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月表矿物含量反演是研究月球地质起源和演化的关键.太空风化作用普遍发生在月球表面,对矿物纯净光谱造成了不可忽视的影响,它弱化光谱吸收特征, 降低反射率,影响矿物含量遥感反演精度.基于Relab光谱库和Hapke辐射传输模型,将月表 4种矿物(单斜辉石、斜方辉石、斜长石、橄榄石)的二向性反射率转换成同向性的单次散射反照率,然后计算矿物的光学常数;再根据亚微观金属铁SMFe(submicroscopic metallic iron)的质量分数模拟6种不同程度太空风化效应,得到端元矿物的反射率光谱;最后基于上述方法,利用多端元线性分解方法和M3(moon mineralogy mapper,月球矿物绘图仪)高光谱数据反演不同风化程度下的矿物含量,得到月表虹湾地区辉石、斜长石、橄榄石3种矿物的含量分布.实验表明,利用多端元线性分解可以有效模拟太空风化效应对矿物光谱的影响,是研究太空风化效应影响下矿物识别及含量反演的一种行之有效的方法. 相似文献
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月海玄武岩的矿物组成反映了岩浆源区的化学成分以及岩石形成时的物理和化学环境,对月球热演化研究以及月球资源的开发利用都具有重要意义。本文选择延展范围长的冷海为研究区,基于月球矿物成像光谱仪(Moon Mineralogy Mapper,简称M3)数据研究其矿物的空间变化特征。综合利用光谱、地形、元素等多源遥感数据将冷海划分为25个地质单元。提取169条新鲜坑光谱曲线,获取吸收中心波长、波段面积比等光谱参数。通过光谱吸收特征分析,获得冷海玄武岩铁镁质矿物变化特征。东部冷海地层较老,铁镁质矿物主要为单斜辉石,辉石钙含量较月球样品单斜辉石钙偏低,与澄海以及雨海老的地层矿物组成类似。西部冷海和露湾的地质单元较为年轻,富含橄榄石。风暴洋和雨海年轻玄武岩的矿物也富含橄榄石。这种富含橄榄石、大面积分布的玄武岩反映了月球晚期热演化的独特性。尽管地理上冷海为一个独立的月海,其东西部玄武岩矿物组成的差异以及与其同位置周围月海矿物组成的类似性反映了冷海玄武岩源区与周围月海具有联系。 相似文献
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研究识别嫦娥五号返回月壤样品颗粒的类型、含量、形貌、结构和成分特征,可为嫦娥五号着陆区月壤的成因与月球表面演化过程提供关键科学依据.利用扫描电镜-能谱仪、矿物自动定量分析系统和显微激光拉曼光谱仪对嫦娥五号表取月壤样品CE5C0400（YJFM00403）进行了系统研究,发现月壤颗粒组成多样,包括斜长石、单斜辉石和橄榄石等矿物、玄武岩碎屑、黏结物和玻璃球.颗粒表面和内部微观结构复杂,呈现各种破碎、表面附着堆积、微撞击坑、溅射物等形式的微米-纳米级的形貌特征.嫦娥五号月壤的微形貌特征记录了以微陨石撞击为主导的复杂太空风化过程:一方面反复的撞击作用使月壤颗粒破碎、粒度变细,另一方面撞击引发的局部熔融又使颗粒发生胶结,同时伴随含铁矿物分解形成微-纳米级单质铁颗粒.上述过程反复进行,导致月壤颗粒大小和物相组成复杂多变. 相似文献
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用于月面车辆力学试验的模拟月壤研究 总被引：9，自引：1，他引：8
研究月面环境下的车辆地面力学,对保证月球探测车辆的正常工作具有重要意义,而用于月面车辆力学试验的模拟月壤则影响其结果的准确度与可信度。用于月面车辆力学试验的模拟月壤,以月壤样本与JSC-1模拟月壤为参考标准,以吉林辉南县火山灰为主要原料、赤铁矿砂为辅料,通过调整试样的粒径分布与赤铁矿砂含量,使模拟月壤的比重、内摩擦角、凝聚力、承压特性、粒径分布、颗粒形态、矿物组成等参数接近JSC-1模拟月壤,并在月壤样本的参数变化范围之内,表明该模拟月壤可用于月面车辆力学试验研究。 相似文献
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模拟月壤是与月球月壤具有相似的矿物组成、化学成分和物理力学性质的地球物质,是月球样品的地球化学复制品.长白山龙岗火山群金龙顶子火山喷发的四海火山渣具有与阿波罗14号采集的月球样品相似的化学和矿物组成,并含有20%～40 %的玻璃物质.以四海火山渣为初始物质,研制成功CAS-1模拟月壤,并测量了CAS-1模拟月壤的主量和微量元素组成、矿物组成、密度、颗粒形态、粒度分布、抗剪性和复介电常数等参数.结果表明,CAS-1模拟月壤与Apollo 14号采集的月球样品具有相似的化学成分、矿物组成和物理力学性质,是一种理想的低钛玄武岩质模拟月壤. 相似文献
