Геологи изучают планеты

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 километров, для которых нельзя допустить процессов вулканизма.

Для Луны, Меркурия и Марса метеоритная бомбардировка очевидна. Кратеры — наиболее распространенная форма рельефа. Они составляют непрерывный по размерам ряд от микроструктур до гигантских бассейнов, имеющих тысячи километров в поперечнике. На безатмосферных небесных телах (Меркурий, Луна, Фобос, Деймос и др.) метеоритные кратеры сохранились в прекрасном состоянии. В отличие от разрушенных и погребенных земных астроблем, на космических изображениях поверхности планет земной группы и их спутников отчетливо видны все детали строения метеоритных кратеров.

Кольцевой вал — насыпная структура, обрамляющая кратер. Как правило, вал асимметричен, так как его внутренний склон круче внешнего. Объем кольцевого вала для метеоритных (импактных) структур обычно составляет 20-40% от объема выброшенной породы.

Днище кратеров имеет различное сечение (плоскодонное, чашеобразное и т. п.); его форма и строение усложняются с увеличением поперечника — днища крупных кратеров осложнены трещинами, рытвинами, буграми, центральными горками. Центральная горка, или центральный пик, образуется в кратерах диаметром от 5 до 50 км. Ее образование объясняется согласно законам механики упругой отдачей пород поверхности — слоистой мишени. В кратерах диаметром более 50 км образуется система центральных кольцевых поднятий.

Импактные структуры более молодого возраста имеют лучшую сохранность. Это правило может быть использовано для относительной датировки кратерированных поверхностей планет земной группы. Степень разрушения кратеров зависит от воздействия внутренних — эндогенных и поверхностных — экзогенных процессов: тектонических деформаций вулканизма, выветривания и т. п. Однако разрушительное действие этих факторов на планетах земной группы незначительно, и кратеры выглядят достаточно "свежими". Было установлено, что скорость разрушения структуры находится в зависимости от ее диаметра: чем меньше структура, тем быстрее она уничтожается. Быстрее всего разрушается рельеф рыхлых выбросов из кратеров.

Изучение снимков поверхности Марса позволило по степени сохранности кратеров выделить и описать четыре их возрастных генерации, названные по наименованиям характерных кратеров — королёвская, ломоносовская, кеплеровская и ньютоновская. К королёвской генерации отнесены наиболее свежие молодые кратеры хорошей сохранности диаметром преимущественно меньше 30 км. Они имеют резко выраженные валы, относительно гладкие склоны, отчетливые выбросы. Ломоносовская генерация объединяет кратеры размером от 30 до 100 км, подвергшиеся некоторым вторичным изменениям. Валы кратеров достаточно хорошо выражены, но уже сглажены, часто состоят из отдельных фрагментов. Склоны разрушены гравитационными и эоловыми процессами. Выбросы видны достаточно хорошо. К кеплеровской генерации относятся кратеры размером от 100 до 200 км, в значительной степени разрушенные. Их валы представлены отдельными фрагментами, часто образующими не кольцевую, а близкую по форме структуру. Дно кратеров под воздействием эндогенных и экзогенных процессов выровнено. Редко видны останцы центральных горок. Выбросы обычно не сохраняются. К ньютоновской генерации относят почти целиком разрушенные структуры диаметром часто свыше 200 км.

Среди импактных кратеров перечисленных генераций на Марсе установлены ударные структуры-гиганты поперечником до 1800 км. На плоском дне этих впадин, обычно расположенном на 3-4 км ниже среднего высотного уровня планеты, видны лишь отдельные импактные кратеры небольших размеров и хорошей сохранности. Эти депрессии иногда являются вместилищем эоловых накоплений.

Строение простого (а) и сложного (б) метеоритного кратера. 1 — породы цоколя; 2, 3 — брекчия (2 — остающаяся на месте, 3 — перемещенная); 4 — переплавленные, измененные породы (импактиты); 5 — граница зоны деформации

По периферии впадин развиты Кордильеры — кольцевые горные поднятия с расчлененным рельефом. В плане они имеют форму сегментов шириной 200-300 км. Название "Кордильеры" принято по аналогии с лунными Кордильерами, которые примыкают к круговым морям. К подобным тектоническим сооружениям можно отнести и краевые поднятия в обрамлении Тихого океана (кордильеры Северной и Южной Америки). Их образование на всех планетах, несомненно, связывается с формированием самих круговых депрессий.

Круговые впадины и кордильеры сопровождаются радиально-концентрическими системами разломов. Впадины ограничены резкими кольцевыми уступами высотой 1-4 км, возможно, разломной природы. Местами дуговые разломы видны в пределах Кордильер. По периферии круговых впадин намечаются радиальные разломы. По аналогии с Луной эти структуры названы талассоидами. К талассоидам на Марсе относятся впадины Аргир, Эллада, Хрис и Исида.

