Горы широко распространены по поверхности Ио , внутренней большой луны Юпитера. Есть около 115 названных гор ; средняя длина составляет 157 км (98 миль), а средняя высота - 6300 м (20700 футов). Самая длинная - 570 км (350 миль), а самая высокая - Босауле-Монтес, на высоте 17 500 метров (57 400 футов), выше любой горы на Земле . [1] Ионические горы часто выглядят как большие изолированные сооружения; никакой глобальной тектонической модели не наблюдается, в отличие от Земли, где доминирует тектоника плит .
Ио является исключительной особенностью из-за сильного приливного нагрева , которому он подвергается, вызванного эксцентриситетом его орбиты (который является результатом его резонанса с Европой и Ганимедом ) в сочетании с близостью и большой массой Юпитера. Это приводит к широко распространенному и интенсивному вулканизму. Большинство вулканов на Ио не имеют рельефа; те, которые можно считать горами, обычно меньше гор, образованных тектоническими процессами, в среднем от 1000 до 2000 метров (от 3300 до 6600 футов) в высоту и от 40 до 60 километров (от 25 до 37 миль) в ширину. Несколько геодинамическихмодели Ио существуют, но процесс тектонического горообразования остается неясным и спорным. Однако считается, что это связано со стрессами, вызванными быстрым вулканическим обновлением тела.
Наблюдения [ править ]
Для изучения происхождения гор Ио необходимы классификация морфологических типов и описание морфологических особенностей.
- Морфологические типы
Выделено четыре морфологических типа гор. [1] [2]
- Меса: гора с плоской вершиной и относительно гладкой поверхностью. Может быть трудно отличить столовые горы от эродированных слоистых равнин. Ethiopia Planum - хороший пример этого морфологического типа. Одиннадцать гор на Ио классифицируются как столовые.
- Плато: возвышенная равнина с пересеченной поверхностью. На плато нет крутых или выдающихся пиков. Иополис Планум - хороший пример этого типа. К этому морфологическому типу относятся около 46% Ионических гор.
- Хребет: возвышенное строение с преобладанием одного или нескольких линейных или дугообразных выступов. К этому типу каталогизировано 28 (24%) гор на Ио.
- Массив : приподнятая структура с преобладающей неровной или сложной поверхностью, имеющая одну или несколько вершин. Босауле Монтес и Тохил Монс являются хорошими примерами.
- Общие черты
Обобщены некоторые общие черты Ионических гор.
- Базальные уступы: базальные уступы всегда выглядят как крутая граница Ионических гор, отделяющих горы от вулканических равнин. Эта особенность наблюдается у большинства Ионических гор. Базальные уступы от десяти до нескольких сотен метров в высоту. Иногда уступ разрешается на изображениях с высоким разрешением как край фартука из мусора. Примером может служить Иополис Планум. [1]
- Наклонный блок: надвиговые разломы интерпретированы как ограничивающие наклонные блоки на Ио. Наклонные блоки имеют многоугольную форму и изогнутые гребни. Одним из примеров является Эвбея Монтес . Земная аналогия - Блэк-Хиллз в Южной Дакоте.
- Массовое истощение: вблизи Ионических гор наблюдались несколько типов отложений массового движения. Движение блоков вниз по склону было отмечено по крайней мере в одном месте - Эвбея-Монтес . У подножия крутых склонов встречаются веерообразные отложения, напоминающие обломки обломков. Рифленые или зубчатые поверхности некоторых гор, таких как северный Хииака-Монтес, могут быть образованы ползанием слоистых пород вниз по склону. [2]
- Слоистая кора: верхняя часть Ионической коры может быть слоистой, как предполагают текущие наблюдения: гора поднялась на 17000 м (56000 футов) и обнаженная часть коры на Эвбея-Монтес , разноцветные единицы обнажены на Хемус-Монс, гребневой единице на вершине северной Хииака-Монтес и полосы на горах, таких как Хемус Монс и Тохил Монс . [1] [3]
Подчеркивает [ править ]
Стресс играет важную роль в происхождении гор Ио. Считается, что за деформацию литосферы ответственны различные виды напряжений. Складчатость и разломы образуют всевозможные топографические объекты на Ио.
