随着空间探测技术的发展,火星探测成为类地行星研究的热点和焦点,极大地推动了多种学科的发展。风沙地貌过程是现代火星最普遍最活跃的地貌过程,蕴含火星地表过程、环境和演化历史的丰富信息。本文着眼于火星沙丘地貌,力图通过系统分析不同环境条件下沙丘地貌的类型、分布、格局和物质组成等特征,揭示沙丘地貌的成因及其对环境的反映。利用覆盖火星全球的高分辨率遥感影像,在地理信息系统软件的支持下,从全球尺度上分析沙丘地貌的分布、形态和光谱特征,探究区域环境与沙丘地貌的相互关系,以挖掘所蕴含的风沙地貌学意义。初步得出以下主要结论:（1）火星和地球沙丘地貌的形态具有相似性,依据传统沙丘地貌分类的动力——形态原则,共划分两个沙丘级别,15种类型。第一级着眼于动力学因素,包括沙片、穹状沙丘、横向沙丘、线形沙丘、钉状沙丘、格状沙丘、星状沙丘和障碍物沙丘。第二级类型关注形态特征,进一步将横向沙丘分为新月形沙丘、新月形沙丘链和横向沙垄,线形沙丘分为直线形沙垄、塞夫沙丘和耙状线形沙丘,格状沙丘分为方格状沙丘、梯形格状沙丘、鱼鳞状沙丘和蜂窝状沙丘。（2）火星沙丘地貌分布的总体特征是:规模小,分布零散,并且具有显著的空间差异性。沙丘纬度地带性分布规律显著,主要集中在中高纬度地区的低平原、冰原和高地。陨击坑沙丘主要位于30°S以南的高原地区,北半球分布较少。北极奥林匹亚沙漠沙丘密度最高,陨击坑地区普遍较低。（3）火星沙丘类型简单,规模不一,空间组合规律呈现多样性和复杂性。沙丘形态学参数具有较大的离散性,反映了不同空间范围内沙丘规模的差异。火星沙丘类型与形态均比地球沙丘简单,形态参数间的相关关系与其他星球沙丘具有良好的一致性。在小尺度范围内,各类型沙丘的均匀度,空间组合特征以及沙丘对地形环境的适应性存在巨大差异。在中尺度范围内,各地理单元的沙丘格局呈现环状、离散状和条带状特征。在全球范围内,沙丘格局表现出集中性和离散性特征。（4）火星沙丘沉积物矿物组成比较单一,主要以铁镁质矿物辉石和橄榄石为主,在部分区域分布有水合硫酸盐矿物,黏土矿物含量很少。火星沙丘矿物类型分布呈现出均匀性,但在部分区域又具有特殊性,反映了火星沙源的多样性和局地性特征。（5）在火星干燥寒冷环境下,冰缘地貌和沙丘地貌都与全球冰的空间分布存在良好的一致性。冻融作用在塑造冰缘地貌过程中形成的松散破碎物质,很可能是沙丘形成的主要沙源。进而,建立火星沙丘地貌起源的概念模型:从赫斯伯利亚纪至亚马逊纪早期,分散在火星地表不同区域的水,通过蒸发、升华、大气输送和凝华等作用向两极和高纬度地区聚集,形成了极地冰盖和中高纬度地区的地下浅层冰;在漫长的地质年代里,由于气候和气象条件的变化,地表发生冻融作用,驱动了岩石的风化和沉积物的分选,并塑造了大量的冰缘地貌;偶发性的大风事件使沙粒发生跃移运动,形成风沙流,导致了沙粒的进一步分选和堆积;北半球地形平坦开阔,大规模环流运动使得风沙沉积物逐渐汇聚于冰盖边缘,形成沿纬线方向分布的环状沙漠。陨击坑和峡谷中的风沙沉积物,因地形控制而无法进行长距离迁移,形成分散的片状沙地。（6）柴达木盆地与火星博勒拉峡谷线形沙丘形态存在相似性,横向和纵向沙丘在有限空间范围内的共存现象是新月形沙丘向线形沙丘演化的结果,反映了复杂的外部环境。（7）火星和地球沙丘分布的地形特征相似,主要位于地势低洼的平原、撞击坑和峡谷之中。在北极地区,来自中纬度的盛行西风在遭遇巨大的地形障碍后风速降低,在冰盖边缘形成低风能环境,为风沙沉积提供了有利条件。北极冰盖的隆升过程很可能对局地大气环流和沙丘地貌格局产生了重要影响。火星最大的撞击盆地没有形成大规模沙丘地貌表明,现代风沙沉积过程与早期流水作用并没有直接关系。在南半球高原,微弱的风沙过程无法将沉积物长距离搬运形成大规模的沙漠。陨击坑内的沙丘沉积物主要来自于局地,陨击坑之间的物质交换很少。不同陨击坑内的沙丘都具有其各自相对独立的沉积历史和形成年代。火星和地球风沙系统之间存在巨大差异,主要表现在气候环境演变,风沙沉积物来源、沉积物可蚀性和风沙输移能力几个方面。火星沙丘不存在明显的干湿以及活跃和固定的差异,但沙丘的活跃性受到季节性霜冻的影响。现代的火星沙源丰富度很低,原因包括缓慢的风化速率,微弱的风沙输移能力以及有限的风沙活跃时间。气候变化引起的与冰有关的地表过程,会影响沙丘地貌的形成和演化。本文的研究内容能够增加人们对火星沙丘地貌特征的整体认识,并且丰富行星风沙地貌学的研究内容,有利于构建和完善学科知识体系。对火星沙源的探讨将丰富人们对于干燥寒冷环境下松散沉积物的形成机理和迁移方式的认识,并为构建不同地理单元的沉积历史提供线索。同时,针对地球类比研究所开展的野外调查和实验模拟工作,也将丰富地球区域风沙地貌学的研究内容。