留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征

邓青云

邓青云. 利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(2): 324-324. doi: 10.13203/j.whugis20210684
引用本文: 邓青云. 利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(2): 324-324. doi: 10.13203/j.whugis20210684

利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征

doi: 10.13203/j.whugis20210684
详细信息
    作者简介:

    邓青云,2021年6月毕业于武汉大学,获工学博士学位(指导教师:李斐教授),主要研究方向为月球与行星的重力场、内部结构与地质演化过程。dengqy@whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228

计量
  • 文章访问数:  241
  • HTML全文浏览量:  54
  • PDF下载量:  27
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 刊出日期:  2022-02-05

利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征

doi: 10.13203/j.whugis20210684
    作者简介:

    邓青云,2021年6月毕业于武汉大学,获工学博士学位(指导教师:李斐教授),主要研究方向为月球与行星的重力场、内部结构与地质演化过程。dengqy@whu.edu.cn

  • 中图分类号: P228

English Abstract

邓青云. 利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(2): 324-324. doi: 10.13203/j.whugis20210684
引用本文: 邓青云. 利用重力场研究水星盆地的地底结构及其演化特征[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2022, 47(2): 324-324. doi: 10.13203/j.whugis20210684
  • 水星表面布满了撞击盆地。水星盆地的地底结构特征分析是其表面形貌研究的补充,对水星盆地地底结构的研究将有助于完善盆地形成模型,并且可以进一步约束水星经历的撞击和改造历史,从而增进对水星的认识与理解。遥感数据适用于对水星撞击盆地的形貌、分布和光谱特征的分析,而重力场则是目前研究水星内部结构最有效的手段。利用新近的水星重力场模型与壳层厚度模型,本文对水星盆地地底结构进行了深入研究。主要研究内容为水星盆地地底结构特征及其演化分析,获取的主要结论如下:

    1)利用最新的水星壳层厚度模型研究了11个水星盆地的地底结构,计算盆地的壳层厚度比例,以此指示其所经历粘性松弛过程的严重程度。发现水星盆地的松弛状态表现出“二分性”,将其归类为发生了显著松弛的盆地和松弛作用不明显的盆地。

    2)结合盆地形成理论开展了水星隐藏盆地搜索工作,利用水星重力场模型在北半球的改进,揭示了位于水星北部平坦平原之下的3个环形重力异常结构,有可能产生于远古撞击事件形成的幔部隆起结构。根据重力反演结果,估计掩埋盆地的壳层厚度比例,根据幔部隆起结构与原始盆地尺寸之间的对应关系估计了原始盆地的尺寸。

    3)隐藏盆地的地底结构几何参数结果表明其壳层厚度比例属于严重松弛的盆地,形成于温度较高的条件下。参考标准盆地的几何关系,利用盆地尺寸估计了盆地的深度,考虑到火山平原的掩埋作用,这一盆地深度代表了火山平原的厚度下限。基于盆地尺寸估计出的火山平原厚度远超先前的估计值,根据这一现象提出了北部平原的多期火山覆盖模型。

    4)对大型盆地形成年龄进行了研究,参考撞击坑频率-尺寸分布得到的水星大型盆地绝对年龄估计结果,结合水星盆地壳层厚度比例,构建了大型盆地的年龄-壳层厚度比例分布,这一比例表明远古盆地退化程度较高,新鲜盆地退化程度不明显,由此推断出前托尔斯泰纪(42~37亿年前)水星的温度较高,而Caloris盆地形成时(35亿年前)水星的温度比较低。

    5)构建热传导模型对水星温度变化模式进行了验证,参考地球化学结果,依据水星表面产热元素分布构建了内部的产热元素丰度结构,计算了水星自形成以来岩石圈的温度变化时间序列。时间序列结果显示,水星自形成以来经历较为缓慢的降温过程,前托尔斯泰纪至Caloris盆地形成这一段时间中温度变化不明显,这一结果与盆地的年龄-比例分布存在显著差异,表明在距今41~37亿年这一段时间内,水星应当经历了某种加温作用。

    6)根据温度模拟结果,利用粘性松弛退化模型对盆地地表地形(凹陷)和地底结构(幔部隆起)的松弛过程进行了模拟,分析了不同补偿状态下水星盆地的松弛退化过程,构建了温度与最终壳层厚度比例之间的对应关系。结果表明,在无补偿状态下,1 400 K的壳层基底温度可以使盆地地形发生松弛;在艾里均衡补偿条件下,盆地幔部隆起结构发生松弛的临界温度为1 500 K。这一结果为后续水星盆地的地底结构研究以及其质量瘤盆地的保存状态分析提供了重要参考。

目录

    /

    返回文章
    返回