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塔爾西斯丘(Tharsis Tholus)是火星塔爾西斯區東部一座中等規模的盾狀火山，1972年由水手9號探測器所發現[3]，最初的非正式名稱為「火山7號」[4]，1973年，國際天文學聯合會正式將它命名為塔爾西斯丘[2]。在行星地質學中，圓丘（「tholus」，複數為「tholi」）指小穹頂丘的術語，通常是一座火山[5]。
塔爾西斯丘坐落在塔爾西斯區東側邊緣北緯13.5度、西經91度處，位於塔爾西斯火山群最北端的艾斯克雷爾斯山東北偏東約800公里處[6]。來自塔爾西斯火山群及區內其他發源口的熔岩流完全包圍了塔爾西斯丘，在火山丘底部形成一片廣袤的火山平原[a]。塔爾西斯丘大小為155公里×125公里[6]，外觀明顯呈球狀，它被斷層作用改造的程度[8]，在火星火山中獨一無二，大型正斷層橫貫並完全穿透整座火山，將山體分成數個主要區塊或部分[7]。火山中央有一座細長的破火山口（塌陷火山口），尺寸為36.7×38.9公里，深約3公里。
從剖面看，塔爾西斯丘呈圓頂狀（向上凸起）[9]，側面坡度從靠近山頂的不到1度到高達底部的16度不等[6]，平均山丘坡度10度，是火星上最陡峭的火山之一[10]。該火山海拔約9公里（5.英里），山腳被年輕的（亞馬遜紀）熔岩流掩埋，這些熔岩流可能來自塔爾西斯火山群，因此無法準確測定山體真實的大小。據估計，埋在塔爾西斯丘底部的熔岩厚度在500米[6]到3.5公里之間[11]。
火山大部分表面都蒙蓋著一層厚厚的細塵埃或火山灰[6]，使火山山體呈現出平整而略帶鼓起的外觀[8]。除火山口沿壁等陡坡部位外，覆蓋層物質掩蓋了下方的基岩，火山口西側和東南壁的崩塌碎屑堆積在火山口坑底。
該火山相對陡峭的斜坡和穹頂狀的形狀使一些早期研究人員得出結論，認為火山是由粘性、矽質的熔岩或火山碎屑岩而非流體玄武岩構成[8][12][13]。然而，最近基於火星奧德賽號、火星快車號和火星勘測軌道飛行器數據的研究表明，塔爾西斯丘可能是一座玄武岩盾狀火山[b]或帶有複式火山成分[6]的盾狀火山。火星勘測軌道飛行器的火星小型偵察成像光譜儀數據顯示，暴露在火山口崖壁上的熔岩由高鈣和低鈣輝石組成。而大量分布於西側坡上的橄欖石，似乎只存在於覆蓋在火山的塵埃中，未檢測到層狀矽酸鹽（粘土礦物）、硫酸鹽或鐵氧化物[6]。
塔爾西斯丘有著複雜的火山構造史，該火山丘至少經歷了四次不同的結構變形[6]。最明顯的變形區域是中央複合火山口，它由一座較老的外火山口和一座較年輕的內火山口組成[c]，火山口的邊界是一圈保存完好的同心正斷層和外圍環形斷層系統[6]。第三座幾乎看不見的火山口位於火山南側，火山口的大部分邊緣已被一座年輕隕坑噴出的噴射物掩埋；然而，火山口的存在被一塊直徑約45公里的幾乎水平的圓形區域勾勒出來[14]。
一系列大型弧形正斷層從火山中心呈放射狀向外分布，正斷層的偏移量很大並將火山橫切成至少四個部分[7]。北部和南部具有平坦、隆起的輪廓；而西部和東部則由向下傾斜的巨大地塊組成。其中西部地塊的西北邊緣存在一座大型崩塌岩屑堆（DAD），似乎是由西側坡整片滑落的山體材料所構成。一些研究人員[6][8][13]將塔爾西丘山體變形與夏威夷茂納洛亞火山和其他地球火山上觀測到的「扇形崩塌」進行了比較。扇形崩塌是因火山橫向擴展所引起的突發性大規模山體滑坡[15]。另一個建議與塔爾西斯丘類比的地球對象是位於尼加拉瓜的馬德拉斯火山[d]。
除正斷層外，一道狹窄的平行地塹系統穿過了火山大部分地區，地塹的走向朝東北方延伸，寬度為0.5至2.8公里，還觀察到與地塹相關的坑鏈[8][e]。地塹和正斷層之間的年代關係複雜。在某些地方，地塹似乎橫切過正斷層，表明地塹更年輕。但是，局部正斷層的走向似乎受到強烈的東北向影響，這代表形成地塹的應力早於正斷層。地塹很可能在很長一段時間內反覆發展[f]，並且有可能與正斷層部分同時發生。
兩個破火山口的出現表明火山下面有兩座獨立的岩漿室。此外，在主火山南側坡附近還出現過一次裂隙型噴發，形成了一座小型複式火山。因此，塔爾西斯丘可能是兩座火山共同生長的結果，其中主火山占據了該結構北部的三分之二[6][14]。
隕石坑計數顯示，塔爾西斯丘最古老的部分大約形成於38.2億年前的諾亞紀晚期。西側山體似乎約為37.3億年，而東側山體顯示的年齡約為10.8億年前（亞馬遜紀中期）。大約1.96億年前（亞馬遜紀晚期），南側山體的一次裂縫噴發產生了熔岩流。因此，火山活動涵蓋了超過36億年的火星史。塔爾西斯丘南側的裂隙型噴發相對更年輕，因此，表明該火山丘未來仍有可能還會發生火山活動[6]。
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