Пустынные континенты и безводные океаны

 

 

На любой географической карте Мира видно, что земной шар четко разделяется на континенты, возвышающиеся в виде гигантских островов, и океанические впадины. Геологические исследования давно уже показали, что в строении континентов и океанических впадин имеются принципиальные различия.

Кора континентов (средняя мощность 35 км, максимальная под горами 70‑75 км) имеет слоистое строение. Под чехлом осадочных пород залегает гранитный слой коры. Во многих местах, в пределах древних щитов и выступов, он вскрывается непосредственно на земной поверхности. На территории СССР это Карелия и Кольский полуостров, Украина, районы Анабара, Енисейского кряжа и Патомского нагорья. В составе этого слоя преобладают магматические породы, в том числе граниты, гнейсы, кристаллические сланцы, железистые кварциты, мраморы.

Океаническая кора мощностью всего 5‑10 км состоит преимущественно из базальтов, на которых непосредственно залегают осадочные породы океанического ложа. На границах океанических впадин и континентов выделяются области с корой переходного типа: от континентов к океанам мощность коры сокращается и постепенно исчезает гранитный слой.

Различия в составе и соответственно в плотностях кор разного типа привели к тому, что сравнительно "легкие" континенты возвышаются над уровнем океана, тогда как области с "тяжелой" корой океанического типа представляют собой впадины, заполненные водой.

Попытаемся представить, что же делается на других небесных телах, каковы "инопланетные" аналоги земных континентов и океанических впадин. Конечно, аналогия является неполной, так как обширные впадины безводны, а континенты больше всего напоминают пустынные области Земли.

Многие исследователи дали весьма подробные, красочные и увлекательные описания лунной поверхности. Поэтому здесь отмечены лишь основные особенности рельефа Луны, необходимые для понимания ее "геологического" строения. При наблюдениях Луны в телескоп и при просмотре лунных фотографий сразу же бросается в глаза своеобразие рельефа, выразившееся в широком распространении возвышенностей со светлой окраской, контрастирующих с равнинными пространствами более темного тона. Первые наблюдатели Луны считали, что темные равнины являются настоящими морями, заполненными водой. И хотя давно уже доказано, что воды в них никогда не было, этот термин, предложенный Риччиоли, прочно вошел в селенологическую литературу. Заметим, кстати, что с геологической точки зрения этот термин вполне оправдан, так как предполагается общность происхождения лунных морей и океанических впадин Земли.

В настоящее время рельеф Луны сравнительно хорошо изучен. Максимальные амплитуды рельефа на Луне не превышают 12‑13 км. Наиболее высокие вершины расположены в районе гор Лейбница вблизи южного полюса Луны. Их превышения составляют более 8 км.

Значительные площади относительно светлой окраски, с неровной поверхностью и с многочисленными кольцевыми горами получили название континентов, или материков. В их пределах выделяются нагорья – обширные возвышенности с бугристым рельефом и с небольшим числом кратеров. Часто гребни и разделяющие их борозды приобретают линейную ориентировку, образуя горную систему или горный пояс.

Ведущая роль в строении лунных континентов принадлежит анортозитам, а также другим породам основного состава. Обнаружение анортозитов в пробах лунного вещества привлекает внимание к проблеме формирования этих пород в земных условиях. Что же такое анортозит? Ведь до последнего времени эта светлая порода, состоящая в основном из плагиоклаза с небольшой примесью темноцветных минералов, интересовала лишь немногих специалистов в области петрографии.

На Земле анортозиты слагают крупные интрузии Балтийского, Украинского, Канадского, Алданского и других щитов и являются древними магматическими образованиями. Формирование их происходило на небольшой глубине. Иногда анортозиты залегают в виде пластообразных тел среди расслоенных интрузий основного состава. Эти тела возникли в результате дифференциации магматических расплавов.

 

Основные тектонические элементы Земли, Марса, Меркурия и Луны. 1 – древние щиты континентов; 2 – континентальные плиты; 3 – складчатые пояса Земли; 4 – микроконтиненты; 5 – талассоиды; 6 ‑главнейшие рифты; 7 – глубоководные океанические впадины; 8 – прибрежные части океана (на Земле – шельф); 9 – Кордильеры; 10 – переходные зоны между континентами и океанами

 

Как же возникли крупные древние массивы анортозитов на щитах?

