ЛУННЫЙ ВУЛКАНИЗМ

Многие лунные кратеры имеют вулканическое происхождение.

Вулканические образования Земли и Луны имеют много общих черт, а именно некоторые лунные вулканические формы являются аналогами земных. Для вулканизма обеих планет характерна ярко выраженная стадийность и направленность процессов.

На Луне относительно малая (не более 5-6 км) амплитуде опускания дна заполненных лавой кратеров и морей относительно бортов. В морях сохранились участки древнего рельефа (Прямой хребет, Тенериф, Шпицберген и др.) и отдельные вершины (Пико, Питон) на морях и вне морей.

На дне морей присутствуют кратеры нескольких (2-4) перекрывающих друг друга лавовых покровов существенно различного возраста.Многие кратеры расположены линейно. Имеются на периферии некоторых кольцевых структур отложения направленных взрывов, аналогичных тем, которые наблюдались в районе кратера Циолковский на обратной стороне Луны (Горшков и др., 1970). Концентрация вторичных кратеров возрастает в пределах относительно молодых образований (внутрикратерные лавы, лавы морей и эксплозивные отложения) сравнительно с более древними горными районами (Рускол, 1975). Имеются специфические образования типа долины Шретера, некоторых частей Альпийской долины и др., которые сформированы при обрушении (провале) кровли гигантских лавоводов.

Вулканические аппараты, с которыми связаны массовые излияния лав, не обнаружены.

Можно предполагать, что преобладали извержения трещинного типа. В настоящее время расположение подобного рода трещин фиксируется линейными цепочками невысоких, пологих валов на дне кратеров и морей, сложенных последними порциями излившейся лавы. В некоторых случаях (кратер Циолковского и др.) отчетливо видно, что последние излияния связаны с центральными горками кратеров, на склоне которых наблюдаются остатки крупных лавовых потоков. Вполне вероятно, что часть лавы изливалась через кольцевые трещины на внешних и внутренних склонах поднятий.

Реликты лавовых равнин хорошо видны в понижениях между подобными структурами.

Можно заключить, что вулканические проявления дна лунных морей аналогичны районам массовых базальтовых излияний в океанах и площадей развития траппов.

Такой же вывод следует сделать и в отношении лавовых равнин на дне крупных и средних по размерам кратеров.

В целом механизм формирования лунных морей и кратеров с лавовым дном имеет следующий вид:

1) подъем к лунной поверхности выплавленного на глубине базальтового расплава;

2) образование и разрушение возникшего над этим участком свода;

3) заполнение созданной полости дегазированным базальтовым расплавом.

Периферическая часть свода остается выраженной в рельефе в виде крутого с внутренней стороны и более пологого с внешней кольцевого вала-хребта. При этом часто происходит моделировка внутреннего склона вала за счет отседания по дугообразным разломам крупных чешуй – причина наблюдавшейся характерной террасированности внутренних склонов цирков и кратеров.

Некоторые кратеры (Коперник, Тихо, Аристарх, Птолемей и др.) идентичны кальдерам с поверхностным проседанием, связанным с гигантскими выбросами ювенильного пирокластического материала.

Вулканическая активность отмечается также в пределах горных массивов, разделяющих описанные отрицательные структуры. В пределах этих массивов вулканизм приурочен к понижениям рельефа, однако общая площадь лавовых равнин мала ( 5-10% от площади горных массивов). Вторичные кратеры и конусы образовались в результате быстрой дегазации покровов лавы и ювенильной пирокластики, но их не возможно отличить от метеоритных.

Положительные вулканические формы на Луне развиты мало и представлены небольшим количеством типов (лавовые и экструзивные купола и массивы из слившихся экструзивных куполов с "черепаховой" структурой, мелкие щитовые вулканы и лавовые конуса. Существенно пирокластические стратовулканы на фотографиях лунной поверхности встречаются очень редко (к ним условно отнесены конические горки с кратером на вершине).

