Hydrothermal Processes in the Solar System:A Review

最近美国航空与空间计划署(NASA)开展的卡西尼-惠更斯外空探测计划发现,在直径为500 km的卫星--土卫二上存在水冰和间隙泉的喷发活动.这一现象和在火星上工作的"机遇号"和"勇气号"漫游车所发现的液态水一起,证明了除地球以外的其他星球上过去和现在都存在水,其中的一些星体还有火山活动的证据,这意味着这些星球上可能存在过热液活动地质过程.讨论了火星、木卫二和土卫二可能存在的热液系统类型.这些热液系统类型是根据地球上的构造背景进行相似性研究后得出的,例如海底、火山和裂谷系统.将东非裂谷和贝加尔湖裂谷系统与火星Tharsis高原上巨大的水手大峡谷进行了对比,这些地区都是由地幔柱作用下构造-热液活动导致的地壳抬升、火山和裂谷作用.在火星上,地下冰或低温层会在火山活动和(或)小行星或彗星撞击作用下溶解而形成热液对流.     

利用小型撞击坑测算月球地质单元撞击年龄

撞击坑统计方法是估计行星表面年代的一种有效方法。利用小尺度撞击坑大小频率分布测定撞击年龄,并分析了计算模型的不确定性、撞击坑的退化、次级撞击坑影响等相关问题。选用嫦娥二号获取的虹湾地区高精度影像数据进行验证,确定该区域退化参数为350 m,直径小于30 m时次级撞击坑密集分布,使用350 m以上的撞击坑计算得到撞击年龄为3.16 Ga,误差控制在0.1 Ga以内。     

地月系统不同成因环形构造及其影像特征

环形构造是一种常见的地质现象,特别是在月球上分布更为普遍。本文论述了三种成因的环形构造,即:侵入岩成因的环形构造,火山成因的环形构造,以及小天体撞击形成的撞击坑。文中详细介绍了它们的成因与结构特征,指出侵入岩成因的环形构造主要由岩浆冷凝收缩形成,在遥感影像上主要表现为影像色调的不同;火山成因的环形构造为火山口,在遥感影像上具有环形结构;而小天体撞击形成的撞击坑形态复杂,如碗形坑、中心锥环形坑与多环撞击坑,撞击坑的坑沿外缓内陡,遥感影像上表现为环形或弧形构造,有些撞击坑具有辐射纹。     

月陆地区次级撞击坑特征及年龄统计方法

通过撞击坑的大小频率计算月表的地质年龄是一种行之有效的方法,包括累积分布法和相对分布法。其中累计分布法在已知撞击坑直径范围的基础上,可分为3种年代函数计算月表的地层单元,分别是Melosh 和 Vickery 1989 (直径大于4 km 撞击坑), Neukum 1983(直径大于1 km撞击坑)和李坤等2012(直径小于1 km 撞击坑)。应用高分辨率影像SELENE TC(10m/pixel)数据,完成了Apollo 14及Apollo 16登月区域地层单元的解译,并应用撞击坑直径频率统计方法获取同一地层单元的形成年龄。通过与Apollo登月区域样品同位素年龄对照,得出Neukum 1983(直径大于1 km撞击坑)相对于其他几种方法更加准确,同时分析了撞击坑的退化、次级撞击坑影响等相关问题。     

基于粗糙度的雨海地形及撞击坑特征分析

以月球雨海地区为研究区,利用Matlab编程语言,结合分辨率为118 m的DEM数据,得出了该地区的均方根高程及均方根偏差分布图,并在研究区内选取18条剖面线,对其进行多种粗糙度参数计算。结果表明雨海地区粗糙度较大的区域主要分布在环形山和撞击坑等区域,粗糙度较小值则主要分布在被火山熔岩流填充的平原等区域,可以确定在百米尺度上环形山和撞击坑是影响雨海地形粗糙度的重要因素。对单个撞击坑而言,坑壁粗糙度最大,坑缘次之,坑底较为平坦,粗糙度最小。坑底粗糙度增大的现象可初步推断该撞击坑存在中央峰。     

基于多源遥感数据的月球表面LQ-2区域撞击坑分布特征分析

撞击坑是月球表面最为普遍且显著的地貌单元和地质构造标志,其形态和布局特征蕴含了月球形貌发育演化的关键信息。基于中国探月工程获得的嫦娥一号CCD、嫦娥二号CCD影像数据和LOLA激光高度计等影像数据,结合专家知识,以LQ-2为研究区识别直径 10 km的撞击坑共计589个。并从撞击机理和撞击能量大小两个方面对坑物质类型及数量进行统计分析,得出不同地质年代、不同类型撞击坑在月球表面的空间分布特征。研究发现该区域撞击坑分布密度高,直径较小的撞击坑成片出露,形貌特征较为单一;直径较大的撞击坑主要集中在艾肯纪和酒海纪,数量较少,但撞击坑形态类型丰富。     