По этому поводу давно существовала гипотеза, основанная на наблюдениях геологов, которые обратили внимание, что анортозиты приурочены к контакту древнейших осадочных пород с подстилающим их базальтовым слоем коры. Были высказаны предположения, что анортозиты являются результатом ассимиляции магмой основного состава древних осадочных пород.

Но вот в земные лаборатории поступили пробы лунного вещества. И полной неожиданностью для ученых явилось открытие, что анортозиты широко развиты на поверхности Луны. Они были обнаружены в пробах реголита, а также в виде отдельных камней светлой окраски. В реголите континентальной области, доставленном станцией "Луна‑20", содержится около 50‑60% анортозита.

Предположение, что анортозиты – основная составная часть лунных континентов хорошо согласуется с имеющимися данными об отражающих способностях континентальных участков и о меньшей плотности коры в их пределах. Они резко отличаются от лунных базальтов и не имеют с ними переходных разностей. В лунных условиях анортозиты, несомненно, выделились из магмы основного состава. Они образовались в наиболее раннюю стадию формирования лунной коры.

Важные черты сходства лунных и земных континентов установлены путем сопоставления данных о гравитационных полях и мощности коры. На Земле мощность коры континентов составляет 25‑50 км. Интерпретация гравиметрических данных, выполненная Дж. О'Кифом для центральной части видимого полушария Луны, показала, что мощность коры здесь можно оценить величиной 40‑60 км, и даже 100‑150 км на ее обратной стороне. Конечно, в оценках мощности лунной коры могут быть существенные неточности, но уже сейчас несомненно, что континентам Луны, так же как и на Земле, свойственны значительные отрицательные аномалии силы тяжести – "масмины", как их назвал П. Н. Кропоткин.

Лунные моря имеют в поперечнике от 400 до 1200 км. Наиболее обширная равнинная область Луны, видимая даже невооруженным глазом, получила название Океана Бурь. В особую группу выделяются сравнительно небольшие по размерам круговые моря округлых или овальных очертаний в плане, обычно обрамленные береговыми хребтами, или Кордильерами.

Поверхность Океана Бурь и лунных морей неровная. Наряду с кратерами в их пределах прослеживаются трещины, борозды и своеобразные формы рельефа, к числу которых принадлежат купола, извилистые уступы. Обычно купола располагаются группами. Они представляют собой поднятия преимущественно округлой формы в плане диаметром в несколько километров, высотой до 0,5 км. Пологие склоны куполов не превышают 5°.

Во многих местах граница морских и континентальных областей крайне неровная, с многочисленными "заливами", что позволило исследователям высказывать предположения о заполнении лунных морей лавовым материалом, близким по составу к земным базальтам.

В краевых зонах лунных морей поверхность базальтов сравнительно ровная. Однако их мощность невелика, так как из‑под них во многих местах выступают останцы более древних пород в виде отдельных, часто довольно крупных "островов". Структура их аналогична строению смежных континентальных областей. Анализируя строение таких "островов" в южной части Океана Бурь, можно проследить отдельные крупные структуры континента под покровом базальтов.

Внутренние части морей со сравнительно ровной поверхностью базальтов отличаются практически полным отсутствием каких‑либо реликтов континентальных структур. В связи с этим можно предполагать, что мощность базальтов в их пределах возрастает до первых километров.

Впадины лунных морей и Океана Бурь пересечены валообразными поднятиями. Валы прослеживаются в виде пологих, но очень протяженных гряд на поверхности морей. Они имеют небольшую высоту (обычно в десятки и первые сотни метров) и очень пологие склоны. Связь их со структурами континентального обрамления прослеживается неотчетливо, хотя местами видно, что такие поднятия являются как бы непосредственным продолжением отдельных выступов или "мысов", вдающихся в пределы морских впадин.

Если сопоставить океанические впадины Земли и лунные моря, то между этими главнейшими тектоническими элементами будут обнаружены еще более разительные черты сходства. Ведь, по существу, и те, и другие являются крупнейшими депрессиями по отношению к среднему уровню поверхности. На Земле дно океанических впадин лежит на глубине 2‑4 км. Поверхность лунных морей опущена на такую же глубину по отношению к условной поверхности, соответствующей среднему радиусу Луны. Ложе земных и лунных океанов на огромных пространствах заполнено базальтами.

