Новы и арахноиды на Венере: геологическое строение, классификация и эволюция

Модель. Для этой серии опытов был создан прибор (рис. 4), который представлял собой круглую в плане ванну диаметром 28 см и высотой 4.5 см. На ее дне в специальном вырезе находился твердый поршень, который мог передвигаться вверх и вниз. Поверх задвинутого в нижнее положение поршня находился слой каучука, во всех экспериментах мощностью 2 см. Поверх него находился слой сухой муки, в разных опытах разной мощности (0.4 см - опыт 1, 0.8 см - опыт 2, 1.2 см - опыт 3). Все модели этой серии опытов проходили одинаковые стадии эволюции (рис. 4):

Рис. 4. Схема четвертой серии опытов.

Стадия 1. После подъема поршня. На поверхности образуется поднятие. Поршень поднимался в течение 1 мин, амплитуда 1.5 см. Поршень моделирует верхнюю часть поднимающегося мантийного диапира. Воздействие поршня на слой вязко-пластичного каучука и хрупкой муки рассматривается как модель воздействия диапира на вязко-пластичную нижнюю и хрупкую верхнюю части литосферы. Это может служить моделью образования поднятия при формировании новы.

Стадия 2. После гравитационной релаксации поднятия, образовавшегося во время стадии 1. Поршень остается в поднятом положении. Скорость релаксации поднятия не измерялась из-за трудности ее оценки. Релаксация модели наступала приблизительно через сутки. Эту стадию можно рассматривать как модель гравитационной релаксации постройки новы.

Стадия 3. После того как поршень был возвращен в исходное положение. На поверхности образуется депрессия. Эту стадию можно рассматривать как модель образования депрессии, вызванного релаксацией диапира при формировании арахноида. Опускание поршня длилось 1 мин, амплитуда 1.5 см.

Стадия 4. После гравитационной релаксации депрессии, образовавшейся во время стадии 3. Поршень остается в опущенном положении. Скорость релаксации также не измерялась. Релаксация наступала приблизительно через сутки.

Ход эксперимента. Моделирование проводилось при комнатной температуре и влажности. Модели деформировались под воздействием поршня и силы тяжести. Каждая следующая стадия моделирования начиналась после того, как деформации предыдущей стадии затухали.

1. Стадия 1. После поднятия поршня.

1.1. Во всех опытах над поршнем возникает купол промежуточной между платообразной и конусообразной формы. При его образовании с увеличением мощности верхнего хрупкого слоя степень выраженности поднятия в рельефе уменьшается.

1.2. В пределах купола возникает полигональная система трещиноватости растяжения. При увеличении мощности верхнего хрупкого слоя степень раскрытия трещин в пределах купола и расстояния между ними увеличиваются.

2. Стадия 2. После гравитационной релаксации поднятия.

2.1. Во всех опытах купол, образовавшийся на первой стадии, исчезает, поверхность модели выравнивается.

2.2. Трещиноватость, образовавшаяся во время первой стадии деформации, трансформируется в преимущественно радиальную. При уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя увеличивается степень образования радиальной трещиноватости при релаксации поднятия.

2.3. При релаксации купола в опыте 1 образуется система концентрических дивергентных надвигов, в опытах 2 и 3 образуется концентрическая система трещиноватости растяжения. При уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя при релаксации купола образуются концентрические структуры сжатия, при увеличение мощности верхнего хрупкого слоя - концентрические структуры растяжения.

3. Стадия 3. После того как поршень был возвращен в исходное положение.

3.1. Во всех опытах на поверхности модели над опущенным поршнем образуется депрессия с концентрической системой трещиноватости растяжения и радиальными, или близкими к радиальным, структурами сжатия - надвигами.

3.2. Радиальные надвиги наиболее развиты в опыте 1 и наименее развиты в опыте 3. При уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя увеличивается степень образования концентрических структур сжатия.

3.3. Зияния трещин концентрической системы трещиноватости растяжения максимальны в опыте 3, минимальны в опыте 1 и промежуточные в опыте 2. В опыте 1 эта система развита на большой площади и далеко выходит за пределы депрессии, в опытах 2 и 3 она развита на меньшей площади. При уменьшении мощности верхнего хрупкого слоя уменьшаются зияния трещин концентрической системы растяжения, но увеличивается область распространения деформаций.

3.4. Радиальные и концентрические трещины, образованные на первой и второй стадиях частично закрываются. Концентрическая система надвигов в опыте 1, образованная на второй стадии, не изменяется.

4. Стадия 4. После гравитационной релаксации депрессии.

Рис. 5. Распределения полей напряжений, возникающих на поверхности моделей в третьей и четвертой сериях опытов.

4.1. Во всех опытах депрессия, образованная на стадии 3, исчезает, поверхность модели выравнивается.

4.2. Концентрическая система трещиноватости растяжения, образованная на стадии 3 частично закрывается.

4.3. Происходит дальнейшее развитие системы радиальных надвигов.

1. На основании структурного анализа мы можем реконструировать поле напряжений при образовании поднятия над модельным диапиром и при его релаксации (рис. 5б-г):

1.1. Радиальные напряжения: Обстановка растяжения в пределах купола. Обстановка сжатия за пределами купола при небольшой мощности верхнего хрупкого слоя (рис. 5б) и обстановка растяжения при большой мощности верхнего хрупкого слоя (рис. 5в).

1.2. Концентрические напряжения: обстановка растяжения в пределах купола и за его границами.

2. Мы также можем реконструировать поле напряжений при образовании и релаксации депрессии над релаксирующим модельным диапиром (рис. 5г):

2.1. Радиальные напряжения: Обстановка растяжения в пределах депрессии и за ее границами, кроме ее центральной части, где наблюдается обстановка сжатия.

2.2. Концентрические напряжения: Обстановка сжатия в пределах депрессии и за ее границами.