中国地质大学地质学理科基地科研立项申请表.doc

项目编号：DXTZ09001

中国地质大学地质学理科基地
“本科生科研能力提高”项目
立项申请表

项目名称：火星Syria-Thaumasia地区火山活动年龄与特性：根据THEMIS图像的分析

MAGINGSYSTEM(THEMIS)F申 请 者：
指导教师：
专业方向：行星地质
申请时间：2023.03.26

二月制

填 表 说 明
1、为加强地质学理科基地本科生的科研能力培养，提高本科生科研能力，在我院本科生中开展大学生科研能力培养资助计划，特制订本申请表。
2.填写《立项申请表》前，请仔细阅读《中国地质大学地质学理科基地“本科生科研能力提高”项目管理办法》。
3、为保证本科生参与科研的积极性和研究质量，根据科研资助计划及其管理办法，指导老师以专家为主，主持过国家自然科学基金的副专家也可以作为导师。
4、申请者需提交本申请表纸质版一份，电子版一份。电子版发送至.
5. 表格各栏除特别规定外，均可以自行加行、加页。
6. 联系人及联系电话：德育工作组，67883007。

一、基本信息
申请者信息
姓 名

性 别
男
出生年月
19870126
学 号

班级序号
01006119
电 话

宿舍电话
87505729
电子信箱

指导教师信息
姓 名

性 别
男
职 称
专家/博导
移动电话
67883084
家庭电话

办公电话
67883398
研究方向
岩矿
电子邮箱

合作者情况
姓 名
性别
班级序号
项目分工
联系电话

全程参与

项目基本信息
项目名称（中文）
火星Syria-Thaumasia地区火山活动年龄与特性：根据THEMIS图像的分析
项目名称（英文）
Timing and volcanic features of the Syria-Thaumasia region on Mars: THEMIS image analysis
项目方向
岩矿(行星地质)
预计研究期限
2023.03-2023.06
申请经费
10000.00元
摘要（300字）中英文

摘要: 火星Syria-Thaumasia地区位于火星南半球塔西斯高地( Tharsis bulge)中部,紧邻火星上最大的裂谷---水手号谷以及火星上乃至太阳系最大的火山---奥林巴斯火山.区内密布火山、撞击坑、熔岩流、皱脊等独特的地貌。初期的定年工作重要根据1975年发射的海盗号探测器传回的数据测量撞击坑直径拟定年代,但由于图像分辨率不高,存在一定误差。我们的研究就是运用2023年的奥德赛火星探测的热释光谱数据来重新拟定各区域年代。再结合火山年代具体的研究这一地区的火山活动特性,对比月球、金星等其他类似的天体,总结出火星火山活动的规律。
Abstract: The Syria-Thaumasia block of Mars is located in the southern hemisphere of Mars Tharsis bulge central, close to Mars biggest rift valley---the Mariners Valley and Olympus volcano which is the largest volcano on Mars. It is covered by unique martian features, including craters, lava flows, wrinkle ridges and so on. Here is one of the oldest regions on Mars. There are many discussions about this region. The early dating work is according to the satellite imagery craters. However, the limitation of technological means lead to many errors. Our work is using the latest data of Mars to re-dating, for future research work to lay a foundation. We will make a systematic summary of the unique martian landforms such as volcano craters, lava flows, wrinkle and so on to understand the origin of the period on Mars .At the same time, we will use comparative planetary geology Ways on Mars and Earth to explore some useful things.
关键字（限5个）中英文
关键词: 火星;Syria-Thaumasia地区;定年;火山;比较行星地质学;
KeyWords: Mars; Syria-Thaumasia; Dating; volcano; Comparative planetary geology