- Напряжение перекрытия: на Ио процесс шлифовки продолжает формировать новые слои на поверхности и сдвигать старый слой вниз. Напряжение перекрывающих пород - это напряжение, накладываемое на более старый слой породы весом вышележащего более молодого слоя породы. Создаваемое горизонтальное напряжение ( ) меньше вертикального перекрывающего слоя ( ) на коэффициент / (1- ), где - коэффициент Пуассона (значение 0,25 для породы) / ref>. [4] дифференциальное напряжение составляет ( ) - ( ). Этого растягивающего напряжения недостаточно, чтобы вызвать разлом на Io, потому что это значение меньше правила Байерли для разрушения горных пород при растяжении. Однако напряжение покрывающей породы может способствовать возникновению разломов в сочетании с другими напряжениями [5]
- Напряжение проседания: непрерывное захоронение более старой коры молодой корой заставляет более старую породу выталкиваться внутрь в сферу с меньшим радиусом. Это опускание более старой коры может означать огромное горизонтальное сжимающее напряжение. Это напряжение связано со скоростью восстановления поверхности (v), радиусом Ио (R), расстоянием оседания (ΔR) и модулем Юнга. Горизонтальное напряжение, создаваемое проседанием, равно E / (1-V) × ΔR / R. Этого напряжения более чем достаточно, чтобы вызвать сбой в работе Ио. [5]
- Тепловое напряжение : тепловое напряжение - еще один возможный источник напряжения на Ио, поскольку повышение температуры в коре Ио может вызвать расширение коры. Общий приливный нагрев, генерируемый в Ио, рассеивается на процессы шлифовки и теплопроводный поток. Чем больше тепла используется при шлифовке, тем меньше тепла может стать кондуктивным тепловым потоком и тем меньше термическое напряжение вызывается теплом. Тепловое напряжение важно, поскольку оно может возникать везде и всякий раз, когда вулканическая отдача меньше, чем тепловая нагрузка приливных отливов. [5]
Геодинамические модели [ править ]
Из-за сильного приливного нагрева Ио очень геологически активен и с высокой скоростью (около 1 сантиметра (0,39 дюйма) в год) вулканически всплывает на поверхность лавы и отложения плюмов. Было предложено несколько моделей, связывающих этот процесс всплытия с накоплением напряжения в литосфере.
На Ио наблюдалось множество гор выше 10 000 м (33 000 футов). Это означает, что у Ио толстая корка. В статье О'Рейли и Дэвиса 1981 г. [6] они предположили, что часть тепла в Ио переносится адвекцией. Магма из глубины поднимается на поверхность через изолированные жерла, распространяется и остывает на поверхности. Твердая литосфера опускается под непрерывно генерируемым новым потоком лавы. Твердый материал нагревается за счет теплопроводности в основании литосферы и снова плавится. [6]
Надвиговые разломы и поднятие крупных блоков земной коры на Ио интерпретируются с помощью модели, предложенной в статье Шенка и Балмера 1998 года. [3] В модели кора Ио продолжает перерабатывать. Сильная вулканическая активность выносит лаву на поверхность, и более старые погребенные слои вынуждены оседать. Старые материалы вулканической коры при опускании сжимаются с боков.
