长期以来，逆断层相关构造形成的研究遵循一般的岩石圈破裂理论，并在此基础上发展出将水星岩石圈划分为脆性-韧性的二元力学模型。此模型通常假设地壳均为脆性变形，逆断层贯穿整个地壳，直至岩石圈中发生韧性变形的深度。但二元力学结构模型并不能很好的解释在水星北部火山平原发现的逆断层相关构造的形态特征，其形态特征表明此类构造形成于浅层地壳中，很难贯穿整个地壳，反映出在地壳存在分层及高应变率区域。

为此，上海天文台、中国科学院行星科学重点实验室有关团队基于水星岩石圈逆断层形成机制，从热动力学理论及模型的角度探讨了水星北部火山平原逆断层相关构造的形成过程。通过引入新的岩石圈破裂准则，我们将水星岩石圈的力学结构从脆性-韧性二元结构拓展到脆性-半脆性-韧性三元结构，在水星全球演化模型的支持下，利用二维数值计算模拟水星岩石圈收缩过程，在浅层地壳中得到了稳定的高应变率区域以及在地质时间尺度上得到了与观测相符合的逆断层相关构造的横断面，表明水星北部火山平原下的浅层地壳中应当存在一个高应变区域，促进了逆断层相关构造的形成。

                图1 偏应变率张量第二不变量数值模拟结果，A区域红色部分代表浅层地壳中的高应变率区域，模拟时间持续七千万年。

图2 逆断层相关构造横断面数值模拟结果，右上插图为相关构造实测横断面图。

本工作的意义在于提出的岩石圈分层模型及结论将作为基本输入条件影响到其他关于水星岩石圈热动力学演化的研究。相关研究成果发表于行星科学领域期刊《Icarus》。

本工作得到了国家自然科学基金和中国科学院行星科学重点实验室的资助。

科学联系人：

谢景椿，中国科学院上海天文台，xiejingchun@shao.ac.cn

黄乘利，中国科学院上海天文台，clhuang@shao.ac.cn

论文链接：

Jingchun Xie, Chengli Huang, Mian Zhang, On the formation of thrust fault-related landforms in Mercury’s Northern Smooth Plains: A new mechanical model of the lithosphere, Icarus, Volume 388, 2022, 115197, ISSN 0019-1035,

https://doi.org/10.1016/j.icarus.2022.115197.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0019103522002962