Tektonika és vulkanizmus a Marson ELTE TTK, Marskutatás speciális kollégium

Tektonika és vulkanizmus a Marson ELTE TTK, Marskutatás speciális kollégium

Kereszturi Ákos Collegium Budapest, ELTE Planetológiai Műhely, Magyar Csillagászati Egyesület [email protected]

Belső szerkezet • 30-100 km vastag kéreg • 1300-1500 km vastag köpeny • 1800-2000 km sugarú vasmag • globális mágneses tér • asztenoszféra nincs ? • olvadt vasmag nincs ?

dinamó nem működik

Általános következmények a Marsra vonatkozóan: • földinél kisebb belső hőforrás erős tektonikus aktivitás csak kezdetekben • gyengébb differenciáció több vas marad a köpenyben vasban gazdagabb magmák kisebb viszkozitású lávák laposabb vulkáni képződmények, kiterjedt lávasíkságok • vastag kőzetburok nehezebb szétdarabolódás kezdeteket kivéve (egykori magas hőáram) egyetlen kőzetburok földi típusú globális lemeztektonika nincs

Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület

Globális domborzati viszonyok


Kőzetburok vastagság


Észak-dél eltérés jellemzői • átl. 4-6 km-es domborzati különbség • kéreg vastagsága: • É 20-40 km • D 50-80 km • összetétel: • É: bazalt, andezit (mállott bazalt?) • D: bazalt


Észak-dél eltérés jellemzői Keletkezési modellek: • egyetlen hatalmas becsapódás északon (É/D határ domborzata alapján nem valószínű) • több nagyobb becsapódás északon (vannak nagy kráterekre utaló nyomok, de kráterstatisztika becslés kérdésessé teszi)

Borealis Impact Basin (Wilhelm & Squyres, 19

Elysium Basin (Schultz, 1984)

Utopia Impact Basin (McGill, 1989)

Tharsis Basin (Schultz & Glicken, 1979) North Polar Basin Isidis Impact Basin (Tanaka, 1986)

Chryse Impact Basin (Schultz et al, 1982) Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület

Észak-dél eltérés jellemzői Keletkezési modellek: • egyetlen hatalmas becsapódás északon (É/D határ domborzata alapján nem valószínű) • több nagyobb becsapódás északon (vannak nagy kráterekre utaló nyomok, de kráterstatisztika becslés kérdésessé teszi) • lemeztektonika (nyoma nem látszik, eltemetett?, talán ősi dinamó is ettől) • vulkanikus-tektonikus átalakulás • egycellás konvekció


Tektonikát befolyásolja Tektonika jellemzői: • földinél gyengébb gravitációs tér (kevésbé „nehezek” a kiemelkedések) • kisebb geotermikus gradiens (lassabban nő a hőmérséklet lefelé haladva) • rideg – képlékeny rezsim átmenet mélyebben mélyebbre hatoló törések • krioszféra jéganyaga mint kenőanyag? Tektonika formái: • teljes kőzetburok egyben történő elmozdulása • földi globális lemeztektonikához hasonló jelenség nyomai kezdetekről • tágulásos szerkezetek • összenyomódásos képződmények • oldalelmozdulások


Egész külső burok elfordulása

• Tharsis-hátság nagy tömege instabil kőzetburok egész burok elfordulása Tharsis az egyenlítőre került + globális törésrendszer keletkezett


Kőzetborok szétterülésének nyoma • normál-reverz mágnesezettségű sávok • transzform vetők • egyetlen ősi hátság (vagy több közeli, egymással párhuzamos) • kb. 3,2-3,5 milliárd évvel ezelőtt és korábban


Globális törésrendszer a Tharsis körül • Tharsis-hátságra koncentrikus szerkezet • egész bolygón megfigyelhető


Hegységképződés jellegű folyamatok Hegység jellegű kiemelkedések kialakulása: • becsapódás • vulkanizmus • tektonikus: • nincs globális lemeztektonika • nincs izosztatikus kiemelkedés nyoma • tektonikus eredetű kiemelkedések: • lávagerincek • Thaumasia-plató Földihez hasonló hegységképződés hiányának oka: • globális lemeztektonika hiánya • heves belső aktivitás hiánya a kompressziókhoz


Valles Marsineris • Tharsisra radiális törések legjobban felnyílt ága • párhuzamos árkok • beszakadásos süllyedék • keleti végén víz feltörések • vizes időszakban nagy üledékes lerakódások


