Навигация:

Наша кнопка:

Метеориты

Счетчики:

Рассылки Subscribe.Ru
Новости сайта Метеориты

Яндекс цитирования

SpyLOG

Рассылка 'Новости сайта Метеориты'

Геологическое строение луны

Источник: http://users.adamant.net/~arracis/moon/m141.html


А. Л. СУХАНОВ. АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 1991 т.25, N 4,


Термин <геологическое строение> в применении к Луне означает, как и для Земли, описание распространения и соотношений геологических тел (ограниченных объемов пород) в оболочке и на поверхности Луны, а также создаваемых ими поверхностных форм.
Однако основным материалом при изучении геологии Луны служат фотографии ее поверхности с орбитальных аппаратов и карты, построенные путем дешифрирования этих фотографий, которые следует называть геолого-морфологическими картами [3, 8]. Эти
данные дополняются сборами образцов в нескольких местах посадок и длеко не полными сведениями о сейсмике, гравитационных аномалиях и геохимии поверхности по дистанционным измерениям. К настоящему моменту геология Луны изучена лучше, чем у любой другой планеты или спутника солнечной системы, не считая, конечно, Земли.
Основными структурами на Луне являются материки и моря, ударные кратеры и бассейны, вулканические образования. Материки Луны - это светлые возвышенности, густо покрытые кратерами и структурами обрамления лунных бассейнов. Они занимают около 84% всей поверхности и возвышаются в среднем на 3 - 4 км над впадинами с темными морями.
Поскольку центр масс Луны сдвинут в сторону Земли от ее геометрического центра [6], можно сказать, что материки обратной стороны Луны на 4 - 6 км выше материков видимой стороны. В целом материки сложены породами габбро-анортозитового ряда, которые
подробно описаны ниже.

