7.1.1. Метеоритные кратеры и астроблемы и
В 50-х годах прошлого столетия внимание некоторых геологов привлекли структуры, возникшие при ударах метеоритов – метеоритные кратеры. В окрестностях явно выраженного в рельефе кратера Аризона был обнаружен коэсит (разновидность кварца, образовавшаяся при высоком давлении) и накоплена информации об образовании трещин и метаморфических явлениях в породах, которые, как считалось, могли образоваться только при метеоритных ударах. После этого, не только явно выраженные в рельефе метеоритные кратеры, но и структуры, которые считались возникшими при метеоритных ударах в древние времена, стали обнаруживаться одна за другой. Р.Диц (Dietz, 1960) назвал такие древние шрамы от ударов метеоритов «астроблемами» (astroblemes) – звёздными ранами (от греческих слов, обозначающих «звезда» и «рана»). И в настоящее время принято называть астроблемами такие структурные формы, которые утратили морфологические признаки кратеров
Распространение современных или ископаемых импактных кратеров, установленных на Земле, очень неравномерно. Это обусловлено тем, что сохранность кратеров в значительной степени зависит от интенсивности последующих движений земной коры. В молодых метеоритных кратерах, которые до сих пор хорошо выражены в рельефе, сохранилось намного больше доказательств их импактного происхождения, чем в древних.
В настоящее время метеоритные кратеры и астроблемы известны на всех континентах. Всего их насчитывается более 150 (по данным на 1990 год). Более 40 структур расположены на территории Канады и около 20 – на территории бывшего СССР. Размеры метеоритных кратеров варьируют от 15 м до 100 км и более. Известно около 20 крупных структур с диаметром более 20 км (из них 7 находится на территории бывшего СССР, в том числе самые большие из известных – Лабынкарский, Пучеж-Катунский и Попигайский (рис. 7.3) кратеры, с поперечниками от 60 до 70 км).
|
|
|
Рис. 7.3. Схема геологического строения Попигайского ударного кратера (по В.Л. Масайтису). 1 – кристаллические породы архея и протерозоя; 2 – нижнепротерозойские, палеозойские и мезозойские осадочные породы; 3 – катаклазированные и брекчированные породы (автохтонная брекчия); 4 – аллохтонная брекчия; 5 – зювиты; 6 – импактиты; 7 – надвиги и другие разломы; 8 – ось кольцевого поднятия. |
Не менее загадочна и другая кольцевая структура – Фредефортский купол в Южной Африке с возрастом пород около 3.54 млрд. лет.
Структура и состав пород метеоритных кратеров и астроблем
Обычно метеоритные кратеры образуют округлую структуру, окружённую приподнятым валом, а иногда и внешней опрокинутой от центра «синклиналью». Кратеры заполнены ударной брекчией, лежащей на расколотых и трещиноватых породах. В середине кратеров часто присутствует центральное поднятие, сложенное хаотической брекчией, состоящей из вынесенных наверх пород дна кратера. Из-за позднейших разрушений, оползней и эрозии некоторые элементы строения кратеров могут быть слабо выражены либо вообще отсутствовать.
При ударе метеорита о Землю в месте удара (в метеоритном кратере) возникают огромные давления (до 100 МПа) и температуры (до 2000°), которые могут приводить к образованию:
● горных пород особого сложения (автохтонной и аллохтонной брекчий, импактитов) и структур.
● высокобарических фаз кремнезёма (коэсита, стишовита), высокобарических минералов группы пироксена (жадеита) и группы шпинели (рингвудита), лешательерита (кварцевое стекло), мескелинита (переплавленный в стекло битовнит), алмаза и др. минералов;
|
|
|
Рис.7.4. Строение Аризонского ударного кратера (по Ю.М. Шумайкеру). Q – четвертичные аллювиальные отложения; Т – отложения триаса; Рк – пермские известняки; Рs – пермские терригенные отложения; в – брекчия, содержащая метеоритное вещество. |
Автохтонная (аутигенная) брекчия – импактная брекчия, расположенная в раздробленном, но не выброшенном основании кратера. Характеризуется развитием интенсивной трещиноватости и другими проявлениями ударного воздействия, редко обнажена и почти всегда перекрыта плащом других образований ударного происхождения.