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月表主要矿物的空间分布是研究月球起源及演化等科学问题的重要信息之一.以风暴洋地区为例, 根据不同矿物光谱在可见光-近红外波段的吸收特征, 使用印度M3(moon mineralogy mapper)数据, 应用波谱特征拟合法(SFF)反演了火山口附近暗物质区域的单斜辉石、斜方辉石、橄榄石和尖晶石等铁镁质矿物的分布, 反演结果显示: 风暴洋地区提取的铁镁质矿物分布较集中, 其中辉石含量较多, 橄榄石和尖晶石含量相对较少.另外着重分析了橄榄石、尖晶石与周围矿物的关系及其地质意义.将提取结果与Lucey用于Clementine影像的光学模型填图结果进行对比显示, 提取的橄榄石分布集中, 但不存在大尺度的分布, 这与本文的研究区域面积有关; 就位置而言, 二者具有较好的一致性. 相似文献
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月球火山碎屑堆积物光谱研究 总被引：1，自引：0，他引：1
月球的火山作用是月球的重要内生地质过程,反映了月球的内部演化。由爆发式火山作用形成的月球火山碎屑堆积物（LPD）代表了比月海玄武岩更深部的物质,是月球探测的优先目标之一。反射光谱是研究月球火山碎屑堆积物、在全球尺度上区分月球爆发式火山与溢流式火山的重要手段。文中选取29个已经确认的火山碎屑堆积物并结合模拟月球玻璃样品开展光谱学研究,建立了富玻璃的LPD光谱识别指标。根据模拟月球玻璃的铁钛含量与其1 μm处吸收特征的关系比较了富玻璃火山碎屑堆积的相对铁钛含量,为今后提高月球火山碎屑堆积物的铁钛反演精度提供思路。研究结果表明,在这29个火山碎屑堆积中,Sulpicius Gallus、Gauss、Walther A、Birt E和Aristarchus是较为富玻璃的火山碎屑堆积。Aristarchus、Sulpicius Gallus和Birt E的钛含量低于Walther A、Gauss,Birt E, 1 μm左吸收肩偏短波方向,1 μm吸收深度较浅,这可能因为Birt E具有异常低的Fe含量,或者其光学成熟度较高。鉴于火山碎屑堆积物重要意义,其是未来月球采样的较佳候选地区。 相似文献
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月球表面矿物二向性反射特性实验研究 总被引：1，自引：0，他引：1
月表物质成分探测是月球探测的重要组成部分。研究矿物在光学波段的吸收特征,可以达到识别月表矿物的目的。作为月岩的风化产物,月壤的成分包括了主要的月球成岩矿物:斜长石、橄榄石、辉石等。本课题以斜长石和单斜辉石作为研究对象,旨在研究单矿物的二向性反射特性。影响月壤反射率的因素包括成分、表面物理特性等多种因素,研究中选用美国ASD公司Filedspec3光谱仪,测量单矿物不同颗粒粒度状态下350~2500nm的二向性反射特征。结果表明,观测几何角度变化对反射率的影响较大,有明显的二向性特征,在方位角180°及0°方位热点较明显。反射率随粒径降低而增加。实验结果可为月表矿物反演研究提供有力的证据。二向性反射方向的研究也为合理选择观测几何条件提高月表信息获取精度成为可能。 相似文献
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月球东海盆地的矿物光谱特征及遥感探测 总被引：2，自引：0，他引：2
东海盆地是月球上最年轻的大型撞击盆地之一,其地形地貌和矿物与岩石类型分布将有助于我们深入理解月球撞击盆地形成过程和地质演化历史。LOLA高程数据揭示东海盆地为保存完好的多环撞击盆地。基于月球矿物绘图仪（M3）反射率数据,在东海盆地发现了尖晶石、辉石、结晶斜长石、橄榄石等矿物,采用修正高斯模型（MGM）进行混合矿物光谱分解获取了矿物端员,利用光谱角分类方法（SAM）作出了Maunder 撞击坑的主要矿物分布图。发现的纯结晶斜长石矿物与最近其他月球探测（如Kaguya)相吻合,为月球岩浆洋模型提供了新约束条件。在Lowell撞击坑中央峰发现尖晶石分布,并利用多光谱成像仪（MI）数据进行了验证;利用MGM方法,在Maunder建造上发现结晶斜长石与尖晶石的混合矿物,我们通过分析认为东海盆地的尖晶石在外卢克山脉上可能有更广泛的分布。 相似文献
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不同粒径的月球橄榄石二向性反射特征研究 总被引：1，自引：0，他引：1
研究月表矿物组成和分布,对于探测月表地质构造以及月球的起源和演化具有重要的意义。因此,物质成分探测一直是月球研究的重点课题之一。尽管人类已经能够从月球采集样品进行实验室分析,但遥感技术仍然是研究月球的主要手段。文中主要目的是模拟不同粒径下橄榄石的二向性反射特征。为此,首先提出模拟不同粒径下反射特征的方法,然后利用Hapke模型和Mie散射理论对不同粒径下富铁和富镁橄榄石的二向性反射特征进行了模拟。模拟结果显示,富镁橄榄石的二向性反射率较富铁橄榄石的反射率高。最后,分析了反射率差值和等效粒径的相关性。该结论为选择探月传感器的波段组合、识别橄榄石镁铁含量提供了理论依据,也为应用遥感数据的橄榄石的判别奠定了基础。 相似文献
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月壤的物理和机械性质 总被引：46，自引：0，他引：46