МАТЕРИКИ образуют верхнюю часть лунной коры, состав которой от анортозитов на поверхности до дунитов и троктолитов в основании коры. Мощность этой коры оценивается по данным сети сейсмометров, оставленных на Луне <Аполлонами> и регистрирующих прохождение волн от эндогенных и ударных лунотрясений. Этих данных не всегда достаточно для однозначной интерпретации, поэтому оценки строения и мощности лунной коры у разных авторов не вполне согласуются (особенно это касается
коры обратной стороны и прилимбовых частей). В центре видимой стороны мощность коры в среднем составляет 60 км, в районах морей Нектара и Восточного увеличивается до 80-100 км, а на обратной стороне может доходить до 100 - 150 км. Гравиметрические данные, полученные путем допплеровского слежения за скоростями орбитальных аппаратов, видетельствуют об уменьшении мощности коры примерно вдвое в районах, округлых морей Дождей, Ясности, Восточного и др. [2,6]. В основании коры намечается прерывистый горизонт с повышенной скоростью сейсмических волн.
МОРЯ, занимающие остальные 16% поверхности,- это темные базальтовые равнины с относительно редкими кратерами, расположенные в региональных понижениях, обычно в округлых впадинах лунных бассейнов. Повсюду морские базальты перекрывают более древние материковые структуры. Разница гипсометрических уровней материков и морей объясняется изостатической компенсацией, поскольку плотность базальтов морей больше
плотности анортозитов на 0,3 - 0,4 г/см^3.Однако в некоторых округлых морях присутствуют такие избыточные массы (масконы), что приходится допустить возможность излияния на поверхность 20-км толщи базальтов. Эта оценка представляется завышенной,
так как обычно по незатопленным реликтам добазальтовых кратеров в морях можно оценить мощность затопляющих базальтов лишь первыми километрами. Скорее всего масконы созданы суммой масс поверхностных базальтов и поднятий мантии под этими
мо-рями, т. е. уменьшением мощности коры в этих местах, что было, по-видимому, следствием падения астероидов с образованием гигантских чаш бассейнов и последующим изостатическим выравниванием и сопутствующим вулканизмом. В расположении темных морей намечаются две полосы: от Океана Бурь до Моря Облаков и от Моря Дождей через Море Изобилия до Моря Южного. Положение этих полос, видимо, определяется глобальными системами разрывов, облегчавших выход магмам, но то, что базальты заполнили при этом цепочку округлых бассейнов, не являет-ся доказательством эндогенной природы этих бассейнов; базальты своей избыточной массой лишь способствовали их сохранению в виде впадин. Лавовые толщи образованы многочисленными потоками, мощность которых достигает 20 - 50 м. Судя по их морфологии и по экспериментам с
плавлением лунных образ-цов, вязкость потоков была очень малой, сравнимой с вязкостью воды, и поэтому они растекались на огромные расстояния, часто не образуя заметных краевых уступов. В некоторых локальных понижениях формировались лавовые озера
глубиной по крайней мере 200 м (район Моря Восточного), в которых при последующем дренаже лав оставались краевые уступы, отмечающие уровень стояния лав. Кроме темных базальтовых морей, на материках несомненно присутствуют и более древние лавовые поля с осветленной поверхностью, вероятно, перекрытой тонкими чехлами выбросов из позднейших ударных бассейнов и кратеров. Относительно молодые ударные мелкие кратеры пробивают эти чехлы и выносят на поверхность темный материал, например, в районе кратеров Шиллер и Варгентин, в окрестностях Моря Нектара и др. [1, 5]. Однако в большинстве случаев эти <древние> моря (по структурным соотношениям они древнее темных базальтов морей) не удается отличить от фаций флюидизированных выбросов из бассейнов.
Таким образом, мощная материковая кора охватывает всю Луну, не разделяясь, как на Земле, на отдельные <континенты>, и лишь в некоторых местах она утончается и перекрывается базальтовыми покровами. Под корой до глубины 800 км лежит мантия, в которой, начиная с глубины примерно 300 км, появляются признаки слабой современной активности, проявляющиеся лунотрясениями. Лунотрясения складываются в два широких размытых пояса, не совпадаю-щих с поясами темных морей. Глубже 800 км, по-видимому,
появляется сущестненное количество расплава, который не пропускает поперечные сейсмические волны.
И моря, и материки покрыты обломочным слоем, состоящим из брекчий, замеренная мощность которых, по данным неглубокого сейсмозондирования, составляет 18 - 38 м. У поверхности брекчии переходят в рыхлый ре-голит мощностью 2 - 12 м. Кроме того,
закратеренный материк, очевидно, представляет собой по сути дела мегабрекчию до глубин по крайней мере в несколько километров, а трещиловатость проникает, возможно, до 25 км, где трещины закрываются в результате возросшего давления. Ударные кратеры занимают преобладающее место среди структур Луны, заполняя весь диапазон размеров от микрократеров до структур с поперечниками 150 - 300 км (более крупные формы относятся к бассейнам). Самые молодые (коперниковские) кратеры размером менее 10 - 15 км имеют
простые чашевидные формы и резкие гребни валов, на внешних склонах валов встречаются струйчатые и дюноподобные структуры, крупные глыбы, очевидно, выброшенные из кратера, и вторичные кратеры, образованные такими глыбами; от вторичных кратеров
