Астроблеми Землі

Дипломна робота

Астроблеми Землі

Зміст Вступ Розділ 1. Загальна характеристика астроблем Землі

1.1 Вплив метеоритних бомбардувань на земні процеси

1.1.1 Метеоритне кратероутворення як фактор розвитку планети

1.1.2 Вплив метеоритних вибухів на клімат і життя на Землі

1.1.3 Метеоритне бомбардування як природне явище

1.2 Метеорити і метеоритне кратероутворення

1.2.1 Класифікація і зовнішній вигляд метеоритів

1.2.2 Морфологія і класифікація метеоритних кратерів

1.2.3 Стадії формування метеоритного кратеру

1.2.4 Шоковий метаморфізм

1.2.5 Корисні копалини астроблем Розділ 2. Регіональна характеристика астроблем Землі

2.1 Тунгуська катастрофа

2.2 Сіхоте-Алінський залізний метеоритний дощ

2.3 Імпактна структура Чіксулуб

2.4 Арізонський кратер

2.5 Кратер Нордлінгер Ріс

2.6 Бовтиський кратер

2.7 Іллінецька структура Висновки Література Додатки

Вступ тунгуський метеорит кратер Метеоритні кратери або астроблеми (від грецького astron — зірка, blema — рана) утворюються в результаті падіння метеоритів. Зоряні рани — форми рельєфу, які мають безпосередньо космічне походження. Вони представлені поряд із такими кільцевими структурами як карстові провалля, грязеві вулкани, маари, вулканічні кратери і кальдери, що утворились в результаті вулканічних вибухів. Однак астроблеми це не тільки форми рельєфу, а і геологічні структури.

Вивчення метеоритних структур Землі розпочалось порівняно недавно. До 60-х років ХХ століття, крім декількох малих кратерів і кратерних полів, був відомий Арізонський кратер діаметром 1.2 км. Згодом в ряді країн були відкриті багаточисельні метеоритні кратери. Таким чином, метеоритні кратери широко поширені на Землі, як і на інших тілах Сонячної системи.

Метеоритне кратероутворення відіграло велику роль в еволюції нашої планети. Протягом тривалої історії свого розвитку Земля неодноразово зазнавала метеоритних бомбардувань, які залишали на ній численні «шрами» у вигляді кратерів. Їх утворення суппроводжувалося глобальними катастрофами — гіганська газопилова хмара зависала над усією поверхнею Землі, закриваючи її від Сонця, огортаючи темрявою і холодом. Припинявся процес фотосинтезу і як наслідок — вимирання рослинного і тваринного світу, тобто відбувалась радикальна перебудова всього органічного світу.

Оскільки вибухи великих метеоритів впливають на клімат і структуру земної кори в глобальному масштабі, це висуває дану проблему в ряд найактуальніших завдань сучасної геології і планетології. Вивчати проблеми метеоритного кратероутворення допомагають не тільки безпосередні дослідження земної поверхні, а й дані порівняльної планетології. Різні підходи взаємодоповнюються, допомагаючи розширити наші уявлення про ті впливи, яких зазнавала Земля протягом своєї історії.

Питання вивчення метеоритних структур виходить за межі тем, які являють інтерес для вузького кола спеціалістів, і повинні стати надбанням найширших кіл людей, що займаються питаннями природознавства.

В останні десятиліття особливо зріс інтерес до родовищ корисних копалин, що приурочені до астроблем, оскільки з ними бувають пов’язані найрізноманітніші корисні копалини: алмази, хроміти, мідь, горючі сланці тощо.

Метеоритне кратероутворення має вплив на розвиток не лише окремих компонентів природи, а й на розвиток географічної оболонки в цілому. Цим я аргументую вибір теми бакалаврської роботи. Тема «Астроблеми Землі» має багато протиріч, здогадок і таємниць. Це минуле нашої планети, сучасне і її майбутнє. І на даний час ця тема мало відома багатьом геологам, географам, геоморфологам, тобто спеціалістам, які можуть зустріти їх при польових роботах. Все це і спонукало мене до написання цієї роботи.

РОЗДІЛ 1

Загальна характеристика астроблем Землі

1.1 Вплив метеоритних бомбардувань на земні процеси

1.1.1 Метеоритне кратероутворення як фактор розвитку планети Протягом мільярдів років свого розвитку Земля неодноразово зазнавала метеоритних бомбардувань, які залишали на ній численні «рубці» у вигляді кратерів. Їх утворення супроводжувалося глобальними катастрофами — гігантська газопилова хмара зависала над усією поверхнею Землі, закриваючи її від Сонця, огортаючи темрявою і холодом, припиняючи фотосинтез. З наслідками цих грандіозних катаклізмів сучасні дослідники пов’язують певні етапи в історії нашої планети, коли вимирала біота, відбувалася радикальна перебудова всього органічного світу.

Вивченню проблем метеоритного кратероутворення допомагають не тільки безпосередні дослідження земної поверхні, а й дані порівняльної планетології та астрономії. Різні підходи взаємодоповнюються, допомагаючи розширити наші уявлення про ті впливи, яких зазнавала Земля протягом своєї історії.

Ударне кратероутворення — важливий, а часом вирішальний чинник формування поверхні планет земної групи, Місяця, супутників Юпітера і Сатурна, а також багатьох інших тіл Сонячної системи. Земля за час свого існування постійно зазнавала метеоритного бомбардування. Водночас висока активність процесів, які відбуваються в глибинах нашої планети і на її поверхні, спричинює швидке знищення структур. Утворених внаслідок такого бомбардування, або зумовлює їх поховання у товщах осадових порід.

Цілеспрямовані пошуки таких структур почалися з другої половини минулого століття. Вони привели до відкриття близько 160 кратерів (у т.ч. й на території УКЩ) на всіх континентах.

Однак, за підрахунками спеціалістів, за останні 2 млрд. років Земля зазнала близько 100 тис. метеоритних ударів, які могли утворити кратери більше 1 км в діаметрі, близько 600 метеоритів, результатом яких могли бути кратери діаметром більше 5 км, і близько 20 із ще більшими (50 км і більше) кратерами, тому зрозуміло, що нам відома лише незначна частина астроблем, які виникли за другу половину життя Землі.

Діаметр земних метеоритних кратерів коливається у широких межах: від десятків метрів до 300 км. Що ж до їхнього віку, то, скажімо, Сіхоте-Алінський кратер утворився 1947 року, Стерлітамакський — 1990 року, а гігантська імпактна структура Вредефорт у Південно-Африканській Республіці налічує 2023 млн. років. Аналіз опублікованих списків кратерів свідчить про те, що переважна більшість з тих, що збереглися, утворилися у фанерозої, тоді як докембрійських кратерів знайдено лише 11.

Щоб відновити картину метеоритного бомбардування Землі, використовуються дані про поширеність та вік імпактних структур на Місяці, на поверхні якого залишилися сліди кратероутворення приблизно за 4,5 млрд. років. Згідно з цими даними, в історії кратероутворення на планетах земної групи виокремлюється період їх раннього важкого бомбардування, який розпочався у часи утворення твердої оболонки Землі і закінчився 3,9 млрд. років тому, і період менш інтенсивного бомбардування, що триває й досі. Під час раннього бомбардування Землі на її поверхні утворилося близько 200 гігантських кратерів діаметром від 1000 км і більше, подібних до ударного басейну Моря Дощів на Місяці. Однак жодні сліди цих кратерів не збереглися або ми їх ще не виявили.

Отже, метеоритне бомбардування відіграє важливу роль на ранніх стадіях розвитку Землі. Метеоритні кратери мають важливе значення для датування різних структурних поверхонь. Метеоритне бомбардування являється спільним процесом для формування рельєфу поверхні і структури кори планет земної групи, в тому числі і Землі. Не виключено, що в догеологічну стадію становлення Землі метеоритне бомбардування було найголовнішим процесом її розвитку. На жаль, сліди цього бомбардування стерті наступними геологічними подіями — тектонічними рухами, метаморфізмом, магматизмом, водною і вітровою ерозією. В.Е.Хаін (за [1]) вважає, що на цьому етапі провідним процесом було бомбардування Землі великими метеоритами і астероїдами, які і обумовили формування кратерних кільцевих структур, і можливо, вилив базальтових магм в їх межах із осередків в неглибокій астеносфері.

Дослідженнями М. С. Маркова і В. С. Федоровського (за [1]) було показано, що метеоритне бомбардування зробило суттєвий внесок в енергетику ранньої Землі. Згідно їхніх даних утворення кратера Манікуаган (Канада) діаметром 100 км супроводжувалось раптовим вивільненням енергії, рівної близько 1023 Дж, що в 1000 разів перевищує щорічну енергію всіх землетрусів на Землі. Орієнтовні розрахунки показують, що внесок в енергетику Землі високошвидкісних ударів складав 3•1023 ерг/год, що в 3 рази більше сумарного сучасного теплового потоку Землі.

Метеоритне бомбардування повинно було супроводжуватись і масовим магматизмом. В результаті падіння метеоритів виникали продукти плавлення, оскільки біля 1/3 енергії ударів йде на плавлення речовини кори і мантії.

Через підвищену тріщинуватість кори і підйом мантійних діапірів відбувалося заповнення западин, пов’язаних з метеоритним бомбардуванням, продуктом так званого ініціативного вулканізму.