月壤是在O2、水、风和生命活动都不存在的情况下，由陨石和微陨石撞击、宇宙射线和太阳风轰击、月表温差导致岩石热胀冷缩破碎等因素的共同作用下形成的。月壤独特的形成过程，加上独特的月表环境，使月壤在粒度分布、颗粒形态、颗粒比重、孔隙比和孔隙率、电性和电磁性质、压缩性、抗剪性、承载力等方面均与地球土壤存在较大差异，这些参数的平均值和最佳估计值，可以作为月表机械设计和操作、宇航员装备设计、月球着陆场选址的主要依据，对月球资源开发和利用以及月球基地建设具有极其重要的意义。 相似文献
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The most fundamental character of lunar soil is its high concentrations of solar-wind-implanted elements, and the concentrations and behavior of the noble gases He, Ne, Ar, and Xe, which provide unique and extensive information about a broad range of fundamental problems. In this paper, the authors studied the forming mechanism of lunar regolith, and proposed that most of the noble gases in lunar regolith come from the solar wind. Meteoroid bombardment controls the maturity of lunar soil, with the degree of maturation decreasing with grain size; the concentrations of the noble gases would be of slight variation with the depth of lunar soil but tend to decrease with grain size. In addition, the concentrations of noble gases in lunar soil also show a close relationship with its mineral and chemical compositions. The utilization prospects of the noble gas ^3He in lunar regolith will be further discussed. 相似文献
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非均匀月壤介质的被动微波辐射传输模拟 总被引：1，自引：1，他引：0
基于非均匀月壤物理模型和辐射传输方程,模拟月壤介质中的微波辐射传输特性,探讨频率、月壤厚度等与月表亮温的关系。结果表明:在低频段,月壤微波辐射亮温的动态变化范围较大,可探测的月壤厚度大,3 GHz时的最大可探测月壤厚度达12.4 m;在高频段对应的可探测月壤厚度较小,特别是从50GHz往后的频率段内,最大可探测月壤厚度均小于2 m。不同频率的亮温-厚度变化曲线没有交叉点,且频率越高,所能探测的月壤厚度越小。根据模拟结果,建立了月壤厚度与亮温的查找表。基于查找表,利用单个波段的亮温数据即可得到月壤厚度信息。 相似文献
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“嫦娥三号”巡视器上搭载的测月雷达通过500 MHz频率的天线,对巡视路线上的月壳浅层结构进行剖面式观测,能探测到月球地底下30 m深土壤层的结构。为了更好地分析测月雷达的探测结果,文中对月壤分层进行正演模拟,月岩层的介电常数采用与“嫦娥三号”登月点位置最近的Apollo 15的电性参数近似代替,月壤的介电常数是一个和密度相关的值且随深度的变化而变化。根据以上参数建立模型,基于时域有限差分（FDTD）原理,利用GprMax对月壤分层结构进行模拟,建立的模型包括月表介电常数随深度变化二层模型和月岩层存在下界面三层模型,并对其波形特征进行分析,找到月壤层次划分的一般规律,对“嫦娥三号”测月雷达数据的分析提供理论依据。 相似文献
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LIU Bin LIU Jianzhong ZHANG Guangliang LING Zongcheng ZHANG Jiang HE Zhiping YANG Benyong ZOU Yongliao 《中国地球化学学报》2014,33(1):86-94