Метеоритные кратеры Марса различных возрастных генераций. а — королёвской (новейшей), б — ломоносовской (новой), в — кеплеровской (древней), г — ньютоновской (древнейшей)

Обращает на себя внимание определенная закономерность в их расположении на поверхности Марса. Две северные структуры Исида и Хрис находятся примерно на одной широте на границе "океан"-"континент". Два южных талассоида Аргир и Эллада располагаются также на одной широте, но в пределах континентальной части планеты, причем Хрис и Аргир вытянуты по одному меридиану, Эллада и Исида соответственно — по другому, более восточному. В целом же эти структуры расположены по углам огромного прямоугольника. Научного объяснения этот факт пока еще не получил.

Как же возникли талассоиды на Марсе? Вопрос этот очень сложен. С одной стороны, они напоминают гигантские кратеры, для которых можно допускать образование при взрыве метеоритов астероидных размеров — так называемых планетезималей. При этом остаточные массы этих тел, скрытые под базальтовым выполнением и песчаными наносами впадин, явились источниками значительных положительных аномалий силы тяжести — "масконами".

В связи с импактной гипотезой интересно отметить оригинальное предположение американского ученого Г. Максуини. По его мнению, несколько необычных по составу метеоритов, в том числе два недавно найденных в Антарктиде, попали на Землю с Марса. Вероятно, что в Марс врезался и взорвался такой огромный метеорит, куски породы которого в результате мощнейшего взрыва были выброшены за пределы планеты и достигли поверхности Земли. Не являются ли эти "посланцы" с Марса свидетелями образования талассоидов на этой планете?

По другой гипотезе талассоиды — продукт глубинных тектонических преобразований.

На Луне выделяются три возрастных группы импактных структур.

Коперниковская (самая молодая) группа объединяет кратеры с четко выраженными валами высокой степени сохранности, с крутыми внешними и внутренними склонами.

К птоломеевской группе относятся кратеры с валами, достаточно высоко поднимающимися над днищем. Часто валы имеют сложное строение благодаря развитию многочисленных мелких более молодых кратеров. Наряду с плоскими днищами имеются днища сложного строения с отдельными центральными пиками и центральными хребтами.

Структуры доптоломеевской (древней) группы характеризуются сильно разрушенными валами, часто лишь слабо возвышающимися над поверхностью материковых областей. Иногда такие валы только намечены концентрическими грядами и отдельными пологими холмами. В других случаях они расчленены системами гребней, образующими ряд субпараллельных линий. У наиболее крупных древних кратеров имеются обширные плоские днища, частично осложненные более молодыми кратерами.

Большое значение для установления относительного возраста различных поверхностей планет играет плотность кратерирования: чем древнее поверхность, тем большее количество соударений с метеоритными телами она должна была испытать. Таким образом, относительно древняя поверхность на фотографическом изображении той или иной планеты должна выглядеть наиболее интенсивно кратерированной. Используя это правило, на некоторых планетах земной группы удалось выделить разновозрастные структуры.

Луна является хорошо изученным к настоящему времени небесным телом. Отсутствие явных признаков эндогенной и экзогенной активности на ней обусловили хорошую сохранность импактных структур, неравномерное распределение которых показало, что предела насыщения импактные кратеры достигают в древних материковых областях. В молодых морских депрессиях кратерирование минимально. Оценки абсолютного возраста образцов лунных пород показали, что на ее поверхности наряду с молодыми кратерами существуют ударные структуры, возраст которых является весьма внушительным и равен 4,4-3,8 млрд. лет.

На Марсе в основу определения относительного возраста тектонических процессов положены результаты анализа плотности распределения импактных кратеров, их морфологические особенности, сохранность и размеры, а также геологические соотношения различных поверхностей. Используя этот принцип, авторам настоящей работы удалось выделить на этой планете несколько типов поверхностей с четкими границами, в пределах которых кратеры распространены равномерно, и их количество на единицу площади остается постоянным. По аналогии с Луной Марс также на ранних этапах своего развития подвергался интенсивной метеоритной бомбардировке, которая 3,0-3,5 млрд. лет назад сократилась примерно до современного уровня.

Небезынтересно знать, как велись расчеты плотности кратерирования. Под плотностью кратерирования понималось либо количество кратеров определенных диаметров на единицу площади, либо отношение суммарной площади кратеров больше определенного диаметра к площади рассматриваемой поверхности. Наиболее подходящими для подсчета оказались кратеры диаметром от 4 до 10 км на площади 10 млн. км2, так как количество их достаточно для статистической обработки, а скорость разрушения не так велика, как у более мелких структур.

