◎本報(bào)記者 翟冬冬
火山作用是月球最重要的地質(zhì)活動(dòng)之一,，理解其過(guò)程和機(jī)制對(duì)理解月球的演化歷史至關(guān)重要,。通常情況下,，早期月球內(nèi)部熱膨脹導(dǎo)致上覆巖石圈受張力發(fā)生破裂,，裂隙為巖漿上涌噴發(fā)提供了通道,，從而形成月表火山及火山地貌,。
與之相反的是,，褶皺山脈是月球內(nèi)部冷卻體積收縮引起或來(lái)自外部橫向壓力導(dǎo)致的巖石圈擠壓變形,，引起巖漿通道發(fā)生閉合，不利于形成火山噴發(fā),。
“火山噴發(fā)與褶皺山脈的成因一直是月球科學(xué)研究的熱點(diǎn)話題，特別是它們共生的原因一直是科學(xué)界未曾解決的謎團(tuán),?！敝袊?guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心太陽(yáng)活動(dòng)與空間天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員張鋒說(shuō)。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心行星環(huán)境與演化團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際研究小組,，通過(guò)分析月球軌道探測(cè)器獲得的影像數(shù)據(jù),，在多個(gè)月球大型撞擊盆地內(nèi)部發(fā)現(xiàn)了30余處火山口位于褶皺山脈上,。通過(guò)分析月球大型撞擊盆地的形成及演化過(guò)程、火山噴發(fā)機(jī)理及運(yùn)用比較行星學(xué)方法（與地球類比研究）,，研究團(tuán)隊(duì)提出了月表冷卻收縮壓應(yīng)力環(huán)境下的火山噴發(fā)機(jī)制模型,。該模型為月球火山噴發(fā)與褶皺山脈共生現(xiàn)象提供了合理的機(jī)制和解釋。
相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·通訊》上,。
褶皺山脈形成伴隨火山噴發(fā)
理解構(gòu)造—火山相互作用機(jī)制對(duì)研究月球外動(dòng)力（大型撞擊事件）和內(nèi)動(dòng)力（巖漿作用）耦合作用下的月球（熱）演化歷史有重要意義,。根據(jù)目前科學(xué)家對(duì)月球的認(rèn)知，月球表面來(lái)自月幔的火山噴出巖幾乎都分布于大型撞擊盆地及周緣凹地內(nèi)部,，這歸因于大型撞擊事件削薄了月殼,，加上其對(duì)月殼的沖擊破裂作用，因此形成了有利于巖漿上升并噴發(fā)的環(huán)境,。
張鋒表示,，大型撞擊盆地內(nèi)部填充的火山巖厚度可達(dá)幾公里，大致沿盆地中心向外逐漸變薄,。撞擊挖掘后的盆地填充物（包含撞擊熔融物和火山噴出巖）與月殼之間形成了一巖性存在明顯差異的不連續(xù)界面,，而目前科學(xué)界普遍認(rèn)為，與褶皺山脈形成有關(guān)的斷層作用,，其影響范圍局限于此界面以上（即盆地底部月殼以上的盆地填充物內(nèi)）,，而巖漿儲(chǔ)庫(kù)和源區(qū)則位于月幔。因此,，科學(xué)家一直無(wú)法解釋來(lái)自月幔的巖漿如何通過(guò)月殼和盆地巖層到達(dá)月表并與褶皺山脈共生的,。
撞擊坑或盆地內(nèi)部填充了火山巖后，在重力和巖石冷卻收縮作用下,，之后的月幔巖漿很難再發(fā)生上涌和噴發(fā),。但此次研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，位于褶皺山脈上的火山口及噴出物證明了在月殼冷卻收縮壓應(yīng)力環(huán)境下,，褶皺山脈的形成伴隨著火山噴發(fā),。
新模型揭示撞擊坑或盆地火山噴發(fā)通道
在此次最新研究中，研究人員提出了一種新模型（反轉(zhuǎn)構(gòu)造模型）,，可以對(duì)上面提到的現(xiàn)象及涉及的難題進(jìn)行合理的解釋,。
根據(jù)該模型，月球大型撞擊盆地往往是多環(huán)盆地,，是盆地形成初期重力均衡調(diào)整的結(jié)果,，在遠(yuǎn)離中心的環(huán)和最外盆緣之間形成一系列規(guī)模不等的高角度月殼斷裂或斷層（呈現(xiàn)環(huán)繞盆地中心分布），早期張應(yīng)力環(huán)境下,，沿?cái)嗔衙娴膬蓚?cè)巖體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),，稱之為正斷層，某些正斷層可延伸到下月殼,；早期火山噴發(fā)物填充到盆地內(nèi)部,，之后是后期火山噴發(fā)填充,。
隨著時(shí)間推進(jìn)，區(qū)域張應(yīng)力環(huán)境轉(zhuǎn)為橫向擠壓應(yīng)力主導(dǎo),，之前存在的正斷層被重新激活（再活動(dòng)）轉(zhuǎn)為逆向運(yùn)動(dòng),，斷層面兩側(cè)的巖體發(fā)生反向運(yùn)動(dòng)（類似逆斷層），導(dǎo)致月表形成褶皺山脈,，這一過(guò)程已在地球上某些地質(zhì)環(huán)境下得到研究和驗(yàn)證,。同時(shí)，調(diào)整過(guò)程中,，逆向斷層運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致上面巖層斷裂產(chǎn)生新的斷層或張裂隙,，從而使得月表到月殼內(nèi)部由斷層相連，通道被打通,，進(jìn)而為上月幔的巖漿上升和噴發(fā)提供了可利用通道,。而低黏滯度的玄武巖漿填充到斷層內(nèi)部，起到了潤(rùn)滑劑的作用,，進(jìn)一步促進(jìn)巖體的相對(duì)運(yùn)動(dòng),。
張鋒說(shuō)，此類現(xiàn)象易發(fā)生于盆地底部存在正斷層的區(qū)域,，即盆地環(huán)和邊緣地帶,，研究團(tuán)隊(duì)識(shí)別出30個(gè)案例，幾乎都分布于遠(yuǎn)離盆地中心的盆地環(huán)和邊緣區(qū)域,，觀測(cè)結(jié)果與模型預(yù)測(cè)相契合,。
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