博士后孙中恒（导师姜涛教授）在国际著名科学期刊《Geology》发表论文——基于物理模拟实验首次探索干燥颗粒流（落石）塑造基岩地貌演化的研究

2021年10月20日，国际著名地学杂志《Geology》以 “Formation of low-gradient bedrock chutes by dry rockfall on planetary surfaces” 为题在线发表了我院孙中恒博士后的研究成果。

在地球、火星和其他行星表面的陡坡上，广泛发育沟渠状地貌。此类地貌在地球和火星上，通常被归因于流水活动形成，特别是在低于动态休止角(~30°)以下的斜坡上干燥颗粒流通常被认为是无效的。虽然休止角能够表征松散沉积物的稳定性，但尚不清楚干燥颗粒流（落石）能否侵蚀基岩形成沟槽，这对有效解译地球、火星、月球等其它行星表面类似地貌的形成过程、成因机制具有重要意义。鉴于此，博士后孙中恒通过大型的水槽模拟实验表明低坡度的基岩沟槽可以在干燥颗粒流（落石）作用下自发形成。实验结果结合火星岩石露头和巨砾分布的观察，表明干燥颗粒流（落石）可能是一个重要的基岩退化过程，在没有水的情况下，可以形成低坡度的沟槽。尽管如此，定量识别陡峭斜坡沟渠状地貌的“干”或“湿”成因机制仍存在较大挑战，尤其是地球上地表流水作用无处不在。

图1. 火星表面低坡度冲沟地貌。（A）火星勘测轨道飞行器高分辨率成像科学实验(HiRISE)图像PSP_004176_1405；（B）图A中部分冲沟的高程剖面；(C) 火星冲沟坡度频率分布直方图。

图2. 水槽实验结果。（A）总侵蚀量分布；（B）中心线剖面的地形演化；（C）凹槽形成过程的简要图解；（D）侧视摄像机记录的颗粒撞击凹槽瞬间；（E）颗粒撞击处的冲击能量。

本文第一作者为我院姜涛教授指导的博士后孙中恒。该项研究得到国家留学基金委奖学金（201906410043）、美国NASA grant (80NSSC19K1269) 和瑞士国家科学基金（P2EZP2_172109）的联合资助。

全文链接：

https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/doi/10.1130/G49286.1/608429/Formation-of-low-gradient-bedrock-chutes-by-dry