成的线性构造,包括皱脊、月溪、地堑、断裂;外动力地质作用形成的线性构造,包括坑缘断裂和坑底断裂,以及多成因机制、多动力来源作用形成的特殊类型如坑链等。在此基础上,并利用多源遥感数据建立了易于判别且具有代表性的线性构造识别标志,可为全月球线性构造的统一制图提供识别依据。

关键词：月球线性构造构造体系解译标志编图

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月球雨海地区玄武质岩浆充填活动期次的重新厘定及地质意义

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岩石学报 2016年第1期32卷 29-42页

作者：王庆龙刘建忠籍进柱郭弟均刘敬稳吉林大学地球科学学院长春130061 中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 中国科学院大学北京100049

雨海盆地是月球上研究程度最高的多环结构盆地,月球上古老的和年轻的玄武岩在盆地中均有分布,因此雨海是研究月海玄武岩岩浆活动的理想区域。为了更合理的厘定雨海地区的玄武质岩浆演化历史,本文主要结合岩石学、年代学等工作对本区玄... 详细信息

雨海盆地是月球上研究程度最高的多环结构盆地,月球上古老的和年轻的玄武岩在盆地中均有分布,因此雨海是研究月海玄武岩岩浆活动的理想区域。为了更合理的厘定雨海地区的玄武质岩浆演化历史,本文主要结合岩石学、年代学等工作对本区玄武岩的充填期次进行重新划分。利用嫦娥一号IIM光谱数据进行岩石类型分布图编制,初步划分了5类不同钛含量的月海玄武岩;基于高分辨率100m LRO宽视角影像数据通过撞击坑尺寸-频率定年法（CSFD）对本区玄武岩单元模式年龄进行厘定,共划分35个玄武岩单元,发现本区在3.49~2.23Ga均有玄武质岩浆充填活动,具有多期次性。在建立不同类别玄武岩、形貌特征与模式年龄的对应关系基础上,将玄武岩充填划分为4个期次：极低钛玄武岩（3.49~3.20Ga）、低钛玄武岩（3.29~2.83Ga）、中钛玄武岩（3.13~2.52Ga）、（极）高钛玄武岩（2.92~2.23Ga）。本区地形地貌高程特征与不同表面年龄的玄武岩单元之间总体上呈现出一定的负相关性。因此在本区玄武质岩浆期次划分考虑上,不仅要考虑玄武岩的成分特征,更要考虑结合与玄武岩演化密切相关的年代学及形貌学特征,利用形貌、成分数据和年代学信息来共同约束玄武质岩浆期次划分及演化历史。

关键词：月球雨海年代学岩石学地球化学地质意义

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月球地质年代学研究方法及月面历史划分

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地学前缘 2014年第6期21卷 45-61页

作者：郭弟均刘建忠张莉籍进柱刘敬稳王梁中国科学院大学北京100014 中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵州贵阳550002 中国地质科学院地质研究所北京100037

介绍了确定月球地层单元相对年龄和绝对年龄的方法。建立相对年龄的方法主要有4种:地层叠置法、撞击坑大小-频率分布统计法、撞击坑形态法和月壤成熟度法;研究绝对年龄的方法有两种:样品的同位素测年法和月球成坑计年法。回顾了现用月... 详细信息

介绍了确定月球地层单元相对年龄和绝对年龄的方法。建立相对年龄的方法主要有4种:地层叠置法、撞击坑大小-频率分布统计法、撞击坑形态法和月壤成熟度法;研究绝对年龄的方法有两种:样品的同位素测年法和月球成坑计年法。回顾了现用月球层序划分的形成及发展过程,在此基础上,提出了改善月球年代划分的建议,分别用冥月宙、古月宙和新月宙表示月球内动力地质作用为主的时期、内外动力地质作用共同作用的时期和外动力地质作用为主的时期。推荐以南极艾肯盆地的形成为界线,将前酒海纪划分为前艾肯纪和艾肯纪,分别表示月球内动力地质作用为主的演化期和内外动力地质作用并重的演化初期。这种改进后的"三宙六纪"的月球年代划分既可以形成逻辑上更符合月球动力学演化过程的月球年代划分,同时又有助于开展在月球背面的地质研究。

关键词：地质年代学地层单元南极艾肯盆地艾肯纪

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云海撞击盆地的恢复及其地质演化研究

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岩石学报 2016年第1期32卷 127-134页

作者：籍进柱刘建忠郭弟均刘敬稳王庆龙张莉中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 中国科学院大学北京100049 吉林大学地球科学学院长春130061

研究月海撞击盆地,尤其是古老的月海撞击盆地,有助于深入认识月球乃至太阳系中两种动力学即内动力和外动力地质作用的演化过程,也是研究月球早期演化和现今状态的重要纽带。云海撞击盆地为古老的撞击盆地之一,形成于前酒海纪,在后期的... 详细信息

