Μορφολογία και Γεωμετρία των Κατολισθήσεων της κοιλάδας Valles Marineris του Άρη
Από RemoteSensing Wiki
Quantin C., Allemand P., Delacourt C., 2004. Morphology and geometry of Valles Marineris landslides. Planetary and Space Science 52 (2004) 1011–1022.
Πηγή: http://www.eila.univ-paris-diderot.fr/_media/enseignement/lea/cours/linguistique/corpus-trad/11_quantin_2004.pdf (8/11/2016)
Στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται τα αποτελέσματα μίας διεπιστημονικής μελέτης με αντικείμενο τη μορφολογία και τη γεωμετρία των κατολισθήσεων της κοιλάδας Valles Marineris του πλανήτη Άρη με τη χρήση εικόνων διαφορετικής χωρικής ανάλυσης και δεδομένων υψομετρίας. Η κοιλάδα Valles Marineris είναι ένα σύστημα φαραγγιών που εκτείνεται για 4000 km, έχει διεύθυνση Α – Δ και βρίσκεται στη ισημερινή ζώνη του Άρη, στην ανατολική πλευρά της ζώνης Tharsis (Εικόνα 1). Το πλάτος του συστήματος αυτού κυμαίνεται από 50 km έως πάνω από 500 km στο κεντρικό τμήμα της κοιλάδας. Οι μεταβολές του πλάτους που εντοπίζονται θα μπορούσαν να αντιστοιχούν σε μεταβολές της λιθολογίας, οι οποίες συνδέονται διαβρωτικές διεργασίες (McCauley, 1978). Τα τοιχώματα του φαραγγιού, τα οποία έχουν μία μέση κλίση της τάξης των 20°, διαμορφώθηκαν από ένα κανονικό ρήγμα που φθάνει τα 6 km (Banerdt et al., 1992).
Οι αρειανές κλίσεις των τοιχωμάτων επηρεάζονται από πολλές κατολισθήσεις ειδικά μέσα στην κοιλάδα Valles Marineris. Η ανάλυση αυτών των αρειανών μορφολογιών επιτρέπει, αρχικά, τη μελέτη των διεργασιών της βαρύτητας και, στη συνέχεια, την αξιολόγηση της υπόθεσης που αφορά τις διαδικασίες που επηρεάζουν τις κλίσεις των τοιχωμάτων μετά των σχηματισμό τους.
Τα τοιχώματα των φαραγγιών της κοιλάδας Valles Marineris πλήττονται από περίπου σαράντα πέντε (45) κατολισθήσεις. Η δυναμική των κατολισθήσεων της κοιλάδας είναι αμφιλεγόμενη: οι κατολισθήσεις είτε έχουν ερμηνευτεί ως μεγάλες ροές συντριμμιών (debris flows) είτε ως μετακινήσεις μεγάλου όγκου ξηρών πετρωμάτων (dry rock avalanches). Η μορφολογία και η τοπογραφία τους είναι βασικές παράμετροι για την κατανόηση του δυναμικού τους. Από τοπογραφικά δεδομένα MOLA (Mars Orbiter Laser Altimeter) και εικόνες τηλεπισκόπησης, οι οποίες αποκτήθηκαν με διαφορετικές χωρικές αναλύσεις (Viking, THEMIS, MOC), μελετήθηκε η τρισδιάστατη γεωμετρία αυτών των σαράντα πέντε (45) κατολισθήσεων. Οι κατολισθήσεις ταξινομήθηκαν σε τρεις γεωμορφολογικές τάξεις με βάση την τοπογραφία των αποθέσεών τους. Οι τάξεις αυτές είναι:
1. Οι «χαοτικές» κατολισθήσεις, χωρίς σαφώς προσδιορισμένες δομές
2. Οι «δομημένες αποθέσεις χωρίς debris aprons» (τα Lobate debris aprons (LDAs) είναι γεωλογικές δομές που αποτελούνται από σωρούς πετρωμάτων – συντριμμιών κάτω από τα βράχια, χαρακτηρίζονται από κυρτή τοπογραφία και από μία πιο ήπια κλίση από τους βράχους τους γκρεμούς), κατολισθήσεις με τεκτονικές δομές και μικρή τραχύτητα στο μέτωπο των αποθέσεων
3. Οι «δομημένες αποθέσεις με debris aprons» που εμφανίζουν κανονικά ρήγματα στο πίσω τμήμα της αποθέσεως και πολλές δομές debris aprons στο μέτωπο των κατολισθήσεων
Η χωρική κατανομή αυτών των τριών μορφολογικών τύπων σχετίζεται με τον περιορισμό των φαραγγιών. Έγιναν μετρήσεις του αρχικού όγκου και του συνολικού όγκου που αποτέθηκε προκειμένου να υπολογισθούν τα ισοζύγια (του όγκου).
