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《矿物岩石地球化学通报》2017,(5)
水在类地行星的地质演化中具有举足轻重的作用。自Apollo年代以来月球一直被认为是无水的。但是近年来对月球物质中水的测量推翻了这个观点。本文综述了目前有关月球内部含水量的研究进展。近年来对月球火山玻璃珠、橄榄石熔体包裹体、磷灰石以及名义上无水矿物的分析均显示这些物质中含水,肯定了月球内部含水,而且有些部分的含水量可能和地球上地幔相似。此外,亚铁斜长石中水的测量分析显示月球在其早期熔融状态就含水。月球内部发现水需要人们重新思考月球的地质演化过程。 相似文献
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水是生命活动的基础,也是天体演化的重要部分。月球一直被认为是"无水"星体,但这一观点被最新的研究成果推翻。月球遥感红外光谱和Apollo样品分析结果均证实了月球表面能通过太阳风质子与月壤矿物相互作用来产生OH甚至是H2O。为探讨其反应过程,相关理论分析和离子注入模拟实验等研究已逐步开展。但是,目前对于太阳风成因水的成因机制,形成时的影响因素,产生后在月表的赋存、迁移和保留机制仍缺乏系统研究。针对这些问题,未来立足于嫦娥五号样品分析,建立月球表面太阳风成因水的形成和迁移运动的模型将会是推进月球水研究的重要部分。这不仅能为月球水资源开发利用提供线索,还可能为太阳系内其他无大气类地行星水来源和演化研究提供参考。正北京100049;3.中国科学院太空制造技术重点实验室,北京100094;4.中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550081) 相似文献
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月面环境过程研究评述 总被引：1，自引：0，他引：1
月球在停止强烈地质活动后,持续了30多亿年的月面环境过程,虽破坏了月球早期岩浆洋演化和撞击事件的原始信息,但也很好地将这一过程信息刻录到了月表物质和月面环境现象中。一方面,长期的太空风化过程形成了月壤颗粒特有的表层微观结构、np Fe0、Fe-Si化合物及矿物水等;另一方面,这些特性又是影响月球表面热环境及尘埃环境的重要因素。在当前月球探测快速推进的形势下,工程实施迫切需要更系统地认识月面环境过程,而我国嫦娥五号任务将实现月球采样返回,也将是开展月面环境过程研究的重要契机。为此,本文总结了月面环境过程研究的现状,分析了存在的主要问题和未来研究的方向。 相似文献
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名义上无水矿物中"水"的原位变温红外光谱研究 总被引：1，自引：0，他引：1
名义上无水矿物(nominally anhydrous minerals, 简称NAMs, 如橄榄石、辉石、石榴石、长石等)中以缺陷形式存在的结构水的重要性已经被地球科学界广泛认同,并得到了越来越多的关注。由于对OH振动的高度敏感性,红外光谱方法被广泛用来测量NAMs中"水"的赋存状态、含量以及在晶体结构中的位置。随着傅立叶变换红外光谱仪的不断发展及分析技术的提高,以及红外附件的更新换代,出现了一些新的分析方法。原位变温红外光谱实验就是利用变温红外附件测量样品在不同温度下的红外光谱,通过研究不同温度下红外光谱图的峰形、峰位、峰数等参数的变化,了解温度改变过程中样品所发生的物理、化学变化,且具有实时监测的优点,因此广泛用于含水矿物和玻璃中OH和H2O的研究。主要包括含水矿物和玻璃的脱水机理及脱水动力学研究,OH和H2O的红外吸收系数的温度依赖性及不同温度下红外吸收系数的校正等方面。虽然原位变温红外光谱广泛应用于含水矿物和玻璃中水的研究,但是应用于名义上无水矿物还是刚刚起步。NAMs中的H是活动的,高温下H的赋存状态及其在晶体中的位置可能会不同于室温,而地质过程往往都在高温下进行,研究高温下NAMs中的水具有重要的地质学意义。因此,有必要利用原位变温红外光谱实时监测不同温度下NAMs中水的变化。有关NAMs中水的原位变温红外光谱实验早期工作只是观察不同温度下谱图参数的变化并给予一定的解释,以及用此法来确定NAMs中水的赋存状态。受含水矿物和玻璃的研究结果的启发,原位变温红外光谱实验目前也开始用来研究NAMs中水的脱水机理和扩散动力学。此外,利用原位变温红外光谱技术,通过研究不同温度下OH的积分吸收面积可探索NAMs中OH红外吸收系数温度依赖性;通过研究OH峰位随温度移动的幅度与某些化学成分的关系,可给出NAMs中OH的结合机理方面的有用信息。虽然近些年来已经开展了一些工作,取得了一些新的成果,但是总的说来还处在起步阶段,今后针对NAMs的研究重点应该集中在以下三个方面:(1)吸收系数温度依赖性的定量化,(2)脱水机理和动力学的扩展,(3) OH结合机理研究的深入。 相似文献
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月球水冰探测进展 总被引：3，自引：0，他引：3
月球上是否存在水冰是第二次月球探测热潮中的热点问题。 1 994年克莱门汀号 (Clementine)环月探测器搭载的频率为 2 .2 73GHz双基地雷达探测到月球南极一些地区出现同向极化增加等独特的回波特征 ,这些地区正好处于极地永久阴影区 ,表明这些地区可能存在水冰。Arecibo天文台频率为 2 .38GHz的地基雷达对月球极地进行制图 ,也得到类似结论。 1 998年月球勘探者号 (LunarProspec tor)环月探测器搭载的中子探测仪在月球极地永久阴影区探测到高含量的氢信号大多认为是水冰引起的。但雷达探测和中子探测结果均存在多解性。月球表面粗糙度同样可以引起雷达回波呈现出类似水冰的异常特征 ,而中子探测仪测量到的仅仅是氢信号而非水 ,而且月球勘探者号撞击月表之后并没有探测到任何的水蒸气信号。月球极地水冰存在与否、存在形式和存在数量等科学问题的回答需要对月球极地特别是永久阴影区作进一步探索 相似文献