иногда протягиваются лусы» выбитого глыбами материала. Как правило, эти кратеры окружены светлыми ореолами. У более крупных молодых кратеров с поперечниками до многих десятков километров структура усложняется. В них появляются уплощенные днища
с одиночными или множественными центральными горками, террасовидные проседания внутренних стенок, за счет которых увеличивается диаметр первичного кратера, озера застывших расплавов на днищах к на валах. Внешние склоны покрыты струйчатыми, елочковидными, <переплетенными> грядами и бороздами, свидетельствующими о движении материала от центра кратера; за валом сплошного выброса начинаются поля многочисленных вторично-ударных крате-ров. Светлые выбросы вторичных кратеров образуют перьевидные формы, радиальные к кратеру, но серия таких форм может сложиться в полосу длиной в сотни километров (кратерный луч), которая не строго радиальна к центральной структуре. Эти кратеры образовались при взрывах метеоритов с выворачиванием и выбросом материала коры до глубин в сотни метров и километров.
Плоские днища и центральные горки образуются частью за счет динамической отдачи в момент взрыва, частью за счет перераспределения ударных расплавов и последующего инициированного вулканизма. Вещество лучей состоит преимущественно из местного материала, выбитого вторичными кратерами, и в меньшей мере присутствует вещество, выброшенное непосредственно из центрального кратера. С увеличением возраста кратеров их лучи темнеют и исчезают, смешивысь с реголитом, их кромки валов, террасы и вторичные кратеры сглаживаются и расплываются, днища мельчают, валы разбиваются последующими тектоническими деформациями и перекрываются новыми выбросами - пока кратеры не исчезают совсем. При этом в первую очередь стираются меньшие кратеры [8], а от первых сотен миллионов лет лунной истории кратеров почти не сохранилось. В то же время несомненно, что интенсивность кратерообразования в начале лунной истории в сотни раз превосходила современную. До количеству ударных кратеров на единицу площади можно определять относителыный возраст ограниченных площадок, а калибруя
эти данные с данными абсолютных возрастов в местах посадок лАполлонов», можно приблизительно оценивать и абсолютный возраст площадок, - конечно, с определенными оговорками.
Бассейны - это круглые впадины, окруженные несколькими (реже одиночными) кольцевыми хребтами с поперечниками свыше 250 - 300 км, частично или полностью выполненные лавами или иными породами, выравнивающими рельеф. Самое молодое и наименее модифицированное из такик образований - это Море Восточное, где лучше всего видны первоначальные структуры бассейнов. Базальты Моря Восточного заполняют центральную часть впадины, окруженной тремя основными кольцевыми хребтами с поперечниками 480, 620 и 930 км. Промежуток между лавами и внутренним кольцом и часть
пространства между внутренним и средним кольцом выполнены так называемой бугристо-морщинистой фацией, которая образована ударными расплавами, либо продуктами первой фазы инициированного вулканизма. Между средним и внешним хребтом среди разносортных лав видны останцы с радиально-концентрическими структурами выбросов. Поэтому считается, что внешнее, а возможно, и среднее кольцо образованы в результате подвижек коры, связанных с формированием кратера; сам же кратер, скорее всего, ограничен пределами внутреннего кольца; его начальная глубина составляла 10 - 20 км, хотя некоторые авторы считают, что он был глубже. Сплошной покров выбросов из этой структуры прослеживается на расстоянии 500 - 1000 км от
внешнего хребта, а их объем составляет не менее 1 - 2 млн куб. км. Это огромное поле субпаралельных и ветвящихся или переплетающихся валов и борозд, в целом субрадиальных или субконцентрических к центральной впадине. Ряд специфических
структур и рисунков, образуемых ими (струйчатые, колосовидные, петлевидные, эшелонированные и др.), говорят о том, что материал выпадал сплошными массами по очень пологим траекториям и после выпадения продолжал движение по поверхности в квазижидком состоянии. Некоторая часть субрадиальных и субконцентрических структур, видимо, образована тектоническими разрывами, также связанными с формированиемм кратера. За пределами сплошного выброса рассеяны пятна и полосы дисперсного выброса,
а также бесчисленные гроздья и цепочки вторично-ударных кратеров с поперечниками до 20 км: практически они встречаются по всей поверхности Луны, перекрываясь лишь морскими базальтами. Более древние бассейны (впадины Моря Дождей, Нектара и др.) характеризуются более выровненными и <затопленными> центральными частями и менее резкими кольцевыми хребтами. Скульптура выбросов с увеличением возраста бассейна
быстро расплывается и исчезает, вероятно, за счет перемещения рыхлого вещества выбросов при лунотрясениях в местные понижения, так что у большинства бассейнов поля выбросов оконтурить не удается. Но при этом становится более четко различимой радиально-концентрическая блоковая структура кольцевых хребтов и прилегающей местности. Некоторые бассейны, особенно на обратной стороне, остались незаполненными
базальтами. Раньше их называли особым термином лталассоиды», но они, в принципе, не отличаются от остальных бассейнов. Самые древние из них определяются с большим трудом, и часть их, очевидно, осталась нераспознанной. С бассейнами связаны
специфические материковые образования типа формации Кейли. Их породы заполняют понижения с прихотливыми границами, образуя <озера> с ровной поверхностью, как и темные базальты морей. Располагаются они обычно в пределах зон выброса крупных
