3.1.4 Импактный (ударный или шоковый) метаморфизм

Этот метаморфизм связан с образованием метеоритных кратеров, которые называют астроблемами («звездными ранами»).

Известными примерами метеоритных кратеров являются:

1. Каньон Дьябола или Аризонский метеоритный кратер (США), возраст 50 тыс. лет (молодой), диаметр 3 км, 80 м глубиной

2. Карская астроблема (район Карского моря), диаметр 60 км, возраст 65-67 млн. лет (мел-палеоген).

3. Кратер «Рис» (Бавария), диаметр 24км, возраст 14,8 0,7 млн. лет.

4. Попигайская астроблема (Россия, район Хатангского залива), возраст 38,9 млн. лет (палеоген), диаметр 75 км.

5. Кратер «Эльгыгытгын» (Чукотка), возраст 3,5 млн. лет, диаметр 18 км, глубина 1,5 км.

6. Гигантская астроблема п-ва Юкатан (Америка) в джунглях, возраст 44 млн. лет, диаметр 170-180 км.

7. Кратер Мороквенг, ЮАР, в пустыне Калахари под песками, глубиной 766 м, 160 км в диаметре, 145 млн. лет (юра-мел).

С астроблемами связаны месторождения алмазов.

Столкновение кометы, но не с поверхностью Земли, а с Юпитером наблюдалась астрономами в период 16-22 июня 1994 г. Комета Шумейкера-Леви диаметром 10 км была захвачена гравитационным полем Юпитера, распалась на части и превратилась в «комету-поезд». При ударе в атмосфере Юпитера образовался фаербол – огненный шар, высотой до 3000 км, состоящий из: Na, Mg, Fe, Si, S, аммиака, Co, H₂O, циановодорода, H₂S, CS, CS₂, S₂, CH₄, C₂H₂, C₂H₆, Li и других веществ. При этом родилось ещё одно кольцо вокруг Юпитера.

Астроблемы бывают свежие (открытые (рис. 3.9)) и захороненные (погребенные (рис. 3.10)).

Рис. 3.9 Строение метеоритного кратера (воронки) 1 - аллогенная брекчия (насыпной вал); 2 - автогенная брекчия и импактиты; 3 - зона частичного плавления; 4 - зона разрушения горных пород; 5 - зона пластических деформаций.

При образовании метеоритных кратеров различают шесть ступеней ударного метаморфизма:

1. P<10 ГПа и t<100°С. В горных породах и минералах развивается трещиноватость.

2. P=10-35 ГПа и t=100-300°С. Появляются диаплектовые структуры.

3. P=35-45 ГПа и t=300-500°С. Появляются диаплектовые стекла, т.е. происходит плавление минералов с сохранением морфологии зерен. Продукт плавления кварца в рамках одного зерна называется лешательерит, если плавится плагиоклаз, на его месте образуется маскелинит. На этой ступени появляются высокобарические минералы: коэсит, стишовит, алмаз и его высокобарические модификации – лонсдейлит и чаоит.

4. P=45-60 ГПа и t=900-1500°С. Диаплектовые стекла начинают пузыриться.

5. P=60-90 ГПа и t=1500-3000°С. Происходит полное плавление горных пород.

6. P>90 ГПа и t>3000°С. Полное испарение силикатов.

Рис. 3.10 Схема внутреннего строения захороненного метеоритного кратера 1 - цокольный комплекс; 2 - коптогенный комплекс – совокупность пород, образованных при ударном метаморфизме; 3 - заполняющий комплекс; 4 - перекрывающий комплекс; 5 - инъекционный комплекс

Горные породы импактного метаморфизма.

Среди продуктов ударного метаморфизма большой интерес представляет коптогенный комплекс, в котором объединяются аллогенная брекчия, не содержащая алмазов, и импактиты, содержащие алмазы. Среди импактитов различаются зювиты и тагамиты.

Тагамиты - это массивные породы, которые образуются в результате плавления первичных пород без перемешивания расплавленного стекла.

Зювиты состоят из расплавленного стекла, но главным образом, из большого количества погруженных в него нерасплавленных обломков первичных горных пород и минералов. Они представляют собой переходные горные породы от импактитов к аллогенным брекчиям.

Геологические выводы, следующие из анализа процессов импактного метаморфизма

1. Подобно другим планетам Солнечной системы в период 4,4-3,8 млрд. лет назад Земля подверглась мощной метеоритной бомбардировке и интенсивному ударному метаморфизму, и выглядела, как современная нам обратная сторона Луны, сложенная комплексом АНТ (анортозиты, нориты, троктолиты). Гранитная оболочка на ней тогда отсутствовала. Возможно, в этот период от столкновения Земли с большим метеоритом родилась Луна.

2. В 1980 г. испанскими геологами, братьями Альваресами в так называемой «рыбной глине» в Дании на границе мел-палеоген был обнаружен горизонт, резко обогащенный иридием и названный иридиевой аномалией. Выяснилось, что по всему миру граница мела и палеогена разграничивается иридиевой аномалией. В качестве причины этого явления высказывалось предложение о столкновении Земли с метеоритом диаметром около 10 км, повлекшее массовое вымирание организмов на Земле (импактная гипотеза гибели динозавров). Столкновение Земли с крупными кометами происходит 1 раз в 50 млн. лет. В качестве альтернативной гипотезы появления иридиевой аномалии предполагается также вулканическое извержение большой мощности.

3. Удары крупных метеоритов, достигающие глубины слоя ультраосновных пород, по мнению некоторых исследователей, могут образовывать в мантии крупные очаги магмаобразования. Подобный механизм формирования обсуждается для образования расслоенного массива Садбери в Канаде.