М.С.Марков і В. С. Федоровський своїми дослідженнями показали (за [1]), що процес метеоритного бомбардування відіграв величезну роль в геодинаміці ранньої Землі. Найважливішими його наслідками є:

1. Порушення монолітності земної кори і утворення її підвищеної тріщинуватості.

2. Виникнення теплових аномалій.

3. Поява неглибоких осередків плавлення і заповнення западин продуктами ініційованого вулканізму.

4. Перерозподіл і перемішування речовини кори і мантії (в тому випадку, якщо остання на ранніх етапах розвитку Землі залягала неглибоко) і поява своєрідних змішаних порід типу місячного реголіту.

1.1.2 Вплив метеоритних вибухів на клімат і життя на Землі

Оскільки на пам’яті людства, вірніше, тієї цивілізації, історія якої нам відома, не було подібних геологічних подій, то в більшості випадків приходиться співставляти ефекти метеоритних вибухів з наслідками вулканічних вивержень або землетрусів або ж використовувати ті відомості, які в спотвореному, перебільшеному і переказаному вигляді існують в легендах, наприклад, вже не раз писали про те, що біблійна легенда про всесвітній потоп, ймовірно, має в основі історичні події, і багато авторів схиляються до думки про те, що можливо причиною катастрофічних злив міг бути удар метеорита.

При утворенні невеликого метеоритного кратера, наприклад такого як Ріс, випаровувалось біля 10 км³ гірських порід. Пара на великих висотах, очевидно, конденсувалася, в результаті утворились скляні кульки, від мікронних до, можливо, міліметрових розмірів. Ці міріади непрозорих кульок повинні були затримувати і відбивати сонячні промені. Найдрібніші з них могли роками триматися в повітрі. За підрахунками А. Майєра та Р. Дачилля (за [2]), екранування сонячних променів вуаллю сконденсованих парів кратера Ріс могло знизити середньорічну температуру Землі на 2,6 -26°С. Перше з цих чисел здається більш ймовірним, так як зниження середньорічної температури на 26° означало б глобальну біологічну катастрофу, яка для цього часу (14−15 млн. років тому) не зафіксована по геологічним даним. Але тут є ще одне питання — який час проіснувала пилова вуаль в атмосфері? Точної відповіді на це питання поки що не існує.

В журналі «Природа» (1986 р.,№ 1) опубліковано серію статей геологів, які займались питаннями впливу імпактних подій на тваринний і рослинний світ. А.С.Алєксєєв (за [2]) навів криву піку вимирання вимирання морських тварин за останні 600 млн. років за Л.М. Вам-Валеном.

Рис. 1.1. Варіації ступеня вимирання морських тварин у фанерозої за Л.В. Ван-Валеном.

Піки показують найбільшу імовірність вимирання у відносних одиницях.

Найбільше катастрофічне вимирання в фанерозої приходиться на межу пермі і тріасу. Відомо, що такий збіг був на межі крейди і палеогену. Це пояснюється зіткненням Землі з великим астероїдом, що і дало іридієвий пік. У відповідь на заперечення палеонтологів, які вважали, що вимирання взагалі-то відбувається постійно і навряд чи потрібно надавати великого значення цим фактам. А.С.Алєксєєв провів статистичний аналіз вимирання всіх типів фауни. Виявилось, що при фоновому рівні вимирання 2,2% в маастрихті (кінець крейдового періоду) зникло 16,3% родин. На межі крейда-палеоген зникло 43,9% родів при фоновому числі 9,6%. Вимирання видів близько до 90%. Пізніше, в палеогені, зростає швидкість появи нових родів, але таксономічна різноманітність початку маастрихта була перевищена лише через 12−20 млн. років.

З утворенням астроблем наука пов’язує одну досить цікаву обставину. в кінці 80-х років ХХ ст. з’явилась і розробляється гіпотеза, що пояснює масову загибель великих рептилій — динозаврів, спричинену падінням великих небесних тіл. Більше сотні видів динозаврів — найбільших тварин на Землі - зникли з лиця нашої планети 65 млн. років назад на межі крейдового і палеогенового періодів. Масова загибель цих живих організмів, пануючих на протязі 150 млн. років, пояснюється лише катастрофою глобальних масштабів.

Це явище пояснюється теорією Дарвіна — внутрішньовидової боротьби за існування, інтенсивною вулканічною діяльністю, випаданням кислотних дощів, зміною нахилу земної осі, падінням великих метеоритів, астероїдів. Астероїдна теорія, викладена лауреатом Нобелівської премії Луїсом Анваресом, в останні роки отримала досить широке визнання і підтримується багатьма дослідниками. Початок розробки астероїдної гіпотези слід віднести до виявлення в Іспанії нідерландськими геохіміками Я. Смітом і І.Хертогеном в суміжних шарах крейдового і палеогенового віку підвищеного вмісту іридію і осмію. Аномальна їх кількість була виявлена в земній корі в Італії, на дні Балтійського моря і Атлантичного океану — всього у 80 пунктах. Характерним виявився той факт, що всі іридієві аномалії були приурочені до одних і тих же геологічних шарів, які утворилися 65 млн. років тому на межі крейдового і палеогенового періодів.

Причиною підвищеного вмісту елементів платинової групи іридію і осмію можуть бути, на думку астрономів і геологів, кам’яні метеорити — вуглисті хондрити. Встановивши цю залежність, можна передбачити, що утворення іридієвих аномалій на Землі пов’язано з космічними причинами. Радянський вчений В. А. Бронштен (1987) вважає, що глобальна катастрофа на Землі може бути обумовлена падінням порівняно невеликого астероїда. Згідно вченого, для глобальної катастрофи на Землі, масової загибелі тварин і збагачення земної поверхні іридієм і осмієм достатньо падіння небесного тіла не більше 10−15 км діаметром. Розрахунки показали, що падаючи на Землю зі швидкістю 20 км/с, десятикілометровий астероїд може утворити астроблему діаметром 150 км. Породи кратера вибухом виносяться в атмосферу і пил на тривалий період оточує Землю суцільною хмарою, що не дає можливості проходити сонячним променям.

Згідно уявлень В. А. Бронштена (за [1]), ця хмара пилу викликала різке похолодання на нашій планеті. Теоретично розраховано, якщо кількість сонячної енергії, знизити на третину, то температура знизиться на 30 °C. Падіння метеориту таких розмірів призводить і до порушення озонового шару — екрана, що захищає все живе на Землі від згубної дії короткохвильової радіації, а також до утворення окисів азоту, підвищена концентрація якого є смертельною для всього живого.

Таким чином, причиною масового вимирання рептилій 65 млн. років тому, на думку В. А. Бронштена, є падіння на Землю небесного тіла, що привело до різкого зниження температури через екранування сонячного світла шарами пилу, до руйнування озонового шару і отруєння оточуючого середовища окисами азоту.

Наслідки космічних катастроф можуть проявитись не тільки у вигляді вимирання. В районі Тунгуської катастрофи після 1908 р. різко збільшився річний приріст всіх дерев і лише в кінці 80-х років, за словами Н.В.Васильєва та ін., цей «вибух» акселерації спав. За детальними статистичними підрахунками цієї ж групи авторів, мурахи одного із видів, що мешкають в районі, дещо змінили зовнішній вигляд і стали більших розмірів, тобто відбулась мутація.

Не зважаючи на досить часте падіння метеоритів, вони не завдали значної шкоди людині. Зафіксоване лише одне достовірне повідомлення про попадання метеорита в людину. Цей випадок стався в штаті Алабама (США) 30 листопада 1954 р. в кімнату, де відпочивав після сніданку на дивані фермер, влетів кам’яний метеорит вагою близько 4 кг. Пробивши стелю кімнати він рикошетом відскочив від радіоприймача і вдарив фермера в стегно (Б.Мейсон.1965) (за [9]).

У лютому 1948 року метеорит вагою понад 1000 кг впав на кукурудзяне поле в штаті Канзас (США). Спостерігачі відбулися легким переляком.

За повідомленнями газети «Известия», 27 жовтня 1937 року в Татарстані впав 54-кілограмовий метеорит за 4−5 м від жінки, яка працювала в полі. Повітряна хвиля була настільки сильною, що збила її з ніг і контузила.

Рис. 1.2. Розподіл усіх падінь метеоритів, що спостерігались, за місяцями Передбачити падіння метеоритів дуже важко. Імовірність збільшення падіння метеоритів можлива щорічно у квітні-липні, коли Земля проходить через область, насичену метеоритами. Частота падіння їх суттєво знижується в жовтні-грудні. Пік падіння припадає на 15−16 години, а найменше їх падає між 3 і 4 годинами ночі (рис. 1.2).

Сказане, звичайно, не пояснює всіх різноманітних наслідків метеоритних вибухів. Але, на що слід звернути увагу, то це те, що наслідки падіння метеоритів — і далекі, і безпосередньо наступні за вибухом — можуть мати дуже великий вплав на природні процеси Землі. Імовірність падіння астероїдів на Землю оцінюється по-різному: одні вважають, що кожні декілька мільйонів років падає один астероїд діаметром 0,1−1,0 км, інші вважають, що кожний мільйон років падають три астероїди діаметром більше 1 км. Імовірні інтервали падіння астероїдів діаметром 10 км від 40 до 60−100 млн. років.

1.1.3 Метеоритне бомбардування як природне явище На даний час відомо, що траєкторія боліду поблизу Землі залежить від кута його входження в атмосферу. При кутах, близьких до вертикальних, він впаде на Землю. При русі по дотичній його траєкторія залишається прямолінійною. При пологих кутах, близько до 17°, болід може повернутись в космос, відскочивши від щільних шарів атмосфери. Але такі падіння відбуваються дуже рідко в середньому 1 раз на 100 років.

