火星沙丘地貌的形态学窥究
发布时间：2021-03-24 01:07
风沙地貌过程是最活跃最普遍的现代火星地貌过程,蕴含火星地表过程、环境和演化历史的丰富信息.本研究利用覆盖火星全球高分辨率的遥感影像,在地理信息系统软件的支持下,在全球尺度上分析火星沙丘地貌的形态学特征,挖掘所蕴含的风沙地貌学意义.结果表明,火星沙丘地貌类型与地球沙丘地貌相似,但仅以简单沙丘为主,罕见复合和复杂沙丘,沙丘形态参数累计概率曲线表现为简单一段式.火星沙丘以新月形沙丘、新月形沙丘链和横向沙丘等初级类型为主,而占地球沙丘约50%的线形沙丘在火星上占不到10%.火星沙丘规模较地球沙丘小,与理论上应具有更大规模的沙丘相悖.火星沙丘地貌形态参数间与地球沙丘呈现相似的良好相关性,但相关关系不同,意味着具有相似的形成机理,但不同的形成条件.得到的另一重要启示是,在地球上研究类火星风沙地貌,如青藏高原的类火星风沙地貌,是认识火星风沙地貌及其发育环境的有效途径.
【文章来源】：科学通报. 2020,65(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
沙丘形态参数的定义与测量
(2)规模小.首先,火星风沙地貌分布区的面积小接近100×104(98×104)km2,远小于地球上的2000多万km2.考虑到火星全球为极端干旱气候,且干旱的历史相当久远,其风沙地貌分布区的面积则更是太小了.这是一个值得思考的问题,可能与火星演化历史和现代地表过程有关.其次,火星风沙地貌分布零散,各分布区的面积小,未形成像地球上的若干大沙漠,如鲁卜哈利沙漠(65×104km2)和塔克拉玛干沙漠(33.7×104km2)火星有沙丘地貌分布区面积大于1 km2者1800多块.位于北极地区所谓的最大沙漠面积约69×104km2,占火星沙丘地貌分布区总面积的70%,但并不是真正意义上的连续沙漠.其余大于1000 km2的数量占不到2%大于100 km2的数量占不到20%,约45%面积在10～100 km2间.再次,与地球相比,火星沙丘以高度小于30 m的小沙丘为主,几乎没有高度超过百米的所谓沙山.火星为何没有形成类似地球上高大沙丘起伏的茫茫沙海?而在理论上,火星沙丘应该更高大,因为火星大气密度与颗粒密度的比值比地球小得多[15].图3 火星各沙丘地貌类型概率分布图
图2 火星主要沙丘类型的形态特征:代表性火星沙丘卫星影像和可能的风向(红色箭头指代).(a)沙片,ESP＿050182＿1165＿RED;(b)穹状沙丘,ESP＿046504＿1385＿RED;(c)新月形沙丘,ESP＿036571＿2575＿RED;(d)新月形沙丘链,ESP＿027248＿2550＿RED;(e)横向沙垄,P16＿007373＿1377＿XN＿42S322W;(f)直线形沙垄,ESP＿046168＿2645＿RED;(g)塞夫沙丘,B11＿013768＿1339＿XI＿46S323W;(h)耙状线形沙丘,p22＿009631＿2594＿xn＿79n084w;(i)钉状沙丘,ESP＿017838＿2860＿RED;(j)方格状沙丘,ESP＿044851＿2580＿RED;(k)梯形格状沙丘,ESP＿019035＿2605＿RED;(l)鱼鳞状沙丘,ESP＿019023＿2620＿RED;(m)蜂窝状沙丘,ESP＿046085＿2585＿RED;(n)星状沙丘,PSP＿007650＿1300＿RED;(o)障碍物沙丘,ESP＿038413＿1380＿RED.数据来源:华盛顿大学PDS地学数据节点火星沙丘地貌类型的两个突出特征,简单性和规模小可能是一个问题的两个方面,指向沙丘地貌发育的不充分,而到底是什么因素导致火星沙丘地貌发育不充分?发育历史短或其他条件不具备?青藏高原的沙丘地貌类型呈现类似火星沙丘地貌的特征,初步归因于沙源供给不充分和发育时间短[16].而这两个方面又是具有关联性,即在沙源供给不充分时,沙丘必然不会经历长的发育时间.青藏高原的现有沙丘大都是近3 ka以来形成的,且由于高原总体上长期处于沉积物输出区,未形成沙丘地貌发育所需要的充分的第四纪松散沉积物堆积.再者,接受第四纪沉积物的干旱盆地,如柴达木盆地为干盐湖,沉积物被盐胶结,不能在风力作用下形成风沙沉积.实际上,世界干旱区的干盐湖如中国罗布泊、伊朗的卡维尔盐漠均罕见沙丘地貌发育.火星表面广布的盐壳是否造成沙源供应不足?青藏高原的沙丘地貌研究可能为理解火星沙丘地貌提供重要线索,这绝非偶然,因为青藏高原荒漠的低温和低气压是地球上与火星相似性最高的地区,尽管差异仍然巨大.