Получив значения плотности кратерирования различных поверхностей Луны и других планет, в частности Марса, и значения абсолютного возраста пород Луны, можно, используя сравнительно-планетологический метод, установить абсолютный возраст поверхности Марса.

Метеоритная бомбардировка играет существенную роль на ранних стадиях развития планет. Метеоритные кратеры имеют важное значение для датировки различных структурных поверхностей. Метеоритная бомбардировка является процессом, общим для формирования рельефа поверхности и структуры коры планет земной группы, в том числе и Земли.

Космические снимки Земли показали, что и на нашей планете имеется большое количество кольцевых структур. При их исследовании была установлена одна интересная особенностью, чем древнее изучаемый комплекс пород, тем большее количество кольцевых структур на нем дешифрируется. Многие из них были обнаружены в фундаменте под чехлом рыхлых пород. Особенно много кольцевых структур выявлено на древних платформах — наиболее стабильных областях литосферы. Диаметр этих структур разнообразен и варьирует в широких пределах от сотен метров до десятков и сотен километров. Окончательно вопрос о происхождении многих кольцевых структур на Земле пока еще не решен. Несомненно, что эти структуры имеют различное происхождение. Однако часть их представляет собой разрушенные древние метеоритные кратеры, аналогичные тем, которые повсеместно покрывают поверхности других планетных тел.

Многие исследователи считают, что метеоритная бомбардировка Земли являлась главнейшим процессом на догеологической стадии ее развития. К сожалению, следы этой ранней метеоритной бомбардировки Земли оказались стертыми последующими процессами ее геологического развития — тектоническими движениями, магматизмом и метаморфизмом. Благодаря этому, и в особенности благодаря разрушительному воздействию атмосферы и гидросферы в настоящее время следы метеоритной бомбардировки Земли реконструируются с большим трудом.

Советские геологи и геофизики В. В. Федынский, В. Л. Масайтис, М. В. Селивановская, Б. С. Зейлик, А. И. Дабижа, В. И. Фельдман, А. А. Вальтер и многие другие подробно изучили структуры, образованные на поверхности Земли в результате метеоритной бомбардировки. Эти структуры получили название импактных космогенных, или метеоритных.

Зависимость возраста поверхностей Марса от плотности их кратерирования

Поверхности | Плотность кратерирования (4-10 км) | Абсолютный возраст в млрд. лет (ориентировочно)

Древних частей континентов | 250-140 | Более 4,0

Кордильер талассоидов | 220-170 | Более 4,0

Относительно молодых частей континентов | 160-130 | Около 4,0

Океанов | 100-50 | 1,5-0,7

Новейших лавовых покровов | 30-10 | 0,5-0,2

Различают два типа метеоритных кратеров: ударные — диаметром менее 100 м и взрывные — диаметром более 100 м. Первые являются результатом падения небольшого метеорита; вторые возникают при взрыве после некоторого заглубления метеорита в породы мишени.

Схематическая карта астроблем Земли

В настоящее время на Земле установлено около 100 ударных структур, или астроблем, названных так в 1960 г. американским геологом Р. Дитцем. Астроблема в переводе с греческого означает "звездная рана". Распределение астроблем на поверхности Земли неравномерно: в Европе их насчитывается 30, в Северной Америке — 26, Южной Америке — 2, Австралии — 9, Африке — 18, Азии — 14. Изученные астроблемы морфологически очень похожи на кратеры Луны, Марса, Меркурия. Они имеют округлую в плане форму, диаметр до 100 км и выявляются по характерному насыпному валу, выступающему в виде возвышенности вокруг воронки, по наличию центрального поднятия — центральной горки, по отчетливому радиально-кольцевому расположению трещин, по присутствию раздробленных пород, следов сотрясений и другим признакам. Однако самым надежным критерием их выделения является обнаружение остатков метеоритного вещества и специфических изменений в породах, происшедших в результате воздействия взрывной волны и высокой температуры при взрыве. Было рассчитано, что при столкновении с горными породами метеоритов, движущихся со скоростью более 3-4 км/с, начальное давление должно равняться 109 Па при температуре 10000° С. Рассчитанное теоретическое время воздействия ударной волны на породу — миллионные доли секунды. За эти мгновения давление резко возрастает. При образовании кратера диаметром 50 км почти мгновенно выделяется энергия, равная 1022 Дж. Естественно, что такая энергия не может оставить без последствий породы мишени. При давлениях от 4*109 до 5*1010 Па в минералах и породах происходят пластические деформации и твердофазовые переходы, а при нагрузках свыше 5*1010 Па — плавление и частичное испарение вещества. Все эти термодинамические изменения приводят к серьезным перестройкам горных пород в районе удара.