Найчастіше під час падіння метеорити розбиваються. Під час польоту в умовах щільної атмосфери метеорит від тертя повітря розігрівається і плавиться його фронтальна поверхня. Розплав миттєво здувається, утворюючи димовий слід метеорного пилу, який складається з мікроскопічних кульок метеоритної речовини. Всередині метеорита зберігається космічний холод, завдяки чому в деяких випадках, зразу ж після падіння невеликого метеориту і застигання кори плавлення, на траві навколо нього осідає іній. Якщо метеорит невеликий, то він може практично повністю розсипатись в атмосфері. Великі метеорити (боліди) під час польоту через атмосферу втрачають лише невелику частину маси.

Під час падіння невеликого метеорита іноді чути лише легкий свист. Так було, коли влітку 1977 року в с. Горлівка на газон впав невеликий (2 кг) метеорит, який при падінні зрізав гілку з дерева.

Падіння — явища завжди раптові і досить часто інформація про них не збирається належним чином.

Одним із найбільш вивчених та ефектних явищ є падіння Сіхоте-Алінського метеорита. 12 лютого 1947 року в 10 год. 36 хв. ясною сонячною погодою вздовж західних відрогів хр. Сіхоте-Алінь з гуркотом пролетів яскравий болід, який залишив позаду себе стовп диму. В селах вздовж його траєкторії відкривались двері, вилітало скло із вікон, обсипалась зі стелі штукатурка, із печей вилітало полум’я, тварин охопила паніка.

Вогненна куля, що пролетіла по небу, мала яскравість вольтової дуги, хвіст диму мав червонуватий відтінок. Надвечір на небі залишався широкий слід диму, який поступово розпливався. Під час падіння боліда відбувся потужний вибух, набагато кілометрів навколо застукотіло віконне скло, через 1−2 секунди відбувся ще ряд вибухів. Але меншої сили, а за ними тріск, який нагадував кулеметні постріли. Впродовж декількох хвилин після вибуху було чути гул.

Під час падіння метеорита, крім звукових явищ, відбуваються і світлові. Так після падіння Тунгуського метеорита спостерігалося світіння атмосфери, при якому ввечері можна було читати газету на всіх середніх широтах Євразії.

Під час падіння великих метеоритів виділяється величезна кількість енергії. Так Земля отримує 5,2· 1024 Дж/год сонячної енергії за рік, сейсмічна енергія складає в середньому1,0· 1019 Дж/год. Вся ця енергія виділяється за рік, тобто за 31,5· 106 сек. При утворенні метеоритного кратера земна кора отримує енергію на багато порядків вищу — для кратера діаметром 0,922 км — це 1018 Дж, при діаметрі 28 км — 1022 Дж, при діаметрі 72 км — 1024 Дж. При цьому вся енергія виділяється за тисячні долі секунди або за декілька секунд. Тому енергетичний рівень імпактного процесу не можна порівнювати ні з якими земними геологічними процесами. До речі, не виключено, що вивільнена теплова енергія може акумулюватись у мантії Землі й повертатися через сотні або тисячі років назад на Землю, що може суттєво впливати на її клімат.

1.2 Метеорити і метеоритне кратероутворення

1.2.1 Класифікація і зовнішній вигляд метеоритів Як уже зазначалось, метеорити бувають залізні (сидерити) і кам’яні (аероліти). Існує ще проміжний клас залізокам'яних метеоритів (сидероліти), які падають значно рідше (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Співвідношення різних типів метеоритів серед падінь і знахідок (без врахування знахідок в Антарктиді)

До класу залізних належать метеорити, які складаються повністю зі сплаву заліза з нікелем. Кам’яні метеорити на зламі дуже часто нагадують шматки земних гірських порід. Частіше всього вони мають попільно-сірий колір. Однак зрідка падають метеорити, які мають темний і навіть чорний колір всередині, а ще рідше світлі, майже білі всередині. До залізо-кам'яних належать метеорити, в яких нікелисте залізо складає близько половини маси всього метеорита. Воно розсіяне більш або менш крупними включеннями по всій масі метеорита, або ж утворює цілісну сітку, ніби губку.

Основною ознакою метеоритів є кора плавлення, яка утворюється в результаті руху метеорита в земній атмосфері. Вона представляє собою затверділий тонкий підплавлений шар речовин метеорита і, подібно до тонкої шкаралупи, з усіх сторін вкриває метеорит, якщо звичайно він не розбився або не розколовся при падінні. Особливо добре видна кора плавлення на кам’яних метеоритах. Зазвичай вона має чорний колір і матову поверхню, товщина кори плавлення незначна і досягає лише 1−2 мм. Деякі метеорити бувають покриті чорною, виблискуючою, ніби покритою лаком корою зі зморшкуватою структурою. Дуже рідко падають метеорити, вкриті напівпрозорою корою, крізь яку просвічується внутрішній вміст метеорита.

На залізних або залізокам'яних метеоритах помітити кору важче. Місцями на метеоритах спостерігаються ділянки, де кора майже відсутня, вона ще в повітрі злущилась і видно лише білий блискучий метал — нікелисте залізо.

Зазвичай метеорити мають неправильну, уламкову форму. При цьому кидається в очі загальна згладженість і сплавленість виступаючих частин метеорита; гострих кутів або ребер на них майже не спостерігається, але нерідко метеорити мають і округлу форму і навіть майже правильну конусоподібну, так звану орієнтовану форму, що нагадує головку снаряда. Таку форму, наприклад, має кам’яний метеорит Каракол, його вага 3 кг, впав в 1840 р. 9 травня, а також метеорит Репєєв Хутор, що впав 1933 року 8 серпня в Астраханській області. Бувають метеорити з багатогранною формою, що нагадує величезний кристал. Таким є метеорит Тімохіна, вагою 48,6 кг, впав 1807 року 25 березня в б. Смоленській губернії.

Орієнтована форма метеоритів утворюється в тому випадку, коли метеорит під час руху в земній атмосфері з космічною швидкістю не зазнає подрібнення. Він проходить через всю товщу земної атмосфери, зазнає «обточування» повітрям і, в результаті, набуває орієнтовану (обтічну) форму.

Багатогранні метеорити виникають в результаті подрібнення їх за площинами, так званої, прихованої відокремленості, подібно тому як розколюються земні гірські породи, що дають гладенькі плоскі поверхні.

Характерними ознаками метеоритів є регмагліпти. Це своєрідні ямки на поверхні метеоритів, схожі на вм’ятинки, що зроблені пальцями в м’якій глині; іноді їх називають п'єзогліптами. Регмагліпти мають різну форму: округлу, овальну, дуже витягнуту, але частіше всього багатокутну. Їх розміри коливаються від декількох міліметрів до декількох сантиметрів в поперечнику. Однак регмагліпти зустрічаються не на всіх метеоритах.

Метеорити мають найрізноманітніші форми і вагу. Найбільшим цілим метеоритом в світі є залізний метеорит Гоба, знайдений 1920 р. В південно-Західній Африці, де він і лежить до цього часу. Метеорит має форму чотирикутної плити, розмірами 3×3 м і товщиною біля 1 м. Він важить близько 60 т. Початкова вага визначалась близько 90 т. Внаслідок тривалого перебування метеорита на відкритому повітрі під впливом процесів окислення значна частина метеорита з поверхні окислилась і перетворилась в іржу.

Другий за розміром — залізний метеорит Кейп-Йорх, знайдений в Гренландії ще 1818 р. Метеорит важить 33,2 т, його форма нагадує голову гігантського ведмедя.

В 1863 р. В Мексиці було знайдено залізний метеорит Бакубіріто, його вага 27 т, а в 1930 р. знайдено метеорит в Африці вагою 26 т.

В Китаї, на щебенюватому плато поблизу гірського хребта арманти, лежить залізний метеорит, відомий ще з ХVІІІ сатоліття. Його вага близько 20 т. Киргизи і казахи називають його Кумис-Тюл, а китайці - Кумиш Хой Ха. Українською це означає срібний верблюд. У місцевих жителів цей метеорит вважається священним. Так, деякі з метеоритів стали об'єктами поклоніння: метеорит «Чорний камінь» (Аль-хаджар), вмурований в стіну храму Кааба в Мецці (Саудівська Аравія), і на сьогодні залишається головною святинею мусульман.

В світі відомо ще близько двадцяти великих залізних метеоритів, вагою більше 1 тонни. Однак ні один з них не спостерігався під час падіння. Всі вони, або значна частина з них, впали досить давно, про що свідчить значна окисленість їх поверхні.

Досить великі, вагою тонни і десятки тонн, залізні метеорити впали при випадінні Сіхоте-Алінського метеоритного дощу. При ударі об скелясті породи, вони розкололись на тисячі уламків. Найбільший з них важить біля 500 кг.

Серед кам’яних метеоритів, таких великих, як залізні, поки не зустрічали. Лонг-Айленд, знайдений в 1891 р. в США, важить 564 кг, як і Сіхоте-Алінський, розколовся на дрібні уламки.

