 | Астроблемы. |
К метеоритным кратерам относят крупные понижения и котловины на поверхности Земли, образование которых связано с кратковременным воздействием мощных ударных волн, возбуждаемых падением на земную поверхность сравнительно крупных космических тел. Метеоритные кратеры известны на всех континентах. Всего их насчитывается 150 (40 — на территории Канады и 25 — на территории бывшего СССР). Размеры - от 25 м до 100 км (только 20 структур имеют диаметр более 20 км). Самая большая — Попигайская астроблема.
Метеоритный кратер представляет собой округлую структуру, окруженную 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. В астроблемах из-за позднейших разрушений, оползней, оплывин и эрозии некоторые из элементов строения кратеров могут быть выражены очень слабо или совсем отсутствовать. В связи с возникающими при ударе огромными давлением (до 100 ГПа) и температурой (до 2000°С) в метеоритных кратерах обнаружены минералы высокобарических фаз кремнезема (коэсит, стиповерит) и высокобарические фазы других соединении (рингвудит и жадеит), а также горные породы особого сложения и структуры. Среди последних обычны следующие.
Аутигенная брекчия, возникающая в раздробленном основании кратера, характеризуется развитием трещиноватости и другими проявлениями ударного воздействия. Обнажена очень редко и почти всегда перекрыта плащом других образований ударного происхождения.
Аллогенная брекчия состоит из упавших назад в кратер обломков, образующих различного размера нагромождения из осколков и глыб, сцементированных рыхлым обломочным материалом (коптокластом), к которому примешивается то или иное количество стекла. Распространена очень широко по всей территории кратеров и нередко за их пределами. Мощность брекчии может составлять 100 м и более.
Импактиты представляют собой ударные брекчии, одним из основных компонентов которых является стекло или продукты его изменения, образующиеся при расплавлении претерпевших удар пород. Стекло слагает цемент ударных брекчий и составляющие их обломки. Различают две разновидности импактитов: стекловато-обломочные — зювиты и массивные — тагамиты.
Зювиты находятся в аллогенной брекчии. Они вместе с другими породами выполняют внутренние части воронок кратеров и в виде отдельных языков распространяются за их пределы. Представляют собой туфообразную массу спекшихся обломков стекла и пород либо рыхлый песок.
Тагамиты также располагаются внутри воронок, нередко образуя скальные обнажения со столбчатой отдельностью. Как указывают В.Л. Масайтис, М.В. Михайлов и Т.В. Селивановская, тагамиты следует рассматривать как псевдомагматические образования. Они слагают неправильные пласто- и рукавообразные тела, залегающие на поверхности аутигенной брекчии в основании кратеров или над аллогенной брекчией и зювитами, а также дайки и жерловины в аутигенной брекчии и псевдопокровы. Представлены тагамиты однообразными пятнистыми породами с пористой, иногда пемзовидной текстурой, состоящими из обломков темно-серого или цветного стекла. Последнее имеет афанитовое строение и насыщено обломками пород и минералов.
Помимо специфических пород в метеоритных кратерах встречены образования с особым сложением, получившие название конусов разрушения. Они представляют собой обломки или блоки горных пород с бороздчатой поверхностью в виде острых конусов, ориентированных вверх. Конусы разрушения извести и в разных породах, но лучше выражены в известняках, образуя накладывающиеся друг на друга конусы и полуконусы различных размеров — от 1 до 12 м. Экспериментальные данные показывают, что конусы разрушения являются надежным свидетельством мощного удара.
Под воздействием ударной волны возникают изменения в горных породах, понижаются показатели преломления и двупреломления, возникает ударное двойникование и ударный кливаж. Среди ударных структур наиболее полно исследованы Попигайский кратер, расположенный на севере Восточной Сибири, Аризонский кратер в Северной Америке и Рисский кратер на юге Западной Герминии.
Попигайский кратер находится на северной окраине Анабарского щита, кристаллические породы которого перекрыты чехлом протерозойских и кембрийских кварцитов, доломитов и известняков, а также пермских песчаников и алевролитов, включающих силлы долеритов.По данным В.Л. Масайтиса, кратер представляет собой округлое понижение в рельефе глубиной до 200—400 м, частью заполненное четвертичными песками и галечниками. Во внутренней воронке кратера находится кольцевое поднятие гнейсовой аутигенной брекчии диаметром 45 км, обладающее признаками ударного воздействия (конусы разрушения, стекла). Воронка заполнена зювитами, в которых заключены пластообразные и секущие тела тагамитов мощностью до нескольких десятков метров. Мощность импактитов в центральной части кратера достигает 2—2,5 км. Внешняя воронка образует кольцо 20-25 км шириной. Осадочные породы в ее бортах интенсивно деформированы, нарушены центробежными надвигами и радиальными разрывами с амплитудами смещения от метров до первых километров. Аллогенная брекчия, залегающая под импактитами, имеет мощность не менее 150 м и состоит из обломков и глыб разного размера и рыхлого коптокластического материала. Импактиты близки по химическому составу к гнейсам и состоят из стекла, обломков оплавленных гнейсов и их минералов. Из обломков такого же стекла, сцементированного тонкораздробленным стеклом с фрагментами пород и минералов, состоят зювиты и тагамиты.