本文编号：3096756
【文章来源】：科学通报. 2020,65(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
沙丘形态参数的定义与测量
(2)规模小.首先,火星风沙地貌分布区的面积小接近100×104(98×104)km2,远小于地球上的2000多万km2.考虑到火星全球为极端干旱气候,且干旱的历史相当久远,其风沙地貌分布区的面积则更是太小了.这是一个值得思考的问题,可能与火星演化历史和现代地表过程有关.其次,火星风沙地貌分布零散,各分布区的面积小,未形成像地球上的若干大沙漠,如鲁卜哈利沙漠(65×104km2)和塔克拉玛干沙漠(33.7×104km2)火星有沙丘地貌分布区面积大于1 km2者1800多块.位于北极地区所谓的最大沙漠面积约69×104km2,占火星沙丘地貌分布区总面积的70%,但并不是真正意义上的连续沙漠.其余大于1000 km2的数量占不到2%大于100 km2的数量占不到20%,约45%面积在10～100 km2间.再次,与地球相比,火星沙丘以高度小于30 m的小沙丘为主,几乎没有高度超过百米的所谓沙山.火星为何没有形成类似地球上高大沙丘起伏的茫茫沙海?而在理论上,火星沙丘应该更高大,因为火星大气密度与颗粒密度的比值比地球小得多[15].图3 火星各沙丘地貌类型概率分布图
图2 火星主要沙丘类型的形态特征:代表性火星沙丘卫星影像和可能的风向(红色箭头指代).(a)沙片,ESP＿050182＿1165＿RED;(b)穹状沙丘,ESP＿046504＿1385＿RED;(c)新月形沙丘,ESP＿036571＿2575＿RED;(d)新月形沙丘链,ESP＿027248＿2550＿RED;(e)横向沙垄,P16＿007373＿1377＿XN＿42S322W;(f)直线形沙垄,ESP＿046168＿2645＿RED;(g)塞夫沙丘,B11＿013768＿1339＿XI＿46S323W;(h)耙状线形沙丘,p22＿009631＿2594＿xn＿79n084w;(i)钉状沙丘,ESP＿017838＿2860＿RED;(j)方格状沙丘,ESP＿044851＿2580＿RED;(k)梯形格状沙丘,ESP＿019035＿2605＿RED;(l)鱼鳞状沙丘,ESP＿019023＿2620＿RED;(m)蜂窝状沙丘,ESP＿046085＿2585＿RED;(n)星状沙丘,PSP＿007650＿1300＿RED;(o)障碍物沙丘,ESP＿038413＿1380＿RED.数据来源:华盛顿大学PDS地学数据节点火星沙丘地貌类型的两个突出特征,简单性和规模小可能是一个问题的两个方面,指向沙丘地貌发育的不充分,而到底是什么因素导致火星沙丘地貌发育不充分?发育历史短或其他条件不具备?青藏高原的沙丘地貌类型呈现类似火星沙丘地貌的特征,初步归因于沙源供给不充分和发育时间短[16].而这两个方面又是具有关联性,即在沙源供给不充分时,沙丘必然不会经历长的发育时间.青藏高原的现有沙丘大都是近3 ka以来形成的,且由于高原总体上长期处于沉积物输出区,未形成沙丘地貌发育所需要的充分的第四纪松散沉积物堆积.再者,接受第四纪沉积物的干旱盆地,如柴达木盆地为干盐湖,沉积物被盐胶结,不能在风力作用下形成风沙沉积.实际上,世界干旱区的干盐湖如中国罗布泊、伊朗的卡维尔盐漠均罕见沙丘地貌发育.火星表面广布的盐壳是否造成沙源供应不足?青藏高原的沙丘地貌研究可能为理解火星沙丘地貌提供重要线索,这绝非偶然,因为青藏高原荒漠的低温和低气压是地球上与火星相似性最高的地区,尽管差异仍然巨大.
本文编号：3096756
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