Серед тих, що збереглися — кам’яний метеорит Парагоулд, впав 17 лютого 1930 р. в США, важить 372 кг; Оханськ — маса 300 кг, впав 30 серпня 1887 р. в колишній Пермській губернії; метеорит Княгиня, вага 293 кг, впав на Закарпатті (Україна) 9 червня 1866 р.; метеорит Кашин, вага 120 кг, впав 27 лютого 1918 р. в колишній Тверській губернії; метеорит Каїнсаз, вага 102 кг, впав 13 вересня 1937 р. в Татарстані.

Із залізокам'яних метеоритів відомо більше, є вагою більше 1000 кг, найбільшим серед них є метеорит Хукіта вагою 2 т, знайдений в 1937 р. в Австралії.

Найменші метеорити мають розміри невеличких крупинок і навіть пилинок. Вони осідають на земну поверхню під час випадання метеоритних дощів. Їх можна зібрати за допомогою магніта. Під час випадання метеоритного дощу Каїнсаз, знайдено дрібний метеорит розміром з лісовий горіх, вагою 7,65 г. Ще менші екземпляри, вагою 1−2 г, були знайдені на Алтаї, після падіння метеоритного дощу 22 травня 1904 р., який називається Телеутське Озеро. В Швеції після метеоритного дощу Гесль — 1 січня 1869 р., знайдено метеорит розміром з горошину, вагою 0,07 г.

1.2.2 Морфологія і класифікація метеоритних кратерів В окремих випадках, які бувають дуже рідко, може впасти гігантський метеорит. Рухаючись з великою космічною швидкістю, він вдаряється в грунт, відбувається вибух і утворення метеоритного кратера. Імпактний кратер складається з дна, кільцевого валу і центрального підняття. В рельєфі дно імпактного кратера — структура негативна, виникає в місці вибуху, із неї відбувається винесення гірських порід. Дно кратера має різну форму перерізу — плоскодонну, чашоподібну; його будова і форми ускладнюються зі збільшенням діаметру: дно великих кратерів ускладнюється тріщинами, борознами, горбами, центральними горбками. Центральний горбок, або центральний пік, утворюється в кратерах діаметром від 5 до 50 км. Його утворення пояснюється згідно законів механіки пружною віддачею порід поверхні. В кратерах діаметром більше 50 км утворюється система центральних кільцевих піднять.

Кільцевий вал — насипна структура, що оточує кратер. Як правило, він асиметричний, оскільки його внутрішній схил значно крутіший зовнішнього. Об'єм кільцевого валу для метеоритних імпактних структур зазвичай складає 20−40% від об'єму викинутої породи. На земній кулі в даний час відомо біля десятка місць, де знайдено метеоритні кратери. Найбільшим є Арізонський кратер, що знаходиться в США, поблизу каньйона Диявола. Його діаметр 1207 м і глибина 174 м. Навколо цього кратера було зібрано багато тисяч дрібних уламків залізного метеорита, загальною вагою біля 20 т.

Великі метеоритні кратери, діаметром декілька сотень метрів, знайдено в Австралії, Аравії, Південній Америці та інших місцях земної кулі.

Рис. 1.4. Будова метеоритного кратера: а — простого, б — складного; 1 — породи цоколя, 2,3 — брекчія (2 — залишена на місці, 3 — перенесена), 4 — переплавлені змінені породи, 5 — межа зони деформації

За розмірами астроблеми можна класифікувати наступним чином:

Мініастроблеми, або як їх ще прийнято називати, малі кратери — найбільш представлена група імпактних структур на Землі. Найменші з них діаметром до 100 м дуже схожі на карстові лійки, від яких відрізняються наявністю вала, порід із складу алло генної брекчії і метеоритної речовини. До цієї групи належать Соболевська астроблема в Примор'ї, астроблема Кааліярві в Естонії, астроблема Одеса в США (штат Техас) і багато інших імпактних структур. Характерним для всіх цих малих астроблем є проста чашоподібна будова дна кратера. Більші астроблеми, діаметр яких декілька кілометрів, мають дещо складнішу будову.

Їх дно ускладнюється центральним горбком. Особливістю цих кратерів, що відрізняє їх від вулканічних побудов — маарів, утворених в результаті газових вулканічних вибухів, є наявність зони інтенсивного подрібнення і кільцевих розломів, які затухають з глибиною. До групи міні астроблем належать добре вивчені структури: Арізонський кратер в США, Шунакський і Жаманшинський кратери в Казахстані, Пілот — в Канаді.

Мезоастроблеми виявляються в природних умовах зі значними труднощами. Вони схожі на вулканічні кальдери. Відрізняються від останніх наявністю кратерних порід і ознак шок-метаморфізму. Серед астроблем цього класу найбільш вивченими є Бовтиський кратер (Україна), Нордлінгер-Ріс в ФРН (Баварія), Стін-Рівер в Канаді.

Макроастроблеми зустрічаються в земних умовах досить рідко, знайти їх досить важко. Типовим представником даного класу астроблем є Карський кратер, що знаходиться північніше Полярного Урала в передгір'ях хребта Пай-Хой. Серія імпактних порід в цих структурах досить багата і різноманітна, в них добре виражені ознаки шок-метаморфізму.

Мегаастроблеми можна виявити з допомогою космічних знімків, на яких геологами виявляється велика кількість кільцевих структур, що, можливо, мають імпактний генезис. Так, наприклад, Б. С. Зейлик за результатами дешифрування космічних знімків і аналізу геофізичних полів в Казахстані описав наступні гігантські астроблеми — гіаблеми, що потребують подальшого вивчення: Ішимську (Тенізську) діаметром біля 700 км; Прибалхашсько-Ілійську діаметром 700 км, Токрауську — 250 км, Каібсько-Чуйську, Джезказганську та ін. Але всі вони ще недостатньо вивчені.

1.2.3 Стадії формування метеоритного кратеру Утворення метеоритних кратерів — процес миттєвий і на відміну від тривалих геологічних процесів, його легко змоделювати. Під час падіння метеорита від миттєвого випаровування його і порід відбувається вибух. Експериментальні вибухи найбільш точно імітують цей процес. Такі експериментальні вибухи проводили в лабораторіях США та інших країн. Це дало можливість прослідкувати всі стадії процесу.

Слід сказати, що ударна хвиля під час вибухів великих енергій відрізняється від сейсмічних і звукових хвиль. Перш за все вона не періодична, а являє собою поодинокий імпульс тиску. Швидкість її завжди більша швидкості звуку в породах і залежить від її тиску. Ударна хвиля крім того нна противагу іншим, переміщує за собою середовище, в якому вона рухається. На межі ударної хвилі стрибкоподібно змінюються параметри стану і руху порід.

Під час падіннян на Землю метеорит проникає в грунт, миттєво гальмується і розігрівається до високих температур, при яких він сам і породи навколо нього розплавлюються і випаровуються. Відбувається вибух. Від точки вибуху метеорита поширюється ударна хвиля, яка має кулястий фронт. На поверхні, де шар грунту порівняно невеликий, породи спочатку розпушуються, потім з’являються яскраві язики плазми. Потім покрівля цього міхура розкривається на всі сторони, і тонкі її краї падають на землю в перевернутому положенні (рис. 1.4). це перевернута синкліналь на валу — одна з діагностичних структурних ознак експериментальних і метеоритних кратерів.

В нижній на півсфері ударна хвиля утворює округлу порожнину — первинний кратер, біля стінок якого гірські породи ущільнюються і частково розплавляються. Далі хвиля іде через породи, стискуючи їх. Слідом за хвилею стиснення тиск падає до нормального. Це називається хвилею розрядження. В однорідних породах ударна хвиля поширюється до тих пір, поки її тиск не досягне межі пружності порід або сейсмічного відбиття. В цей момент хвиля відбивається. Фронт відбитої хвилі, яка поширюється вгору, буде захоплювати за собою породи (рис. 1.5).

Рис. 1.5. Стадії утворення вибухового кратера (за [2]):

а-в — І стадія — ударне стиснення, розтікання метеорита і ґрунту;

г — ІІ стадія — екскавація і викид ґрунту відбитою хвилею;

д — ІІІ стадія — деформація або заповнення (1 — лійка; 2 — справжнє дно; 3 — видиме дно; 4 — вал брекчії, 5 — лежача синкліналь цокольного валу) Коли фронт досягне дна первинної порожнини, хвиля припідніме породи дна в центрі кратера. В м’яких осадових породах в центрі кратера утвориться купол, а потім центральний блок підніметься по кільцевій тріщині. Така структура центрального підняття встановлена в кратері Штейнхейм (ФРН). Ця відбита хвиля викидає з кратера вгору хмару уламків, в результаті розширюється первинна порожнина. Коли породи впадуть назад, покриють дно кратера і оточуючу поверхню, кратер отримує кінцевий вигляд і називається видимим кратером. Заглиблення під брекчією називається справжнім кратером.

Дж О’Кіф і Д. Аренс (за [1]) пропонують таку послідовність процесу утворення вибухового кратера:

1) заглиблення в земні породи і гальмування метеорита;

2) вибух і ріст первинної порожнини;

3) стадія екскавації - викид із кратера роздрібнених і розплавлених порід хвилею відбивання;

4) стадія деформації - руйнування стінок і вирівнювання кратера під час пружного розрівнювання земної кори в його центрі (релаксація).

Перші три етапи відбуваються за долі секунди або за секунди, а тривалість четвертого етапу у великих структурах дуже велика (десятки і сотні мільйонів років).

