火星是迄今为止除地球外研究程度最高的行星，研究火星的地质概况可以了解火星的演变过程和地球与火星之间的区别和共性。当前火星探测计划的主要目标包括探明火星上是否存在生命、寻找火星水源、探究火星今古气候状况以及导致气候演变的因素等几个方面，绝大多数的火星地质研究均是围绕着这些问题而展开的。　　 (一)数据来源　　 本文获取了四个火星探测器的影像资料，其中：高分辨率影像资料来自于高分辨率立体相机(High Resolution Stereo Camera(HRSC)，装载于欧空局火星快车号卫星(MarsExpress))、火星轨道相机(Mars Orbiter Camera(MOC)，装载于美国宇航局火星全球探测者号卫星(Mars Global Surveyor，MGS))、背景相机(Context Camera(CTX)，装载于美国宇航局火星勘测轨道卫星(Mars Reconnaissance Orbiter，MRO))、高分辨率成像科学设备(HighResolution Imaging Science Experiment(HiRISE)，装载于美国宇航局火星勘测轨道卫星《MRO))；多光谱影像资料来自于火星热辐射成像系统(Thermal Emission ImagingSystem(THEMIS)，美国宇航局火星奥德赛号卫星(Mars Odyssey))，地形测量资料来自于火星轨道激光测高仪(Mars Orbiter Laser Altimeter(MOLA)，装载于美国宇航局火星全球探测者号卫星(MGS))。本论文综合利用这些多源数据对火星南半球Argyre盆地北缘的Hale-Bond地区的浅表地质特征进行研究。　　 (二)地质单元填图与分析　　 在对研究区火星遥感影像预处理的基础上，采用了以基元提取--目标分类--目标识别和格局分析为流程的多层次识别模式对研究区进行区域地质特征的解译和提取，绘制了区域地质解译图。将研究区划分为南部Argyre盆地边缘、Hale陨击坑和北部诺亚纪高原三个区域，然后根据地质体的形态特征、热物理特征以及测年数据识别出10个地质单元。进而对各地质单元的基本特征进行了初步分析，主要认识如下：　　 1.Hale陨击坑周缘发育的沟渠可能是Hale陨击作用的超热熔融物质与冷的富冰物质相互混溶并以地表径流的形式被释放而形成；　　 2.认为线性链状坑可能是地表覆盖的沉积物质沿早期断裂受地表冰的差异升华作用而形成的；　　 3.对Uzboi峡谷的精细地质特征分析表明，它可能形成于诺亚纪(Noachian)，是Argyre盆地的外泄通道，Hale和Bond陨击坑的形成抹去了Uzboi峡谷早期向北流动的证据。Bond陨击坑的形成将其分为南北两段，南段随后发育流体侵蚀破坏了Bond陨击坑南缘的坑壁，由于被Hale陨击坑溅射物覆盖，表明该峡谷在Hale陨击坑形成之后没有活动过，北段在Bond陨击坑形成之后发育过流体侵蚀，但结束时代不详；　　 4.认为Hale陨击坑坑底平原区发育的非陨击作用的碗状凹坑，可能是由地表含冰挥发份物质差异升华而形成。　　 (三)火星冲沟研究　　 前人对火星冲沟成因的研究主要集中在统计其空间分布规律等方面，而对火星冲沟精细地质特征以及冲沟所处的局域地质背景的研究较少。本文利用高分辨率HiRISE影像对Hale陨击坑内不同方位代表性冲沟的精细地质特征、冲沟的多期侵蚀特征、冲沟与其它地质特征的共生相关性、冲沟形成时代，以及影响冲沟发育的控制因素等进行研究，进而探讨了研究区火星冲沟的成因机制以及冲沟多期发育特征对火星气候变化的启示。主要进展和认识如下：　　 1.识别出两种类型的冲沟：Ⅰ型冲沟沟尾沉积扇是由小型扇状沉积物相互叠加而成的，Ⅱ型冲沟为沟尾沉积扇具叶片状沟谷和舌状沉积物等特征的冲沟；　　 2.不同方位的冲沟均具有多期侵蚀特征但存在差异，Ⅰ型冲沟的发育期次和发育规模均多于Ⅱ型冲沟，二者主侵蚀期的时代也可能不同；　　 3.Hale陨击坑内的冲沟与舌状岩屑坡和多边形冻土等永久冻霜环境下的地表物质相伴生，且形成时代要晚于这些富冰物质，表明火星冲沟的形成与富冰的局域地质环境有关；　　 4.对前人提出的地下水泄露说和冰雪积累/溶融说等两种成因模式进行检验，认为冰雪积累/溶融成因模式是火星冲沟的成因机制，并根据水量多少将其分为两类：(1)高含水量的溪流(Ⅰ型冲沟)，(2)低含水量的碎屑流(Ⅱ型冲沟)；　　 5.本文认为造成冲沟多期性发育特征差异是受不同方位斜坡在冰期地表所积累冰雪物质的多少和间冰期斜坡地表所接收日照强度的双重控制，火星旋转轴倾角和轨道偏心率的变化控制着火星地表温度和太阳直射角度的变化，从而控制了冲沟发育的方位及其多期次侵蚀特征。最后指出，利用火星上不同纬度、不同方位、不同高程发育的冲沟对火星气候演化历史进行反演是一个值得进一步探索的研究方向。