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火山喷发的谜团在月球“冷缩”的作用下被破解

科技日报记者 翟冬冬。冷缩

火山作用是火山月球最重要的地质活动之一,理解其过程和机制对理解月球的喷发破解进化历史至关重要。通常,团月早期月球内部的作用热膨胀会导致上层岩石圈的张力破裂,为岩浆喷发提供了通道,下被形成月球表面的冷缩火山和火山地貌。

相反,火山褶皱山脉是喷发破解由月球内部冷却体积收缩或外部水平压力引起的岩石圈挤压变形,导致岩浆通道闭合,团月不利于火山喷发的作用形成。

“火山喷发和褶皱山脉的下被原因一直是月球科学研究的热门话题,尤其是冷缩它们共生的原因一直是科学界未解决的谜团。中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室研究员张峰说。火山

由中国科学院国家空间科学中心行星环境与进化团队领导的喷发破解国际研究小组通过分析月球轨道探测器获得的图像数据,发现了30多个位于褶皱山脉上的火山口。研究小组通过分析月球大型冲击盆地的形成和演化过程、火山喷发机制和比较行星学方法(与地球类比研究),提出了月表冷却收缩压应力环境下的火山喷发机制模型。该模型为月球火山喷发和褶皱山脉共生提供了合理的机制和解释。

《自然·通讯》发表了相关研究成果。

褶皱山脉形成伴随火山喷发。

了解结构-火山相互作用机制对研究月球(热)在外部动力(大型冲击事件)和内部动力(岩浆)耦合作用下的进化历史具有重要意义。根据目前科学家对月球的认知,月球表面几乎所有来自月球窗帘的火山喷射岩都分布在大型冲击盆地和周边凹地内,这是由于大型冲击事件削弱了月球壳,加上其对月球壳的冲击破裂,形成了一个有利于岩浆上升和喷发的环境。

张峰说,大型冲击盆地填充的火山岩厚度可达几公里,大致沿盆地中心逐渐变薄。冲击挖掘盆地填充物(包括冲击熔体和火山喷射岩)与月壳形成明显的不连续界面,科学界普遍认为与褶皱山形成相关的断层作用,其影响范围仅限于界面(即盆地底部),岩浆储存和源区位于月帘。因此,科学家们无法解释月帘岩浆是如何通过月壳和盆地岩层到达月表并与褶皱山共存的。

冲击坑或盆地内填充火山岩后,在重力和岩石冷却收缩的作用下,月帘岩浆难以再次上涌喷发。然而,研究小组发现,位于褶皱山脉上的火山口和喷出物证明,在月壳冷却收缩压应力环境下,褶皱山脉的形成伴随着火山喷发。

新模型揭示了冲击坑或盆地火山喷发通道。

在最新的研究中,研究人员提出了一种新的模型(反向结构模型),可以合理地解释上述现象和所涉及的问题。

根据该模型,大型月球冲击盆地通常是多环盆地,是盆地形成初始重力平衡调整的结果,形成一系列不同规模的高角度月壳断裂或断层(环绕盆地中心分布),在早期张力环境下,沿断裂表面两侧岩体相对运动,称为正断层,部分正断层可延伸至下月壳;早期火山喷发填充盆地,后期火山喷发填充。

随着时间的推移,区域张力应力环境转变为横向挤压应力,以往的正断层被重新激活(再活动)转变为反向运动。断层两侧的岩体发生反向运动(类似于反断层),导致月表形成褶皱山脉。这一过程在地球上的一些地质环境中得到了研究和验证。同时,在调整过程中,反向断层运动会导致上述岩层断裂,产生新的断层或张开裂缝,使月表与月壳内的断层连接,通道打开,为上月帘岩浆的上升和喷发提供可用的通道。同时,在调整过程中,反向断层运动会导致上述岩层断裂,产生新的断层或张开裂缝,使月表与月壳内的断层连接,通道打开,为上月帘岩浆的上升和喷发提供可用的通道。低粘度玄武岩浆填充断层,起到润滑剂的作用,进一步促进岩体的相对运动。

张峰说,这种现象很容易发生在盆地底部的正断层区域,即盆地环和边缘区域。研究小组识别了30个案例,几乎都分布在远离盆地中心的盆地环和边缘区域,观测结果与模型预测相一致。

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