Основи математичної теорії кратероутворення заклали К. П. Станюкович і В. В. Фединський (за [1]). Вони довели залежність діаметра кратера від енергії метеорита. При масі m і швидкості метеорита х енергія Е = m х2/2, R=E1/3. крім енергії, діаметр (2R) кратера залежить і від інших причин. За даними Б.А.Іванова (за [1]), при утворенні малих кратерів головну роль відіграє щільність порід. Він називає їх кратерами щільності. Для більших структур, починаючи з кілометрових, великого значення набуває сила гравітації. Математично це виражається так (при R в см, Е — в Дж): для кратерів щільності Е=R3, тобто R=Е1/3, а для гравітаційних Е=gR4. відповідно, в перших енергія, яка йде на кратероутворення, зростає пропорційно R3, а в гравітаційних пропорційно R4. тип процесу утворення кратера залежить і від грунту. В сипучих грунтах кратери, починаючи від кількох сантиметрів утворюються уже за гравітаційним типом. В суглинках режим щільності змінюється гравітаційним при D 60 м, в скелистих породах — приблизно з D100м.

Інші вчені, зокрема Масайтіс (за [1]), виділяють три фази утворення кратера (рис. 1.6):

Рис. 1.6. Схема кратероутворення (за [1])

Фази: 1 — стиснення, 2 — екскавації, 3 — ранньої модифікації і заповнення

1.2.4 Шоковий метаморфізм Чисельні хімічні аналізи найрізноманітніших метеоритів показали, що метеорити складаються із тих же хімічних елементів, які відомі і на Землі. Ніяких нових елементів, які не були б відкриті на Землі, в метеоритах не виявлено. Це ще раз доводить, що всі небесні тіла складаються з одних і тих же хімічних елементів. А з другого боку — метеорити мають ряд особливостей в мінералогічному складі, головним чином у внутрішній структурі. Вони вказують на інші умови утворення метеоритів, порівняно із земними гірськими породами.

В наступній таблиці (табл. 1.1) наведений середній хімічний склад метеоритів різних класів. В таблиці вказані лише ті елементи, які зустрічаються в метеоритах в значній кількості.

Таблиця 1.1

Кларки найпоширеніших хімічних елементів у метеоритах

З таблиці видно, що найбільше в метеоритах поширені слідуючі вісім хімічних елементів: залізо, кисень, магній, кремній, нікель, сірка, кальцій і кобальт. Кисень в метеоритах знаходиться в хімічному зв’язку з іншими елементами. Одна з найхарактерніших особливостей метеоритів в тому, що хоча і кисень має найбільшу частку в їх хімічному складі, порівняно з земними гірськими породами, метеорити є бідними на кисень.

Метеоритний удар руйнує породи земної кори і створює нові породи і мінерали, фізико-хімічні параметри формування яких принципово відрізняються від умов утворення осадових порід. Породи метеоритних кратерів утворюють особливу групу, або формацію, яка була названа В. ФЕнгельгардтом імпактною.

Породи метеоритних структур поділяються на ряд структурно-літологічних комплексів: 1) цокольний — не переміщені породи; 2) коптогенний (імпактний) — кратерні брекчії і переплавлені породи; 3) заповнюючий — постударні осадочні відклади в кратерній заглибині; 4) перекриваючий — пізніше регіонально виниклі породи; 5) ін'єкційний — вторгнення магматичних розплавів.

Магматичні прояви можуть бути поділені на тригерний магматизм, тобто вторгнення магми одразу після удару (при цьому метеоритний удар послужив ніби спусковим гачком) та пізніше проникнення магми, яка використала систему імпактних розломів в ролі підвідних каналів.

Імпактні породи, тобто породи, які виникають в результаті метеоритного вибуху, поділяють на дві групи: переміщенні в результаті вибуху і ті, що залишились на місці - непереміщені. Непереміщені породи залягають на дні кратера і утворюють ауті генні брекчії, які місцями подрібнені до стану гірської муки. Породи ауті генних брекчій дуже порушені тріщинами і деформовані: розліновані, ускладнені конусами руйнування, інтенсивно зігнуті і викручені. для ауті генних брекчій характерними є текстури конусів руйнування і особливо текстури гріс. Конічна структура утворюється конічними поверхнями, по яким розколюється порода. Текстура гріс (або цементна) — це текстура, в якій гострокутні та овальні уламки порід зцементовані дрібно перетертою масою того ж матеріалу. Породи з текстурою гріс дуже міцні, щільно зцементовані, їх важко розбити геологічним молотком.

До переміщених порід належать аллогенні і «строкаті» брекчії, зювіти і тагаміти (рис. 1.7.).

Рис. 1.7. Замальовка ударних зколів на уламках аллогенних брекчій Аллогенні, або літоїдні, брекчії - це подрібнені породи, перенесені повітряним шляхом або ковзання по дну під час вибуху з наступним відкладанням. При всій різноманітності аллогенні брекчії мають ряд ознак, які дають можливість відрізнити їх від звичайних брекчій. Крім великих розмірів уламків і відсутності сортування, для аллогенних брекчій характерна гострокутність всього дрібного уламкового матеріалу, часті пірамідальні форми уламків, і характерний рельєф сколів. В них зустрічаються уламки з гострими, гачкуватими виступами, які не могли зберегтися ні при якому перенесенні. Деякі уламки розбиті рваними тріщинами, в які ніби вторглася матриця, що зцементувала породу. Л.П.Хряніна (за [2]) описує декілька різновидностей аллогенних брекчій:

1. Кліппенові брекчії і мегабрекчії зустрічаються у великих структурах (діаметром більше 20км). Кліппенові брекчії утворюють перервні зони біля внутрішніх бортів кратерних лійок і складені блоками порід від сотень метрів до 1−3 км включно, між якими розміщується дрібноуламковий матеріал. Мегабрекчії зазвичай знаходяться всередині лійки, вистилаючи дно кратерів. Великі брили в них мають розмір до десятків метрів.

2. Брилові, щебенисті, жорствяні брекчії поширені у верхніх горизонтах імпактних товщ і мають розміри уламків від метрів до міліметрів.

3. Псаміто-алевролітові (піщані) брекчії, або контокластити — дрібно уламкові породи типу пісковиків і пісків з окремими уламками або брилами порід.

За кратерні або «строкаті» брекчії були відкриті і детально вивчені навколо кратера Ріс (ФРН). Основну масу їх об'єму складають місцеві. За кратерні породи, які зазнали «бульдозерного ефекту» на глибину 50 м (при діаметрі кратера 25км), а потім перенесені на 20−30км від кратера. Уламки в «строкатих брекчіях» мають розміри від сантиметра до півкілометра. Оскільки «строкаті брекчії» складені в основному осадочними породами, що залягали поза кратером, ознаки шок-метаморфізму в них знайти дуже важко: породи з кратера складають незначну частину їх об'єму. Тому їх діагностика в більшій мірі проводиться за їх геологічним положенням.

Які ж існують можливості в польових умовах встановити генезис брекчій? Перш за все від земних звичайних порід ці імпактні утворення відрізняються наявністю ознак шок-метаморфізму, який може виникнути лише під час миттєвої і різкої зміни температурних умов і тиску, обумовлених вибухом. Природно, що різка зміна температури і тиску, викликаних вибухом, повинна призвести до появи новоутворень серед гірських порід. Такими новоутвореними породами є зювіти і тагаміти.

Зювіти — імпактні брекчії з несортованими за розмірами і необкатаними уламками, з вмістом скла плавлення більше 10−15%. За структурою вони подібні до вулканічних туфів і так як туфи, поділяються за складом уламків і вмістом скла на вітро-, кристалоі літокластичні. Розмір бомб і уламків скла — від часток міміметра до 20−30см, вміст їх в породі коливається від 10 до 50−80%. Крім того, розрізняють зювіти зі слідами спікання і без них. Під час вивчення кратера Ріс вони були названі високоі низькотемпературними (за [2]). Високотемпературні зювіти звичайно переважають в придонних частинах розрізу імпактів. Низькотемпературні - без слідів стікання — перекривають аллогенні брекчії. Цементуюча маса зювітів аналогічна цементу аллогенних брекчій, але іноді ущільнена і збагачена склом. Зювітовий пісок у великих структурах утворює лінзи і поля на поверхні зювітової товщі і має місцями лінзоподібну шаруватість. В оголеному вигляді зювіти являють собою бурі, зеленуваті, сірі брекчії (схожі на туфи), в яких кількісно переважає цементуюча дрібно уламкова маса, що містить уламки гірських порід, а також бомби і ущільнені скляні уламки зі слідами аеродинамічної обробки. Іноді зювіти нагадують ігнімбрити з характерними лінзоподібними уламками скла, що схожі на ф’ямме. Колір уламків скла від фіолетового до темно-сірого. Видозмінені уламки скла іноді мають вигляд білих каолінових уламків. За розмірами уламків зювіти поділяють на: брилові (уламки більше 20см), агломератні (3−20см), лапілієві (1−3см), дрібноуламкові (менше 0,25см) Тагаміти — це застигші ударні розплави, по суті, це імпактні лави. Вони утворюють дайки, пластоподібні тіла, складчасто-лінзовидні, трубоподібні і неправильної формив аллогенних брекчіях і зювітах. Їх товщі у великих структурах — від часток сантиметра до 100 м і більше. Вони схожі із земними магматичними проявами. Крім того зустрічаються тіла тагамітів не схожі з вулканічними товщами, деревоподібні або амебоподібні безкореневі тіла в аллогенних брекчіях і зювітах, а також тонкі, іноді волосковидні прожилки скла товщиною від см до десятих часток міліметра. Тагаміти схожі із лавами або інтрузивними породами, але відрізняються від них неоднорідністю розчинених уламків порід. Під мікроскопом видно, що тагаміти складені склом і уламками гірських порід і мінералів, які мають ознаки шок-метаморфізму.