 

Тектоническое строение Тихого океана (вверху) и Океана Бурь на Луне с выделением однотипных тектонических структур. 1 – континентальный (материковый) тип коры; 2 – переходный (субконтинентальный и субокеанический) тип коры; 3 – океанический тип коры; 4 – зоны внутренних валообразных и блоково‑глыбовых поднятий; 5 – Кордильеры; 6 – рифтовая зона Восточно‑Тихоокеанского подвижного пояса; 7 – разломы

 

Предположения о тектоническом сходстве лунных и земных океанических и морских впадин подтверждаются гравиметрическими данными, согласно которым лунным морям соответствуют крупные положительные аномалии силы тяжести – масконы. Так же, как и под земными океаническими впадинами, кора здесь более тонкая и сложена преимущественно базальтами.

Особое место в строении внешней оболочки Земли и ее спутника занимают переходные зоны между континентальными и океаническими областями. На Земле к этим зонам принадлежат островные дуги, глубоководные желоба и окраинные моря. Кора в таких зонах имеет промежуточные строение и мощность по сравнению с океаническими впадинами и континентами. На Луне к ним можно отнести так называемые талассоиды – крупные впадины в пределах континентов или по периферии морей, краевые участки морских впадин с многочисленными реликтами горного рельефа, имеющего континентальное строение, а также Кордильеры.

Кордильеры представляют собой краевые поднятия, располагающиеся обычно вдоль границ континентальных областей и морских впадин. В большинстве случаев Кордильеры протягиваются не вдоль всей границы впадины, а охватывают ее в виде дуги. Сопряжение Кордильер с морскими впадинами происходит обычно по крупным прямолинейным или дуговым разломам с амплитудами вертикального перемещения в первые километры. Они выражены в виде крупных уступов.

Гравитационное поле в переходных зонах Луны имеет дифференцированный характер, что свидетельствует о неоднородном строении коры.

Марс по своей структуре четко разделяется на два полушария. Северное полушарие представляет собой гигантскую впадину океанического типа, названную Великой Северной равниной. Южное полушарие – это континентальная область с многочисленными кратерами и неоднородная по строению. Здесь выделяются участки с возвышенным рельефом, местами высотой до 5 км над средним уровнем Марса. Это своего рода ядра континентальной области. О составе пород, слагающих континентальные области Марса, можно судить только предположительно на основании сравнения с ранними этапами формирования коры Луны и Земли. Наиболее вероятен габбро‑анортозитовый состав первоначальной континентальной коры Марса. Мощность коры в пределах континентального полушария в среднем составляет около 43 км.

Океаническое северное полушарие отличается более равнинным рельефом с относительно малым числом кратеров. В приполярной области по периферии ледникового щита развиты покровы осадочных пород, мощность которых достигает многих сотен метров. На остальной территории Великой Северной равнины прямо на поверхности или под небольшим чехлом песка, нанесенного ветром, залегают покровы базальтов. Местами на детальных снимках четко видны извилистые уступы высотой в несколько десятков метров, удивительно напоминающие фронтальные уступы лавовых потоков на снимках Луны и земной поверхности. Мощность коры в пределах океанического полушария значительно ниже, чем в пределах континентального юга планеты, составляя всего 10‑20 км.

Особое положение в структуре Марса занимают округлые депрессии Эллада, Аргир, Хрис, Исида. По форме и размерам они очень напоминают круговые лунные моря. Сходство дополняется тем, что они также окружены кордильерами. Рельеф этих впадин выровненный. Они, подобно Великой Северной равнине, выполнены базальтами. По гравиметрическим данным, в пределах этих впадин мощность коры минимальная и составляет 8 км во впадине Эллада. Происхождение таких впадин остается во многом дискуссионным. Возможно, их формирование было связано со взрывом гигантского метеорита астероидных размеров. В этом случае Кордильеры следует рассматривать как реликты вала, окружающего кратер. Однако это было только началом сложного процесса. Под днищем кратера образовалась ослабленная и частично раздробленная кора с повышенной проницаемостью, а выброс больших количеств материала привел к компенсационной неуравновешенности. В результате осуществился подъем кровли мантии с выплавлением базальтовой магмы и ее проникновением к поверхности в пределах депрессии. Вал кратера под действием тектонических движений вследствие подъема мантии и базальтов оказался разбитым на сложную систему блоков и приобрел облик современных Кордильер.