В эпицентре взрыва ударное давление достигало 10ст.5 Па, а температура — до 2000°. Возникавший в таких условиях при плавлении гнейсов имлактный расплав растекался радиально с большой скоростью, образуя кольцевые гребни, а далее от центра — струи и потоки, перекрывающие большую часть днища кратера. Образование центрального поднятия началось в момент взрыва и продолжалось в результате упругой отдачи уже после заполнения кратера. Образование Попигайского кратера произошло около 30 Ма.
Меньшие по размерам кратеры расположены на Балтийском щите (Янисъярви), на Русской плите (Пучеж-Катункский, Калужский), Пай-Хое (Карская астроблема), на Украинском щите (Ильинецкий, Гусевский, Каменский) и в других районах. Самый древний из них — Янисъярвинская астроблема — имеет возраст около 700 Ма.
Aризонский кратер представляет собой чашеобразную впадину глубиной 180 м, диаметром 1,2 км, окруженную валом, на 30—60 м возвышающимся над окружающей равниной. Ударная брекчия на дне кратера состоит из перемешанных угловатых обломков песчаников пермского и триасового возраста величиной от долей миллиметра до 30 м. Все эти образования несогласно перекрыты плейстоценовыми и современными аллювиальными отложениями. Наклоненные и перевернутые слои песчаников нарушены множеством небольших, почти вертикальных разрывов с шарнирными смещениями. Мощность ударных брекчий в кратере достигает 100 м, а воздействие ударной волны на породы сказывается до глубины 170 м. Возраст кратера плиоценовый.
Помимо наземных наблюдений метеоритные кратеры и астроблемы изучаются с помощью аэрофотоснимков и космических снимков. В гравитационных полях над кратерами возникают отрицательные аномалии; наблюдаются также уменьшение скоростей сейсмических волн и пониженная магнитность пород.
В настоящее время обсуждается вопрос о возможном метеоритном происхождении крупной кольцевой структуры Садбери (Канада), заключающей основные породы и медно-никелевые месторождения.
Однако не все исследователи признают ударное метеоритное происхождение многих описанных в качестве астроблем структур. В частности П. Н. Кропоткин считает, что некоторые из них имеют взрывное происхождение. Основной довод сторонников эндогенной, взрывной природы некоторых структур, описываемых другими исследователями в качестве астроблем, — их приуроченность к крупным закартированным разломам земной коры и особенно к их пересечениям, а также связь с этими разломами структур заведомо эндогенного происхождения. Наиболее яркий пример — ситуация в южной Германии, в районе Швабского Альба, где на прямолинейном разломе протяженностью около 100 км расположены, с одной стороны кратеры Рис и Штейнхейм, с другой стороны поле вулканических взрывных трубок Урах и в районе кратера гидравлического взрыва Ubehebe в Долине Смерти.
Поэтому только обнаружение реликтов метеоритного вещества может быть доказательством импактного происхождения кратера, а также обогащенность иридием, металлами платиновой группы, никелем, наличие шоковых минералов — пластинчатого кварца, коэсита, стишовита и конусов разрушения. Брекчии, трактуемые как ударные, могут иметь и взрывной генезис.
Как уже сообщалось, взрывной механизм обусловливает мгновенное и резкое изменение давления и температуры горных пород, слагающих мишень, что приводит к появлению новообразований и даже месторождений типа месторождения меди и никеля Садбери в Канаде. Этот кратер имеет диаметр 59 км. Зона ударных деформаций - 74 км. Внедрение никеленосных норитов произошло вскоре после кратерообразования, причем интрузия “использовала” поверхность дна кратера в качестве ослабленной зоны. Относительно большая роль микрогранитов в составе интрузии объясняется определенной ролью кислого импактного расплава, который смешался с поднявшейся из глубины по системе трещин основной магмой. Это явление обусловило ликвацию сульфидов. Образование никеленосной интрузии следует относить к инъекционному комплексу. Время заложения астроблемы Садбери – 1840 Ма; в кайнозое она вновь стала ареной нового удара (37 Ма). Вопросы генезиса структуры Садбери дискутируются в литературе с давних пор, однако большинство исследователей рассматривает ее все же как астроблему.