Оскільки в тагамітах розплавлюються такі тугоплавкі мінерали, як циркон, зрозуміло, що температурарозплавів була не менше 1700−1800єС. Петрографічний вигляд і текстура тагамітів залежать перш за все від ступеня неоднорідності скла (часто змішане скло різного кольору), кількості і ступеня розчинення уламків, а також від ступеня розкристалізації скла. Хімічний склад тагамітів різко відрізняється від лав, схожих з ними за вмістом кремнезему.

Як видно із опису, породи метеоритних кратерів мають риси схожості з рядом земних утворень. Аллогенні брекчії, зювіти, «строкаті брекчії», схожі на осадочні брекчії, туфобрекчії, вулканогенно-осадові породи, олістостроми, відклади грязьових потоків, льодовикові моренні відклади. Але між ними є суттєві відмінності.

Тагаміти за зовнішнім виглядом схожі на лави, або інтрузивні породи, але відрізняються неоднорідністю будови, плямистим забарвленням і присутністю частково розплалених уламків порід. Під мікроскопом в земних лавах пррисутні мінерали тонкозернистої основної маси. В тагамітах немає ідіоморфних вкраплень, а є лише уламки кристалічних зерен і зазвичай видні в різній ступені переплавлені уламки порід.

Головною відмінністю імпактних порід від земних є наявність ознак шок-метаморфізму, який обумовлений високим тиском і температурою, нехарактерними для земних процесів. Ознаки шок-метаморфізму, отримані експериментально при лабораторних вибухах і ударах з точно відомим піковим тиском і шляхом вивчення зональності шок-метаморфізму в місцях ядерних вибухів, де точно відомі тиск і температури на різній відстані від точки вибуху. Утворення вибухових кратерів характеризується величезним тиском, який досягає мільйонів мегапаскалів, що значно більше не тільки звичайних тектолітних напружень порядку (0,5−1)· 102 МПа, але і потужності вибухових вулканічних вивержень, які не перевищують (3−6)· 102 МПа. При цьому характерно, що тиск, який виникає під час контакту метеоритного тіла і земних порід, встановлюється на дуже короткий час не тільки в геологічному, але в звичайному людському розумінні, тобто секунди або навіть частки секунди, значно рідше хвилини, наприклад, під час метеоритного дощу. Потім відбувається різке падіння тиску майже до вакууму, але температура підвищується при цьому до 5000єС, а іноді і значно вище.

Спад температури відбувається повільніше, ніж падіння тиску, але швидше, ніж при звичайних геологічних процесах. Вчені не виключають, що речовина при тиску вище 105 Мпа в такому процесі перетворюється в іонну плазму. Згідно погляда М. Денса при тиску вище 2· 105 Мпа відбувається повне плавлення порід, а згідно даних Шубера, в зонах атомних вибухів і в метеоритних кратерах під впливом великих енергій відбувається трансмутація елементів і відповідно змінюються їх кількісні співвідношення в новоутвореному склі.

Енергія, яка виділяється при утворенні великих метеоритних кратерів типу Попігайського (1030 ерг) і навіть при утворенні таких невеликих, як Арізонський (1028 ерг), на декілька порядків перевищує енергію найбільших атомних вибухів (1023 ерг).

Таким чином, процеси, які відбуваються в земних гірських породах, при ударному контакті з метеоритним тілом різко відрізняються від звичайних тектонічних процесів короткочасністю, якщо не сказати миттєвістю, протікання, різкими стрибкоподібними перепадами тиску, високотемпературним режимом, високою швидкістю ударних деформацій, що в 1020 перевищує швидкість звичайних тектонічних деформацій. Поряд з цим вони де в чому схожі до вулканічних і, особливо, до сейсмічних процесів. Схожість зі звичайними тектонічними процесами спостерігається в утворенні залишкових деформацій, що виникають після зняття ударних напруг у вигляді розтікання і подрібнення гірських порід.

При проходження фронту ударної хвилі щільність і об'єм мінералів змінюються спочатку поступово, а потім стрибками. Останні обумовленні утворенням більш щільних різновидів мінералів. Виникнення нових різновидів пов’язано з межею тиску, при якому одноосьове пружнє стискання в мінералах переходить у всестороннє гідростатичне. Для кварцу, калієвого шпату, гранату, екстатіту, жадеїту і олівіну ця межа в експериментах починається при 4−8 ГПа. Утворення більш щільних модифікацій більшості мінералів починається при тиску 12−20 ГПа і закінчується при 35−40 ГПа.

Найзручнішим мінералом для спостереження ефектів ударного метаморфізму є кварц, оскільки він не має і в ньому особливо добре видно ударні тріщини. Крім того кварц практично не зазнає вторинних змін. При незначних ударних навантаженнях в кварці з’являється паркетовидне згасання і подрібнення по тріщинах неправильної форми, а потім ударний кліваж, схожий на спайність за двома напрямками. При тиску приблизно до 10ГПа виникають планарні тріщини — тонкі паралельні тріщини з відстанню між ними біля 20мкм, зазвичай відкриті і не завжди рівні. При тиску 10−15ГПа ці тріщини розвиваються в системи закритих планарних елементів. Вони схожі на спайність, але розвиваються в різних напрямках, вони більше зближені ніж спайність. В одній зернині кварцу може бути до 7−9 систем планарних елементів. При збільшенні ударного навантаження від 10−15 до 250 ГПа, кут між полюсами систем планарних елементів і оптичними осями кварцу послідовно зростає. При тиску 12−45 ГПа атоми в решітці кварцу зближуються і він переходить в іншу кристалічну фазу — стішовіт. Це мінерал тетрагональної сингонії, його щільність 4,35г/см3, показники заломлення 1,845−1,799. в хвилі розряження утворюється інша модифікація кварцу — коесіт зі щільністю 2,92−3,01г/см3, показники заломлення 1,60−1,599.

Крім метеоритних структур, коесіт зустрічається у вигляді включень в алмазах і уламках мантійних порід, тобто є глибинним, можливо мантійним мінералом. В приповерхневих умовах коесіт не утворюється, лише в кавернах, які утворюються при ядерних вибухах.

Разом з утворенням планарних деформацій атоми в решітці кварцу залишають свої місця. Зерна кварцу поступово стають некристалічними і перетворюються в так зване діаплектове скло. Ступінь ізотропізації зерна визначається за зміною показника заломлення. При ударному тиску 50−80ГПа утворюється скло плавлення кварцу — ленгательеріт. При температурі більше 1700єС з’являються сліди кипіння кварцового скла.

Планарні елементи виявлені не тільки в кварцові, а й в польових шпатах, біотиті, амфіболах. В польових шпатах утворюється ударний кліваж, але планарні елементи менш розвинені, ніж у кварцу. При проходженні ударної хвилі польові шпати переходять у більш щільні модифікації, а в хвилі розвантаження останні перетворюються в діаплектове скло. При високому тиску калієвий польовий шпат закипає.

Піроксени і амфіболи, як правило, не змінюються, лише при високих ступенях метаморфізму вони набувають планарні елементи і перетворюються в буре скло.

Слід відзначити, що для порід із метеоритних структур характерним є наявність в одному шліфі зерен мінералів, то сильно змінених, то практично без ознак шок-метаморфізму.

Чисельні ознаки шокового тиску різної сили зведені в таблицю Д. Штоффлером [2], який вивчав кратер Ріс [табл.1.2]. ці дані наближені, але вони можуть служити орієнтиром для визначення пікового тиску в метеоритних кратерах. Разом з тим, в таблиці не враховується тривалість дії тиску. В невеликих кратерах — це долі секунди, у великих — на порядок або два більше. Тому у великих кратерах при тому ж тиску, перетворення порід і мінералів будуть сильнішими, особливо, якщо врахувати високі залишкові температури.

Температур в газовій хмарі в момент вибуху можуть бути як мінімум близько до 2000єС. Кварц плавиться при температурі 1700, рутил — при 1800єС, циркон — 1900єС, тектитоподібне скло — не менше 2000єС. Гази кратерної хмари відрізняються від земної атмосфери. Це практично без киснева суміш газів з з переважанням N2 або СО2 і вмістом до 1/3 об'єму вуглеводнів і чистого водню, тобто вміст близький до вмісту газів комет.

Таблиця 1.2

Ступені шок-метаморфізму (за [2])

Примітка. Р і Т — наближені значення через різницю часу дії тиску в різних кратерах.

Склад ударних розплавів не є типовим для наземних лав, оскільки залежить не тільки від складу переплавлених порід, але і від кількості випаровуваних елементів.

Прямим індикатором імпактного походження кратероподібної структури є знахідки метеоритної речовини. В малих (ударних) кратерах знаходять уламки метеорита в грунті кратера і дрібні (долі міліметра) кульки окисленого метеоритного заліза — метеоритний пил. На дні Арізонського кратера (D=1,2км) в шматках імпактного скла знайдені кульки, а дрібні уламки метеоритного заліза виявлені у викидах приблизно за 1 км від кратера. У великих кратерах (D=100км) в склі зювітів знаходяться кульки ніпельного троїліту FenSn+1 з включенням типового для метеоритів теніту і самородний нікель, які, як видно, є метеоритною речовиною.

