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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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月球南海地区玄武岩厚度估算

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地学前缘 2019年第3期26卷 271-281页

作者：姚美娟陈建平籍进柱中国地质大学(北京)国土资源与高新技术研究中心北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国科学院地球化学研究所贵州贵阳550081

月海玄武岩是月幔部分熔融喷出月表而形成的,其厚度可以反映月海玄武岩源区的深度。研究月海玄武岩厚度,对进一步认识月球区域岩浆作用或火山作用的演化历史具有不可替代的作用,也能够为整个月球的热演化和岩浆演化提供基本的约束条件... 详细信息

月海玄武岩是月幔部分熔融喷出月表而形成的,其厚度可以反映月海玄武岩源区的深度。研究月海玄武岩厚度,对进一步认识月球区域岩浆作用或火山作用的演化历史具有不可替代的作用,也能够为整个月球的热演化和岩浆演化提供基本的约束条件。同时,玄武岩厚度可以用以推测月球内部产生玄武岩岩浆的体积,对月球火山作用的岩浆喷发总量以及月球内部的热状态具有指示作用。本文基于多源遥感数据,综合利用撞击坑的形貌特征与月坑挖掘深度法对南海地区撞击坑内(crater)和撞击坑间(intercrater)两类玄武岩地层的厚度进行了估算,并对玄武岩的面积、体积、年龄及岩浆活动做了简单分析。研究结果表明:南海地区撞击坑内的玄武岩厚度变化范围为0.11~4.75km,平均值约为1.32km,玄武岩的出露面积和出露体积分别为57.06~10 791.66km^2和10.25~51 260.38km^3;撞击坑间的玄武岩厚度变化范围为0.01~2.18km,平均值约为0.34km,玄武岩的出露面积和出露体积分别为6 487.89~33 170.55km^2和2 711.97~11 609.69km^3。因此,南海地区玄武岩厚度的变化范围分布在0.01~4.75km,平均厚度约为600m,出露的玄武岩总面积约为2.12×10~5 km^2,总体积约为2.71×10~5 km^3。通过分析南海地区的玄武岩年龄及分布特征,发现南海地区内的岩浆喷发活动主要集中发生在雨海纪至爱拉托逊纪时期,且其局部区域存在多次岩浆喷发及充填过程,但由于晚期玄武岩岩浆的喷发总量不足以覆盖早期已形成的玄武岩,导致晚期玄武岩与早期玄武岩同时存在于同一个玄武岩单元内。南海地区独特的玄武岩分布特征也与地形有关。

关键词：月球南海地区玄武岩厚度估算岩浆活动

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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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The 1:2,500,000-scale geologic map of the global Moon

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Science Bulletin 2022年第15期67卷 1544-1548,M0003页

作者： jinzhu ji Dijun Guo jianzhong Liu Shengbo Chen Zongcheng Ling Xiaozhong Ding Kunying Han jianping Chen Weiming Cheng Kai Zhu jingwen Liu Juntao Wang jian Chen Ziyuan Ouyang Center for Lunar and Planetary Science Institute of GeochemistryChinese Academy of SciencesGuiyang 550081China College of Geoexploration Science and Technology Jilin UniversityChangchun 130000China Shandong Key Laboratory of Optical Astronomy and Solar-Terrestrial Environment Institute of Space SciencesSchool of Space Science and PhysicsShandong UniversityWeihai 264209China Institute of Geology Chinese Academy of Geological SciencesBeijing 100037China School of Earth Sciences and Resources China University of GeosciencesBeijing 100083China State Key Laboratory of Resources and Environmental Information Systems Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China School of Mining Inner Mongolia University of TechnologyHohhot 010051China National Space Science Center Chinese Academy of SciencesBeijing 100190China Center for Excellence in Comparative Planetology Chinese Academy of SciencesHefei 230026China College of Earth and Planetary Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

月球地质图系统表达了月壳表面地层、构造、岩性和年代学等地质方面的信息,反映了月球岩浆作用、撞击作用和火山活动等地质过程的演化.20世纪90年代以来,人类对月球的探索取得了巨大成就,深刻地拓展了我们对月球的认识.基于月球动力学... 详细信息

月球地质图系统表达了月壳表面地层、构造、岩性和年代学等地质方面的信息,反映了月球岩浆作用、撞击作用和火山活动等地质过程的演化.20世纪90年代以来,人类对月球的探索取得了巨大成就,深刻地拓展了我们对月球的认识.基于月球动力学演化历史,充分利用国内外探月数据和研究结果,世界第一幅全月1:250万地质图编制完成.在新的月球地质图中,基于月球动力学演化的认识更新了月球地质年表,表达了不同时代的撞击坑物质和盆地建造,以及17种岩石类型和14类构造要素.此图可为月球科学研究、探测规划和着陆点选址等提供重要的基础资料,为其他行星地质图的编制提供参考.

关键词：撞击作用地质过程构造要素火山活动动力学演化 20世纪90年代以来撞击坑着陆点

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月球雨海盆地多环结构的厘定及其深部构造研究

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地学前缘 2018年第1期25卷 297-313页

作者：王庆龙刘建忠郭弟均籍进柱刘敬稳王俊涛罗林吉林大学地球科学学院吉林长春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州贵阳550081 中国科学院大学北京100049

雨海盆地是月球正面最大、月球上研究程度最高的多环结构撞击盆地,已有很多学者对其多环结构的边界进行恢复研究,但在多环结构最初始形状、多环位置/数量、盆地大小等方面,至今未能达成共识。本文利用GRAIL自由空气重力异常数据、LOLA... 详细信息

雨海盆地是月球正面最大、月球上研究程度最高的多环结构撞击盆地,已有很多学者对其多环结构的边界进行恢复研究,但在多环结构最初始形状、多环位置/数量、盆地大小等方面,至今未能达成共识。本文利用GRAIL自由空气重力异常数据、LOLA激光测高数据进行了多源数据的融合,结果表明,雨海盆地是具有偏心圆的三环结构特点,其直径从外到内分别为1 500km、1 100km、665km。基于欧拉反演结果研究表明,在雨海撞击盆地中部存在两种不同深度、构造运动性质及方向的断裂构造,即:(1)深度大于40km,向下逐渐向内倾斜、延伸的深部断裂构造;(2)深度在40km以内,由月表向下逐渐向外倾斜、延伸的浅部断裂构造。结合物质成分及地球物理特征的研究,雨海地区的地质构造演化过程可分为两个阶段:(1)在月球早期阶段(45~38.5亿年),主要以内动力地质作用即岩浆洋冷凝过程为主,形成了雨海盆地深度在40km以下逐渐向内倾斜、延伸的构造断裂,其为本区在月球早期深部岩浆洋产生、分异及运移提供了通道,该构造断裂代表了雨海盆地撞击前的月球早期深部岩浆洋的构造地质演化阶段;(2)在月球晚期阶段(≤38.5亿年),主要以内、外动力地质作用并重,形成了雨海盆地深度在40km以内逐渐向外倾斜、延伸的构造断裂,其应为本区不同期次的玄武质岩浆喷出或溢流到月表提供了运移通道,该构造断裂代表了雨海盆地撞击后的月球晚期不同期次玄武质岩浆喷发、充填溢流的月海岩浆活动作用的构造地质演化阶段。

关键词：月球雨海盆地多环结构深部构造 GRAIL重力数据

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