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大量含水矿物通过轨道遥感及就位探测任务已经在火星表面被发现,是火星上曾经存在过水的有力证据。其中含水硫酸盐是典型的蒸发岩矿物,其形成通常与酸性的水活动有着密切的联系,因此对于研究火星表面酸碱性、水环境以及温湿度的变化有着重要的意义。在火星上存在一种浅色物质夹层分布的内部层状沉积(ILD)地层,通常包含大量含水硫酸盐露头,然而当前对于ILD的形成机制仍存在争议,遥感方面对含水矿物类型识别及地层分布的判断存在模糊性,且与其他矿物的混合光谱解译也较为困难。而中国即将发射的2020火星任务将搭载火星矿物光谱仪,其预研性工作同样有待展开。本文选取了火星上Ophir峡谷和Aureum Chaos两个存在ILD的典型地区,聚焦于几种含水硫酸盐矿物(包括羟基硫酸铁、黄钾铁矾、多水硫酸盐、水镁矾等),通过遥感以及实验室两方面进行了研究。首先介绍了本文当中用到的火星遥感数据以及可见近红外光谱遥感识别含水矿物的原理,描述了遥感数据的处理方法及流程,之后选取了火星上存在含水硫酸盐露头的两个典型ILD研究区域进行了数据分析,并结合实验室开展了样品混合模拟工作,具体工作如下:(1)本文选取了火星水手谷附近的Ophir峡谷以及Aureum Chaos洼地两个典型区域,分别下载了不同分辨率的高程、影像数据以及高精度CRISM高光谱数据进行处理分析。其中Ophir峡谷地形的坡度变化很大,表面侵蚀痕迹严重,含水矿物大量出现于谷壁及谷底区域的浅色沉积物之上,主要类型为单水硫酸盐以及氧化铁,并与少量多水硫酸盐、黄钾铁矾、含水二氧化硅等矿物存在共生关系,且这些矿物都是在峡谷形成之后产生的。而Aureum Chaos地区主要由杂乱地貌构成,表面通常较为光滑,在浅色物质单元识别出了大规模的单水硫酸盐矿物,并与多水硫酸盐、羟基硫酸铁、层状硅酸盐等矿物呈层状分布,此外该地区还存在大量浅色无光谱特征的帽岩石单元。前人关于火星ILD的成因给出了多种假设,而本文通过矿物填图并结合地貌高程数据分析认为这两个地区都不存在湖泊以及火山作用的成因,且都可能与地下水的活动有关。其中Ophir峡谷存在河谷状地貌且坡度较陡,其含水矿物可能来自于地下水的流动和渗透发生的水成蚀变作用,而Aureum Chaos地区的含水矿物成因更倾向于来自短期内的水活动,例如酸雾、降雨等。(2)经过遥感探测,常见的含水硫酸盐矿物在火星上存在混合现象,本文首先对羟基硫酸铁、单水硫酸亚铁、水镁矾以及四水白铁矾进行了实验室纯相样品合成,对它们开展了拉曼光谱表征以及ASD可见近红外光谱测定,并进行了光谱吸收深度参数与质量分数关系的拟合,发现两者存在一定的线性关系。最后结合遥感数据中的光谱参数法,对两轨CRISM数据进行了定量反演实验,实现了实验在遥感探测中的应用。