Gyűrődéses jellegű szerkezetek Kevés vagy csak mi ismerünk keveset •lávagerincek • PLD rogyások


Vulkanizmus alapjai a Marson Földénél kisebb belső hőforrások: • vastag kőzetburok • forró foltok felett állandó helyzetű kéreg • gyenge belső differenciáció lávák magasabb vastartalma viszkozitás

kisebb

Következmény: • nagy magmatömegek (benyomulni nehéz, kritikus tömeg nagy) • nagy magmatestek hosszú időskálájú aktivitás • benyomulás kvázi-periodikus aktív/inaktív időszakok váltakozása • időszakosan aktív, általánosságben extrém nagy vulkánok • földinél gyengébb gravitációs tér vulkánok kevesebbet „nyomnak” • földinél magasabb vastartalom kis viszkozitás kiterjedt lávasíkságok Földinél kisebb légnyomás: • magma buborékosodása kisebb belső gáznyomásnál történik • könnyebben lesz robbanásos a kitörés • sok piroklasztikum


Kitörési típusok a Marson Kis gravitáció: • kitörési felhők intenzívebb emelkedése magasabb kitörési felhők • kis légnyomás horizontálisan óriási felhők • alkalmanként bolygó méretű kihullási zóna • ritkább légkör kisebb gázssűrűség a kitörési felhőben kevesebb szállított anyag


Tharsis-hátság • Mars egész fejlődéstörténete alatt aktív • globális tektonikus hatás • Valles Marineris területén 8 km vastag vulkáni összlet is • korai légkör és víz pótlása • áradások kiváltása • légköri H2O csapdázás • szuperplum?


Vulkáni felépítmények • földénél kisebb belső hőforrások • vastag kőzetburok • nincs lemeztektonika (tartósan) • forró foltok állandó helyen táplálnak vulkánokat • hosszú időskálájú aktivitás • nagyméretű vulkáni felépítmények


Vulkáni felépítmények: pajzsvulkánok, paterák

• kis viszkozitású lávák • lapos vulkáni kúpok • rendkívül lapos paterák: finom piroklasztikum


Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák

Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, ELTE TTK Természetföldrajzi Tanszék, Magyar Csillagászati Egyesület

Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kalderák


Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kalderák Pszeudokráterek


Egyéb vulkáni képződmények Lávacsatornák Kalderák Pszeudokráterek Nagy „lávatáblák”


Vulkánok területi eloszlása • forró foltokhoz kapcsolódó • nem vonalak mentén (bár Pavonis, Ascreus, Arsia vonal mentén) • nagy vulkáni hátságok: • Tharsis • Elysium • Hellas környéke


Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület THE DISCOVERY OF COLUMNAR JOINTING ON MARS. Moses P. Milazzo1, Windy L. Jaeger2, Laszlo P. Keszthelyi2, Alfred S. McEwen1, Ross A. Beyer3, and the HiRISE Team, Lunar and Planetary Science XXXIX (2008) 2062

• marsmeteoritok: főleg bazalt • bazalt, alárendelten andezit • bazalt: oszlopos elválás Vulkáni kőzetek

Vulkáni kőzetek • marsmeteoritok: főleg bazalt • bazalt, alárendelten andezit • bazalt: oszlopos elválás • térbeli elterjedés: • bazalt főleg délen • andezit, bazaltandezit főleg északon • egybevág az elgondolással, hogy északon tovább tartott/intenzívebb volt a hőkiáramlás erősebb differenciáció • de igen bizonytalanak a mérések!

“bazalt”

“andezit”

Bandfield et al, Science 2000 Using MGS-TES data


Vulkán – jég kölcsönhatások • forró hulló vulkanitok: permafroszt olvasztás • víz feltörések (áradásos csatornák) • lávafolyások – vízfolyások öszekapcsolódása (Elysum, Tharsis) • pólussapka olvasztás


Vulkán – jég kölcsönhatások Jég olvasztás • kiömlött láva, kihullott pirokalsztikum

EPISODIC GEOLOGIC EVOLUTION OF MARSGerhard Neukum, European Mars Science and Exploration Conference: Mars Express & ExoMarsESA-ESTEC, Noordwijk (NL), 12-16 November 2007


Vulkán – jég kölcsönhatások Jég olvasztás • kiömlött láva, kihullott pirokalsztikum Ismétőldés (?): • H2O kiválás • vulkánkitörés • olvadás • lávafolyás • kiszáradt vulkanitok