Ο όγκος περίπου τριάντα (30) κατολισθήσεων της Valles Marineris υπολογίσθηκε από τον McEven (1989) από δεδομένα Viking. Για τις περισσότερες από τις κατολισθήσεις, οι όγκοι εκτιμήθηκαν από τον όγκο του κενού των απόκρημνων πλαγιών των κατολισθήσεων. Για τις υπόλοιπες, οι όγκοι εκτιμήθηκαν από την επιφάνεια των αποθέσεων και το ύψος στο μέτωπο των αποθέσεων. Ο όγκος των κατολισθήσεων είναι μικρότερος όταν υπολογίζεται με τη δεύτερη μέθοδο (Legros, 2002). Ο Legros (2002) πρότεινε τον πολλαπλασιασμό με το επτά (7) του όγκου που υπολογίσθηκε από αυτή τη δεύτερη μέθοδο επειδή το πάχος στο δάχτυλο (το περιθώριο του πιο απομακρυσμένου υλικού από την κύρια ουλή της κατολίσθησης καλείται δάχτυλο της κατολίσθησης (Καρακουλάκης Σ., Παπαδόπουλος Ν., 2012)) της απόθεσης δεν είναι αντιπροσωπευτικό του πάχους ολόκληρης της απόθεσης. Οι όγκοι των σαράντα έξι (46) κατολισθήσεων αυτής της μελέτης υπολογίσθηκαν από τοπογραφικά δεδομένα MOLA. Το πρώτο βήμα για την εκτίμηση του όγκου είναι η αναπαράσταση της γεωμετρίας πριν από την κατολίσθηση. Δύο τοπογραφικά προφίλ αναφοράς μετρήθηκαν σε κάθε πλευρά της εκάστοτε κατολίσθησης. Σε ένα δεύτερο βήμα, τοπογραφικά προφίλ κάθετα στις απόκρημνες πλαγιές των κατολισθήσεων μετρήθηκαν αρχίζοντας από το δάχτυλο της κατολίσθησης της απόθεσης. Οι όγκοι που έχουν αποτεθεί κυμαίνονται από πενήντα έως πέντε χιλιάδες κυβικά χιλιόμετρα (50-5000 km3). Όλα τα ισοζύγια του όγκου εμφανίζουν ένα μέγιστο έλλειμμα που κυμαίνεται από 5% έως 70% (Εικόνα 2).
Οι κατολισθήσεις με τα μεγαλύτερα ελλείμματα λαμβάνουν χώρα σε ένα κλειστό φαράγγι (Hebes Chasma). Λόγω της έλλειψης εξαγωγής υλικού, αυτά τα ελλείμματα θα μπορούσαν να εκφράζουν το πορώδες της πηγής της κατολίσθησης. Αυτό το γεγονός συμφωνεί με τη υπόθεση μίας καρστικής προέλευσης αυτών των κλειστών φαραγγιών. Οι κατολισθήσεις της Valles Marineris έχουν μεγάλη κινητικότητα (μήκος/ κάθετη πτώση) που κυμαίνεται από 1,8 έως 12. Η πιθανή πλήρωση του πορώδους με ρευστά θα μπορούσε να είναι συμβατή με τα πρότυπα - μοτίβα ρευστοποίησης των κατολισθήσεων της κοιλάδας.
