月球火山活动究竟持续到何时，是认识月球热演化历史的重要科学问题。不规则月海斑块（Irregular Mare Patches，IMPs）是一类形态独特、表面新鲜且上覆撞击坑稀少的月表地质特征，长期以来被认为可能记录了月球晚期甚至近期火山活动。然而，随着近年来大量小尺度、以凹陷为主的IMPs被识别，一个新的科学问题逐渐凸显：这些看似“年轻”的地貌是否真正代表近期岩浆喷发，还是较早形成的月海玄武岩在后期经历浅部结构调整和塌陷后形成的次生地貌？这一问题直接关系到对IMPs形成时代以及月球晚期火山活动时限的认识。

我校康志忠教授团队长期月球与行星形貌构造遥感解译及地球类比研究。土地科学技术学院博士生雷钟璐在康志忠教授和论文通讯作者胡腾副教授指导下，与德国明斯特大学Harald Hiesinger教授、Carolyn H. van der Bogert博士和Lukas Wueller博士生开展合作，聚焦月球格罗特胡森（Gruithuisen）地区大量小尺度、凹陷型IMPs（图1），并在我国黑龙江镜泊湖玄武岩熔岩台地中识别出一类形态高度相似的小型不规则塌陷地貌。研究综合高分辨率月球遥感影像、无人机LiDAR点云、地月地貌定量对比、成分分析及力学稳定性评价，对小尺度IMPs的形成与演化提出了新的认识：

（1）发现小尺度IMPs的地球类比地貌，并验证其形态与结构相似性。

研究在镜泊湖玄武岩熔岩台地识别出与格罗特胡森地区小尺度IMPs高度相似的不规则塌陷地貌。两类地貌均表现出“陡峭边缘—边缘浅沟—粗糙凹陷底部”等重复性特征，并具有一定的空间组织规律（图2—4）。进一步通过地形剖面匹配和力学稳定性分析，验证了二者在形态与结构特征上的可比性（图5）。

（2）多源证据支持部分小尺度IMPs的后期塌陷与结构重组机制。

成分分析显示，格罗特胡森地区IMP凹陷、相邻平坦月海表面及区域玄武岩单元之间存在FeO、TiO？和Mg#等成分差异（图6），而大多数IMP物质总体仍与典型月海玄武岩组成相一致。这种成分关系可由后期结构扰动过程中不同层位或不同熔岩流单元物质的重新暴露与再分配进行解释。

（3）重新认识IMPs的“年轻表面年龄”。

IMPs长期以来受到关注的重要原因之一，是其较低撞击坑密度所指示的年轻表面年龄。研究认为，如果IMP当前形貌形成于熔岩固结后的浅部结构调整和局部塌陷过程（图7），那么其较为新鲜的表面可能主要记录最近一次结构改造或地表更新事件的时间，而不一定直接对应下伏玄武岩单元的喷发年龄。换言之，IMP的地貌形成时间与火山物质的喷发时间可能并不一致。

研究围绕月球小尺度不规则月海斑块（IMPs）的形成机制与年轻表面年龄问题，通过月球Gruithuisen地区IMPs与我国黑龙江镜泊湖玄武岩熔岩台地不规则塌陷地貌的地月类比，结合高分辨率遥感、形态定量分析、成分特征及力学稳定性评价，为小尺度、凹陷型IMPs的形成研究提供了新的地球类比对象和物理参照。研究提出，部分小尺度IMPs可能形成于火山活动后的浅部结构调整与局部塌陷过程，为区别于年轻玄武岩流和岩浆泡沫模型的形成解释提供了新的证据，并将已有的塌陷机制进一步拓展至空间分散、成群分布的小尺度IMPs。同时，研究进一步区分了火山物质的喷发年龄与现今地貌的形成和改造年龄，为重新认识IMPs的“年轻表面年龄”、月海玄武岩后期结构演化及月球晚期火山活动时限提供了新的思路。同行评审专家对该研究给予积极评价，认为所提出的小尺度IMPs地月类比与后期塌陷解释具有较好的创新性，对NASA计划于2029年实施的月球探测器测定不规则月海斑块年龄任务（DIMPLE）中不同IMP地貌单元的采样、原位定年、成分分析及形成机制判别具有潜在参考价值。

图1. Gruithuisen 区 IMPs 分布及区域地质背景（底图为LROC WAC数据）。

图2. 镜泊湖玄武岩熔岩台地中的小尺度不规则塌陷地貌剖面 (a) 高分辨率正射影像; (b) 高分辨率DEM数据; (c)提取的典型坍塌剖面

图3. 镜泊湖玄武岩熔岩台地中的小尺度不规则塌陷地貌。(a)和(b)为成群分布的小尺度塌陷凹陷；(c)和(d)为具有陡峭边缘和局部塌陷特征的凹陷；(e)和(f)分别为(c)和(d)对应的三维模型。现场调查表明，这些地貌发育于玄武岩熔岩台地之上，与浅部熔岩物质迁移、排空及结壳失稳有关

图4. 研究区IMPs的形态与剖面特征：(a), (c), (e) LRO NAC影像下的小尺度IMPs; (b),(d), (f)分别对应的剖面

图5. 6组月球研究区IMPs与地球镜泊湖塌陷地貌最优匹配剖面

图6. Gruithuisen 区 IMPs 的 (b) FeO、(c) TiO？ 和 (d) Mg# 成分分布特征

图7. 小尺度 IMPs 后期塌陷与结构重组形成模式示意图。(a) 熔岩表面逐渐固结，下部仍存在物质迁移；(b) 岩浆供应减弱，浅部熔融物质发生局部迁移或排空，并伴随冷却和破裂；(c) 内部挥发分释放及撞击、月震等外部扰动进一步降低结构稳定性；(d) 表层最终发生局部塌陷并形成 IMPs

图8 镜泊湖火山区玄武岩熔岩台地野外数据采集

上述成果得到了国家自然科学基金重大项目课题（62495033）的资助。研究成果发表在国际地球与行星科学权威期刊 《Earth and Planetary Science Letters》：Lei Zhonglu（雷钟璐）, Kang Zhizhong（康志忠）, Carolyn H. van der Bogert, Lukas Wueller, Teng Hu（胡腾）*, Xiaojian Xu（徐箫剑）, Harald Hiesinger. 2026. Small-scale irregular mare patches as post-emplacement collapse features: Evidence from lunar and terrestrial analogues. Earth and Planetary Science Letters, 696, 120375。

全文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X26005558