二、立项目的与研究内容
1、立项目的（国内外研究现状：至少阅读国外论文2篇、国内论文5篇，并标注）
火星是除金星外距离地球最近的行星[1],它的结构和自转周期与地球相似,也有四季变化、南北两极以及稀薄的大气。它是太阳系中与地球最为相似的星球[2]。自19世纪以来就有了火星上有生命的假说[3]。随着近年来研究的进一步现存的生命在火星没有找到,但火星有水已经被证实。
从火星全球来看, 北部平原地区大都被火山熔岩所覆盖,南部为充满撞击坑的高原。火星表面的火山类型涉及大小不等的盾形火山和溢流熔岩覆盖区。火星上的大部分火山是由玄武岩构成的盾形火山 ,以及火山锥、熔岩流、熔岩管和小型盾形火山[4]。这些火山景观都比地球上同类火山规模大。这也许是由于火星上不存在板块构造的缘故 (也许曾经存在 ) [5].本次我们要研究的区域位于火星南半球塔西斯高地( Tharsis bulge)中部,紧邻火星上最大的裂谷--水手号谷以及火星上乃至太阳系最大的火山--奥林巴斯火山[6-7]。区内分布一系列的小型盾形火山[8].火山以及该地区的年龄可以用数坑发测定 [9-10]。运用比较行星地质的方法对火山的特性做出归纳。
目前国际上对该区的研究是一个热点,现有的研究成果重要有:比较精拟定年的地质图[11],对该区的地形与构造演化的分类以及对它们的成因作出了一些假设[12],对重力场壳幔结构等用地球物理的方法得到一些数据[13],对火山与撞击坑等地形特性的分类与总结[14]等。但是这些成果都是根据1975年海盗号探测器以前发回的数据做出来的,图像分辨率不高使他们有一定的误差。现在我们要做的就是在最新热释光谱(THEMIS)数据[15]的基础上重新定年与填图,分析总结该区的火山特性等各种独特地质现象,与其他天体的火山作用等地质现象进行对比。
参考资料:
[1] 张洋, ed. 太阳系写真. 1999, 四川科学技术出版社: 四川.
[2] Maria T. Zuber (C) The crust and mantle of Mars 2023 Macmillan Magazines Ltd
[3] 美国《科学》杂志网 火星适合生命生存http ://sciencenow. sciencemag.org/cgi/content/full/2023/626/2
[4] Head, J.W., et al., Venus Volcanism: Classification of Volcanic Features and Structures, Associations, and Global Distribution from Magellan Data. J. Geophys. Res. 97.
[5] 肖龙,何琦,黄定华,等 太阳系天体的火山作用及其比较行星学意义 地 质 科 技 情 报 第27卷第1 期2023年1月
[6] Hauber, E., and P. Kronberg (2023), The large Thaumasia graben on Mars: Is it a rift?, J Geophys Res-Planet, 110(E7),
[7] Anderson, R. C., et al. (2023), Tectonic histories between Alba Patera and Syria Planum, Mars, Icarus, 171(1), 31-38.
[8] Baptista, A.R., et al., A swarm of small shield volcanoes on Syria Planum, Mars.J. Geophys. Res., 2023. 113.
[9] 郑丽 冯金良 张稳 行星撞击坑分形及分维数意义探讨 河北师范大学学报(自然科学版) 1998年9月 第23卷 第3期
[10] Plescia, J.B.B., J. M., Crater numbers and geological histories of Iapetus, Enceladus, Tethys and Hyperion. Nature, 1983. vol. 301, Feb. 24, 1983,(NASA-supported research)
[11] James M. Dohm, Kenneth L. Tanaka, and Trent M. Hare. Geologic Map of The Thaumasia Region, Mars U.S. Department of The Interior U.S. Geological Survey 2023
[12] Banerdt, A.A.F.R.J.P.W.B., Igneous Processes and Closed System Evolution of the Tharsis Region of Mars. JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, 1988.
[13] Zuber, M. T., et al. (2023), Mars Reconnaissance Orbiter Radio Science Gravity Investigation, J Geophys Res-Planet, 112(E5), -
[14] Xiao L., M. Smith , J. Huang , Q. He , N. Petford , D.A. Williams , J.G. Liu , and R. Greeley. Volcanic Features on the Syria-Thaumasia Block, Mars: Implications for Ancient Martian Volcanology
[15]Kieffer,P.C.B.J.H.,The thermal emission imaging system (Themis) On the Mars 2023 Odyssey Mission. Space Science Reviews, 2023. 110: 85–130, 2023.