基于遥感蚀变信息提取巴林格撞击坑周边铁陨石

目前地球上已经得到确认的撞击坑有190余个,其中直径小于1 km的简单撞击坑绝大部分是由铁质撞击体撞击形成的.由铁质撞击体撞击而成的撞击坑周边存在大量的铁陨石物质,这些铁陨石物质的空间分布特征对研究撞击坑的撞击过程和机理具有重要意义.铁元素的异常富集也可作为探寻地球表面疑似撞击坑的重要信息.为了获取撞击坑周围的铁陨石残...     

基于最优分割分级法的月球撞击坑分级及其演化分析

撞击坑是月球表面广泛分布的重要构造形态,占据了月球表面的大部分面积。撞击坑的直径差别很大,从几微米到数百千米,其退化程度与形成年代具有密切关系。为了研究不同地质年代形成的撞击坑直径大小及其演化规律,需采用量化分级方法对大小不同的撞击坑进行定量分级和统计分析。本文在月表撞击坑数据库LU60645GT和Lunar_Impact_Crater_Database(2011)的基础上,结合数据库中撞击坑的直径、深度和年代信息,利用最优分割分级法对撞击坑直径进行定量化分级,并根据分级结果,综合分析撞击坑几何形态特征及其演化规律。研究结果表明,撞击坑形态特征的演化与年代有密切的关系。在相同级别、相同地体下,撞击坑形成的年代越早,其形态特征的精细结构退化程度越明显,只保留了大体的几何形状;而在不同级别、相同地体、相同年代下的撞击坑形态特征则由简单逐渐变为复杂,坑物质也逐渐变得复杂。     

月球南海地区玄武岩厚度估算

月海玄武岩是月幔部分熔融喷出月表而形成的,其厚度可以反映月海玄武岩源区的深度。研究月海玄武岩厚度,对进一步认识月球区域岩浆作用或火山作用的演化历史具有不可替代的作用,也能够为整个月球的热演化和岩浆演化提供基本的约束条件。同时,玄武岩厚度可以用以推测月球内部产生玄武岩岩浆的体积,对月球火山作用的岩浆喷发总量以及月球内部的热状态具有指示作用。本文基于多源遥感数据,综合利用撞击坑的形貌特征与月坑挖掘深度法对南海地区撞击坑内(crater)和撞击坑间(intercrater)两类玄武岩地层的厚度进行了估算,并对玄武岩的面积、体积、年龄及岩浆活动做了简单分析。研究结果表明：南海地区撞击坑内的玄武岩厚度变化范围为0.11~4.75 km,平均值约为1.32 km,玄武岩的出露面积和出露体积分别为57.06~10 791.66 km2和10.25~51 260.38 km3;撞击坑间的玄武岩厚度变化范围为0.01~2.18 km,平均值约为0.34 km,玄武岩的出露面积和出露体积分别为6 487.89~33 170.55 km2和2 711.97~11 609.69 km3。因此,南海地区玄武岩厚度的变化范围分布在0.01~4.75 km,平均厚度约为600 m,出露的玄武岩总面积约为2.12×105 km2,总体积约为2.71×105 km3。通过分析南海地区的玄武岩年龄及分布特征,发现南海地区内的岩浆喷发活动主要集中发生在雨海纪至爱拉托逊纪时期,且其局部区域存在多次岩浆喷发及充填过程,但由于晚期玄武岩岩浆的喷发总量不足以覆盖早期已形成的玄武岩,导致晚期玄武岩与早期玄武岩同时存在于同一个玄武岩单元内。南海地区独特的玄武岩分布特征也与地形有关。     

火星表面沙丘中冲沟的成因及对撞击坑壁冲沟成因的启发

借助于15幅高分辨率的HiRISE影像与107幅MOC影像,对火星表面撞击坑壁与沙丘中出现的非常年轻冲沟形态特征进行了详细研究,并据此检验冲沟成因假说.影像特征分析结果首先支持沙丘中冲沟是由液态水携带泥沙冲刷而成的理论,而撞击坑壁出现的多边形土证实火星表面下冰的存在,且在适当的条件下可转变为液态水形成冲沟.