第七届青年地学论坛

    月球的二分性不仅体现在正面与背面，同时也体现在高地和月海地区，理解月壳的二分性可以帮助我们更好地理解月球起源与岩浆洋的演化。高地与月海的差异体现在反射率、年龄、成分以及高程上。遥感与返回的月球样品表明月海主要是由年轻的、黑色的玄武岩组成，同时高程低，而高地则是由老的、浅色的斜长石组成，其高程也相对较高。但是，月海与高地的深部月壳结构是否也有差异却一直饱受争议。
    地球物理探测是研究月壳结构最直接的方法。美国阿波罗计划期间在月表布设了许多仪器，包括月震仪、地表磁测仪、热流探测器、激光反射镜以及重力仪。在这些探测仪器中，因为月震仪的波形记录对于月球内部结构有着更高的分辨能力，所以月震数据被广泛地用于研究月球深部结构月震的接收函数、地震干涉、到时与波形反演的结果均显示月球存在月壳与月幔的分界面，但是其厚度仍然有很大的争议。比如，Toksöz et al., (1972，1974) 通过反演人工探测器撞击月球所激发的地震波的波形，认为月球存在大约60 km厚的月壳；Lognonné et al., (2003) 通过对拾取的不同震中距的到时数据进行反演，得到了平均30 km厚的月壳，而Khan et al., (2000) 的结果则显示月壳的厚度大约在45 km；Nishitsuji et al., (2015) 对月球深震的叠加波形进行干涉处理后认为月壳的平均厚度约为50 km。
    月壳厚度的不确定性主要是由于稀少的台站，以及低质量的月震记录造成的。第一，目前，只有在月球正面布设有月震仪，缺乏来自月球背面的月震仪的约束；第二，月球介质的低衰减与强散射使得月震波形与地震波形存在巨大的差异(Guertin et al., 2012)，其中最明显的特征是一个月震信号可以持续长达1 – 2个小时，月壳的震相往往被多次波所覆盖；第三，基于到时反演的地震学方法非常依赖准确的到时信息，而不同的人对于月震记录的到时拾取的误差可以达到10 – 20秒，这将最终导致月壳厚度的巨大差异；第四，缺乏准确的深震位置信息，也使得深震叠加波形难以直接约束月壳的厚度。
    针对上述月震资料的问题，我们提出了利用极化滤波的方法提升月震数据信噪比，然后进一步处理得到了月球的P波接收函数。相比于前人S波接收函数的成果，本研究得到了更加清晰而且可靠的直达P波信号以及月球壳-幔转换波信号。此外，本研究揭示出在月球的高地存在有明显的上下分层界面，而在月海地区则主要是单层的结果，从而表明在月球的高地与月海的深部地壳结构也同样是存在有二分性的。
 

月震,接收函数,月壳结构