奥林帕斯火山（太阳系高山排名）

　　奥林帕斯火山（太阳系高山排名）
　　作者：张婷中国科学院地质与地球物理研究所
　　提到火山，大家都知道这在地球上很普遍，那么大家知道太阳系最高的火山吗？
　　壹
　　火星与地球特征对比
　　与地球这颗蓝色星球相比，火星作为太阳系第四大行星，因为表面一些铁锈物质分散在大气中，看起来是一颗红色星球。直径约地球12，其体积大约是地球的16，质量是地球的110，公转时间约为地球的1。9倍。与地球相似，火星也有季节变化、极地冰盖、火山、峡谷、沙漠、风化等。
　　图1。火星全貌图
　　图2。火星与地球的体积、质量、密度对比。
　　图3。火星与地球温度对比，火星的温差范围更大。
　　贰
　　火星探测
　　20世纪6070年代，自美国国家航天局成立，火星成为NASA深空探测的最主要对象。NASA发射了一系列火星轨道探测器、火星软着陆探测器、以及包括勇气号、机遇号、好奇号等火星车，火星轨道遥感探测拍摄了大量高分辨的火星表面形貌图像。火星表面展现广泛的地质形貌，包括冲击坑、峡谷、火山等。
　　叁
　　太阳系最高的火山
　　火山，是地幔或地壳岩石经过融熔形成的液相熔体，夹带部分固体及挥发分共同组成高温粘稠的岩浆喷出地表形成，具有特殊形态的地质结构。现代地球火山多数沿着板块边界分布，少数位于板块内部。由于火星没有板块运动，火星的火山都不是板块碰撞形成。
　　火星表面有许多火山，太阳系目前最高、最大的火山奥林匹斯火山（OlympusMons），位于萨希斯地区（图6a），高达25千米，直径可达600千米，其覆盖面积大约相当于整个亚利桑那州（图5）
　　图5。奥林匹斯火山（OlympusMons）与美国亚利桑那州对比。（图片来源：NASA官方网站）
　　奥林匹斯火山（OlympusMons）以希腊神话众神的居所命名，在希腊神话中，奥林匹斯山是主神宙斯的居所。此外，希腊万神殿中最重要的神也在顶峰拥有自己的宫殿。根据神话，奥林匹斯山的顶峰高耸入云，冰雪覆盖。它是希腊最高的山，坐落在马其顿和塞利的边界上。
　　图6。a。火星全球形貌图。左侧是南半球，地势高；右侧是北半球，地势低，展现南北二元特征。萨希斯火山省
　　奥林匹斯火山（OlympusMons）是典型的盾状火山（图6b），由一系列粘度低的岩浆堆积形成（FabioVittorioDeBlsdio，2012）。具有中心崩塌的火山口（图7），非常缓和的翼侧。主火山边部是高度达89千米的非常陡峭的悬崖，倾角1015，这种构造特点与地球夏威夷的火山相似（Morganetal。，2003）。
　　图7。左图是奥林匹斯火山（OlympusMons）的3D图象，右图是奥林匹斯火山（Olympus
　　在主火山北部和西部周围是绵延200700千米的接触带沉积物晕（图6b）（Basilevskyetal。，2004），其产生原因可能是熔岩流作用、火山底座变形、灾难性滑坡、以及由于冰、地下含水导致的滑坡。该火山在最近100200个百万年，仍然有小程度火山作用（图8）。关于该火山将来是否喷发，科学家目前没有具体明确的证据。
　　图8。奥林匹斯火山（OlympusMons）破火山口顶峰，6个巢状的破火山口。（Basilevsk
　　科学家结合古地形、曲折模型、火山口的滞留时间限定奥林匹斯盾状火山（OlympusMons）的喷发历史，该火山活动时间跨度大，达36。7亿年之久。
　　在初始盾状建造形成期间最低喷发率是0。0030。015km3yr。在盾状建造后期，由于动力机制改变，熔体产生以及喷发情况改变，导致喷发率降低23个数量级。之后是长时间持续以低喷发率喷发，与地球上的热点火山作用相似（Isherwood。RJ。，2013）。
　　根据形貌及喷发方式，冒纳罗亚火山与之相似。其是夏威夷海岛上的一个活跃盾状活火山，岩浆来自夏威夷热点，喷发至少70万年，冒纳罗亚山海拔4169米，总高度约10千米，直径约120千米。其体积是奥林匹斯火山（OlympusMons）的110。不过，整个夏威夷群岛正好可以被奥林匹斯火山（OlympusMons）囊括在内（图10）。随着太平洋板块的缓慢漂泊，冒纳罗亚火山最终被带离热点，并将在50到100万年后停止喷发。
　　图9。冒纳罗亚火山顶峰（图片来源：维基百科）
　　图10。奥林匹斯火山（OlympusMons）与夏威夷群岛（深灰色）面积对比。箭头方向是北。（Mo
　　肆
　　形成原因
　　火星萨希斯区域的火山比地球上任意一个火山都大10100倍。奥林匹斯火山（OlympusMons）成为太阳系最高、最大的火山也是必然结果。
　　1、与火星的表面重力较低有直接关系。随着熔岩流动、扩散形成盾状火山，火山最终高度与其支撑高度的能力有关。表面重力越低，火山的高度越高。例如地球表面重力是火星的大约2。6倍，夏威夷岛冒纳罗亚盾状火山总高度约10千米，奥林匹斯火山（OlympusMons）高度约25千米。
　　2、火星没有板块活动，不会像地球板块运动那样带来沧海桑田的变迁；地球上的热点是固定的，但是板块会在其上面移动。例如，与夏威夷群岛就是太平洋板块在固定的热点上方向西北移动产生的。所以岩浆量就被分配到几个火山，而不是集中到一个火山。火星上热点固定，板块也固定，那么岩浆可在用一个位置累积，就可以形成大火山。（图11）
　　图11。分别是夏威夷热点与火山的关系，火星热点与火山的关系。（图片来源：NASA官网）
　　3、另外火星表面虽有风化，但不会像地球一样遭受严重剥蚀，如化学风化、生物风化、物理风化。
　　4、火星奥林匹斯盾状火山（OlympusMons）活动时间跨度大，达37亿年之久，多期次喷发，提供丰富的物质来源。火山喷发速率高，岩浆量大，岩浆粘度相对低，坡度缓，跨度广。
　　参考文献：
　　A。T。Basilevskyetal。，2004。MorphologyandGeologicalStructureoftheWesternPartoftheOlympusMonsVolcanoonMarsfromtheAnalysisoftheMarsExpressHRSCImagery。SolarSystemResearch，Vol。39，No2。pp。85101。
　　FabioVittorioDeBlasio。，2012。ConceptualmodelfortheoriginofOlympusMonscliffs，Mars：Anessentialonfluenceofwater？PlanetaryandSpaceScience69，10511。
　　PeterJMouginisMarkandMarkSRobinson。，1992。EvolutionoftheOlympusMonsCaldera，Mars。BullVolcanol54：34。
　　RyanJ。Isherwoodetal。，2013。ThevolcanichistoryofOlympusMonsfrompaleotopographyandflexuralmodeling。EarthandPlanetaryScienceLetters363，8896。