Οι κατολισθήσεις εντοπίσθηκαν και χαρτογραφήθηκαν σε εικόνες Viking Orbiter. Τα όρια των αποθέσεων των κατολισθήσεων ορίσθηκαν στις εικόνες Viking Orbiter, στις διαθέσιμες εικόνες MOC, καθώς και με ψηφιακά μοντέλα εδάφους (DEM) προερχόμενα από την παρεμβολή των προφίλ MOLA. Η χωρική ανάλυση δεδομένων MOLA είναι 300 km κατά μήκος των προφίλ και περίπου 2 km ανάμεσα σε δύο προφίλ στη Valles Marineris (Smith et al., 2001), ενώ η κατακόρυφη ακρίβεια είναι λίγα μέτρα. Η ποιότητα του DEM είναι καλύτερη στη διεύθυνση Β - Ν αντί για τη διεύθυνση Α – Δ λόγω της πολικής τροχιάς του MGS. Επειδή τα τοιχώματα της Valles Marineris είναι περίπου Α – Δ, η ροή των κατολισθήσεων είναι κυρίως διεύθυνσης Β - Ν. Έτσι τα DEM του MOLA έχουν μεγάλη ακρίβεια και είναι κατάλληλα για τη μελέτη των γεωμετρικών παραμέτρων των κατολισθήσεων, ειδικά κατά μήκος των προφίλ που πραγματοποιήθηκαν στο DEM.
Αυτή η μελέτη δείχνει ότι η μορφολογία των κατολισθήσεων της κοιλάδας Valles Marineris εξαρτάται από τον περιορισμό των φαραγγιών. Οι χαοτικές μορφολογίες εντάσσονται στο στενό φαράγγι, ενώ οι κατολισθήσεις με debris aprons λαμβάνουν χώρα σε ελεύθερα φαράγγια στο ευρύτερο μέρος της κοιλάδας. Ο υπολογισμός του όγκου της κατολίσθησης από δεδομένα MOLA έδειξε ότι αποτιθέμενοι όγκοι των επιμέρους κατολισθήσεων της Valles Marineris έφθασαν μέχρι τα 5000 km3. Το ισοζύγιο του όγκου της κατολίσθησης δείχνει ελλείμματα όγκου, το μεγαλύτερο από τα οποία βρίσκεται μέσα σε ένα κλειστό φαράγγι. Αυτή η παρατήρηση προτείνει την ύπαρξη μεγάλου πορώδους στην πηγή της κατολίσθησης, η οποία συμφωνεί με την υπόθεση της καρστικής προέλευσης των κλειστών φαραγγιών.
Πρόσθετες Πηγές
- Καρακουλάκης Σ., Παπαδόπουλος Ν., 2012. Το φαινόμενο της κατολίσθησης στον Ελλαδικό χώρο. Αλεξάνδρειο Τεχνολογικό Ίδρυμα Θεσσαλονίκης, Τμήμα Έργων Υποδομής, Σεπτέμβριος, 2012. http://eureka.lib.teithe.gr:8080/bitstream/handle/10184/6098/Papadopoulos_Karakoulakis.pdf?sequence=4 (πρόσβαση στις 08/02/2017)
- Wikipedia, «Lobate debris apron». https://en.wikipedia.org/wiki/Lobate_debris_apron (πρόσβαση στις 08/02/2017)
- NASA’s Mars Exploration Program, Mars Atlas, Valles Marineris https://www.nasa.gov/multimedia/imagegallery/image_feature_83.html (πρόσβαση στις 08/02/2017)
