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沉积故事 HiRISE拍摄的火星陆表典型沉积岩图集(连载二)

发布日期: 2021-07-14 阅读次数:
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编 者 按

【2021年5月15日,我国自主研制、发射的火星任务天问一号携带的着陆巡视组合体成功着陆乌托邦平原,成为继美国之后第二个成功着陆火星的国家,开启了我国行星探测的新时代。消息传来,举国欢腾,全民振奋。火星分布着大量的沉积岩,是了解火星的水、宜居环境的独一无二的对象。美国沉积地质学会(SEPM)2012年出版了由加州理工大学John P. Grotzinger教授和圣母大学Ralph E. Milliken教授联合主编的“火星沉积地质”专辑。文字和图片如无特别标注,均选自该专辑的第二篇文章(Beyer R.A., et al., 2012, SEPM Special Publication 102)。这些照片由美国NASA高分辨率成像科学实验照相机HiRISE在火星勘测轨道器MRO上拍摄。为了更好地了解火星沉积岩,《沉积之声》编辑部特组织编译该图集,由于图片和内容过长,故分两期以飨读者,此为第二期。】

 

III裂谷/峡谷

10 水手谷未变形沉积

各种层状沉积物以孤立的高原形式出露在裂谷底板上,并与水手谷的墙壁相邻。尚未确定这些地层的单一成因,可能需要各种不同的成因机制来解释水手谷内沉积物的多样性,这些沉积可能位于诺亚纪晚期至西方纪。一般来说,这些沉积物是数百米至千米厚的未变形地层堆积物,其厚度和反照率各不相同。在许多露头中检测到单羟基和多羟基硫酸盐、氧化铁和层状硅酸盐。

11 西Candor裂谷变形层状沉积

尽管水手谷系统包含许多层状单元,但在某些位置,这些单元显示出广泛的脆性和韧性变形,使其在这些广泛的沉积中显得独一无二。这种变形在西坎多尔峡谷中首次被详细描述,但在Melas和Ius Chasmata中也观察到了这种变形。在西Candor 裂谷的层状沉积中检测到硅藻土、多水合硫酸盐以及纳米氧化铁和氢氧化氧。

IV平原覆盖沉积物

12 水手谷周围平原沉积

在水手谷河谷周围的平原上观察到了分层良好的沉积物,其中一个最好的实例是位于Juventae 裂谷以西的平原上,在那里,层状岩石(1米厚岩层)出现在保存的陨石坑喷出物的下方和反转通道内。这些岩层形成了连续长达数十千米的狭窄、蜿蜒的层状构造。在沉积物中检测到羟基化硫酸铁和水合二氧化硅(蛋白石)。水手谷周围平原上的几个地点也出露相似组成和层状的地层,包括Ius 裂谷、Melas 裂谷、Candor 裂谷和恒河裂谷以南的Louros Valles周围平原。这些地层单元被认为是西方纪晚期或更晚。

13 Meridiani层状平原沉积

Meridiani(子午线)平原是一个赤道地区,拥有丰富的沉积岩,覆盖了几十万平方千米的火星表面。CRISM和OMEGA绘制的地图显示,该区在诺亚纪晚期至西方纪早期形成了丰富多样的地层单位,不同种类的矿物。这里的沉积物显示了随时间演化的广泛含水历史的证据,包括沉积、蚀变和反复侵蚀。机遇号火星车目前正在研究地层剖面(Burns地层)的顶部,该地层主要由风成富含硫酸盐的砂岩组成,局部被河流改造,这些砂岩在成岩阶段又被地下卤水改造过。