Приэкваториальная область Марса является своеобразной переходной зоной между континентальным и океаническим полушариями. Здесь выделяются два гигантских поднятия Фарсида и Элизий. Они имеют форму пологих куполовидных вздутий. Поднятие Фарсида в центральной части воздымается почти на 10 км над средней поверхностью Марса. В этом же поясе находится рифтовая система Маринер и так называемые хаосы и лабиринты с высокой раздробленностью коры. Для области сочленения континентального и океанического полушарий характерна повышенная тектоническая активность. Как тут не вспомнить о Тихоокеанском тектоническом поясе – глобальном разделе между двумя сегментами земной литосферы. Мощность коры в пределах поднятия Фарсида достигает, по имеющимся геофизическим данным, примерно 77 км.

Структура поверхности Меркурия изучена пока недостаточно. Известно лишь, что большие пространства имеют континентальное строение, резко отличные от единственной крупной впадины Калорис. В пределах континентальной части наиболее древними участками являются межкратерные равнины, испещренные мелкими кратерами.

Аналогом лунных морей на Меркурии является впадина Калорис. Подобно Тихоокеанской впадине Земли и обширной депрессии Океана Бурь на Луне, впадина Калорис на Меркурии представляет собой депрессию планетарного порядка. Диаметр впадины Калорис 1300 км. Она имеет концентрическое строение.

В целом морские равнины Меркурия по характеру поверхности сильно отличаются от континентальной части. Поверхность их преимущественно гладкая, хотя местами во впадине Калорис резко выделяются трещины, уступы и гребни. Равнины Меркурия имеют несколько более красноватую окраску по сравнению с окружающими горами. Они сложены породами предположительно вулканического происхождения, аналогично морским впадинам Луны, выполненным базальтовыми лавами.

Впадина Калорис обрамлена валом, состоящим из сглаженных горных массивов высотой 1‑2 км, разделенных пологими депрессиями. По периферии вала развиты холмистые равнины с округлыми изолированными холмами поперечником 1‑3 км высотой 0,1‑0,2 км. В 600‑800 км от впадины Калорис намечается пологий внешний вал, образованный небольшими холмами поперечником в 1‑2 км при высоте в десятки метров.

Сведения о структуре поверхности Венеры, основанные на радиолокационном зондировании, пока еще не очень надежны, чтобы уверенно судить о возможности выделения аналогов земных континентов и океанических впадин. Первоначально по радиолокационным наблюдениям с помощью наземных средств были установлены обширные образования округлой формы, которые сопоставлялись с лунными круговыми морями. В дальнейшем при радиолокационном обзоре со спутников Венеры оказалось, что рельеф этой планеты более сложен.

И все‑таки в строении планет земной группы проявляется закономерность фундаментального порядка: обособляются континентальные поднятия и депрессии, выполненные базальтами. Под континентами кора более мощная и относительно менее плотная по сравнению с корой океанического типа. Эта закономерность должна учитываться при глобальных тектонических построениях, хотя сам механизм формирования океанической коры может быть существенно различным у разных планет. В земных условиях образование океанической коры объясняется с разных позиций. Одни исследователи, например В. В. Белоусов, связывают образование океанических впадин с базификацией или океанизацией коры в результате рассредоточенного подъема глубинного материала. Вероятно, аналогичный процесс проявлен особенно широко на других планетных телах. Другие – сторонники "новой глобальной тектоники" связывают формирование океанической коры с раздвижением литосферных плит, сопровождаемым подъемом глубинного материала вдоль таких расколов (по рифтовым трещинам срединно‑океанических хребтов). Данные сравнительной планетологии и геотектоники позволяют высказать предположение, что в земных условиях могут реализовываться оба процесса становления коры океанического типа.

 

Вулканизм планет

 

 

На всех планетах земной группы и крупных спутниках широко распространены вулканические породы. Эти породы формировались на протяжении всей эволюции планетных тел. Однако современный активный вулканизм, помимо Земли, обнаружен только на спутнике Юпитера – Ио.