По степени сохранности рельефа вулканические образования подразделяются на три или четыре комплекса различного возраста, связанные с отдельными стадиями вулканизма. Первые стадии характеризовались преобладающий эффузивной деятельностью. В течение последующих стадий имел место и мощный эксплозивный вулканизм, особенно типичных для последних стадий развития молодых кратеров Тихо, Коперник, Птолемей, Циолковский.
Древнейшие, разнообразные по морфологии и размеру вулканические формы приурочены к материковым участкам. Они имеют сильно измененный кратер и диаметр до 400-500 км, к днищу которого приурочены так называемые светлые моря.

Судя по взаимоотношениям сильно разрушенных кратеров и талассоидов, последние моложе. Возраст материковых анортозитов и базальтов колеблется от 3.3-3.4 до 4.1 млрд. лет (в среднем 3.7-3.9), а базальтов Пра-Моря Дождей 3.8-4.0 млрд. лет (Iriyama, 1974 и др.).

Относительно равномерное распределение материковых кратеров и отсутствие обширных морских пространств свидетельствует о повсеместно схожей вулканической деятельности на всей планете.

Следующая стадия развития вулканизма характеризуется массовыми базальтовыми излияниями, сформировавшими дно темных, более молодых лунных морей. В меньшей мере базальтовый вулканизм проявился на материках: на дне некоторых старых кратеров, а также в понижениях древнего рельефа.

Новому этапу излияния нередко предшествовали катастрофические взрывы (Море Восточное, кратер Циолковского и др.).

Взрывные отложения выбрасывались на сотни и тысячи километров, наряду с древними породами, извергался и свежий ювенильный пирокластический материал. Возраст базальтов темных лунных морей 3.0-3.8 млрд. лет, но главным образом – 3.2-3.6 млрд. лет. Возраст базальтов темных морей заметно меньше, чем пород материковых участков.

Специфичность лунных вулканических форм объясняется влиянием таких факторов, как вакуум и меньшая (примерно в 6 раз) сила тяжести. Первым следствием вакуума является интенсивное вспенивание вулканических пород и полная потеря летучей фазы. Это приводит к очень большой пористости и пемзоподобному облику вулканитов.

Одновременно с поступлением на поверхность масс глубинного вещества дегазация происходит не только вследствие обычных процессов поверхностного истечения летучих на поверхности потоков.

Уменьшение мощности поверхностной корки вдоль потока и образование трещин при кристаллизации должно приводить к внезапному прорыву к поверхности больших газовых пузырей из внутренних частей слоя.

Этот прорыв может иметь характер вторичных эксплозий, иногда наблюдаемых на пирокластических потоках земных вулканов. Следствием такого процесса будет образование вторичных кратеров на поверхности того или иного слоя.

Подтверждением того, что подобный процесс имеет место, является увеличение числа вторичных кратеров, которое отмечается на отложениях направленных взрывов кратера Циолковского, по сравнению с их количеством на отложениях более древних. Такие аномалии нельзя объяснить метеоритной бомбардировкой, при которой число кратеров на единицу поверхности пропорционально возрасту отложений.

Совместным действием вакуума и малой силы тяжести обусловлен разлет на сотни-тысячи км взрывных отложений и ювенильной пирокластики, отсутствие многоактных вулканических форм типа земных стратовулканов, образование более крупных, чем на Земле, взрывных кратеров при одной и той же энергии взрывов и т.д.

Однако имеется ряд особенностей магматических процессов, которые нельзя объяснить влиянием упомянутых факторов. К ним относятся преимущественное развитие лунных морей на видимой стороне Луны (их площадь на видимой стороне 30%, а на обратной всего 3% от общей площади поверхности);

2) ярко выраженная телескопированность строения многих морей, талассоидов и крупнейших кратеров;

3) относительно равномерное распределение по поверхности Луны наиболее древних вулканических образований и преобладающее развитие самых молодых форм на видимой стороне Луны. Это прежде всего относится к молодым кратерам взрывного происхождения.

Многие особенности лунного вулканизма возможно объяснить слабым развитием (или отсутствием) на Луне вихревых структур.

Возникновение последних здесь было затруднено в связи с быстрым уменьшением скорости вращения Луны по мере приближения к современной эпохе.