Как же обнаружить астроблему на поверхности Земли? Ведь в настоящее время эта древняя отрицательная структура разрушена, эродирована и скрыта. В вопросе обнаружения астроблем существенную роль должны сыграть космические снимки, на которых выявлены многочисленные кольцевые образования. Так, например, Б. С. Зейликом по результатам дешифрирования космических снимков и анализу геофизических полей в Казахстане описаны следующие гигантские астроблемы — гиаблемы, требующие дальнейшего изучения: Ишимская (Тенизская) диаметром около 700 км, Прибалхашско-Илийская поперечником также около 700 км, Токрауская — 250 км, Каибско-Чуйская, Джезказганская и др.

О том, как трудно распознать на поверхности Земли ударный кратер, наглядно свидетельствует история изучения Попигайской структуры, расположенной на севере Среднесибирского плоскогорья в басейне р. Попигай — правого притока р. Хатанги. Эта астроблема, диаметр которой достигает 100 км, имеет округлую форму с абсолютными отметками днища 20-80 м и бортами, возвышающимися над днищем на 200 м.

Попигайская структура, открытая геологами в 1946 г., в разное время рассматривалась как грабен, как эрозионная впадина, как вулканический кратер и т. п. Лишь в 1970 г. в результате тщательного анализа полевых исследований и всех имеющихся материалов В. Л. Масайтису и его коллегам удалось обосновать ее метеоритное происхождение. Было доказано, что Попигайская котловина — один из крупнейших на Земле метеоритных кратеров. Северо-восточная и восточная части днища кратера представляют собой сильно заболоченную равнину, а остальная часть днища приподнята и характеризуется расчлененным рельефом. В приподнятых частях днища развиты плоские возвышенности и полукольцевые гряды высотой свыше 250 м. Вдоль западного и северного бортов котловины в 50 км от ее центра выделяются прерывистые цепи возвышенностей, ориентированных параллельно бортам кратера. Структура четко фиксируется в гравитационном и магнитном полях и на космических снимках. В. Л. Масайтис выделяет в Попигайском кратере внутреннюю воронку диаметром около 75 км, заложенную в породах кристаллического фундамента, и внешнюю — диаметром 100 км, расположенную в породах осадочного чехла. Структура обрамлена центробежными разрывами. Породы, изученные в пределах структуры, претерпели глубокие изменения за счет проявления ударного метаморфизма. Они интенсивно раздроблены и переплавлены.

Метеоритный кратер Эльгыгытгын. Фото Л. Б. Грановского. Вид с юго-востока

В. Л. Масайтис, исходя из геологической модели кратера, подсчитал примерный объем его расплавленного материала, равный примерно 1750 км3. По данным радиологических измерений, попигайское событие произошло 38,9 млн. лет тому назад.

В центральной части Украинского кристаллического массива, в районе с. Зеленый Гай Криворожской области, была выявлена и намечена к дальнейшему изучению Зеленогайская астроблема, которая относится к разряду достоверных космогенных структур. Эта структура, по данным В. П. Брянского, А. А. Вальтера и Л. М. Фроловой, представляет собой воронку диаметром около 1,5 км глубиной до 0,2 км. В породах воронки выявлены следы ударного метаморфизма. Были обнаружены обломки пузырчатых стекол плавления, установлены конусы разрушения пород и другие признаки.

Рассмотрим еще один ударный кратер Эльгыгытгын, расположенный на Чукотке. В рельефе кратер выражен озером диаметром 15 км и глубиной до 170 м. Озерная впадина имеет округлую форму, обрамлена валом, возвышающимся над уровнем воды на 200-400 м. Кратеру соответствуют отрицательные магнитная и гравитационная аномалии. Породы вала несут явные признаки ударного метаморфизма: содержат оплавленные стекла и высокобарические минералы (коэсит). Датировка калий-аргоновым методом определяет возраст кратера Эльгыгытгын в 3,5 млн. лет.

Достоверно установленные талласоиды на Земле неизвестны. Однако некоторые геологи относят к образованиям подобного рода Венгерскую впадину, район Мексиканского залива, Прикаспийскую впадину, район Зондских и Марианских островов и другие регионы, требующие дополнительного изучения. К структурам, также требующим дополнительного изучения, относится Центральнокольский кратер размером 250X150 км, открытый И. А. Нечаевой.

