近日，行星科学团队在月海玄武岩单元的喷发年龄与物质成分研究方面取得新进展，通过分析月球风暴洋、雨海、岛海、汽海交界处的月海玄武岩单元年龄、化学成分与矿物信息，完善了月球风暴洋地区火山活动与岩浆演化的图景，为全月球地质图编研贡献了基础数据。该研究于2023年3月在线发表于国际天文学与行星科学权威期刊Icarus，第一作者为山东大学空间科学与物理学院本科生赵紫旭，通讯作者为山东大学陈剑博士后与凌宗成教授，合作者包括博士生卢学金与本科生李泽熹。赵紫旭同学在行星科学英才奖学金的资助下完成了本研究工作，获得了多所知名高校的推免资格，并前往复旦大学攻读研究生。另外本研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中国博士后科学基金、基础地质数据更新工程等项目的资助。

月球火山活动的时空分布是理解月球（热）演化的关键。21世纪初以来，已有众多学者对全月表面主要玄武岩单元的形成时间进行了研究。2014年，月球勘测轨道飞行器相机（LROC）团队从LROC图像中精确提取了月海玄武岩的空间分布范围。在编制全月球玄武岩时空分布与地质图编研的工作过程中，通过比对前人已经定年的玄武岩单元范围与从LROC图像中新提取的月海范围，我们发现月表仍有月海玄武岩单元尚未确定其形成的年龄，其中最大的一块位于风暴洋、雨海、岛海和汽海交界处（PIV地区）。

这项研究根据地形、光谱和成分特征，划分了PIV地区的玄武岩单元，并对不同单元上直径大于100米的撞击坑进行了提取与直径测量，获得了撞击坑直径频率分布，进而解算出研究区域玄武岩单元的绝对模式年龄为37.8~17.1亿年。PIV地区西部玄武岩单元相对年轻，较多形成于爱拉托逊纪，东部玄武岩单元多形成于雨海纪。另外，利用月船一号月球矿物绘图仪（M³）的数据，本研究提取了4965个小型新鲜撞击坑的光谱，利用修正高斯模型对小撞击坑的反射光谱进行解卷积，用来解译研究区的矿物组成，得到了低钙辉石、高钙辉石等镁铁质矿物的相对含量，并确认了月海玄武岩单元划分结果的合理性。

本研究提出，PIV地区及其所属的风暴洋地区火山活动可分为三个阶段（幕）。第一幕（主要）的火山活动发生在晚雨海世，约35亿年前，当时喷发的熔岩流成分演化程度较低，但规模较大，覆盖了风暴洋地体的大部分地势低洼区；第二幕发生在爱拉托逊纪，火山喷发的峰值期位于25亿年左右，形成了演化程度中等的月海玄武岩；最后一幕火山活动发生于18亿年左右，形成了成分高度演化的月海玄武岩，其中FeO、TiO₂、铁橄榄石、高钙辉石丰度更高，Mg#值更低。

图1 月海玄武岩时空分布研究现状

论文信息：Zhao, Z., Chen, J., Ling, Z., Lu, X. and Li, Z., 2023. Chronology, composition, and mineralogy of mare basalts in the junction of Oceanus Procellarum, Mare Imbrium, Mare Insularum, and Mare Vaporum. Icarus, p.115531.

文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103523001082