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水星是最靠近太阳的类地行星,虽然现在不存在构造活动,但是水星上的地质特征反应出在其早期阶段存在有强烈的构造运动。类地行星(除地球以外)的构造形迹主要形成在星球历史的早、中期,同时小行星体的构造演化通常被认为是行星热演化以及外部作用,如强烈撞击或者潮汐作用,共同作用的结果,行星上构造作用的类型和演化可以为岩石圈的横向连续性、厚度以及横向和纵向的运动提供非常重要的信息。
国内有关介绍水星,尤其是水星构造方面的文献非常少,虽然有极少数的书籍中提到了相关内容,但是这些介绍和研究均是基于水手10号获得的图像和数据之上,伴随着“信使号”探测计划的开展,我们获得了水星表面更加全面和清晰的图像,在发现了新构造现象的同时也对以往的一些认识进行了检验和修正。
基于这样的前提,本论文对水星的构造特征以及其应力场对角速度变化的响应做了相关研究和探索。
(1)通过大量文献的阅读,以挖掘旧资料、收集新资料的方式,在了解了前人研究的基础上,分析和整理了最新的成果,对水星全球构造特征、构造成因给出了全面的描述和分析,弥补了国内在此研究方向上的空白。
(2)根据最新观测资料成果,利用玫瑰花图解总结了水星压性构造的纬向分带特征:
a.近赤道地区(-20°~20°),优势方位为NS、NNE向,可以认为是近NS向;
b.中纬度地区优势方位为NE和NW向:北极中纬度地区(20°~60°),优势方位为NS与NE向;南极中纬度地区(-20°~-60°),优势方位为NS、NE和NW向;
c.两极地区优势方位为近EW向:北极区(60°~90°),优势方位为近EW向;南极区(-60°~-90°),优势方位为NEE——近EW向。
以上述最新的压性构造纬向分布特征为依据,以前人所做成因研究为指导,对其做出了全面的成因分析。
(3)第一次以对比分析的方法,采用数值模拟的手段,对星体变速运动下,影响应力场变化的因素进行了探讨,所得结论可以用以不同星体之间的对比研究,解释同样都是变速运动的星体,其表面构造形迹的分布为什么会不尽相同;同样可用以同一个星体不同阶段的对比研究,即在其不同的历史阶段,表面同一地区可以产生不同性质的构造应力,从而产生不同类型的构造形迹,动态地考虑了变速运动的星体其应力场在不同阶段的变化,能够更加合理地去解释星体表面现存的构造形迹分布。