Более поздняя модель представляет более подробную информацию. [1] Ио состоит из непрерывного набора основных и ультраосновных отложений. После того, как новые изверженные вулканические материалы остынут и захоронены, груды горных пород затвердеют и образуют коренные породы. Коренные породы разрушаются из-за приливного изгиба, сжатия на глубине, вулканической интрузии и других механизмов, а затем разбиваются на большие блоки размером в сотни километров в поперечнике. Продукты магматизма, такие как силлы, дайки и батолиты, могут проникать в слои сложенных вулканитов, образуя сложную кору. Иногда крупные блоки земной коры вращаются и сдвигаются по глубоко укоренившимся надвигам. Этот процесс может обнажить поперечное сечение корки на поверхности, как вЭвбея Монтес . Позже эти блоки также могут быть разрушены в результате массового разрушения и перезахоронены в результате последующего вулканизма . В основании корки материалы снова встречает тепло. Сжатие на глубине из-за глобального захоронения и проседания также может формировать пластичную деформацию, такую как складывание корки. [1]
Горы и патеры [ править ]
Наблюдается появление патер и гор рядом друг с другом на Ио. [7] Это наблюдение указывает на то, что эти две структуры каким-то образом связаны. [2] Поскольку Ио имеет сильное приливное нагревание и очень сильную вулканическую активность, внутренняя часть Ио должна сильно конвектировать). [8] [9] Локальные области подъема и опускания материала мантии могут влиять на поле напряжений в литосфере Ио. Плавучий мантийный диапир может локально увеличивать сжимающее напряжение, которого может быть достаточно для развития надвиговых разломов . [2]Этот механизм предсказал бы изогнутые и круглые горы, если бы он был ответственен за возникновение разломов. Тем не менее, многие Ионические горы имеют прямые края. [1] Это противоречие указывает на то, что неисправности существуют до подъема диапиров. Таким образом, диапиры обеспечивают только механизм для фокусировки напряжений в литосфере Ио. Трещины, которые не подвергаются сжимающему напряжению, вызванному лежащими в основе процессами диапиринга [ проверьте правописание ], могут служить каналами, по которым расплав извергается на поверхность. Между тем, в глобальном масштабе на Ио наблюдается антикорреляция между распределением гор и вулканических центров. [1]Это может отражать глобальную конвективную картину. В полушарии, где преобладает апвеллинг, больше вулканических центров. В полушарии, где преобладает даунвеллинг, больше гор. [2]
См. Также [ править ]
- Вулканология Ио
- Список гор на Ио
Ссылки [ править ]
- ^ Б с д е е г ч Шенка, P. (2001). "Горы Ио: глобальные и геологические перспективы с" Вояджера "и" Галилео " . Журнал геофизических исследований . 106 (E12): 33201–33222. Bibcode : 2001JGR ... 10633201S . DOI : 10.1029 / 2000JE001408 .
- ^ a b c d e Черепаха; и другие. (2001). «Горы на Ио: наблюдения системы Галилео с высоким разрешением, первоначальные интерпретации и модели формаций» . Журнал геофизических исследований . 106 (E12): 33175–33199. Bibcode : 2001JGR ... 10633175T . DOI : 10.1029 / 2000je001354 .
- ^ a b c Шенк, PM; Балмер, MH (1998). «Происхождение гор на Ио в результате надвигов и крупномасштабных массовых перемещений». Наука . 279 (5356): 1514–1517. Bibcode : 1998Sci ... 279.1514S . DOI : 10.1126 / science.279.5356.1514 . PMID 9488645 .
- ^ Turcotte, DL & Schubert, G. (1982). Геодинамика . Джон Вили и сыновья .
- ^ a b c Маккиннон; и другие. (2001). «Хаос на Ио: модель образования горных блоков за счет нагрева, плавления и наклона земной коры». Геология . 29 (2): 103–106. Bibcode : 2001Geo .... 29..103M . DOI : 10.1130 / 0091-7613 (2001) 029 <0103: COIAMF> 2.0.CO; 2 .
- ^ a b c О'Рейли, ТС; Дэвис, GF (1981). «Магматический перенос тепла на Ио: механизм, позволяющий создать толстую литосферу». Geophys. Res. Lett . 8 (4): 313–316. Bibcode : 1981GeoRL ... 8..313O . DOI : 10,1029 / gl008i004p00313 .
- ^ Радебо; и другие. (2001). «Новый тип вулканической кальдеры» . Журнал геофизических исследований . 106 (E12): 33005–33020. Bibcode : 2001JGR ... 10633005R . DOI : 10.1029 / 2000je001406 .
- ^ Tackley; и другие. (1999). «Трехмерное сферическое моделирование мантийной конвекции на Ио». Eos, Transactions, Американский геофизический союз . 8046 (Приложение к осеннему собранию): 620.
- ^ Tackley; и другие. (2001). «Трехмерное моделирование мантийной конвекции на Ио». Икар . 149 (1): 79–93. Bibcode : 2001Icar..149 ... 79T . CiteSeerX 10.1.1.35.8942 . DOI : 10.1006 / icar.2000.6536 .
Внешние ссылки [ править ]
Викискладе есть медиафайлы по теме Горы Ио . |
- Архив изображений Ио с миссии Галилео
- Io изображения
- Топография и горы на Ио
- Ио в 3-D
- Учебник по приливному нагреву