研究月海撞击盆地,尤其是古老的月海撞击盆地,有助于深入认识月球乃至太阳系中两种动力学即内动力和外动力地质作用的演化过程,也是研究月球早期演化和现今状态的重要纽带。云海撞击盆地为古老的撞击盆地之一,形成于前酒海纪,在后期的内外动力地质作用下,盆地有很大程度的改造。为了恢复云海撞击盆地原貌,深入认识该地区的地质演化过程,本文利用了LRO宽角相机影像数据、LOLA地形数据和GRAIL重力数据等多种类型的遥感数据,开展了云海撞击盆地演化的研究。结果显示,云海盆地是由一次撞击事件形成,具中央隆起的三环结构的撞击盆地,三环直径分别约为740km、500km、340km,盆地中心约为16°W,21°S。云海撞击盆地事件破坏了该地区原始月壳结构,随后岩浆喷出或溢流充填在撞击盆地中形成云海,塑造了现今观察到的云海地形特征和重力异常特征。

关键词：云海撞击盆地多源数据盆地恢复地质演化

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月球东海盆地综合解析与撞击初始条件的研究

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岩石学报 2016年第1期32卷 135-143页

作者：刘敬稳刘建忠郭弟均籍进柱王庆龙李世杰中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心贵阳550081 中国科学院大学北京100071 吉林大学地球科学学院长春130061

东海是月球上最年轻的多环撞击盆地,关于其形成机制的研究很多,但成果大都基于正撞击的机制提出的,虽然有部分学者提出东海是斜撞击的,但缺乏具体撞击参数。本文通过多源数据融合,综合分析LRO影像数据、LOLA地形数据、M^3高光谱数据和II... 详细信息

东海是月球上最年轻的多环撞击盆地,关于其形成机制的研究很多,但成果大都基于正撞击的机制提出的,虽然有部分学者提出东海是斜撞击的,但缺乏具体撞击参数。本文通过多源数据融合,综合分析LRO影像数据、LOLA地形数据、M^3高光谱数据和IIM高光谱数据,对东海地区的地貌特征、物质成分进行了较为系统的解译,发现在东海中央熔融区存在一条与东海撞击方向垂直的中央隆起区域(中央隆起线),其也是中央熔融区粗糙部分与光滑部分的分界线,结合撞击坑成坑理论,认为其可能是撞击过程冲击波作用引起的堆叠作用形成的。同时利用GRAIL数据及对该地区的重力异常的成因进行了分析,认为异常是由于压强、温度及岩石粘度的改变引起局部莫霍面抬升和中央熔融物的形成而出现的,进而估算出熔融物占盆地内物质的25%,约为1.1×10~6km^3。同时,对GRAIL数据的剖面分析结果也支持了本文的斜撞击理论。最后,综合多方面的信息和撞击理论获取东海盆地构造分布图,并根据中央隆起线、溅射物及线性构造的分布特征等,提出东海盆地理论上是由一直径在50~100km的撞击体以10~30km/s的速度自东偏北约20°~30°方向以20°~30°的角度斜撞击月表而形成的。这可为研究更早期的月球撞击坑提供理论参考。

关键词：东海盆地多源数据融合中央隆起线斜撞击

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玉兔号月球车巡视点矿物丰度及粒径分布高光谱反演

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遥感学报 2019年第5期23卷 831-840页

作者：林红磊张霞杨亚洲郭弟均吴兴戚文超中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院大学北京100049 中国地质大学行星科学研究所武汉430074 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

矿物的类型、丰度及其粒径分布对理解月球和行星表面曾经存在过怎样的地质演化过程具有重要的意义。本文提出基于辐射传输模型和稀疏分解模型反演矿物丰度及其粒径分布的方法,利用辐射传输模型计算各矿物端元不同粒径的单次散射反照率... 详细信息

矿物的类型、丰度及其粒径分布对理解月球和行星表面曾经存在过怎样的地质演化过程具有重要的意义。本文提出基于辐射传输模型和稀疏分解模型反演矿物丰度及其粒径分布的方法,利用辐射传输模型计算各矿物端元不同粒径的单次散射反照率以构建解混光谱库,然后基于稀疏分解算法得到在每个可观测像元的端元最优丰度和粒径分布。利用实验室测量数据进行验证,表明本文方法具有较高的精度。最后根据玉兔号月球车的实地测量光谱数据,利用本文方法获得了其矿物的丰度及粒径分布,结果显示,辉石、橄榄石、斜长石、熔融玻璃和钛铁矿的丰度在4个观测点的平均丰度分别为28.1%、4.5%、39%、28%、0.4%,辉石的平均粒径为166.02μm,橄榄石为8.34μm,斜长石为196.31μm,熔融玻璃为44.21μm,一定程度上表明在这些观测点不同矿物对太空风化的响应不同。

关键词：辐射传输模型稀疏分解丰度粒径分布玉兔号月球

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