Уменьшение скорости вращения способствовало стабилизации местоположения восходящих и нисходящих зон конвективных ячеек как в случае одноячеистой, так и двухъячеистой структуры конвекции. В итоге около 3.5-3.0 млрд. лет назад зона восходящих конвективных потоков (при одной конвективной ячейке) оказалась приуроченной к приэкваториальной зоне видимого полушария Луны и с тех пор при перестройках конвективной структуры практически не меняла своего положения. Над фиксированной зоной восходящих конвективных потоков возникли огромные площади морских пространств: Океан Бурь, Море Дождей, Море Облаков, Море Холода и др.

В случае двух конвективных ячеек зоны восходящих и нисходящих потоков смещались на другие участки лунной поверхности. Однако и здесь они каждый раз возобновлялись, по-видимому, в одних и тех же местах. Такими местами, вероятно, были Море Восточное и Море Москвы.

После опускания области конвекции под сформированную первичную литосферу Луны из-за отсутствия вихревых структур горизонтальные движения на поверхности прекратились. Следовательно, при смене конвективных циклов каждый раз над зонами восходящих и нисходящих конвективных потоков оказывались одни и те же участки лунной литосферы. В результате здесь каждый раз возобновлялись сходные процессы вулканической деятельности, но с течением времени уменьшающиеся по интенсивности вследствие погружения области конвекции. Морфологическим выражением этого, по-видимому, и являются телескопированные структуры на лунной поверхности.

Максимальное количество циклов наблюдается в Море Восточном – 4 (5?), в Море Москвы – 3, в пределах других структур (Море Гумбольдта, Море Южное, талассоиды Королев, Кибальчич, Шредингер, Пуанкаре, кратер Циолковского). Для всех них характерно последовательное уменьшение размеров возникающих молодых структур. Образование наиболее молодых форм сопровождалось катастрофическими взрывами и выбросами огромных масс ювенильной пирокластики.

Достаточно отметить, что при таких взрывах суммарная мощность взрывных и пирокластических толщ измеряется многими сотнями метров. Так, по данным американских исследователей, (программа "Аполлон") мощность подобных толщ в окрестностях кратера Циолковского достигает во фронтальной части 500 м.

Локализацией центров зон восходящих и нисходящих конвективных потоков, возможно, объясняется и расположение только на видимой стороне Луны всех крупнейших молодых взрывных кратеров. К тому же большинство из них находится в пределах достаточно узкого по долготе сектора (около 37о: Анаксагор – 10о з.д., Тихо – 11о з.д., Коперник – 20о з.д., Кеплер – 38о з.д., Аристарх - 47˚ з.д.

Вполне вероятно, что на протяжении последних фаз эволюции Луны в этом секторе располагалась зона восходящих конвективных потоков (случай одной конвективной ячейки). На местонахождение зон восходящих потоков в случае двух конвективных ячеек могут, по-видимому, указывать симметрично расположенные кратеры Штернберг (центр 17о с.ш., 115о з.д.) и Джордано-Бруно (центр 37о с.ш., 102о в.д.).
Стабильное положение центров зон восходящих и нисходящих конвективных потоков объясняет и обнаруженное исследованиями по программе "Аполлон" смещение в направлении поверхности видимой стороны Луны ее ядра, т.к. согласно гипотетической оценке О.Г.Сорохтина (1974, с. 57), для Земли "… избыточные напряжения в веществе мантийных выступов – корней нисходящих течений могут достигать значений порядка 1010 дин/см2". На Луне подобные избыточные напряжения в зоне нисходящих потоков несомненно меньше, но постоянное действие этого фактора на протяжении миллиардов лет могло привести к заметному смещению ядра в сторону центра зоны восходящих конвективных потоков.

source: И.В.Мелекесцев - http://geo.web.ru/Mirrors/ivs/publication/whirlwinds/Melekesev.htm

РОЛЬ ВИХРЕЙ В ПРОИСХОЖДЕНИИ И ЖИЗНИ ЗЕМЛИ

Soure - http://astroweb.ru/fotogal_/solar08.htm