EPISODIC GEOLOGIC EVOLUTION OF MARSGerhard Neukum, European Mars Science and Exploration Conference: Mars Express & ExoMarsESA-ESTEC, Noordwijk (NL), 12-16 November 2007


Vulkán – jég kölcsönhatások Jég olvasztás

MEGAOUTFLO(W) ciklusok vulkanizmustól induló globális felszínalakulási időszakok • vulkáni képződmények felépülése • juvenilis gáz kibocsátása a légkörbe • krioszféra olvasztás • áradásos csatornák keletkezése • állóvízek keletkezése, befagyása • megemelkedő légköri H2O koncentráció és erősebb illókörforgás • savasabbá váló felszíni kémiai környezet Pólussapka alatti vulkánok: • délien • északon 2008: 284 db


Vulkán – jég kölcsönhatások Freatomagmás kitörések • magma + víz robbanásos kitörés • főleg Athabasca Valles: • kúpok, kerekded mélyedések • 5-50 m átmérő, lejtőszög ~30 cementált poranyag • főleg ahol vékony a láva könnyebb gáz kiszökés Freatomagmás vulkáni kúp mezők

MORPHOLOGIC CHARACTERISTICS AND GLOBAL DISTRIBUTION OF PHREATO-VOLCANIC CONSTRUCTS ON MARS AS SEEN BY HiRISE. W. L. Jaeger1, L. P. Keszthelyi1, D. M. Galuszka1, R. L. Kirk1, and the HiRISE Team, Lunar and Planetary Science XXXIX (2008) 2428


Vulkanikus aktivitás története • déli felföldek vulkánjai • Tharsis, Elysium-hátság fő vulkáni képződményei • Tharsis, Elysium-hátság fiatal vulkánjai primitív magma

differenciált magma

több vulkanit

kevesebb vulkanit

alacsonyabb, laposabb vulkánok

magasabb, meredekebb vulkánok

kiterjedt magma források

lokális magma források Kereszturi Ákos, Collegium Budapest, Magyar Csillagászati Egyesület

frakcionációs paraméter

Vulkanizmus: Noachian ((4,5) 4,0-3,8) • kiterjedt (hasadék?) vulkanizmus • északi síkságok feltöltése • Valley Marineris felnyílásának fő időszaka • déli pólussapka alatti vulkanizmus olvadás, vízfeltörés • paterák keletkezése • Tharsis-hátsághoz kapcsolódó törések kialakulása


Vulkanizmus: Hesperian (3,9-3,1) • kiterjedt (hasadék?) vulkanizmus • északi síkságok feltöltése • Valley Marineris felnyílásának fő időszaka • déli pólussapka alatti vulkanizmus olvadás, vízfeltörés • paterák keletkezése • Tharsis-hátsághoz kapcsolódó törések kialakulása


Vulkanizmus napjainkban? • aktivitás a elmúlt 4,5 milliárd évben eltérő időpontokban • valószínűtlen, hogy pont most ért véget • magmakamrák ~nagyok lehetnek • legintenzívebb nyomok 3,7-3,3 milliárd éve • utána globális változás? (savasabb, szárazabb bolygó) •Tharsis-hátság: utoljára 5-20 millió éve • Elysium: Athabasca Vallis: utóbbi 100 millió élvben, de „jégtáblák” akár 10 millió éve is lehetett aktivitás • északi sarkvidék: nagyon fiatal vulkáni képződmények (?) – de inkább mások… • geotermikusan aktív forró terület nem mutatkozik • légköri metán: vulkanikus/fotokémiai/biogén?


Belső erők időbeli változása Földénél kisebb tömeg: • adott tömegre nagyobb felület • gyorsabb kihűlés • belső energiaforrások gyorsabb csökkenése • gyengülő vulkanizmus • „keményedő” és vastagodó kőzetburok


Vulkanizmus szerepe a bolygófejlődésben Kezdetekben erős vulkáni aktivitás • gázkibocsátás • H2O kibocsátás • üvegházhatás erősítése • magasabb geotermikus gradiens • visszahulló vulkanitok olvasztó hatása Halvány ősnap paradoxon


Vulkanizmus szerepe a bolygófejlődésben Vulkanizmus időbeli változása • legerősebb kezdetekben • 2-3 milliárd éve erősen gyengült • legfrissebb nyomok: 5-20 millió éves


Mars helyzete a bolygók között vulkanotektonikus aktivitás és fejlettség szerint


Tektonika és vulkanizmus a Marson ELTE TTK, Marskutatás speciális kollégium

Recommend Documents