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由于缺少直接来自月球深部的岩石样品,实验和计算模拟是认识早期月球演化过程的有效方法和手段。20世纪70年代以来,陆续开展了大量的实验岩石学和实验地球化学工作对月球岩浆洋(lunar magma ocean,LMO)演化模型进行验证和修正。但是,学界对LMO模型中的两个关键性参数,即初始物质组成和熔融深度,仍然存在不同的认识。根据月震和重力探测数据推测的平均月壳厚度的差异、月球样品含水量的研究以及新的遥感数据解译发现月表广泛分布富镁铝尖晶石(Cr#<5)等等,直接影响我们对月球初始物质组成和LMO深度以及月球深部高压矿物相的评估。本文通过整理高温高压实验岩石学和实验地球化学在研究LMO演化方面的一系列研究成果,主要聚焦以下几个科学问题:(1)月球初始物质组成中的难熔元素和挥发分含量,以及LMO深度对月壳厚度、结晶矿物的种类及含量有着决定性的影响;(2)高压矿物相石榴子石在月球深部稳定存在的可能性及其对残余岩浆中微量元素的分配行为的制约;(3)特殊类型的月球样品(包括火山玻璃、镁质岩套等)的成因机制对月球深部物质组成具有指示意义;(4)月核的不同物质组成对LMO模型的初始成分含量,特别是微量元素的限定作用。我们以最新的观测数据和月球样品的分析结果为依据,对已有的LMO演化模型进行重新评估,提出月球深部含有石榴子石的LMO演化模型的可能性,并对该方向亟需开展的工作进行探讨。 相似文献
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火山活动是月球最主要的内动力地质作用之一,是研究月球地质历史和热演化的重要窗口,也是月球科学及探测的重点目标.本文概要总结了月球火山作用的基本原理,并重点介绍了"岩墙扩展"模型.基于此模型,列举了由于岩墙在月壳内部上升程度的不同,导致的不同形式的喷发活动,并在月表产生了一系列火山地貌特征:① 当岩墙仅扩展到浅月表、未能穿透月壳并引起喷发活动时,可能会在月表产生坑链构造、地堑或底部断裂型撞击坑;② 当岩墙穿透了整个月壳并引起爆裂式喷发活动时,会在月表产生小型火山锥、区域性火山碎屑堆积物、全月分布的微小火山玻璃、暗晕凹陷构造及环形火山碎屑堆积物;③ 当岩墙穿透了整个月壳并引起溢流式喷发活动时,随着岩浆喷发通量的逐步增高,会在月表产生小型熔岩流、月海穹窿、复合熔岩流、蜿蜒型月溪、巨型熔岩流及火山高原复合体.本文也简要介绍了在月表观测到的若干非典型火山地貌特征,包括不规则月海斑块、环形凹陷穹丘及非月海富硅质穹窿.近年来新的探月数据加深了对这些特殊火山地貌特征的认识,但是更多的地质特征及成因模型细节仍有待未来月球研究及探测去解决. 相似文献
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月球表面多种金属元素的分布特征初探 总被引：3，自引：1，他引：2
美国的"克莱门汀"(Clementine)和"月球探测者"(Lunar Prospector)号月球探测器,分别于1994和1998年完成了对月球形貌、水冰以及月球重力和磁场等物理参数的高精度、高分辨率探测。月球探测者号还利用伽马射线仪探测了月表层中铁、钛、铀、钍和钾等元素含量分布,这为进一步研究月球的空间与表面环境,月球的地形、地貌、地层与地质构造,月表土壤与岩石的分布、成分与成因,月球物理场特征,月球的内部结构、演化与成因提供了大量的科学数据和证据。根据"克莱门汀"和"月球探测者"号测得的数据,对月球表面金属钛、铁、镁、铀、钍、钾的分布进行分析,初步研究了这些金属元素分布与月球地貌的关系,计算各金属元素之间空间分布的相关系数,分析蕴藏这些金属资源地区的岩性及各种元素可能的来源。由此推测30亿年前月球内部逐渐固化,大量小行星对月表岩石频繁的撞击导致金属元素分布不均衡,使金属元素在月球高原地带普遍含量低于月海,同时也形成了现在我们看到的遍布月表的环形山。 相似文献
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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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月球重力探测一直是国际深空探测的重要目标之一。计算月球重力发现,月球表面存在重力异常区域——质量瘤。通过对质量瘤的特征、成因以及研究方法进行概述总结,认为质量瘤是月幔隆升、高密度物质聚集所致,后期的玄武岩充填可能会增加重力异常,但作用微弱。尽管可以利用月震波分析和月球内部三维密度分布反演新技术,但是基于重力数据和地形资料的研究方法更能高效地对月球的重力场及其特征进行详细研究,高精度的重力场模型可以揭示月球深部构造及层圈形态,进而探索早期月球起源、内部物质演化与运动过程等。该研究方法可为月球和其他类地行星的重力研究提供参考。 相似文献
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月球是人类开展深空探测的首选目标,月球探测是世界各国科技竞争的制高点。开展月球科学前沿研判,对我国实施深空探测战略、规划行星科学研究路径,进而赢得未来竞争优势至关重要。基于Web of Science数据库,本文利用文献计量学方法,对月球科学领域论文产出数量、学科和期刊分布、主要国家和领先机构的竞争力、国际合作等进行了深度分析,并通过聚类分析获得当前研究热点,梳理出五大研究领域和七大前沿问题。过去20年,我国在月球科学研究取得了长足进步,但仍然存在优秀论文少、顶尖学者少、学术期刊少的问题。未来月球科学可能在三个方向上实现突破:月球的水仍将是国际月球探测和研究的重点;月球内部结构探测或是我国弯道超车的机遇;新的月球样品将进一步揭示月球形成和演化的奥秘。本研究结果可以为我国未来月球探测和研究的规划与组织提供参考。 相似文献
