近日，金双根教授团队在国际地球行星科学领域顶级期刊Earth and Planetary Science Letters（自然指数期刊，中国科学院一区TOP期刊，2024年影响因子为5.1）发表题为“Crustal structures of giant impact basins on Mars: Implications for crustal accommodation of Hellas, Utopia, Isidis and Argyre basins”学术论文。第一作者为玄松柏博士，通讯作者为河南理工大学金双根教授。本项研究得到国家重点研发计划项目（项目编号：2021YFA0716100）、国家自然科学基金项目（项目编号：42074090）等资助。

火星Hellas、Utopia、Isidis和Argyre（HUIA）巨型撞击盆地自诺亚期形成以来，经历了西方期和亚马逊期的长期沉积或广泛的熔岩流覆盖仍保存完好。虽然HUIA具有较近的形成年代，但重力异常等地球物理信号差异显著，暗含着不同撞击后地壳演化机制。本研究利用火星地形和重力场模型数据，获得了火星岩石圈强度和地壳厚度，为了解巨大撞击如何重塑火星地壳，以及随后的深部过程如何调整地壳结构提供了重要视角。

分别以推测的古海岸线和地壳结构二分法为边界，获得了南部高地和北部低地地形与重力异常导纳，与理论导纳对比发现，扣除Tharsis Rise效应后，南部高地与北部低地岩石圈强度均较弱（图1）。基于此，在弹性薄壳形变模型中，采用10 km岩石圈弹性厚度，以地形和大地水准面为观测值，在不同内外荷载比情况下获得了岩石圈挠曲、地壳底部大地水准面、垂向荷载、水平荷载位、地壳厚度调整和地壳密度横向变化。

地壳厚度结果表明，均衡补偿是巨型撞击盆地地壳厚度横向变化较显著的重要控制因素。Hellas盆地Moho形态与均衡Moho类似（图2a），特别是荷载比较小时，两者基本一致，意味着该盆地基本处于均衡补偿状态，撞击后的地壳主要受控于均衡调整。Utopia和Isidis盆地具有明显重力正异常，Moho形态与均衡Moho存在一定差异（图2b、c）考虑其周边地区岩浆活动广泛，极可能是表面由密度较高的岩浆填充而使地壳结构调整的结果。Argyre盆地地壳较厚，地表热流亦高于上述盆地，下地壳地温较高，可能形成黏性松弛，Moho形态与均衡Moho存在小幅差异，而Utopia和Isidis盆地地壳较薄，地表热流较小，不具备下地壳黏性松弛的地温条件。

论文信息：

Xuan, S., and S.G. Jin (2025), Crustal structures of giant impact basins on Mars: Implications for crustal accommodation of Hellas, Utopia, Isidis and Argyre basins, Earth Planet. Sci. Lett., 668, 119567, doi: 10.1016/j.epsl.2025.119567.

论文链接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X25003656