бассейнов, явно перекрывая эти выбросы, но абсолютный временной интервал между выпадением выбросов и образованием <озер> остается неизвестным. Такие лоскутные покровы могли быть образованы или лавами, родившимися после выпадения выброса, или
же отлагаться из флюидизированных туч обломков, перемещавшихся после взрывов астероидов медленнее, чем баллистические выбросы. Крупномасштабная продолжительная бомбардировка Луны привела к тому, что вещество верхних частей материков сейчас должно быть если не гомогенизировано, то крайне беспорядочно перемешано и по
вертикали, и по горизонтали, и состав пород на поверхности в пределах ограниченных участков не отражает состава пород коры под этими участками.
ВУЛКАНИЧЕСКИЕ ОБРАЗОВАНИЯ. Самыми распространенными вулканическими образованиями являются практически бесструктурные покровы морских лав. Кроме них, темные выровненные поверхности иногда образуются базальтовыми пеплами, которые формируют ореолы вокруг мелких кратеров на подводящих каналах. Часто между темными лавами и низкими выровненными светлыми участками материков прослеживаются постепенные переходы, и трудно сказать, какую роль здесь играют лавы, а какую - выровненные фации выбросов бассейнов. Помимо ударных кратеров поверхность лав осложнена извилистыми бороздами - риллями, мелкими провальными кратерами, куполами и морскими валами. Рилли протягиваются на расстояния до нескольких десятков
километров. Они образовались при обрушении сводов крупных дренажных каналов в толщах лав; иногда такое обрушение похоже на цепочку слитных кратеров. Если лава в крупных каналах вела себя турбулентно, то допустимо врезание такой борозды в подстилающие породы. Местами провальные кратеры не соединяются в цепочки,
отличаясь от прочих кратеров только своим поперечным профилем. Рилли не следует путать с протяженными угловатыми или дуговидными грабенами, которыми, видимо, появились в ходе общей термической контракции морских толщ (Море Влажности) .
Купола поперечниками до десятков километров и до сотен метров являются вулканическими нагромождениями типа земных щитовых вулканов. Похожие формы встречаются и на материках, но здесь их трудно отличить от отдедьных холмов выбросов бассейнов. Морские валы - сложные извилистые и ветвящиеся системы гряд на лавах,
которые имеют, скорее всего, двойственную вулкано-тектоническую природу. С одной стороны, очевидно, они служат источником ряда лавовых потоков; отмечается ассоциация валов с отдельными риллями, провальными кратерами и куполами, а их центральные
гребни напоминают экструзии. С другой стороны, в ряде случаев валы в целом, несомненно, образованы уже существовавшей поверхностью моря, их направление контролируется региональными структурами бассейнов и поясов трещиноватости, а на контактах с материком валы имеют характер взбросов [7]. Вулканические кратеры на Луне встречаются очень редко по сравнению с ударными: вряд ли они составляют более 1% от всех кратеров телескопического диапазона и пренебрежимо малую долю среди меньших структур. На вулканическое происхождение указывают следующие признаки:
а) отсутствие структур выброса на внешних склонах валов морфологически свежих кратеров, аномальная ширина таких валов;
б) расположение однотипных близразмерных кратеров парами и группами;
в) структурные связи расположенных рядом кратеров (например, переход центрального хребта одного кратера в вал другого);
г) резко полигональные, фестончатые или вытянутые формы кратерных валов.
Если все эти признаки хорошо выражены, то кратер можно отнести к вулканогенным.
Такие формы сходны с земными кальдерами проседания, образующимися при опустошении и обрушении крупных лриповерхностных магматических очагов. Взрывные вулканические формы и накопления обломочного вулканического материала на Луне
развиты очень слабо, что, видимо, обусловлено ранним истощением летучих в ее недрах.
По сравнению с первичновулканогенными кратерами чаще встречаются первичноударные формы, переработанные последующим вулканизмом и тектоникой, в реаультате чего появляются лавовые озера и вулканы на дни-щах и валах, центральные хребты и
новообразованные концентрические структуры (экструзии) и др. [1]. Картина осложняется также присутствием а этих кратерах первичных ударных расплавов, неравномерных проседаний стенок ударных кратеров и др. Остается неизвестным, провоцировался ли такой вулканизм кратерообразующим ударом, или же был наложен на кратер спустя долгое время. В тектоническом смысле Луна представляется весьма пассивной. Образование разрывов и перемещения отдельных блоков коры связаны в основном с формированием бассейнов и крупных кратеров, создающих системы радиальных и концентрических структур, протягивающихся на сот ни километров. Системы небольших субконцентрических выбросов в бассейнах, видимо, связаны с изостатическим перераспределением масс после их образования. Следует лишь отметить, что системы
разрывов в окрестностях бассейнов развиты более интенсивно в северо-западном и северо-восточном направлениях, что связано, вероятно, с оживлением в момент удара древней регматической сети трещинонатости. По северо-западным разрывам в поясе от
Моря Дождей до Моря Нектара видны следы правосторонних горизонтальных перемещений на расстояния до 10-15 км (в сумме для всего пояса разрывов); возможно, эти смещения обусловлены изменением фигуры Луны при торможении ее вращения.

ИСТОРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ. Наиболее детально геологическая история поверхности Луны реконструирована Д. Вилхелмсом [9], и ниже мы придерживаемся его схемы с небольшими изменениями. Хотя среди определений абсолютного возраста лунных образцов есть отдельные значения свыше 4,4 млрд лет, группировки образцов с близкими возрастами (отражающие какие-то определенные события) появляются примерно с 4,2 млрд лет. Очевидно, до этого момента радиоактивные часы в породах слишком часто перезаводились ударными и эндогенными воздействиями.
Поэтому предполагается, что становление коры закончилось между 4,4 и 4,2 млрд лет, неодновременно в разных местах. Какие структуры и в каком количестве существовали в то время, мы оценить не можем, так как все они практически стерты продолжавшейся интенсивной метеоритной бомбардировкой. Донектарский [9], или гиппарховский [3] период начинается с эпохи консолидации лунной коры и продолжается до начала формирования нектарских бассейнов. За это время было образовано около 3400 кратеров с диаметрами 30 - ЗОО км и 28 - 30 бассейнов поперечником свыше 300 км. Одни лишь бассейны с их выбросами соответствующих размеров должны были перекрыть до 85%
поверхности. Структуры этого периода сильно разрушены, искажены и перекрыты, и самые древние из них разрушены настолько, что едва различаются. Поэтому нет оснований считать, что бассейны этого и последующего периодов созданы каким-то всплеском бомбардировки - просто все более древние формы исчезли. Нектарский период - это время формирования 10 - 12 относительно хорошо сохранившихся бассейнов; у бассейнов морей Нектара, Кризисов и Влажности различается часть полей выбросов с их первичной скульптурой и скопления вторичных кратеров. Кратеры этого периода называются также птолемеевскими [3], их должно было образоваться примерно в 2,5 раза меньше, чем гиппарховских (в тех же интервалак размеров). Обычно они имеют хорошо выраженные валы и центральные горки и несколько заглубленные днища (относительно окружающей
местности). Абсолютные возрасты бассейнов определялись по образцам <Аполлонов> и <Луны-20>, которые предположительно относятся к толщам выбросов морей Нектара, Кризисов и Ясности. Они колеблются в пределах 3,85 - 3,95 млрд лет, но более узкие
пределы датировок представляются проблематичными, поскольку не вполне ясно, действительно ли именно эти образцы характеризуют толщи выбросов из названных морей.
Еще неопределеннее возраст базальтов, заполняющих нектарские и донектарские бассейны, поскольку остались неопробованными и самые древние и самые молодые лавы; судя по плотности кратеров и по возрастам базальтов, опробованных в отдельных точках, вулканическая активность, видимо, начиналась вскоре после образования бассейна и продолжалась сотни миллионов лет после этого.
Имбрийский период включает образование двух крупнейших бассейнов - Моря Дождей около 3,85 млрд лет (по датировке его выбросов в местах посадок <Аполлонов»> и Моря Восточного примерно на 50 млн лет позже (по подсчетам плотностей кратеров) и
заполнение этих и ряда других бассейнов базальтами с возрастами 3,2 - 2,5 млрд лет.
Д. Вилхелмс [8, 9] называет первый этап раннеимбрийским, второй - позднеимбрийским. В границы позднеимбрийского этапа попадает также популяция так называемых архимедовских кратеров, образованных после этих двух крупных бассейнов, но до заполнения их базальтами или синхронно с излияниями. Очевидно, в этот этап
максимальных излияний появилось и большинство вулканических кратеров и вулканов и морях и на материках. Надо отметить, что несмотря на сравнительно небольшую разницу в абсолютных возрастах этих двух басейнов Море Восточное выглядит гораздо свежее, чем Море Дождей. Видимо, это объясняется тем, что при образовании каждого нового бассейна грандиозные пунотрясения, сопровождавшие удар, приводили к значительной деградации предшествующих структур.
Эратосфенский период приблизительно с 2,5 до 1 млрд лет характеризуется образованием относительно редких ударных кратеров, не перекрытых лавами, сохранивших первичную
скульптуру вала и вторичные кратеры, но утративших светлые лучевые системы.
Метеоритный поток к концу этого интервала, видимо, дошел до современного уровня. На отдельных участках спорадические излияния лав продолжались до конца периода [5].
Коперниковский период - время формирования самых молодых ударных кратеров с неразрушенными светлыми лучевыми системами. Абсолютный возраст вещества, предположительно выброшенного из ранних коперниковских кратеров, вероятно, лежит в пределах 0,8 - 1,3 млрд лет, возраст одного из самых молодых крупных кратеров Тихо, оцениваемый по плотности кратеров, - от 20 - 40 до 100 млн лет. На днищах и валах крупных коперниковских кратеров видны вулканические структуры, которые, судя по некоторым признакам, формировались длительное время. Однако литосфера к началу этого
периода достигла мощности сотен километров, что ограничивало возможность подачи расплавов на поверхность. Возможно, масштабы ударного плавления под крупными кратерами были больше, чем принято считать. Таким образом, к настоящему времени
довольно хорошо установлены относительная роль ударных и вулканических процессов на Луне и особенности ударных и эндогенных структур, выяснено в общих чертах строение лунной оболочки и построена хронологическая шкала этапов формирования ее поверхности. В то же время до сих пор не существует хороших фотографий полярных областей и обширных территорий на обратной стороне, особенно к западу от Моря Восточного. Геохимическая съемка с орбиты отражает лишь общий характер пород поверхности и проведена только в относительно узкой полосе вдоль трасс орбитальных модулей <Аполлонов>. Вариации мощности коры, неоднородности ее строения и тем более строения мантии остаются во многом предметом догадок и требуют дополнительных сейсмических и гравиметрических исследований; нужны также и магнитометрические исследования. Остаются неопробованными состав и абсолютные возрасты некоторыми типов лунных пород. Шкала событий древнее 3,9 млрд лет требует дальнейшей калибровки.
До сих пор остаются неясными состав и происхождение таких широко распространенных на поверхности образований, как формация Кейли. Все это оставляет наа будущее достаточно широкое поле исследований.