Отже, можна назвати основні ознаки порід, що утворюються в результаті імпактного плавлення:

1. Неоднорідність складу уламків і цементуючого скла.

2. Велика кількість деформованих фрагментів порід.

3. Відсутність кристалічних вкраплень (фенокристів), що різко відрізняє імпактні породи від вулканічних утворень, за які їх часто приймають.

Вплив шок-метаморфізму призводить до глибинних змін мінерального складу порід, до утворення таких характерних для імпактних порід мінералів, як стішовіт і коесіт. Цей же процес зумовлює виникнення в мінералах планарних тріщин — тонких паралельних порушень, схожих на спайність. Планарні тріщини встановлені в кварці, польових шпатах, біотиті, амфіболітах. Вивчення змін структури мінералів порід під час вибуху дало можливість виділити ступені шок-метаморфізму.

1.2.5 Корисні копалини астроблем Як уже зазначалось вибуховий механізм обумовлює миттєву і різку зміну тиску і температур гірських порід. Ця кардинальна зміна фізико-хімічних умов в місці вибуху призводить до появи новоутворених гірських порід, які часто представляють інтерес в мінеральному відношенні. Власне метеоритні структури, починаючи з найменших, рядом ознак пов’язані з корисними копалинами. В зв’язку з цим пошуки і знаходження астроблем може відіграти суттєву роль в примноженні металічних і неметалічних багатств Землі. Наприклад, зювіти із кратера Нордлінген-Ріс в ФРН використовують в якості будівельного матеріалу. В Соболевському кратері встановлена вуглефікація рослинних решток. Ударні хвилі більших структур повинні прискорювати на декілька порядків дозрівання нафти і вуглефікацію рослинних решток. В багатьох давніх кратерах при заповненні їх відкладами утворюються горючі сланці і сапропелеве вугілля. В Бовтиському кратері, крім сапропелевих горючих сланців, знайдено кліноптиломіт, які утворились в результаті відкладення відкладів в кратерному озері. Цей мінерал з групи цеолітів поглинає воду, деякі рідкісні і кольорові метали, а під час нагрівання виділяє їх. Він використовується в нафтопереробній і хімічній промисловості, а також металургії. В США під метеоритними кратерами (структури Ред-Уінг, Сьєра-Невада) добувають нафту.

Рудні елементи, розсіяні в породах, можуть бути мобілізовані при циркуляції гарячих водних розчинів, а потім перевідкладені. Сульфідна мінералізація відзначається в кратерах Кунак, Декатурвілль і Кярдла. Утворення родовища міді і нікеля Садбері в Канаді також пов’язують із падіннм метеорита. Астроблема Садбері розташована в провінції Онтаріо. Представляє собою зім'ятий в складки метеоритний кратер, перетворений в синкліналь розміром 65×20км. Дно кратера вистилається чашоподібною інтрузією — лополітом мантійних габроїдних порід, які містять одне із найбільших в світі мідно-нікелевих родовищ. В цоколі астроблеми під підошвою інтрузії, залягають деформовані архейські і ранньопротерозойські граніти, гранітогнейси, мігматити та ін.метаморфіти. на поверхні - кварцові аллогенні брекчії, пісковики з ознаками ударного метаморфізму. Вторгнення нікелевих норитів відбулось після кратероутворення, причому інтрузія використала поверхню справжнього дна в якості послабленої зони.

Із наведених вище пикладів зрозуміло, що вивчення кільцевих структур, в тому числі метеоритних, є не тільки науковою проблемою, але і практичним завданням сучасної геології і планетології.

РОЗДІЛ 2

Регіональна характеристика астроблем Землі

Розміщення головних астроблем Землі представлено на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Розміщення астроблем на поверхні Землі

2.1 Тунгуська катастрофа Вранці 30 червня 1908 року на території південної частини Центрального Сибіру багаточисленні свідки спостерігали фантастичне видовище: по небі летіло дещо величезних розмірів і світилося. Рухаючись по небосхилі, вогненне тіло залишало за собою слід, як падаючий метеорит. Його політ супроводжувався потужними звуковими явищами, які були відмічені тисячами очевидців в радіусі декількох сотень кілометріві викликали переляк та, подекуди, паніку.

Приблизно в 7 год. 15 хв. ранку жителі факторії Ванавара. Що розташувалась на березі Підкам'яної Тунгуски, правої притоки Єнісею, побачили в північній частині небосхилу кулю, яка була яскравіша за сонце. Вона перетворилась у вогненний стовп. Після цих світлових явищ земля під ноами сколихнулась, розійшовся гуркіт, який декілька раз повторився, ніби грім.сила вибуху була така велика, що його було чути на відстані 1200 км. Висота вибуху сягала 5−10км. Як підкошені падали дерева, з вікон вилітали шибки, в ріках воду гнало потужним валом. Тварини перебували в паніці. Ударною хвилею в тайзі були повалені дерева на площі кола радіусом до 30 км. В результаті світлового спалахуі потоку розпечених газів виникла лісова пожежа, в радіусі декількох десятків кілометрів згорів весь рослинний покрив. Відлуння викликаного вибухом землетрусу було зареєстровано сейсмографами в Іркутську, Ташкенті, Слуцьку, Тбілісі, Йєні (ФРН). Повітряна хвиля, викликана вибухом, два рази обійшла земну кулю. Вона була зафіксована в Копенгагені, Загребі, Вашингтоні, Потсдамі, Лондоні, Джакарті та ін.

Дивні явища відбувалися в усьому світі впродовж декількох діб після загадкового вибуху в тайзі. В ніч з 30червня на 1 липня більше ніж в 150 пунктах Західного Сибіру і Західної Європи практично не було ночі: в небі на висоті біля 80 км спостерігались яскраво освітлені хмари.

В подальшому інтенсивність «світлих ночей літа 1908 року» різко зменшилась, і вже 4 липня космічний феєрверк завершився. Ще один факт, на який звернули увагу через два тижні після вибуху 30 червня 1908 року: на актинометрічній станції в Каліфорнії (США) було відмічено різке помутніння атмосфери і зниження сонячної радіації.

Навколо астроблеми велика кількість загадок. В кінці червня 1908 року в Катонзі (місцева назва Підкам'яної Тунгуски) працювала експедиція члена Географічного товариства А.Макаренко. вдалось знайти його короткий звіт про роботу. Зазначалось, що експедиція провела зйомку берегів Катонги. Зробил апромір глибини. фарватерів і т.д. однак ніяких згадок про незвичайні явища, що повинні були суповоджувати метеорит, в звіті не було. Це одна із найбільших загадок Тунгуської катастрофи.

Із дореволюційних газет і спогадів старожилів і деяких петербурзьких вчених дійшли до нас неперевірені відомості про те, що в 1909;1910 рр. Деякі люди з незвичайним спорядженням все-таки побували на місці падіння Тунгуського метеорита і спостерігали там незвичайні явища. Але офіційних записів про це немає.

Перша ж експедиція була організована в 1911 році Омським управлінням шосейних і водних доріг. Її очолив інженер В’ячеслав Шишков. Експедиція пройшла далеко від епіцентру вибуху, хоча і виявила в районі Нижньої Тунгуски великий вивал лісу, походження якого пов’язати з падінням метеорита не вдалось.

Публікації про незвичайне явище більш або менш об'єктивні, але з елементами дезинформації з’явились в сибірських газетах «Сибирская жизнь». «Сибирь», «Голос Томска» в червні - липні 1908 р. В них метеорит називався Філімоновським. Назва «Тунгуський метеорит» з’явилась в 1927 році. Однак останнім часом в науковій і популярній літературі автори уникають терміну «метеорит» — оскільки досить незвичайні наслідки його падіння. І зараз немає сумніву, що «Тунгуське тіло» не можна ставити в один ряд із залізними і кам’яними метеоритами. Справа в тому, що гігантські метеорити вагою тисячі тонн (а маса Тунгуського оцінюється в 100 тис. тонн) повинні пробивати атмосферу Землі і вдарятися в поверхні з утворенням кратерів. В даному випадку повинен утворитись кратер до 1,5 км діаметром і декілька сотень метрів глибиною. Нічого подібного не відбулось. Тому використовують термін «Тунгуське метеоритне тіло».

Першовідкривачем Тунгуського метеориту по праву являється Леонід Олексійович Кулик (1883−1942). В 1921;1922 рр. він організував розвідувальну експедицію в Східний Сибір. Він зібрав багато відомостей про події, узагальнив їх і склав уявлення про справжній район катастрофи. Хоча Кулик вважав причиною катастрофи зіткнення Землі з кометою, він до кінця своїх досліджень шукав залишки гігантського метеорита.

В 1927 році на місце грандіозних лісоповалів прибула спеціальна наукова експедиція на чолі з Л.Куликом. експедиція виявила два факти: 1) грандіозний радікальний повал лісу (коріння всіх повалених дерев направлені до центру вибуху); 2) в епіцентрі, там де руйнування від падіння метеорита повинні бути найбільшими, ліс стояв на корінні, але це був мертвий ліс: з обдертою корою, без дрібних гілок — він був схожий на телеграфні стовпи. Причиною таких руйнувань міг бути лише надпотужний вибух. Дивовижним є те, що посередині мертвого лісу віднілась вода — озеро чи болото. кулик передбачив, що це і є воронка від падіння метеориту.