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月球极区冻结模拟月壤物理力学特性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
近年来越来越多的探测结果表明,月球极区永久阴影区月壤中存在水冰。水是人类赖以生存的化学物质,也是理解月球独特的形成与演化过程的关键环节。因此,各航天大国均将月球极区作为探月工程的重要目标。冻结月壤的导热系数和单轴抗压强度是月球极区原位探测取样的基础和关键参数。本研究采用低温试验研究了冻结模拟月壤的导热系数和单轴抗压强度。结果表明：冻结模拟月壤导热系数随含水率增大而线性增大,冻结模拟月壤的导热系数为0.2~1.3 W?m-1?K-1。冻结模拟月壤单轴压缩过程中发生脆性破坏,5%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为5 MPa,10%含水率冻结模拟月壤单轴抗压强度约为13 MPa。在初始加载阶段,干密度相同、含水率不同的冻结模拟月壤试样因微裂纹压密导致的应变量基本相同;在线弹性阶段,冻结模拟月壤有效弹性模量随含水率增大而增大,其主要原因是含水率增大使得月壤颗粒间的冻结强度增大;在破坏阶段,含水率较高的冻结模拟月壤表现出脆性破坏特征,含水率较低的冻结模拟月壤表现出更显著的塑性特征。研究结果将为月球永久阴影区水冰探测方案制定、探测器研制等提供基础的科学数据支撑。 相似文献
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The Moon 35 years after Apollo: What's left to learn? 总被引：1，自引：0，他引：1
Clive R. Neal 《Chemie der Erde / Geochemistry》2009,69(1):3-48
With the cancellation of the Apollo program after Apollo 17 returned from the Moon in 1972, the focus of NASA switched to other areas of the Solar System. Study of the Moon did continue through analysis of the returned samples and remotely sensed data sets (both orbital and surface), as well as through Earth-based telescopic studies. In the 1990s, new orbital data were obtained from several missions (fly-by and orbital), the first being Galileo that allowed the lunar farside to be mapped, followed by global mapping by the Clementine and Lunar Prospector missions.Interest in the Moon started to increase at the beginning of the 21st century as other nations focused their space exploration programs on the Moon. The speech by President Bush in January 2004 put the Moon back into the critical exploration path for NASA, paving the way for humans to return to the lunar surface by 2020. This return will be critical for developing technologies and protocols for the eventual human exploration of other parts of the solar system. At the time of writing (June 2008), the SELENE/Kaguya mission (Japan and Chang’e-1 (China) are orbiting the Moon, with Chandrayaan-1 (India) and Lunar Reconnaissance Orbiter (USA) being scheduled to launch later in 2008.The past (and present) exploration of the Moon begs the question “what's left to be done?” With the renewed focus on the Moon, now that it is on the pathway for the exploration of Mars (and beyond) a