2、研究内容与拟解决的关键问题
研究内容:
该项目重要研究火星Syria-Thaumasia地区火山活动的特性、年龄及其比较行星地质学意义。根据最新的奥德赛火星探测器的热释光谱THEMIS数据测量这一地区撞击坑的直径密度结合累计撞击坑数目投入标准坐标图中拟定该区域的年龄.再结合火山年龄具体的研究这一地区的火山活动特性, 将火山、熔岩流、皱脊等特性地貌用ARCGIS分图层填入地质图。对比月球、金星、月球等其他类似的天体,总结出火星火山活动的规律以及这一带地质作用活动特点，研究其比较行星地质学意义。

拟解决的关键问题:
研究的关键在于区分撞击坑与小型火山,准确测量每个撞击坑的直径和各区域面积从而将误差减到最低。收集总结具体的资料来对比类似天体的火山活动特性。

三、项目实行方案及预期成果
1、拟采用的研究方案与可行性分析
研究方案：
火星数据来源于奥德赛火星探测器THEMIS热释光谱成像，根据各区域的撞击坑直径密度与累计撞击坑数目投入标准坐标图中拟定年龄。在ARCGIS中分图层填上火山，熔岩流、皱脊等特殊地形总结火山特性，对比类似天体研究其比较行星地质学意义。
可行性分析：
撞击坑是由小天体(小行星 彗星 陨石等 )冲击行星表面形成的一种地形标志或构造地貌单元。在月球, 土星卫星等一些较小且没有大气圈的行星上,撞击坑是其表面的重要的地貌单元之一。火星、金星、水星等行星上亦分布数量不等的撞击坑。基于大多数火星坑为撞击起源这一假设前提。用火星坑的直径r为横坐标,直径大于r 的累积撞击坑数p(≥r)为纵坐标作图。可得火星坑的测度谱图。它遵守指数为D的指数律。地区撞击坑分维数愈低,表白该地区或地质单元的相对地质年代愈老,反之则较年轻。所以撞击坑分维数能应用于推断行星表面不同地质单元的相对地质年代。由于火星没有全球范围的板块活动,后天的影响较小，所以用此方法可以测出年龄。火星各个时代的标准测度谱线前人已经给出，我们只需将直径，面积和累计撞击坑数目投入图中就可以拟定每一个区域的年龄。
2、年度研究计划与阶段性预期成果（各阶段研究计划和预期成果）
研究重要分为四个阶段:
第一个阶段：前期的资料收集与准备，阅读参考文献，了解数坑定年和比较行星地质学的理论基础。获得奥德赛探测器的THEMIS数据，并打印成图。2023.03-2023.05。
第二个阶段：在图上具体的测量直径大于1千米的撞击坑直径与数目，做好准确记录。将直径与累计撞击坑数目投入标准坐标系中得出年龄。2023.06-2023.08。
第三个阶段：在ARCGIS中分图层填上火山、皱脊、熔岩流等地形构造，对火山形态分类，总结特性。火星Syria-Thaumasia地区区域地质图成图与发表。2023.09-2023.11。
第四个阶段：具体阅读参考文献，总结月球、金星、地球等天体火山活动特性，对比火星火山活动特性发表论文。2023.12-2023.06。

3、项目预期的成果和效果（涉及成果形式、推广应用等）
项目预期的成果就是至少发表一篇论文到核心期刊上,以及在电子期刊上发表一张火星Syria-Thaumasia地区区域地质图。

4、项目特色与创新之处（各至少1项）
该项目的特色在于解决了最新（奥德赛火星探测器THEMIS）的数据来拟定区域年龄，这是前人没有做过的。
创新之处就是运用比较行星地质学的观点对比研究了火星、金星、月球、地球等类似天体的火山作用对他们的特性进行全面的总结。

四、经费预算（单位：元）
序 号
经费用途
金 额
预算依据
01
旅差交通费
2023
观测地球上同类火山
02
测试费
1000
撞击坑数据测量年龄
03
版面费
4000
论文及地质图发表
04
其它（文印等）
3000
打印Syria-Thaumasia地区地图、资料复印

合 计
10000.00元

五、其他
申请者承诺
我保证申请书内容的真实性。假如获得基金资助，我将履行项目申请者的职责，严格遵守《“本科生科研能力提高”项目
管理办法》的有关规定，投入时间和精力，认真开展项目研究，保证项目顺利完毕。
申请者签字：
指导教师推荐意见

指导教师签字：　　　　
年　　月　　日
学院基地班工作论证意见

专家组负责人签字：　　
年　　月　　日

附表
第一阶段
考核情况

经费使用

第二阶段
考核情况

经费使用

第三阶段

考核情况

经费使用

第四阶段
考核情况

经费使用

经费追加情况

结题情况