Вулканические породы образуются из магмы, достигшей поверхности планеты. По содержанию кремнезема вулканические породы подразделяются на основные, средние и кислые. Эти породы образуются в результате излияния лавы. Различают вулканические аппараты двух главных типов: центрального и трещинного. У вулкана центрального типа извержения происходят чаще всего из постоянного выводного канала – жерла. В трещинных вулканах подводящим каналом служит трещина, вдоль которой происходят извержения.

Вулканические процессы, имеющие широкое развитие на Земле, достаточно хорошо изучены и описаны многими исследователями. Всего на поверхности Земли известно свыше 800 действующих вулканов. Две трети из них сосредоточены на берегах и островах Тихого океана. На Земле установлена также огромное количество потухших вулканов. Только на дне Тихого океана в настоящее время насчитывается около 1000 гор вулканического происхождения высотой более 1 км. Все, или почти все подводные горы – это вулканы.

Наиболее крупными вулканами на Земле являются: Килиманджаро в Африке (5895 м), Котопахи (5897 м) и Мисти (5821 м) в Южной Америке, Орисаба (5700 м) и Попокатепетль (5452 м) в Мексике, Мауна‑Кеа (4205 м) на Гавайских островах и др. У нас в стране много активных вулканов на Камчатке.

Ежегодная "производительность" всех активных вулканов Земли равна 3‑6 млрд. т извергаемого вещества. Это значит, что из недр Земли на поверхность ежегодно поступает огромное количество расплавленного материала с температурой свыше 1000° С: пепла, шлаков, вулканических бомб, излившихся потоков лавы и т. п.

Таким образом, вулканизм – это очень важный процесс в формировании внешней оболочки Земли.

Другим небесным телом, на котором достоверно установлена современная активная вулканическая деятельность, является ближайший спутник Юпитера – Ио. Его диаметр равен 3640 км, что примерно на 150 км больше диаметра Луны. На поверхности этого спутника отмечены темные кратеры, вокруг которых обычно видны потоки лавы. На ряде снимков, полученных со станции "Вояджер‑1", обнаружены явные следы активного вулканизма. Бледные зеленовато‑белые облака вулканических выбросов простирались до высот 100‑280 км. Скорость выбросов достигала 1 км/с. Кальдера[3] одного из вулканов представляет собой кольцевую структуру диаметром около 300 км. Анализ снимков позволил обнаружить на поверхности Ио семь активных вулканов, которые неоднократно извергались в течение тех четырех суток, когда находились в поле зрения телекамер станции. Через четыре месяца, во время полета другой станции, не менее шести из ранее обнаруженных вулканов продолжали свою активную вулканическую деятельность.

 

Спутник Юпитера – Ио. На верхнем снимке (а) стрелкой указаны места газово‑пепловых выбросов из вулканов. На нижнем (б) – четко видны вулканический кратер и лавовые потоки

 

Извержения вулканов на Ио носят взрывной (эксплозивный) характер. Подобная вулканическая деятельность на Земле проистекает при активном участии водяных паров. Вулканические взрывы при извержении вулканов на Ио обусловлены, по‑видимому, присутствием сернистого газа. Ученые считают, что недра Ио почти полностью расплавлены из‑за очень активного приливного воздействия Юпитера, а поверхность Ио покрыта слоем серы толщиной в несколько километров. Взаимодействие раскаленных недр с поверхностным слоем серы привело к образованию на Ио атмосферы, ионосферы и образованию вдоль орбиты торового кольце, состоящего из заряженных частиц. Его взаимодействие с магнитосферой Юпитера приводит к грандиозным "полярным сияниям".

Полученные первые доказательства современного внеземного вулканизма свидетельствуют о том, что Ио является небесным телом, вулканически гораздо более активным, чем Земля. Предварительные оценки ученых по изучению интенсивности вулканической деятельности на Ио указывают, что поверхность этого спутника преобразуется со скоростью 1 мм в год. Цифра эта в геологическом масштабе времени весьма внушительная. Постоянное обновление поверхности происходит в результате излияний лавы и выбросов материала из жерл вулканов.