V古老基底地貌

14 Mawrth Vallis层状平原

Mawrth Vallis是位于南部高地和北部低地之间的一条古老的流出水道,位于地球上一些最古老的诺亚纪层状沉积物中。与Mawrth Vallis相邻的平坦平原出露富含Fe、Mg和Al粘土的地层,覆盖面积超过10万平方千米。这些岩石出露为不规则形状的侵蚀丘和陡坎。尽管对层状沉积物有许多沉积成因解释,包括蚀变火山碎屑沉积物或湖泊成因,但撞击过程可能在该位置沉积物的形成、搬运和分布中发挥了重要作用。

15 Nili Fossae

Nili Fossae和Syrtis Major地区位于火星Isidis大型撞击盆地的西北缘。前者是大型的同心地堑,很可能是在Isidis撞击事件后由构造重新调整形成的,而后者是诺亚纪时期的地形,由来自Syrtis Major火山系统的较年轻的西方纪熔岩流覆盖。该地区的层状岩石是火星上最古老的岩石之一,很可能老于3.7 Ga。这些岩石忠观察到丰富的矿物,包括铁/镁蒙脱石、高岭土、乳白硅石、硫酸盐、碳酸盐、蛇纹石、葡萄石和沸石。该地区的层状沉积物被解释为热液或水流改变的基性/超基性熔岩流和撞击角砾沉积物,两者都可能包括古代诺亚纪基底的大部分。相比之下,上覆的西方纪熔岩流可能代表了低温、近地表的水蚀作用。Nili Fossae地区的层状岩石的起源和沉积环境在很大程度上是未知的,但是它们的古老性和矿物学的多样性表明,水力过程在古代火星上是很重要和普遍的。事实上,这些岩石可能提供了一些经受住后期重轰炸期原生地壳的最佳例子。

 

16 Oudemans 陨石坑中部隆起

陡倾层状岩石出露在Oudemans陨石坑的中央隆起处,位于水手谷的西端。由于撞击形成过程,Oudemans出露的地层可能是从地表以下几千米的深度暴露出来的。这些陡倾地层可能与附近的水手谷岩壁中出露的地层有关。Tharsis地区的其他几个陨石坑(如Martin 和Mazamba陨石坑)也在其中央隆起处显示出保存完好的地层,表明这些层状沉积物与Tharsis火山的火山灰沉降物之间可能存在联系。这些地层可能是玄武质火山碎屑沉积,而不是沉积成因。这些类型的出露被发现在西方纪和亚马逊纪陨石坑表面,但他们的形成过程延续到诺亚纪。

VI极地层状沉积

17 北极层状沉积

北极层状沉积物由3千米厚的年轻地层组成,出露在火星北极地区的地槽和痕壁上。雷达数据显示,北极层状沉积物主要由水冰组成,并被认为记录了近期的气候变化。虽然北极的陨石坑很稀少,但是它们在过去的几千年里一直在沉积。北极层状沉积物在数百公里的范围内是横向连续的,它们在出露的地方表现出不同的亮度、粗糙度和坡度。HiRISE探测到的最薄的岩层是10厘米,但大多数可观察到的岩层是米级的厚度。北极层状沉积物下部产状是陡峭的,表现出广泛的多边形断裂,而上部通常出露在坡度平缓的槽中,缺乏多边形出断裂。

18 南极层状沉积

南极层状沉积物是在南极地区的地槽和地痕壁上观察到的,厚达3千米。由不同数量的水冰和尘埃组成。撞击坑在南极层状沉积物上更为常见,表明它们的表面比北极层状沉积物更古老,估计年龄在30-100 Ma之间。南极层状沉积物由三个单元组成,尽管每个单元都可以被细分为由较小规模的韵律层。南极层状沉积物观察到的最小尺度的岩层更厚。南极层状沉积物可能同样记录了火星上的气候变化。


编译: 胡修棉

 

欲知更多详情,请进一步阅读相关原始文献:

Beyer, R. A. , Stack, K. M. , Griffes, J. L. , Milliken, R. E. , & Grotzinger, J. P. . (2012). An atlas of mars sedimentary rocks as seen by hirise. Sepm Special Publications, 102, 49-95.

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