Список литературы
1. Вулканизм и тектоника Луны. М.: Наука, 1974. 252 с.
2. Галкин И. Н. Геофизика Луны. М.: Наука, 1978.
3. Проблемы геологии. М.: Наука, 1969.
4. Суханов А.Л. О структурных обрамлениях лунных морей//Геотектоника. 1979. N 4. С. 3 - 18.
5. Schultz P.Н., Spudis Р. D. Beginning and end of lunar шаге volcanism // Nature. 1983. V. 302. N 5905. Р. 233-236.
6. Taylor S. R. Lunar science а post-Apollo view.N.Y.: Pergamon Ргеss, 1975. 372 р.
7. Toksoz M.N. Lunar and planetary seismo-logy // Revs. Geophys. and Space Phys. 1975. V. 13. N .
8. Wilhelms D. Е., McCanley J. Р. Geologic map of the near side of the Moon// Geol. Surv. 1973.
9. Wilhelms D. Е. The geologic history of the Мооп // US Geol. Surv. Prof. Рарег. Wash. 1987. V. 1348. 302 р.

  Добавить эту страницу в Закладки.ру

Home | О нас | Новости | Каталоги | Если ВЫ нашли метеорит | Статьи и сообщения | Метеоритная коммерция | Фотоколлекция метеоритов | "Метеориты" для народа | Книги | Кратеры | Кометная метеоритика| Мемориал | Ссылки | Обмен кнопками| Фотогалерея | Форум | Гостевая книга| Свяжитесь с нами

Hosted by uCoz