В результате изучения многочисленных фотографий Луны и непосредственного изучения человеком ее поверхности и состава грунта было сделано заключение о том, что поверхность лунных морей и Океана Бурь слагается древними вулканическими породами основного состава – базальтами.

Вулканическая деятельность на Луне закончилась около 3 млрд. лет назад. Однако имеются факты, которые иногда трактуются отдельными исследователями как признаки современной вулканической деятельности. Так, например, советский астроном Н. А. Козырев 23 октября 1959 г. в кратере Альфонс отметил вспышки, которые он объяснял как извержение вулкана.

Рельеф лунных морей и Океана Бурь характеризуется такими же формами, что и в вулканических областях Земли. Это лавовые потоки и покровы, ограничивающие их извилистые уступы, трещины – рилли, вулканические купола. Здесь широко развиты валы и гряды, протяженные (10‑30 км), а также извилистые. Их происхождение не совсем ясно. Предполагается, что это могут быть дайки – застывшие в трещинах магматические породы, образующие вертикальные или крутопадающие стенки, или выступы фундамента, облекаемые лавой.

Радиологические определения показывают, что возраст лунных базальтов измеряется интервалом 4‑3 млрд. лет.

Есть все основания предположить, что вулканические породы широко распространены и на поверхности Меркурия. Здесь выделяются аналоги лунных морей, прежде всего огромная впадина Калорис (Море Жары). Поверхность ее преимущественно гладкая, однако прослеживаются уступы извилистой формы, напоминающие фронтальные ограничения лавовых потоков на Луне. В отличие от Луны, где высота уступов составляет всего десятки метров, на Меркурии она достигает 200‑500 м. Причина этих различий может быть объяснена более вязким составом лав Меркурия. Не исключено, что это связано с гораздо большей силой тяжести на поверхности (более чем в 2 раза), чем у Луны. Высокая средняя плотность пород планеты дает основания для предположений о том, что морские впадины Меркурия могут быть выполнены лавами, близкими по составу к мантийному веществу. О возрасте вулканизма на Меркурии можно судить по степени насыщения его поверхности кратерами. Предполагается, что он близок ко времени формирования лунных базальтов.

Несмотря на широкое развитие вулканических пород на поверхности Меркурия, вулканические аппараты центрального типа до недавнего времени были неизвестны. Лишь тщательный анализ космических снимков позволил Г. Н. Каттерфельду обнаружить около полутора десятков построек, схожих со щитовыми вулканами и куполами. Их высоты и диаметры незначительны. Самый крупный из них находится в центре холмистой вулканической равнины Одина, расположенной между кордильерой Знойных гор (на западе) и хребтом Скиапарелли (на востоке) и имеет диаметр 7 км и высоту около 1,5 км. Г. Н. Каттерфельд предполагает существование крупного вулканического поднятия в центре Моря Марса, увенчанного огромным вулканом с диаметром основания свыше 100 км. Этот щитовой вулкан имеет двойную вершинную кальдеру. По его мнению, возраст этой вулканической постройки очень древний, приблизительно соответствующий раннему протерозою Земли (до 1 млрд. 600 млн. лет). Предположения Г. Н. Каттерфельда представляют большой научный интерес и требуют дальнейшего подтверждения.

О развитии вулканизма на Венере можно судить на основании состава атмосферы, облика поверхности на панорамах, переданных со спускаемых аппаратов станций "Венера‑9" – "Венера‑14", а также по данным радиолокационных исследований. Выделяются обширные темные области с поперечником около 1000 км, которые можно рассматривать в качестве аналогов лунных морей, выполненных базальтами. Исследования Марса с помощью телевизионных снимков позволили установить широкое распространение вулканических образований. К ним относятся обширные равнины океанического типа, занимающие большую часть северного полушария Марса (Ацидалийская, Амазония и др.), а также краевые и внутриконтинентальные плато, увенчанные вулканическими аппаратами (плато Гесперия), круговые депрессии (Эллада и Аргир), плоские днища отдельных наиболее крупных древних кратеров (Скиапарелли, Гюйгенс, Антониади). Все эти области имеют одинаковое строение рельефа с преобладанием выровненных поверхностей, в пределах которых расположены извилистые уступы – ограничения лавовых покровов. По своему облику они близки к морям Луны, для которых установлено повсеместное развитие базальтов.