Аллохтонная (аллогенная) брекчиясостоит из упавших назад в кратер обломков, образующих различного рода нагромождения из осколков и глыб, сцементированных рыхлым обломочным материалом, к которому примешивается различное количество стекла. Она распространена очень широко по всей территории кратеров и нередко за их пределами. Мощность аллохтонной брекчии может составлять 100 м и более.
Импактитыпредставляют собой ударные брекчии, одним из основных компонентов которых являются стекло или продукты его изменения, образующиеся при расплавлении претерпевших удар пород, и цементирующее обломки. Различают две основные разновидности импактитов:зювиты(стекловато-обломочные) итагамиты(массивные).
Зювитыпредставляют собой туфообразную массу «спекшихся» обломков стекла и пород либо рыхлый песок. Они находятся в аллохтонной брекчии, вместе с другими породами выполняют внутренние части воронок кратеров и в виде отдельных языков распространяются за их пределы.
Тагамитыпредставлены однообразными пятнистыми породами с пористой, иногда пемзовидной текстурой, состоящими из обломков темно-серого или цветного стекла, которое имеет афанитовое строение и насыщено обломками пород и минералов. Тагамиты расположены внутри воронок, нередко образуя скальные обнажения со столбчатой отдельностью. Они слагают неправильные пластообразные и рукавообразные тела, залегающие на поверхности автохтонной брекчии в основании кратеров или над аллохтонной брекчией и зювитами, а также дайки, жерловины в автохтонной брекчии и псевдопокровы.
В метеоритных кратерах встречаются также специфические образования, получившие название конусов разрушения. Они представляют собой обломки или блоки горных пород с бороздчатой поверхностью в виде острых конусов, ориентированных вверх, размером от 1 см до 10 м. Кроме того, под воздействием ударной волны возникают изменения в минералах пород: понижаются показатели преломления и двупреломления, возникает ударное двойникование и ударный кливаж.
Признаки импактных структур
Для идентификации метеоритного кратера необходимо выявить следующие ключевые признаки.
1. Кольцевая структура на поверхности (однако, последующие движения земной коры могли привести к деформации этих структур).
2. В центре кратера куполовидная структура и брекчиевидные отложения.
3. Структура, в которой окружающие кратер пласты опрокинуты.
4. Брекчирование в окружающих породах.
5. Присутствие метеоритного материала (обломков метеорита, муассанита, железо-никелевых и железных шариков, повышенные содержания платины, никеля, иридия и др. элементов). Если только кратер древнего происхождения, метеоритный материал может быть не обнаружен.
6. Изменения в породах, связанные с шок-метаморфизмом, т.е. развитие конусов обрушения, присутствие минералов высокой плотности, развитие планарных структур в минералах, витрификация стекла. Эти признаки могут исчезнуть в результате последующего метаморфизма.
7. Аномалии геофизических свойств в пределах изучаемой территории: силы тяжести, магнитных свойств, скорости сейсмических волн и др.
Первый и второй признаки выявляются при дешифрировании аэрофотоснимков и космоснимков, анализа топокарт и форм рельефа, седьмой – при анализе геофизических карт. Эти три признака выявляются на подготовительном этапе, а все остальные – при проведении полевых работ на выявленных структурах.
Наиболее надёжными признаками являются четвёртый, пятый и шестой. На основании надёжности доступных данных по М.Денс (Dence M.R.) импактные кратеры необходимо подразделять на три категории:
1) точно установленные импактные кратеры, в которых был обнаружен метеоритный материал;
2) вероятные импактные кратеры, в которых можно наблюдать структуры, возникшие при шок-метаморфизме;
3) предполагаемые импактные кратеры, выделяемые по кольцевой форме структуры и т.д.
По данным на 1990 год было выявлено 63 структуры первой группы, 42 – второй, 39 – третьей.