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Mare Ingenii玄武岩单位矿物学与化学特征研究揭示其经历多次岩浆演化及撞击改造，结合Chandrayaan-1/M3与Chandrayaan-2/IIRS数据，通过光谱分析与结晶趋势划分显示钙铁含量变化及900-1200℃结晶温度范围，反映不同岩浆源与分异过程，支持3.8-2.8 Ga火山事件序列。
C.R. Neeraja | S. Arivazhagan
应用地质学中心，甘地格拉姆农村学院——被认定为大学，甘地格拉姆，丁迪古尔，泰米尔纳德邦，印度
摘要
Mare Ingenii 是位于月球背面南极艾特肯（SPA）盆地内的一个撞击盆地。它经历了复杂的地质历史，特征是多次撞击改造和火山重塑。本研究利用最近月球任务的高分辨率遥感数据集，调查了Mare Ingenii中玄武岩单元的矿物学和化学变化。具体来说，使用了Chandrayaan-1月球矿物学测绘仪（M3）和Chandrayaan-2成像红外光谱仪（IIRS）的数据。通过光谱分析来表征各个单元中的辉石矿物组成，并将其与模型年龄数据相关联，以解释盆地的火山演化过程。Band Center II（BCII）与Band Center I（BCI）以及Band Area Ratio（BAR）与BCI的图表显示，大多数单元与单斜辉石的成分趋势一致，钙和铁含量的变化表明存在多个岩浆演化阶段。进一步利用辉石四边形图和热释光图的分析表明，存在三种主要的结晶趋势和三个异常单元，其温度范围在900至1200°C之间。这些趋势表明存在成分不同的岩浆来源，以及随时间逐渐分化的过程。辉石成分也与单元年代学很好地吻合，显示出从最古老的富铁、低钙玄武岩单元（约38亿年）到较年轻的、富钙、更进化的岩浆（约28亿年）的时间变化。这种演变反映了多次火山活动、地幔来源的异质性以及局部地质影响，包括与沟槽相关的活动和撞击驱动的改造。
引言
月球保留了原始的演化历史和行星过程，因为其表面未受到板块构造或像地球那样的风化循环的影响。因此，研究月球为我们提供了了解太阳系早期历史和行星演化的窗口（Hiesinger和Head，2006年）。大约41亿至38亿年前的晚期重轰炸事件，以强烈的彗星和小行星撞击为特征，改变了月球的初始地形。这种广泛的撞击作用对月球地质学具有重要意义，例如形成了大型盆地，并为月球上的广泛玄武岩火山活动铺平了道路。月海火山地形覆盖了月球表面的17%，其中近侧覆盖度最高（Wilhelms等人，1897年）。Mare Ingenii是月球表面进行科学分析最重要的区域之一，因为它拥有广阔的月海地形。它位于南纬33.7°、东经163.5°，是月球背面南极艾特肯（SPA）盆地的一部分。这是一个前涅克塔里安时期的盆地，内环直径为325公里（Wilhelms等人，1979年），外环直径为600公里（Neeraja等人，2025a）。图1展示了月球背面的LROC-WAC镶嵌图像，其中灰度WAC图像显示了Mare Ingenii。围绕内环的沟槽地形被认为是由撞击产生的地震波汇聚形成的（Schultz和Gault，1975年；Stuart Alexander，1978年；Richmond等人，2005年），而月球漩涡区由于局部磁场异常而风化程度较低（Hood和Williams，1989年；Richmond等人，2005年；Garrick Bethell等人，2011年），这些都是该盆地的显著特征。盆地内有许多由撞击形成的陨石坑，如Thomson、Thomson M、Zelinskiy、Obruchev、Van De Graff、O-Day等，这些陨石坑对地形造成了显著改变。Kaur等人（2013年）在盆地边缘发现了尖晶石的存在，表明有多次岩浆侵入地表。Mare Ingenii的特点是广阔的月海流动局限于内环内，填充了Thomson和Thomson M陨石坑并流向西部（Kramer等人，2011年），并在北部发现了一个与蜿蜒沟槽和Zelinskiy陨石坑相关的孤立月海区域。Neeraja等人（2025a）绘制了Mare Ingenii的地形特征，如地堑、皱纹脊、沟槽和V形结构。
Neeraja等人（2025a）详细研究了该地区的岩性、地形、成分和年代学，提出了盆地玄武岩单元的成分变化和划分。鉴于其位于SPA盆地的外环内，Mare Ingenii被认为可能暴露了更深的地壳岩性（Salari等人，2023年），使其成为进行详细辉石化学研究的理想候选对象，旨在解码月球的分化过程。本研究的目的是进一步深入探讨盆地月海单元的成分趋势，主要关注Neeraja等人（2025a）先前定义的玄武岩单元的光谱分析。通过研究辉石成分可以分析玄武岩单元的化学变化，因为不同类型的辉石可以提供关于结晶阶段、冷却历史和岩浆演化的信息。辉石变化的结果与这些单元的年龄相关联，以便详细了解Mare Ingenii玄武岩单元的演化过程。
数据集
本研究利用了Chandrayaan-1任务上搭载的NASA提供的月球矿物学测绘仪（M3）的高光谱数据来分析研究区域的矿物组成。M3的工作光谱范围为460至3000纳米，空间分辨率为每像素约140米，全局映射模式下的光谱分辨率在20至40纳米之间（Boardman等人，2011年）。本研究使用了M3全局模式下的光度校正反射率数据集。
RCC观测与解释
Mare Ingenii的RCC图像（图2）显示了该区域显著的岩性异质性。在M3生成的RCC图像（图2A）中，洋红色调主导了盆地底部和喷射物，反映了斜长岩成分，表明存在大量的长石质和基性物质的混合。RCC图像中的深色调区域对应于Ingenii盆地内的月海单元，表明这些区域富含基性成分。这些区域与辉石的存在有关，特别是Cpx辉石。
结论
本研究调查了月球背面Mare Ingenii中玄武岩单元的成分多样性和岩浆演化。反射光谱学、RCC映射和辉石带参数分析揭示了一个由多次火山活动和构造影响塑造的地质复杂地形。RCC合成图像和光谱剖面证实了存在异质岩性，包括低钙至高钙辉石、橄榄石和斜长岩成分。
未引用的参考文献
Denevi Brett等人，2016年；Garrick-Bethell等人，2011年；Karthi等人，2022年；Neukum，1983年；Neukum和Ivanov，1994年；Neukum等人，2001年；Pieters等人，2014年；Petro等人，2011年；Wilhelms等人，1987年。利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢印度空间研究组织（ISRO）通过Chandrayaan-2 AO研究项目（DS_2B-13013(2)/19/2022-Sec.2）提供的资金支持。
作者还感谢匿名审稿人对手稿提出的宝贵意见和贡献。
