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深空探测意义重大，它有助于解答地球起源、演变与未来走向，也有利于人类将来开发和利用空间资源。火星具有与地球十分相似的环境，因而成为近年来的重点研究目标，而火星矿物研究对于了解火星形成与演化历史、火星地形地貌的地质演变过程、火星表面与大气和水的相互作用过程等都具有重要的科学意义。本文以火星表面造岩矿物和含水矿物为研究对象，基于热红外和可见近红外高光谱数据研究了火星表面矿物的丰度及分布特征，主要研究内容和成果如下: 1.火星表面造岩矿物丰度反演与岩性识别。利用迭代标记线性解混算法，反演火星表面造岩矿物丰度，反演结果显示火星表面长石族矿物主要分布在火星赤道低反照率地区以及南半球高纬度地区，最高丰度达50％;辉石族矿物主要分布在火星赤道附近南半球低反照率地区以及北半球高纬度地区，如Syrtis Major地区丰度约为40％;层状硅酸盐族矿物总体丰度较高，主要分布在南半球低反照率地区，如Syrtis Major地区丰度达到50％左右;而硫酸盐族矿物、碳酸盐族矿物、橄榄石、石英等丰度较低，只在个别地区有零星分布。火星全球表面各处SiO2含量均较高，全球平均值达到54.1％; Al2O3和CaO富集于高纬度地区，平均含量分别为19.2％和7.1％;而MgO和FeO*主要分布在赤道和Syrtis Major地区附近，平均分别为6.9％和4.2％; K2O和Na2O等碱性氧化物在全球尺度上未表现出明显的局部地区富集分布趋势），全球平均值较低，均约为2％。TAS分类图显示火星表面主要呈亚碱性，以玄武安山岩为主，少部分为玄武粗安岩、玄武岩和安山岩，表明火星为演化不充分的行星。 2.火星MawrthVallis峡谷地区含水矿物丰度反演与蚀变程度分析。OMEGA光谱指数显示Mawrth Vallis峡谷地区主要存在蒙脱石、绿脱石等粘土矿物，并分别形成了富层状铁镁硅酸盐、富层状铝硅酸盐矿物的地层。层序研究表明富铁镁硅酸盐矿物地层被富铝硅酸盐矿物地层所覆盖，它们又被无明显光谱特征并受到强烈撞击和侵蚀作用形成的残留地层所覆盖。在HiRISE影像上，富含铁镁硅酸盐矿物地层和富层状铝硅酸盐矿物地层各自具有不同的纹理、形貌特征，这种特征在整个Mawrth Vallis峡谷地区具有连贯性、一致性。粘土类含水矿物的大量出现表明该地区历史上曾经有过大量丰富的流动水体活动，但CRISM高光谱数据多端元光谱混合分析矿物丰度反演结果显示Mawrth Vallis峡谷西岸较峡谷东岸蚀变程度高。本文提出了沉积作用和成土作用这两种假说用于解释在整个MawrthVallis峡谷地区区域尺度上观测到的多样化层状硅酸盐矿物、层序地层以及不同的蚀变程度。 3.火星Tyrrhena Terra高地地区造岩矿物成分推断。在验证修正高斯模型MGM同样适用于岩石光谱的基础上开展了Tyrrhena Terra高地CRISM光谱拟合，并将拟合波段中心用于判断矿物类型。MGM拟合结果显示Tyrrhena Terra高地橄榄石和单斜辉石这两种造岩矿物出露较多，斜方辉石仅在少数区域出露。橄榄石成分以镁橄榄石为主，根据MGM拟合吸收中心预测的Fo值分布范围为:44～95。MGM拟合的单斜辉石吸收中心均值主要集中于2140nm和1050nm附近，表明该高地单斜辉石主要成分是透辉石矿物，但吸收中心位置稍微向上偏离Adams趋势，说明单斜辉石光谱还受到本地区其它矿物的影响;MGM模型拟合的斜方辉石吸收中心均值主要集中于1880nm和950nm附近，表明斜方辉石主要成分是顽辉石。此外，光谱指数显示Tyrrhena Terra高地也分布有层状铝硅酸盐等含水矿物。虽然检测到的矿物在HiRISE以及HRSC影像上具有不同的色调与纹理特征，但总体看来，矿物的分布范围与高地的地形相关性较弱。