Космические снимки Земли свидетельствуют о том, что на поверхности нашей планеты кольцевые структуры представлены в изобилии. Не вызывает сомнения, что часть кольцевых образований имеет импактное происхождение и является продуктом метеоритной бомбардировки. Задача геологов заключается в дальнейшем детальном их изучении и выявлении закономерностей распределения полезных ископаемых, связанных с ударным метаморфизмом. Во всяком случае, так называемые зювиты — породы импактного происхождения из кратера Рис в ФРГ — явились прекрасным строительным материалом. Некоторые исследователи считают также, что крупное месторождение меди и никеля Седбери в Канаде приурочено к древней астроблеме. Это заключение не бесспорно, но необходимо учитывать возможность проникновения по ослабленной зоне коры под крупной астроблемой магматических расплавов и рудоносных растворов.

Гигантские трещины

В своих исследованиях геологи уделяют много внимания разломам — гигантским трещинам в земной коре; некоторые из них прослеживаются на сотни и тысячи километров. В зависимости от характера напряжений в коре возникают разломы разного типа. В условиях растяжений образуются трещины отрыва, так называемые раздвиги, а при значительной величине растяжения происходит разрыв земной коры, и возникают громадные впадины — рифты. Примером такого рифта служит впадина озера Байкал, детально изученная в последние годы советскими учеными. Рифты прослежены на дне океанов вдоль срединно-океанических хребтов. Вместе с подобными структурами на континентах они образуют мировую рифтовую систему. Рифты намечают положение границ между плитами литосферы. Вдоль них концентрируются очаги землетрясений и вулканические аппараты.

При сжатии горные породы сминаются в складки, сопровождаемые разрывами типа взбросов и надвигов. При большой величине сжатия возникают шарьяжи, при которых пластины горных пород наползают друг на друга, перемещаясь иногда на многие десятки километров. Если такая пластина пересекается буровой скважиной, то под ней могут быть вскрыты более молодые отложения.

Иногда массивы горных пород оказываются смещенными относительно друг друга в вертикальном направлении. В этом случае обычно они обрамляются прямолинейными уступами в рельефе, которым отвечают сбросы. Нередко блоки смещаются в горизонтальном направлении, то есть параллельно поверхности Земли. Подобные нарушения называются сдвигами. Широко известны Талассо-Ферганский сдвиг в Средней Азии и Сан-Андреас в Северной Америке, по которым допускаются перемещения на многие десятки и даже сотни километров.

Изучение разломов имеет важное практическое значение. Разломы сопровождаются зонами повышенной раздробленности пород, а, следовательно, и повышенной проницаемости для магматических расплавов и рудоносных растворов. Таким образом, они приобретают рудоконцентрирующее значение.

Особенно отчетливо разломы выделяются на космических снимках земной поверхности. Благодаря большой обзорности этих снимков на них видна вся сложная система гигантских трещин, рассекающих земную кору.

В изучение разломов большой вклад внесли советские геологи — А. В. Пейве, В. В. Белоусов, В. Е. Хаин, Н. А. Беляевский, А. И. Суворов, Д. П. Резвой, А. Е. Михайлов, М. В. Гзовский, Е. Е. Милановский и др. Несмотря на большое число исследований, еще многие проблемы, связанные с изучением разломов, остаются нерешенными. Например, одни исследователи полагают, что в земной коре проявлена единая сеть крупных разломов, закономерно ориентированная по отношению к оси вращения Земли. В этом случае образование разломов должно быть определено проявлением напряжений, возникающих при вращении земного шара, иначе говоря,- ротационных сил. Другие исследователи объясняют образование разломов, прежде всего перемещениями литосферных плит с образованием трещин растяжения — рифтов — в местах их расхождения, надвигов и шарьяжей — в местах их сближения.

Изучение дна океана позволило выявить в его пределах многочисленные разломы. Океанические разломы явно превосходят континентальные по протяженности. Они прослеживаются на расстоянии 3-4 тыс. км. К ним относятся и рифты вдоль срединно-океанических хребтов, а также поперечные, так называемые "трансформные" разломы.

В земных условиях многие вопросы, связанные с изучением, глобального рисунка разломов, решаются с трудом. Во-первых, большая часть поверхности скрыта под водами морей и океанов и пока еще изучена недостаточно. Во-вторых, и на суше значительные пространства покрыты чехлом осадочных пород и поверхностных отложений, скрыты под густой растительностью, где трудно расшифровать структурный рисунок. В этом отношении фотопортреты Луны, Марса, Меркурия выглядят более структурно. На них виден как бы остов горных пород, рассеченный множеством трещин, в том числе и гигантских разломов.