similar question has been raised - what should the astronauts do on the Moon? The publication of the New Views of the Moon book [Jolliff et al., 2006. New Views of the Moon, Reviews in Mineralogy, vol. 60. American Mineralogical Society, 721pp] highlighted a number of important scientific questions that remain unanswered as well as posing many more on the basis of the currently available data. These questions resonated in three Lunar Exploration Analysis Group (LEAG) reports pertinent to this discussion, which were also published (on line) during 2006 (http://www.lpi.usra.edu/leag), and in the National Research Council of the National Academies [2007. The Scientific Context for Exploration of the Moon. National Academies Press, Washington, DC, 112pp] report entitled “The Scientific Context for Exploration of the Moon”. This paper synthesizes these recent studies, along with those from the 1980s and 1990s, to emphasize the lunar science questions that remain unanswered. In addition, it summarizes the missions already flown to the Moon along with those that are planned in order to give the reader an idea of exactly what lunar science has been and will be conducted in the hope that it will inspire proposals for missions to address the outstanding science questions. 相似文献
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我国月球探测的总体科学目标与发展战略 总被引：52，自引：0，他引：52
在简述月球探测的历程与趋势的基础上,强调当代月球探测的总体目标为：①研究月球与地月系的起源和演化,特别是月球大气层与磁场的消失,矿物与岩石的分布和形成环境、月壤和内部层圈结构的形成以及月球演化的历程;②探测月球的资源、能源和特殊环境的开发利用及对人类社会长期可持续发展的支撑。我国不载人月球探测划分为绕、落、回三个阶段。为了全球性、整体性重新认识月球,绕月卫星探测的科学目标是为了获取全月面三维影像,探测14种有用元素的全球分布与丰度,探测月壤厚度并估算氦 3资源量以及太阳活动对空间环境的影响。"落"为月球探测器软着陆就位探测和月球车巡视探测,建立月基光学、低频射电和极紫外天文观测平台。"回"为月球探测器软着陆就位探测和取样返回地面。 相似文献
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B. L. Cooper B. Sharpe D. Schrunk M. Thangavelu 《Journal of Earth System Science》2005,114(6):815-822
There has been a debate for the last thirty years about the relative merits of human versus robotic systems and we argue here
that both are essential components for successful lunar exploration and development. We examine the role of robots in the
next phases of exploration and human development of the Moon. The historical use of robots and humans in exploration is discussed,
including Apollo-era exploration, International Space Station, and deep-water petroleum exploration. The technological challenges
of lunar operations are addressed in the context of how robotic systems can be designed for robust and flexible operations.