In 2013, Chang＇E-3 program will develop lunar mineral resources in-situ detection. A Visible and Near-infrared Imaging Spectrometer （VNIS） has been selected as one payload of CE-3 lunar rover to achieve this goal. It is critical and urgent to evaluate VNIS＇ spectrum data quality and validate quantification methods for mineral composition before its launch. Ground validation experiment of VNIS was carried out to complete the two goals, by simulating CE-3 lunar rover＇s detection environment on lunar surface in the laboratory. Based on the hyperspectral reflectance data derived, Correlation Analysis and Partial Least Square （CA-PLS） algorithm is applied to predict abundance of four lunar typical minerals （pyroxene, plagioclase, ilmenite and olivine） in their mixture. We firstly selected a set of VNIS＇ spectral parameters which highly correlated with minerals＇ abundance by correlation analysis （CA）, and then stepwise regression method was used to find out spectral parameters which make the largest contri- butions to the mineral contents. At last, functions were derived to link minerals＇ abundance and spectral parameters by partial least square （PLS） algorithm. Not considering the effect of maturity, agglutinate and Fe~, we found that there are wonderful correlations between these four minerals and VNIS＇ spectral parameters, e.g. the abundance of pyroxene correlates positively with the mixture＇s absorption depth, the value of absorption depth added as the in- creasing of pyroxene＇s abundance. But the abundance of plagioclase correlates negatively with the spectral parame- ters of band ratio, the value of band ratio would decrease when the abundance of plagioclase increased. Similar to plagioclase, the abundance of ilmenite and olivine has a negative correlation with the mixture＇s reflectance data, if the abundance of ilmenite or olivine increase, the reflectance values of the mixture will decrease. Through model validation, better estimates of pyroxene, plagioclase and ilmenite＇s abundances are given. It is concluded that VNIS has the capability to be applied on lunar minerals＇ identification, and CA-PLS algorithm has the potential to be used on lunar surface＇s in-situ detection for minerals＇ abundance prediction. 相似文献