На поверхности Луны трещины впервые были детально изучены по телескопическим и космическим снимкам известным геологом и селенологом А. В. Хабаковым. Трещины довольно густо насыщают лунные континенты. В пределах многих участков разломы образуют сетки северо-восточного и северо-западного направлений. Длина таких линий достигает 100 км. Особенно отчетливо сетка разломов выражена в районе так называемого Центрального перешейка между Морем Дождей и Морем Ясности. Некоторые крупные разломы на поверхности Луны имеют собственные названия. Выделяется, например, разлом Прямая Стена в Море Облаков. Это довольно крутой уступ, наклон которого местами достигает 40°.

Несмотря на огромные успехи последних лет в изучении лунных пород, исследования разломов Луны продвинулись ненамного. Один из небольших разрывов на днище кратера Лемонье, затопленного базальтами, был изучен с помощью "Лунохода-2" в районе зоны сочленения горного массива Тавр и впадины Моря Ясности. Этот разлом протяженностью около 18 км и шириной 0,3-0,5 км назван "Борозда Прямая". Разлом выражен в рельефе в виде прерывистой борозды глубиной до 50-60 м. На склонах борозды развиты глыбовые россыпи.

Лунные разломы выражены трещинами растяжения, иногда сбросами. Несмотря на тщательные исследования, на видимой стороне Луны было отмечено лишь несколько больших сдвигов со смещением до 7-8 км. Снимки Луны особенно благоприятны для обнаружения перемещений по разломам из-за развития множества кратеров. Перемещения легко устанавливаются по нарушениям валов кратеров, пересеченных разломом. Вдоль некоторых разломов прослеживаются длинные узкие гребни, очень напоминающие дайки — пластины магматических пород, выжатые и застывшие вдоль трещин.

По сравнению с лунными континентами на лунных морях разломов гораздо меньше. Однако концентрация разломов отмечается в зонах сочленения континентов и морей. Это вполне закономерно. Достаточно вспомнить Тихоокеанский пояс на Земле со множеством разрывов, с которыми связаны очаги разрушительных землетрясений. Несмотря на слабую в целом сейсмичность Луны, здесь также была отмечена повышенная концентрация эпицентров лунотрясений в зоне перехода между континентальной областью и впадиной Океана Бурь.

Разломы Марса сразу привлекли внимание исследователей. Они оказались очень разнообразными, а по размерам даже превосходящими наиболее протяженные аналогичные структуры земной поверхности.

Особенно выделяется система разломов, получившая название Копрат, позднее переименованная в Долину Маринер. Она протягивается почти на 4000 км. Ширина этой системы разломов достигает 500 км. Она состоит из целого ряда гигантских провалов глубиной в несколько километров и шириной до 100-250 км. На склонах провалов развиты оползни и обвалы. По облику на снимках эта система полностью аналогична рифтовым структурам на Земле. Рифты Земли и Марса оказались настолько похожими, что пока еще никто из исследователей даже не усомнился в общности их происхождения. Рифтовая система Марса располагается на своде и склоне грандиозного поднятия Фарсида, увенчанного гигантскими вулканами. Интересно, что и в земных условиях рифты обычно оказываются приуроченными к сводовым воздыманиям и сопровождаются многочисленными вулканами.

На поднятии Фарсида видно множество радиальных трещин. Отдельные их группы протягиваются на огромные расстояния — до 5000 км. Они имеют формы вееров, так как при удалении от склона поднятия Фарсида густота разрывов резко снижается. На самом поднятии трещины иногда разделены промежутками всего в несколько километров. На Земле нет аналогов такому удивительному сочетанию разрывов, хотя нередко можно наблюдать радиальное расположение разрывов по отношению к сводовым поднятиям.

На снимках Марса привлекают внимание своеобразные структуры — так называемые лабиринты и хаосы. Особо выделяется Лабиринт Ночи, также расположенный на поднятии Фарсида вблизи окончания рифтовой системы. Это участки с повышенной раздробленностью коры. Здесь располагаются многочисленные удлиненные провалы с крутыми склонами. Провалы прямолинейны и в целом образуют сложную мозаику блоков коры. На Земле нет подобных образований, хотя в чем-то на них немного похожи некоторые участки океанического дна со сложным рельефом, например, в проливе Дрейка между Южной Америкой и Антарктидой.

Система гигантских провалов в Долине Маринер на Марсе. Видны оползни и обвалы

Обширные океанические пространства северного полушария Марса сравнительно слабо затронуты разрывными нарушениями, зато в пределах континентального полушария разрывов очень много. Большинство разломов на континентах Марса имеет незначительную протяженность в пределах первых десятков километров. Но многие разломы группируются в зоны-линеаменты, которые прослеживаются на тысячи километров. В рисунке разломов проявляется вполне отчетливая закономерность. Большинство разломов ориентировано диагонально по отношению к оси вращения планеты.

