2 Кільцеві структури
Багато геологічних утворень та елементів тектонічної будови мають яскраво виражену заокруглену або овальну форму. До них відносять, діючі або потухлі вулкани, велику кількість інтрузивних масивів, які створюють разом із навколишніми дайками і розривами концентруючий або кільцевий рисунок. В багатьох районах заокруглену форму мають граніто-гнейсові куполи. Таке ж відображення на поверхні мають діапірові структури, зокрема соляні куполи. Заокруглена форма властива багатьом западинам на земній поверхні. Концентричним або дуговим розташуванням характеризуються річкові долини, озера, рідше нагір’я, узбережжя морів. Для позначення всіх цих форм прийнято загальний термін “кільцеві структури”, який укоренився в геологічній літературі.
Спроби виділення кільцевих структур за сукупністю багатьох ознак приймались ще в 50-х роках на Східносибірському плоскогір’ї та Руській рівнині. Особливо великого розмаху роботи набули у зв’язку з використанням дрібномасштабних аерофотознімків та космофотознімків. В значній мірі цьому сприяло фотографування поверхні Місяця, Марса і Меркурія.
На основі вивчення кільцевих структур встановлено, що серед них можна виділити декілька генетичних типів. Найбільш розповсюджені структури магматогенного походження, метаморфогенні, структури , пов’язані з діапіризмом соленосних і глинистих товщ, льоду, грязьо- і гідровулканізмом; вибухові структури, структури ударного (метеоритного походження); склепінні підняття і занурення, пов’язані головним чином з порушенням ізостатичної рівноваги тощо.
Серед кільцевих структур присутні як позитивні, так і негативні, однак ця ознака не може бути покладеною в основу їх розподілу, оскільки одні і другі можуть виникнути при одних і тих же процесах.
В зв’язку з тим, що багато структур було охарактеризовано вже раніше, то зупинимось на структурах метеоритних кратерів і структурах, встановлених за даними аеро- і космознімків.
3 Метеоритні кратери і астроблеми
До метеоритних кратерів і астроблем (астроблеми грецьке слово – зіркова рана, переважно це глибокі частини еродованих метеоритних кратерів) відносять великі пониження і котловини на поверхні Землі, утворення яких пов’язане з короткочасною дією потужних ударних хвиль, збуджених падінням на земну поверхню порівняно великих космічних тіл (рисунок 5.2).
Рисунок 5.2 Кільцева морфоструктура (аерофотознімок)
Метеоритні кратери та астроблеми відомі на всіх континентах. Всього їх нараховується більше 130, із них 40 – на території колишнього СРСР. Розміри метеоритних кратерів надзвичайно різні – від 25 м до 100 км. Зараз встановлено біля 20 великих структур цього типу з діаметром більше 20 км. Із них 7 знаходяться на території колишнього СРСР, в тому числі і найбільша із відомих – Попігайська астроблема.
Переважно метеоритний кратер представляє собою заокруглену структуру, обмежену припіднятим валом, а іноді зовнішньою перекинутою від центру синкліналлю. Кратери заповнені ударною брекчією, яка лежить на поколених і тріщинуватих породах. В середині кратерів часто присутнє центральне підняття, яке складене хаотичною брекчією В астроблемах у зв’язку із пізнішими руйнуваннями, зсувами, ерозією та іншими денудаційними процесами деякі елементи кратерів виражені слабо або зовсім відсутні. В зв’язку з тим, що при ударі виникає величезний тиск (до100 ГПа) і температура (до 2000 0 С), в метеоритних кратерах знайдено мінерали високобаричних фаз кремнезему - кеосит, стиповерит, а також гірські породи особливого складу і структури. Серед них зустрічаються аутигенна брекчія, яка виникла у подрібненні, але залишилась невикинутою із основи кратера. Характеризується розвитком тріщинуватості та іншими проявами ударного впливу.
Аллогенна брекчія складається із випалих назад в кратер уламків, які утворюють різного роду нагромадження із осколків і глин зцементованих розсипчастим уламковим матеріалом. Товщина брекчії може складати 100м і більше.
Крім специфічних порід в метеоритних кратерах зустрічаються утворення з особливою будовою, які одержали назву конусів руйнування. Вони являють собою уламки або блоки гірських порід розміром від 1 до 12 м. Під впливом ударної хвилі виникають зміни в мінералах і гірських породах.
Серед ударних структур найбільш детально досліджено Попігайський кратер, розташований на півночі Східного Сибіру, Арізонський кратер в Північній Америці та Риський кратер на півдні ФРН.
Попігайський кратер знаходиться на північній окраїні Анадирського щита, кристалічні породи якого перекрито чохлом протерозойських і кембрійських кварцитів, доломітів та вапняків. Кратер являє собою заокруглене пониження в рельєфі глибиною до 200-400 м значного діаметру, частково заповнене четвертинними пісками і гальками. У внутрішній частині кратера знаходиться кільцеве підняття гнейсової брекчії діаметром 45 км. Зовнішня воронка утворює кільце шириною 20-25 км.
Згідно розрахунків в епіцентрі вибуху ударний тиск досягав 105 МПа, а температура до 20000 С. Утворення Попігайського кратера пройшло біля 30 млн. років тому.
Менші за розмірами, але близькі за будовою метеоритні кратери розташовані на Балтійському щиті, на Руській плиті, на Українському щиті та в інших районах. Найстарший із них має вік біля 700 млн. років.
Арізонський кратер являє собою чашеподібну западину глибиною до180 м, діаметром 1,2 км, яка обмежується валом висотою 30-60 м. Ударна брекчія на дні кратера складається із перемішаних кутоватих уламків пісковиків пермського і тріасового віку величиною від часток міліметра до 30 м. Товщина ударних брекчій в кратері досягає 100м, а вплив ударної хвилі на породи досягає глибини 170м. Вік кратера пліоценовий.
Крім наземних спостережень з великим ефектом метеоритні кратери і астроблеми вивчаються за допомогою аерофотознімків і космічних знімків. В гравітаційних полях під кратерами виникають від’ємні аномалії, що викликають зменшення швидкостей сейсмічних хвиль та понижену магнітність.
При дешифруванні аерофотознімків і особливо космознімків виділяються багаточисельні заокруглені, овальні або напівовальні структури з діаметром від 6-7 до 480-500 км. Кільцеві структури діаметром до 90 км в більшості випадків мають вулканогенно-плутонічне походження. У відношенні природи більш великих утворень думки дослідників різні.
Більшість дослідників вважає, що зародження кільцевих структур діаметром більше 90 км пройшло у давнину на значній глибині. Багато із кільцевих структур, встановлених на давніх щитах, пов’язані із складчастими овалами і граніто-гнейсовими куполами. При утворенні складчастих овалів проходило підняття відносно легких сіалітичних ядер, в той час як в міжовальному просторі збереглись зелено-кам’яні пояси. На більш пізніх стадіях розвитку земної кори, починаючи з пізнього докембрію, підняті вверх легкі маси під впливом високого теплового потоку фундаменту поступали в осадові товщі протоплатформового і платформового чохла, створюючи граніто-гнейсові куполи. У відносно незмінному вигляді ці структури збереглись в областях, які пізніше не зазнали складчастості. Це Алданський, Балтійський та Український кристалічні щити.
Не менш яскраво на аерофотознімках і космознімках видно кільцеві та овальні структури в областях занурення консолідованої земної кори. До них відносяться Трансильванська, Панонська, Прикаспійська, Південно-Балхашська та інші западини.