 

Вулканы Марса. Внизу – карта щитовых вулканов. Вверху – фотографии и схемы дешифрирования вулканов Олимп и Аполлонова патера. 1‑ континентальная поверхность; 2 – древние вулканические покровы; 3 – молодые вулканические покровы; 4 – океаническая область; 5 – талассоиды; 6 – щитовые вулканы; 7 – крупные уступы; 8 – лавовые потоки; 9 – внутренняя часть кальдеры; днище кальдеры; 10 – вал кальдеры; 11 – уступы в пределах лавовых покровов; 12 – разломы; 13 – направление распространения лавовых потоков; 14 – вершинные кратеры. Номера на карте: 1 – патера Альба; 2 – патера Урана; 3 – купол Керавнский; 4 – г. Олимп; 5 – г. Аскрийская; 6 – купол Фарсида; 7 – г. Павлина; 8 – г. Арсия; 9 – г. Гекаты; 10 – г. Элизий; 11 – Аполлонова патера; 12 – Тирренская патера; 13 – Адриатическая патера

 

О возрасте вулканических покровов океанических равнин Марса можно судить пока по косвенным данным, основываясь на степени насыщенности кратерами. Предполагается, что основная масса излияний имела место в интервале 2‑1 млрд. лет, т. е. значительно позднее, чем на Луне. Очевидно, в это время преобладали трещинные излияния, и вулканизм имел планетарные масштабы, в результате чего лавами были покрыты обширные площади. Формирование вулканических покровов было длительным, с выделением не менее двух основных эпох вулканизма. Значительный вулканизм был проявлен и в более ранние (доокеанические) эпохи развития континентов. Кроме того, на континентах зафиксированы более молодые фазы вулканической деятельности.

Если на Луне после формирования базальтовых "морей" и "океана" вулканическая деятельность стала ослабевать, то на Марсе активная вулканическая деятельность проявилась и на более поздних этапах развития планеты – в послеокеаническую эпоху. Проявления вулканизма этого времени сконцентрированы в пределах сводовых поднятий Фарсида и Элизий, на плато Гесперия и в северном приполярном регионе. На плато Гесперия расположен сравнительно небольшой вулкан Тирренский высотой около 1 км, с пологими склонами и вершиной, увенчанной кальдерой неправильной формы.

Крупные вулканические сооружения Марса расположены в центре гигантского сводового поднятия. Вулканическая активность была здесь сложной и длительной. К наиболее древним следам ее проявления следует отнести остатки вулканических построек к северу от горы Олимпа и в районе патеры Альба. На снимках поверхности и фотокартах они имеют вид округлых, очень пологих поднятий, изборожденных множеством трещин и гребней. Иногда намечается радиально‑концентрический структурный рисунок, характерный для древних вулканотектонических кольцевых структур Земли. Центральные части их плоские, но здесь можно наметить реликты округлых кальдерообразных депрессий. К северу от горы Олимпа можно даже предполагать наложение нескольких генераций щитовых вулканов этой стадии. Их поперечник составляет 750‑850 км. Над окружающей местностью они возвышаются на 0,5 км. Вероятно, образование этих щитовых вулканов связано с ранними стадиями формирования сводового поднятия Фарсида.

 

Марсианский вулкан‑гигант Олимп и некоторые земные вулканы

 

Затем возникли кальдеры патеры Альба и патеры Урания. Это пологие, сильно разрушенные поднятия высотой 0,2‑0,3 км и диаметром основания 250‑300 км. Они увенчаны отчетливо выраженными кальдерами диаметром 75‑100 км неправильной формы. Дешифрирование детальных снимков показало, что патера Альба – сложное вулканическое сооружение с лавовыми потоками нескольких возрастных генераций.

