嫦娥四号着陆区玄武岩多期次喷发研究

2021/07/13 |编辑|

    冯·卡门撞击坑形成于前酒海纪,位于月球背面南极-艾肯(South Pole-Aitken, SPA)盆地内部(图 1)。在雨海纪时期,冯·卡门撞击坑内部的大部分区域被多次岩浆喷发形成的玄武岩所覆盖。织女(Zhinyu)撞击坑是冯·卡门撞击坑内部的一个新鲜撞击坑,坐落于嫦娥四号着陆点西侧的玄武岩之上,其撞击成坑过程能够挖掘出地下玄武岩并向周围抛射形成溅射物。因此,织女撞击坑及其关联的溅射物是探索玄武岩物质成分和特性的重要窗口。

图 1 织女撞击坑区域背景图


    本研究利用多波段成像仪(Multiband Imager, MI)遥感数据矿物含量反演产品,根据织女撞击坑溅射物的矿物成分在空间分布上的差异(图 2),尤其是橄榄石含量的差异(图 2a),在织女撞击坑周围识别并圈定三个近似呈环形分布的区域。这说明冯·卡门撞击坑内部至少经历过三次玄武岩喷发,形成了三个不同的玄武岩地层:Im1,Im2和Im3。

图 2 织女撞击坑溅射物矿物及铁钛含量:(a)橄榄石;(b)单斜辉石;(c)斜方辉石;(d)长石;(e)氧化亚铁;(f)二氧化钛


    统计结果(图 3)显示Im1、Im2和Im3三个地层的长石(PLG)含量由38.2%逐渐增大到43.1%,斜方辉石(OPX)/单斜辉石(CPX)比值逐渐增大,橄榄石(OL)含量则先降低再增加。光谱分析(图 4)显示镁铁质矿物(OL、CPX和OPX)的吸收深度均逐渐减弱,与三个地层的氧化亚铁(FeO)含量(图 2e)的变化趋势保持一致。根据光谱分析结果推断的橄榄石镁指数(Fo#)均接近55,表明冯·卡门撞击坑内部的岩浆经历了一定程度的演化。

图 3 三个玄武岩地层的矿物含量


图 4 修正高斯模型拟合Im1地层的平均光谱


    织女撞击坑直径约3.8 km,其挖掘深度约320 m。撞击成坑过程将地下物质抛射到月面形成溅射物,溅射物的物源深度与其距撞击坑坑缘的距离近似呈线性反比关系。由于无法确定织女撞击坑的成坑过程是否完全穿透所有的玄武岩地层,本研究估计嫦娥四号着陆区玄武岩的厚度至少为320 m,Im1、Im2和Im3这三个玄武岩地层的厚度分别为:≥129 m,~84 m和 ~107 m。

 

附相关文章:


Gou, S., Z. Yue, K. Di, R. Bugiolacchi, M. Zhu, P. Pinet, Z. Cai, 2021. Mare basalt flooding events surrounding Chang'e-4 landing site as revealed by Zhinyu crater ejecta, Icarus, 360: 114370.

   

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