System design recommendations are given based on the lessons learned from terrestrial and space robotics. 相似文献
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西南地区水资源短缺严重威胁到当地人民群众生活用水,也制约了本地区的经济发展。如何针对西南缺水地区水文地质特点,合理选择地球物理勘探综合技术方法寻找地下水,提高地下水勘查效率,是水文地质工作面临的十分重要问题。本文介绍了电导率成像系统和高密度电阻率法的基本原理、技术特点和适用范围,结合云南岩溶山区地下水勘查的应用实例,进行对比分析,圈定了含水岩溶带,确定了井位,有效解决了当地供水问题,说明了方法的有效性。提出西南地区地下水勘查建议,为今后的地下水资源利用工作提供借鉴。 相似文献
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Manned lunar exploration has recently attracted renewed interest. This includes the NASA Constellation program to return humans to the Moon by 2020, the ESA Aurora program which may use the Moon as a way station to prepare for major interplanetary exploration by 2025, and the PRC program to send a human to the Moon by 2030 and build a temporary manned lunar base by 2040. One of the problems demanding a solution is the stresses on the mechanical characteristics of the lunar regolith under the microgravity environment. The gravity on the Moon is about 1/6 that on Earth. The regolith is subject to very low confining stresses under a microgravity environment and the mechanical properties can change correspondingly. Because of the limited amount of lunar regolith brought back to Earth by the Apollo missions, a lunar regolith simulant was developed using silicon carbide to investigate the properties of the lunar regolith. Based on triaxial tests, this study analyzed the mechanical properties of the lunar regolith simulant at low stresses including the shear strength, peak strength and dilatation angle. The research results provide useful information on lunar regolith characteristics for astronauts returning to the Moon and for building a temporary manned lunar base. 相似文献
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Yuanfu Zhang Xiaodong Yuan Min Wang Pengcheng Ge Yancui Huo Jie Xu Jianguo Zhang Jian Cheng Zaixing Jiang 《地学前缘(英文版)》2021,12(6):326-353
The mechanism of formation of lacustrine deposits within stable orogenic belts and their potential for shale oil and gas exploration are frontier themes of challenge in the fields of sedimentology and petro-leum exploration.Orogenic belts witness strong tectonic activities and normally cannot host stable lacus-trine basins and deep shale formations.Therefore,basins in orogenic belts are considered to have no potential to form shale hydrocarbon reservoirs.Here we investigate the Luanping Basin located in the Yanshan orogenic belt where previous studies regarded rivers and fan deltas as the major main Mesozoic deposits.Based on detailed field exploration and scientific drilling,we report the finding of a large number of lacustrine shale continental deep-water deposits in the Mesozoic strata.Our finding of the occurrence of active shale oil and gas also in this basin also subvert the previous perceptions.We report SHRIMP zircon U-Pb age that define the bottom boundary of the target interval as 127.6±1.7 Ma belonging to the early Cretaceous strata.Tectonics and climate are considered to be the main factors that controlled the deep-water sedimentation during this period.The drill cores revealed evidence of shale gas and the TOC of shale is 0.33％-3.60％,with an average value of 1.39％and Ro is 0.84％-1.21％,with an average value of 1.002％.The brittleness index of shale is between 52.7％and 100％.After vertical well fracturing,the daily gas production is more than 1000 m3.Our findings show that the basin has consid-erable potential for shale oil and gas.The geological resources of the shale gas in the Xiguayuan Fm.are estimated as 1110.12 × 108 m3,with shale oil geological resources of 3340.152×104t.Our findings indi-cate that the Yanshan orogenic belt has potential exploration prospect.This work not only redefines the Luanping Basin as a rift deep-water Mesozoic Lake Basin,but also rules out the previous notion that the basin is dominated by shallow water sediments.The discovery of shale oil and gas also provides an important reference for subsequent petroleum exploration and development in this basin.Our study shows that shale oil and gas reservoirs can be found in the lacustrine basins of orogenic belts which were strongly influenced by volcanism.These results have significant implications for the sedimentology and oil exploration in the Qinling and Xingmeng Orogenic Belts of China,as well as those in other terranes of the world including the New England Orogenic Belt in Australia. 相似文献