月球的火山作用是对其地质和热演化历史理解的重要研究领域。本研究专注于月球马里乌斯山区的火山锥，这个区域拥有月球上最丰富的火山锥及相关火山建造。

通过多源高分辨率数据，我们对火山锥的形貌特征和物质成分进行了全面研究，这对于理解月球火山活动特征具有重要意义。

比较地球和月球的火山锥，我们发现马里乌斯火山锥具有更大的基底宽度和更小的高宽比，我们认为这可能由于地表环境、岩浆的挥发性含量、喷发速率和熔岩粘度等多种因素所引起。

在物质成分方面，马里乌斯火山锥的铁含量均一且在较高水平，而钛含量则存在较大的差异。硅含量与周围月海单元无明显差异，矿物组成以富铁高钙辉石为主导。不同形状的火山锥矿物组成未呈现明显差异，排除了岩浆成分为火山锥形貌各异的主导因素。

本研究通过对月球马里乌斯区域火山锥的形貌学与物质成分的联合研究，提供了有关月球火山活动的新的理解。通过与地球火山锥的比较，我们探讨了地月火山活动的异同点，为未来使用多源数据，从多角度系统性研究月球火山锥提供了参考。

月球马里乌斯火山锥的地质识别与分析

本文利用Kaguya TC DTM和SLDEM2015地形数据以及其他相关数据集，对月球马里乌斯区域内的火山锥进行了一次全面而深入的搜寻。

除了火山锥，我们还发现了其它的火山地质构造，例如火山穹窿和月溪。通过我们的研究，我们在马里乌斯区域内找到了360个火山锥和22个火山穹窿。

在这个基础上，我们进一步建立了月球火山锥识别标准，并确定了每一个火山锥和穹窿的可信度。同时，我们对马里乌斯的火山锥进行了形态识别，根据形状特征，将火山锥分为五个类别。

为了更全面地揭示马里乌斯火山锥的特征，我们首先对以前识别出的火山锥进行了初步普查，并揭示了一些基本特征。

具体来说，我们发现了一种典型的、发育良好的火山锥，它呈现圆锥凸起结构，地形相对陡峭，基底轮廓呈现（近）圆形或椭圆形。我们还注意到，月球火山锥很少单独出现，其周围通常存在其他火山地貌，如穹窿、熔岩流和月溪。

火山锥和相邻地形之间的过渡通常存在明显的坡度变化，而火山锥的表面纹理通常比典型的月海平原和穹窿更粗糙。在一些情况下，火山锥呈簇状分布，难以单独区分，因此被标识为火山锥簇。

针对火山锥的识别，我们主要依赖于地形特征，并为了尽量减少主观选择的影响，在对火山锥的识别基础上，增加了每个识别火山锥的可信度判断。具体来说，我们将火山锥划分为三个可信度类别：明确的火山锥（A类），可能的火山锥（B类）和可疑的火山锥（C类）。

除了火山锥，我们还观察了马里乌斯区域内的其他火山构造，包括蜿蜒的月溪、火山穹窿和火山口。在火山口的分析中，我们发现了许多火山锥的形成可能与火山口有关。

具体来说，我们观察到在火山口附近往往存在大量的火山锥。这些火山锥通常比火山口小，并且常常分布在火山口的边缘。这可能是由于火山口爆发时，熔岩沿着火山口的边缘流出，随后冷却并凝固形成火山锥。

此外，我们还发现马里乌斯区域内的火山锥与月溪有着密切的联系。月溪是由火山活动产生的熔岩流在冷却凝固后形成的独特地貌。我们发现，许多火山锥都位于月溪的上游，这表明火山锥可能是月溪的源头。

关于火山穹窿，我们的研究显示，它们在马里乌斯区域内并不常见，总共只识别出22个。然而，它们的存在却为我们提供了宝贵的信息，证实了这个区域内曾经存在过火山活动。

我们还发现，火山穹窿的形状通常与火山锥的形状不同，它们的基底轮廓通常更为扁平，而顶部则呈现出类似于“穹窿”的形状。

基于光谱影像的马里乌斯区域火山构造物质组成特征

借助Kaguya M丨多光谱影像，我们对马里乌斯区域玄武岩的成分分布进行了分析。结果表明，该区域内的铁和钛含量分布不均。

尤其是，铁的分布相对均匀，而钛的分布则显得较为分散。为了进一步探究广泛分布在马里乌斯区域的火山锥和穹窿的成分特征，我们对各类火山锥和穹窿的覆盖范围内的平均铁钛含量进行了计算。

根据得到的数据，马里乌斯区域内的火山锥中，铁的含量相对均匀，大部分（91%）火山锥的平均FeO含量在18-21wt.%之间。然而，钛含量存在较大的变动，平均TiO2含量在约1.4wt.%至约14wt.%不等，其中约34%的火山锥平均钛含量超过10wt.%。