На снимках Меркурия отчетливо выделяются трещины, образованные при растяжении. Особенно много таких трещин во впадине Калорис. Наряду с трещинами растяжения в коре Меркурия проявлены специфические разрывы типа взбросов и надвигов, что совершенно не свойственно Луне, несмотря на всю схожесть фотопортретов этих небесных тел.

На снимках Меркурия внимание исследователей сразу же привлекла система протяженных уступов в виде изогнутых, дуговидных, иногда извилистых линий. Они прослеживаются на десятки и сотни километров. Высота уступов — от нескольких сотен метров до 3 км. Их ограничивают округленные, неровные края, не характерные для нормальных сбросовых уступов Земли и других планет. Иногда уступы переходят в гребни. Можно считать, что уступы и гребни связаны в своем происхождении с короблением коры.

Один из уступов, получивший название Дисковери, прослеживается на 550 км. На снимках отчетливо видно, как по уступу смещаются рассеченные им валы кратеров. У одного из кратеров диаметром 65 км полуокружности, образующие вал, смещены относительно друг друга на 10 км в направлении, перпендикулярном к линии уступа. Такие соотношения можно объяснить только образованием надвига.

Образование системы взбросов на Меркурии связывают с сокращением поверхности планеты. Р. Стром с соавторами подсчитал размеры такого сокращения. По его данным, площадь планеты при образовании взбросов и надвигов сократилась на 6,3*104-1,3*105 км2, что равносильно уменьшению радиуса планеты на 1-2 км. Считают, что причина сокращения размеров планеты — фазовый переход части большого металлического ядра из жидкости в твердое состояние, который приводит к уменьшению объема и сжатию силикатной оболочки.

Перейдем теперь к трещинам растяжения. В Море Жары (впадина Калорис) намечается концентрическое расположение зон с трещинами различных размеров. По степени трещиноватости можно приблизительно оценить масштабы расширения этой обширной впадины. В пересчете на всю площадь Моря Жары общая площадь грабенов оказывается вполне сопоставимой с величиной сокращения поверхности в результате формирования системы взбросов и надвигов. Однако в земных условиях при образовании грабенов на долю растяжения поверхности приходится лишь часть площади грабена, точная оценка которой трудновыполнима. Ведь такая трещина не является зияющей, так как она заполнена просевшим блоком коры. Допускается обычно, что истинное расширение поверхности составляет примерно 1/10 Меркурия в результате образования трещин растяжения всего 9 тыс. км2, что на целый порядок меньше величины сокращения поверхности Меркурия, допускаемой в результате формирования взбросов и надвигов. Следовательно, представления американских исследователей о сокращении поверхности Меркурия могут быть приняты, но с некоторыми ограничениями.

Очень интересно проявление разломов на спутниках Юпитера. На Ганимеде, преимущественно в светлых областях, видны серии узких субпараллельных светлых борозд. Светлые полосы пересекают все формы рельефа, в том числе кратеры. Вероятно, это трещины в ледяном покрове Ганимеда, образованные в результате тектонических деформаций благодаря проявлению новейшей активности.

Спутник Юпитера — Европа. Отчетливо видна сеть гигантских трещин, заполненных темным материалом

На Каллисто выявлены системы концентрических трещин, обрамляющие круговые впадины. Около крупнейшей из них (диаметром 3000 км) прослеживается 20 колец, вторая система диаметром около 1500 км состоит из 15 кольцевых трещин. В случае принятия гипотезы о метеоритно-взрывном происхождении подобных впадин особо следует выделять по генетическому принципу импактный тип разрывных нарушений. Такое предположение подтверждается отсутствием на снимках Каллисто обычных разломов, связанных с внутренней активностью этого спутника.

Обилием разрывных нарушений выделяется спутник Европа. На его светлой поверхности видны многочисленные коричневатые полосы. Они имеют вид трещин, доверху заполненных темным материалом. Протяженность разломов превышает 1000 км. Ширина наиболее крупных трещин достигает 200-300 км. При малой высоте Солнца над горизонтом Европы видна очень сложная сеть трещин и узких гряд, напоминающая участки хаотического рельефа на Марсе. Протяженность гряд около 100 км при ширине 5-10 км. Молодость рельефа Европы указывает на ее современную тектоническую активность. Она объясняется приливным воздействием Юпитера в сочетании с разогревом спутника за счет распада радиоактивных элементов. Предполагается, что по разломам происходит выдавливание глубинного материала, приводящего к постоянному омоложению поверхности Европы.

