Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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.

Карта поверхности Ио, основанная на изображениях из миссий Галилео и Вояджер .

Наблюдения [ править ]

Для изучения происхождения гор Ио необходимы классификация морфологических типов и описание морфологических особенностей.

Морфологические типы

Выделено четыре морфологических типа гор. [1] [2]

  1. 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.
  2. 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.
  3. Хребет: возвышенное строение с преобладанием одного или нескольких линейных или дугообразных выступов. К этому типу каталогизировано 28 (24%) гор на Ио.
  4. Массив : приподнятая структура с преобладающей неровной или сложной поверхностью, имеющая одну или несколько вершин. Босауле Монтес и Тохил Монс являются хорошими примерами.
Базальные уступы на Ио. На этом изображении, сделанном космическим кораблем НАСА "Галилео" во время его близкого пролета над Ио 25 ноября 1999 года, показаны некоторые из любопытных гор, обнаруженных там. Заходящее солнце слева преувеличивает тени, отбрасываемые горами. Измеряя длину этих теней, ученые Галилео могут оценить высоту гор. Высота горы слева от середины изображения составляет 4000 м (13000 футов), а высота небольшой вершины слева внизу - 1600 м (5200 футов).
Патера и плато на Ио. Космический аппарат НАСА Galileo получил изображения на этой мозаике: Hi-iaka Patera (неправильная форма, темная впадина в центре изображения) и двух близлежащих гор 25 ноября 1999 года во время своего 25-го витка. Острый пик в верхней части изображения имеет высоту около 11 000 м (36 000 футов), а два вытянутых плато к западу и югу от кальдеры имеют высоту около 3500 м (11500 футов). Гряды на северо-западе горы часто можно увидеть на Ионических горах, и считается, что они образовались, когда поверхностный материал скользил вниз по склону под действием силы тяжести.
Меса на Ио. Этот пример - Тваштар Меса. У него очень плоский верх и резкая граница.
Массовое истощение и многослойная равнина на Ио. Форма Эвбеи-Монтес, особенно мощная гребенчатая залежь на северном фланге, интерпретируется Шенком и Балмером как свидетельство обрушения склона по всей поверхности северного фланга. [3] В северной части изображения показана слоистая кора, обозначенная как «слоистая равнина».
Общие черты

Обобщены некоторые общие черты Ионических гор.

  1. 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]
  2. 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.
  3. 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]
  4. 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]
Наклонный блок на Ио

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.

  1. 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]
  2. 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]
  3. 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]

Процесс шлифовки на Ио. Сильный приливный нагрев вызывает очень активную вулканическую деятельность Ио. Новые поверхности выталкивают внутрь старые поверхности. На этом изображении обозначены основные напряжения, связанные с этим процессом. [6]
Геодинамическая модель Ио. Сильная вулканическая деятельность вызывает быстрое всплытие на Ио. Вновь сформированные поверхности продолжают выталкивать внутрь старый слой. По мере того, как более старый слой сжимается до более мелкой сферы, горизонтальная сжимающая сила вызывает укорочение (горизонтальное сжатие) в более старом слое.

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 ]

  1. ^ 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 .
  2. ^ 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 .
  3. ^ 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 . 
  4. ^ Turcotte, DL & Schubert, G. (1982). Геодинамика . Джон Вили и сыновья .
  5. ^ 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 .
  6. ^ 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 .
  7. ^ Радебо; и другие. (2001). «Новый тип вулканической кальдеры» . Журнал геофизических исследований . 106 (E12): 33005–33020. Bibcode : 2001JGR ... 10633005R . DOI : 10.1029 / 2000je001406 .
  8. ^ Tackley; и другие. (1999). «Трехмерное сферическое моделирование мантийной конвекции на Ио». Eos, Transactions, Американский геофизический союз . 8046 (Приложение к осеннему собранию): 620.
  9. ^ 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 ]

  • Архив изображений Ио с миссии Галилео
  • Io изображения
  • Топография и горы на Ио
  • Ио в 3-D
  • Учебник по приливному нагреву