【摘要】： “嫦娥工程”總體目標(biāo)之一是研究月球的起源和演化,特別是月球內(nèi)部層圈結(jié)構(gòu)的形成和演化。以新近的高分辨率高精度的月球衛(wèi)星重力、地形地貌以及其它月球物理、月球化學(xué)探測(cè)資料為基礎(chǔ),通過(guò)分析和反演月球重力異常,可以更進(jìn)一步地刻畫月球內(nèi)部結(jié)構(gòu),為研究月球演化提供依據(jù)。論文旨在利用嫦娥一號(hào)探測(cè)成果,采用新的方法獲取月球全球布格重力異常,依據(jù)月球重力場(chǎng)特征,分析與識(shí)別月球質(zhì)量瘤,并通過(guò)實(shí)現(xiàn)月球全球重力異常三維反演,探討月球撞擊盆地演化以及月陸、月海殼幔結(jié)構(gòu)特征等科學(xué)問(wèn)題,為實(shí)現(xiàn)我國(guó)“嫦娥工程”科學(xué)目標(biāo)提供資料和知識(shí)積累。本文采用地球物理反演理論與行星地質(zhì)科學(xué)問(wèn)題相結(jié)合的思路,基于我國(guó)嫦娥一號(hào)地形模型CLTM-s01和日本SELENE最新月球重力模型SGM100h,研究探討了月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)及演化問(wèn)題。 論文首先從月球布格重力異常特征分析著手,根據(jù)布格異常的定義,運(yùn)用球坐標(biāo)系地形引力效應(yīng)計(jì)算方法,進(jìn)行了全球地形校正計(jì)算,獲得了月球全球布格重力異常。通過(guò)分析對(duì)比質(zhì)量瘤的異常特征,提出了用布格重力異常識(shí)別質(zhì)量瘤的思想,認(rèn)為Hertzsprung和Korolev撞擊盆地并不具備質(zhì)量瘤的特點(diǎn),推斷質(zhì)量瘤撞擊盆地高密度物質(zhì)可能有不同的成因。統(tǒng)計(jì)顯示,質(zhì)量瘤盆地可分為平原類型和高地類型,面積較小的高地型質(zhì)量瘤盆地的高密度物質(zhì)主要分布在淺部,為充填的高密度玄武巖質(zhì)巖石；平原型質(zhì)量瘤盆地的高密度物質(zhì)主要分布在深部,為上隆的高密度月幔物質(zhì)。南極Aitken盆地存在與雨海類似的布格重力異常特征,因此本文將其列為月球最大的平原型質(zhì)量瘤盆地。 論文在分析目前國(guó)內(nèi)外位場(chǎng)反演成像方法的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地討論了球坐標(biāo)系統(tǒng)中位場(chǎng)反演問(wèn)題,尤其是模型加權(quán)函數(shù)問(wèn)題。依據(jù)Backus-Gilbert模型評(píng)價(jià)理論,給出了新的全球密度成像模型目標(biāo)函數(shù),通過(guò)分析直角坐標(biāo)系統(tǒng)中模型深度加權(quán)函數(shù),推導(dǎo)出了基于球坐標(biāo)系統(tǒng)的模型深度加權(quán)函數(shù),并成功地構(gòu)建了全球衛(wèi)星重力異常密度反演算法的技術(shù)流程；通過(guò)模型約束和評(píng)價(jià)來(lái)壓制降低反演的非唯一性,獲得了可信的密度成像結(jié)果。理論模型密度成像結(jié)果表明,算法穩(wěn)定收斂。 論文根據(jù)上述方法所得到月球布格重力異常,首先對(duì)雨海、澄海和東方海三個(gè)典型質(zhì)量瘤撞擊盆地的重力異常進(jìn)行了反演成像,結(jié)果表明,質(zhì)量瘤的異常源主要位于20-50km深度之間。其次,全球三維密度成像結(jié)果印證了局部密度成像結(jié)果,說(shuō)明全球密度成像方法能獲得合理的密度結(jié)構(gòu),且異常源之間有微弱連結(jié)。南極Aitken盆地下方的密度結(jié)構(gòu)與正面質(zhì)量瘤盆地類似,高密度物質(zhì)同樣集中在20-50km深度；在月球背面斜長(zhǎng)巖高地區(qū)域,月球內(nèi)部的徑向密度極小值分布在10-50km深度�？梢酝茰y(cè)在50km深度之上,月球內(nèi)部物質(zhì)在球面和徑向分布不均勻；而在50km之下,物質(zhì)密度分布較均勻,斜長(zhǎng)巖高地的月殼厚度可能達(dá)不到此前認(rèn)為的100km。 論文所采用的月球衛(wèi)星重力異常反演和分析方法,為月球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究提供了定量化的手段,所提出的球坐標(biāo)三維密度成像方法,可用于球體內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)分析,為行星內(nèi)部結(jié)構(gòu)及演化研究提供了新的途徑。
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【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：P184

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2383179