Отчетливые признаки разрывных нарушений зафиксированы на спутниках Сатурна, которые, судя по малой средней плотности и высокой отражательной способности, сложены в основном льдом или (у наиболее крупных тел) смесью льда и силикатных горных пород. Из-за развития облаков в атмосфере самого крупного спутника Титана нет пока данных о структуре его поверхности. На снимках Реи на фоне множества кратеров вполне определенно дешифрируются спрямленные линии, напоминающие "долины" Луны, протяженностью в десятки и первые сотни километров. На поверхности Дионы отмечены две долины длиной 300 км, которые также можно интерпретировать как разломы. Гигантский разлом зафиксирован на Тефии в виде долины протяженностью около 800 км при ширине 20-60 км. По облику на снимках эта долина выглядит как самый настоящий рифт. При этом светлые полосы на поверхности Дионы и Тефии считаются инеем и рассматриваются в качестве продуктов своеобразного гидровулканизма, связанного с активностью разломов. Четкие разломы видны и на поверхности Мимаса. Это прямые узкие расселины протяженностью 400 и 200 км и шириной всего порядка 5 км.

В последние годы геологи уделяют большое внимание геодинамике, изучающей глубинные тектонические процессы. С геодинамических позиций особый интерес представляет анализ разломов, характерных для всех планет земной группы. Разломы, связанные с условиями растяжения, выражены мировой рифтовой системой на Земле, экваториальной рифтовой системой Марса, тектоническими "долинами" Луны, многочисленными трещинами растяжения в Море Жары на Меркурии. Об условиях сжатия свидетельствуют складчатые пояса Земли с зонами надвигов, а также системы взбросов и небольших надвигов на Меркурии. Сдвиговые деформации допускаются в земной коре, тогда как на других небесных телах отмечены единичные сдвиги с амплитудами всего в несколько километров. На Луне и других планетах нет признаков перемещений литосферных плит, которые допускаются в земных условиях на основе концепций "новой глобальной тектоники".

Что такое реголит и как он образуется?

На Земле главнейшими факторами образования и разрушения пород на поверхности являются атмосфера, гидросфера и биосфера, вследствие чего на ее поверхности образуются мощные толщи осадочных пород, занимающие почти 75% площади. Исследования поверхности небесных тел, не имеющих атмосферы, гидросферы и биосферы, таких как Меркурий, Луна и спутники Марса — Фобос и Деймос, показали, что на них нет осадочного чехла. В то же время их поверхность покрыта слоем своеобразных рыхлых пород, получивших название "реголиты". Их образование происходило и происходит в настоящее время под действием метеоритной бомбардировки, ультрафиолетовых лучей, солнечного ветра и температурного выветривания. Первые три фактора не характерны для Земли, т. е. ее поверхность защищена от их влияния мощным слоем атмосферы. Для небесных тел, не имеющих атмосферы, они являются решающими в преобразовании их поверхности.

Впервые был детально изучен реголит Луны, доставленный в земные лаборатории советскими и американскими космическими аппаратами. Он был отобран преимущественно из морских впадин Луны — моря Изобилия, и лишь два образца взяты из континентальной области. Реголит представляет собой пылевато-песчаный порошок от серого (в континентальной области) до темно-коричневого и черного (в морских областях) цвета, имеющий специфический запах гари и легко формирующийся в отдельные рыхлые комки. Реголит рыхлый; по крайней мере, рыхлым является его верхний слой мощностью до 0,6 м. Об этом свидетельствуют результаты бурения американскими астронавтами, их непосредственные наблюдения, а также характер следов, оставленных "луноходами" на поверхности Луны. Реголит в основной массе состоит из частиц горных пород, минералов, стекол размером от 1 до 0,5 мм и меньше. Выделяются две разновидности частиц: угловатые и окатанные. Последние носят следы оплавления, спекания и похожи на стеклянные и металлические капли. В составе реголита встречаются зерна следующих минералов: анортита, авгита, ильменита, плагиоклаза, пироксена, оливина, шпинели. Первые три минерала преобладают в составе реголита морских впадин, тогда как в реголите материковой области преобладают плагиоклазы, пироксены и оливин. Частицы металлического железа чаще встречаются в материковом реголите и значительно реже в морском.

Помимо основной тонкообломочной массы в состав реголита входят и крупные обломки размером от нескольких сантиметров до нескольких метров. Они имеют угловатую или округленную форму и неравномерно рассеяны по поверхности; большая их часть углублена в грунт. Обломки представляют собой раздробленные породы, выброшенные из более глубоких слоев в результате ударов метеоритов, а возможно, и вулканические бомбы. Их состав преимущественно базальтовый.

На основании изучения состава реголита, доставленного из различных районов Луны, было определено, что морские впадины сложены базальтовыми породами, а континентальные области — породами, представляющими собой анортозиты. И те, и другие в целом по химическому составу близки к аналогичным земным породам.