尽管我们未能在不同形状的火山锥中找到显著的铁钛含量聚类特征，但我们发现部分C形火山锥（约28%）呈现出低铁（<18wt.%）高钛（>10wt.%）特征。这可能意味着马里乌斯区域内的火山锥和穹窿可能源自不同阶段的火山活动。

进一步地，我们计算了每类火山地貌周围月海（即外部缓冲区，大约为基底宽度的20%）的平均铁钛含量，以研究马里乌斯区域的火山锥、穹窿及其周围的月海玄武岩是否来自同源或同期火山活动。

结果显示，马里乌斯区域内93%的火山锥的平均FeO含量与其周围的月海差异在5%以内，但部分C形火山锥的平均FeO含量与周围月海的差异超过10%，最大差异甚至达到37%。

根据由Kaguya MI多光谱影像获取的元素含量分布图，我们可以观察到马里乌斯地区的玄武岩呈现出显著的成分变化。这些变化体现在富含铁钛的区域，尤其是铁含量的分布相对均匀，而钛含量的分布则较为不均。

在更深入的研究中，我们对广泛分布的火山锥和穹窿进行了元素成分分析。数据显示，在马里乌斯地区的火山锥中，铁含量相对均匀，而钛含量则存在较大的变动。而这一变动与火山锥的形状无显著关联，但部分特定形状的火山锥（例如C形）表现出低铁高钛的特征。

另一方面，我们发现马里乌斯地区的穹窿在铁含量上与火山锥相似，但在富钛区域并未发现平均钛含量超过10wt%的穹窿，这预示着火山锥与穹窿可能来源于不同阶段的火山活动。

此外，我们也探索了火山地貌周围的月海（外部缓冲区，大小为基底宽度的20%）的铁钛含量，以探究火山锥、穹窿和周围月海玄武岩是否来源于同源或同期火山活动。

发现马里乌斯地区93%的火山锥与周围月海的平均铁含量差异在5%以内。然而，部分C形火山锥的平均铁含量与周围月海的差异在10%以上。

相比之下，马里乌斯的火山锥与周围月海沉积物的钛含量存在显著的差异。即使多数火山锥与其周围月海的平均钛含量差异在10%以内，也有大量火山锥的平均钛含量明显偏高。

对CF参数的研究进一步表明，马里乌斯地区的物质主要为镁铁质月海玄武岩，少数地区可能混入了长石质岩石。火山建造的CF参数未显示出向短波偏移的现象，与典型的玄武质月海的CF参数无显著差异。

马里乌斯火山锥的形态及地质进化

本文旨在全面理解马里乌斯火山锥的形态特征及其地质演化。以此为目标，将地层学和年代学的相关研究成果相结合，以揭示火山锥的成因和演化历程。

对于火山锥的形态特征，C形火山锥尤为显著，其体积小（约0.04 km³）而坡度高（约10.6°）。研究发现，C形火山锥的侧面最高点恰位于火山锥缺口相对的方向，火山锥的侧面倾斜向下，向火山口的方向。因此，我们推测C形火山锥在形成初始阶段可能是小型椭圆形或圆形火山锥，其后中央喷口的年轻熔岩流向周围扩散，导致火山锥受到一定程度的破坏。火山口可能已被熔岩流破坏，而锥侧至火山口缺口的下坡方向可能是指示熔岩流流动方向的重要线索。

此外，椭圆形、不规则和圆形火山锥是马里乌斯火山锥的主要形态类型，占据了大多数（约89%）。所有观察到的火山口都位于这些形状的火山锥上。

椭圆形和圆形火山锥的坡度相似（约7.0°），代表着马里乌斯区域内大部分发育良好且地形特征保留较好的火山锥。

不规则火山锥的规模在所有类型火山锥中最大（平均基底宽度约4.5 km，高度约152 m，体积约1.07 km³），不规则火山锥通常为多个火山锥以簇状形式聚集，且地形特征多样复杂，对测量结果造成了一定程度的偏高。

结论

本研究通过多源遥感数据的应用，对月球马里乌斯区域的火山锥及相关火山地貌进行了深入的探讨。对地形数据的分析，我们成功识别出360个火山锥和22个月海穹窿，这比以往的研究更为详尽。

在形貌特征的分类上，马里乌斯地区的火山锥被划分为五类：C形、椭圆形、狭长形、不规则形、圆形。进一步的分布图绘制揭示了火山活动主要在马里乌斯山的东北部和西南部。

对于火山锥的形貌特征，我们采用了Kaguya TC DTM数据计算出各种形貌参数，为马里乌斯火山锥形貌的定量描述提供了重要信息。我们发现马里乌斯地区火山锥形状的差异可能源于它们形成过程中的多样性以及复杂的地质改造过程。

在化学成分分析中，马里乌斯火山锥显示出高铁含量和个体间钛含量的显著差异。在矿物成分上，富铁高钙辉石是主要成分。比较分析发现，与月海穹窿相比，马里乌斯火山锥的基底宽度和火山口直径更小，暗示了低体积和小规模的火山活动。