На последней стадии вулканизма возникли те гигантские щитовые вулканы, которые так четко видны на снимках Марса. К ним относится щитовой вулкан свода Фарсида – гора Олимп. Вулкан находится в северо‑западной части свода, где высота свода сравнительно небольшая, так что относительное превышение вулкана составляет 24 км. Вершина вулкана увенчана обширной кальдерой диаметром 65 км. В ее внутренней части видны крутые уступы и два кратера диаметром около 20 км. С внешней стороны кальдера окружена сравнительно крутым конусом. Далее к периферии расстилаются пологонаклонные поверхности с радиальным рисунком лавовых потоков, обрушенных лавовых каналов, фестончатых уступов, ограничивающих отдельные потоки. Более молодые потоки располагаются ближе к вершине. Это указывает на постепенное угасание вулканической активности. Щитовой вулкан Олимп ограничивается по периферии крутыми и довольно высокими уступами, возвышающимися от 1 до 4 км над окружающим плато. Происхождение их пока не получило удовлетворительного объяснения. Не исключено, что формирование подобных уступов следует объяснять относительно повышенной вязкостью магмы горы Олимпа, являющейся возможно более кислой и отвечающей андезитовой лаве. Такое предположение согласуется с данными о его более значительной высоте по сравнению с близко расположенными другими вулканами свода Фарсида. Вулканическое сооружение горы Олимпа по ширине вдвое превышает наиболее крупный из Гавайских вулканов Земли, а по объему оно примерно равно массе изверженных пород всей Гавайской островной гряды.

Щитовые вулканы свода Фарсида – Арсия, Павлина и Аскрийский вытянуты в цепочку северо‑восточного направления. Протяженность этой цепочки 1800 км. Поперечник каждого из них составляет около 300 км. Превышения над поверхностью – 17 км. Гора Арсия выделяется своей кальдерой в виде правильного круга диаметром 125 км.

 

Один из крупнейших вулканов Марса – Арсия. Четко видно плоское днище кальдеры, которое окружено валами и гребнями; во внутренней части кальдеры прослеживаются уступы и протяженные кольцевые дайки, разбитые разрывными нарушениями

 

У щитовых вулканов свода Фарсида намечаются дуговые разломы по их периферии. Образование подобных трещин вполне закономерно объясняется развитием гигантских вулканических центров, опустошением вулканических камер в процессе извержений с проявлением соответствующих напряжений. Как уже отмечалось, подобные дуговидные разломы, характерные для многих вулканических областей Земли, приводят к формированию многочисленных вулканотектонических кольцевых структур.

Большая группа вулканических куполов расположена на крайнем севере Марса, вблизи северного полярного ледникового щита (Кисон, Ортигии, Яксарт).

Отдельные купола и кальдеры явно вулканического происхождения обнаруживаются и в пределах континентальной области (патеры: Аполлонова, Адриатическая, Амфитриты). Вероятно, при дальнейшем изучении Марса с получением более качественных снимков во многих районах будут выявлены дополнительно небольшие вулканические аппараты.

Большинство исследователей считает, что наиболее молодой (послеокеанический) вулканизм Марса был проявлен в интервале 500‑200 млн. лет назад. Другие – определяют возраст вулканизма Марса в 3,8‑3,4 млрд. лет, допуская лишь для вулкана Олимп возраст в 2,5 млрд. лет.

Представляет особый интерес сопоставление процессов вулканизма Марса и других планет земной группы. У Луны формирование океанических впадин, выполненных базальтовыми покровами, происходило 4‑3 млрд. лет назад, а достоверные более молодые проявления вулканизма неизвестны. Близкое развитие процессов вулканизма имело место и на Меркурии. На Земле на протяжении всей тектонической эволюции отмечается интенсивный вулканизм. Таким образом, Марс занимает промежуточное положение по характеру вулканизма, что вполне определенно связывается с промежуточными значениями его массы, определившей характер эндогенных процессов.

Проведенное сопоставление имеющихся данных о распространенности, особенностях и времени проявления основного вулканизма в эволюции планет земной группы показывает его большую роль в формировании кор всех планет, а также позволяет сопоставить длительность процесса вулканизма с массами планет и заключенными в них резервами внутренней энергии.

 

Метеоритная бомбардировка планет

 

 

На снимках Марса, Меркурия, Луны и других небесных тел отчетливо видны многочисленные кольцевые образования – кратеры различных диаметров. Какого же они происхождения? В настоящее время большинство исследователей связывают эти структуры с метеоритной бомбардировкой. И действительно, чем, кроме метеоритной бомбардировки, можно объяснить происхождение кратеров – астроблем на спутниках Марса Фобосе и Деймосе. Ведь это – угловатые глыбы размером в первые десятки