В 1928 році Кулик повернувся в тайгу з новою великою експедицією. Була проведена топографічна зйомка. Кінозйомка повалених дереві спроба відкачати воду із воронок насосом. Восени на дні воронок були проведені дослідження, але слідів метеорита знайдено не було. З 1929 до 1939 року Куликом було проведено ряд експедицій, але вони не увінчались успіхом. На перешкоді дослідженням стала Велика Вітчизняна війна. Підсумки досліджень в 1949 році підвів Е. Л. Кринов (учень Кулика і учасник його експедицій) в своїй книзі «Тунгуський метеорит». В ній стверджується, що Тунгуський метеорит розпилився при ударі об земну поверхню, а на місці кратера виникло болото.

В 1946 році в журналі"Вокруг света" було опубліковано оповідання письменника-фантаста А. Казанцева «Вибух», де він висуває гіпотезу про атомний вибух над тунгуською тайгою корабля інопланетян. Ця версія невдовзі була спростована, але ця стаття викликала небувалий інтерес до Тунгуського метеориту і сприяла його подальшому вивченню. в 1958,1961, 1962 рр. були проведені екпедиції АН СРСР в район падіння метеорита на чолі з Л. П. Флоренським. Експедиція дослідила район лісоповалу і склала карту території. При цьому ні в південному болоті, ні в інших місцях не було знайдено метеоритних кратерів. Всі дані експедиції Флоренського свідчат про те, що метеорит не досягнув земної поверхні, а вибухнув в повітрі. Однак не знайшовши метеоритної речовини, експедиція виявила нове явище — аномально швидкий приріст дерев та мутації рослинності. Та все ж дві найважливіші проблеми — механізм руйнування і склад Тунгуського космічного тіла залишились невирішеними. Що відомо сьогодні?

1. Встановлено, що в місці вибуху Тунгуського метеорита (за 70 км на північнозахід від факторії Ванавара) немає помітного кратера, який обов’язково з’являється при ударі об поверхню планети космічного тіла. Це свідчить про те, що Тунгуське метеоритне тіло не досягло земної поверхні, а зруйнувалось (вибухнуло) на висоті близько 5−7км. Вибух не був раптовим, Тунгуське космічне тіло рухалось в атмосфері, інтенсивно руйнуючись, протягом майже 18 км.

Необхідно також відзначити, що Тунгуський метеорит занесло в незвичайний район — район інтенсивного давнього вулканізму, і епіцентр вибуху співпадає з центром кратера — жерла гігантського вулкана, що функціонував в тріасовому періоді.

2. Більшість дослідників катастрофи оцінюють її енергію в межах 1023−1024 ерг. Вона відповідає вибуху 500−2000 атомних бомб, скинутих на Хіросіму, або 10−40Мт тротилу. Частина цієї енергії перетворилась в світлову, інша породила баричні і сейсмічні явища.

3. Маса метеорита оцінюється різними дослідниками від 100 тис. т до 1 млн.т. Останні підрахунки ближчі до першої цифри.

4. Ударна хвиля зруйнувала лісовий масив на площі 2150 км². Ця область за формою нагадує «метелик» з віссюсиметрії орієнтованою на захід і південний захід.

5. Енергія світлового вибуху, за оцінками, досягла 1023ерг. Тобто до 10% енергії вибуху. Від потужного світлового вибуху заголілась лісова підстилка. Виникла пожежа, яка відрізнялась від звичайної лісоіої пожежі тим, що ліс загорівся одночасно на великій площі. Але полум’я тут же було збите ударною хвилею. Потім знову виникли осередки пожежі, які злились, при цьому горів не стоячий ліс, а ліс повалений. Причому пожежа була не суцільна, а окремими осередками.

6. Біологічні наслідки вибуху пов’язані із суттєвими змінами спадковості рослин (особливо сосни) в цьому районі. Там виріс ліс, відновилась флора і фауна. Однак ліс в рацоні катастрофи росте надзвичайно швидко, при чому не тільки молоді дерева, а і 200−300 річні велетні-дерева, що вціліли після вибуху. Максимум цих змін співпадає з проекцією траєкторії польоту Тунгуського метеорита. Чим це викликано остаточної відповіді поки що немає.

7. Щодо траєкторії польоту, то існує дві думки. За матеріалами, відомими до 1964 року Тунгуське космічне тіло рухалось по схиловій траєкторії майже точно з півдня на північ (південний варіант). Після грунтовнішого вивчення з’явився інший варіант: проекція траєкторії польоту направлена зі сходу — півдня-сходу на захід — північ-захід (східний варіант). При цьому безпосередньо перед вибухом Тунгуське космічне тіло рухалось строго зі сходу на захід (азимут траєкторії 90−95°).

8. Речовина Тунгуського метеорита. Після встановлення факту вибуху над землею втратив свою гостроту пошук великих уламків метеорита. Пошуки «подрібненої речовини» Тунгуського метеориту почались з 1958 р., однак наполегливі спроби знайти метеоритну речовину не увінчались успіхомі до сьогоднішнього часу. Справа в тім, що в грунтах і торфі району катастрофи вдалось виявити до п’яти видів дрібних частин космічного походження (в т.ч. силікатні і залізонікелеві) однак віднести їх до Тунгуського метеориту поки що неможливо. Вони скоріш являють собою сліди фонового випадання космічного пилу, яке відбувається всюди і постійно. Тут потрібно враховувати наявність в районі катастрофи великої кількості древніх лавових потоків, скуплення вулканічного попелу, що створює неоднорідний геохімічний фон, і ускладнює пошуки речовини Тунгуського метеориту.

2.2 Сіхоте-Алінський залізний метеоритний дощ В газеті «Вечерняя Москва» від 17 лютого 1947 року було вміщено замітку «Падение метеорита»: «Жители таежного Красноармейского района 12 февраля явились свидетелями весьма редкого явления. В 10 часов утра на небосводе был замечен гигантский пылающий метеорит, пронесшийся с огромной скоростью в направлении отрогов Сихотэ-Алинского хребта. Падение метеорита сопровождалось громовым шумом, вызвавшим сотрясение воздуха, от которого в окнах многих зданий разбивались стекла, разрушались трубы, как в сильную бурю качались вековые деревья. В ряде мест огромные дубы и кедры были вырваны с корнями. При падении метеорит оставил за собой густой дымный след коричнево-красного цвета, державшийся в воздухе длительное время. Были слышны взрывы. Установить место падения метеорита пока не удалось. На его поиски вышли бригады охотников-нанайцев и удэгейцев…»

Сіхоте-Алінське метеоритне поле — одне із найбільш вивчених в колишньому Радянському Союзі. Його багатороків вивчали експедиції комітету по метеоритам АН СРСР під керівництвом Е. Л. Кринова і А. О. Аалое. Вони склали інструментальні плани ряду кратерів, зафіксовані всі дерева, пошкоджені при падінні метеоритів. Зібрано біля 30 т метеоритної речовини — осколків та індивідуальних екземплярів.

Сіхоте-Алінське поле має вигляд елліпса, витягнутого майже в меридіональному напрямку довжиною більше 5 км шириною біля 1 км, утвореного в усурійській тайзі західної частини Сіхоте-Аліня за 7 км від селища Метеоритний. Діаметри воронок і кратерів коливаютьсявід 1−3м в тиловій до 26 м в головній частині еліпса. Кратери розташовані на схилах заліснених сопок. При падінні метеоритів серед густої тайги було поламано і пошкоджено багато дерев, що і ускладнило пошукові роботи.

Ударні кратери Сіхоте-Алінського поля представляють собою округлі або злегка овальні воронки, оточені валами. Відношення глибини (H) кратерів до діаметра (D) 1/5 — 1/8.

Алогенна брекчія у воронці зазвичай має товщину 0,5−2м, тобто заповнює лише невелику її частину. В точках удару утворені лунки, в яких видно кам’яну муку з окремими шматочками неподрібнених порід. Сам же метеорит розколовся при ударі і його шматки розлетілись за межі кратера.

Вали кратерів знижуються або зникають доверху по схилу і назустріч польоту метеорита, причому AN=(AM — AC)/2 — 30°, де AC — азимут підйому схилу, AM — азимут траєкторії метеорита, AN — азимут зниження валу. Ця залежність дозволяє визначити напрям польоту метеорита.

Цікаво, що уламки подрібнених порід у викидах кратерів мають своєрідну форму сколів. Часто сколи ступінчасті. Зустрічаються дрібні гофровані поверхні біля одного боку уламка. Особливо характерне променеве розташування бороздок. Поверхні сколів шороховаті, ніби вкриті мучним налітом.

При ударах деформуються і розбиваються не лише земні породи, але і самі метеорити. Осколки метеоритного заліза мають форму ізометричних шматків з рваними краями, стружок, зрідка попадається дещо схоже на виток спіралі, але найбільш характерні осколки, які за формою і розміром нагадують пельмені. Тонкі краї їх рвані, з гачкуватими зазубринами, а на нижній поверхні видно борозди, проведені ніби по м’якій глині. Це свідчить про те, що в момент удару залізо перебувало в пластичному стані.

За хімічним складом Сіхоте-Алінський метеорит належить до групи залізних метеоритів. Валовий склад метеорита такий: залізо 93,29%, нікель 5,94%, кобальт 0,34%, мідь 0,03%, фосфор 0,46%, сірка 0,28%; щільність метеориту 7,78.

При незначній енергії ударів на Сіхоте-Аліні (швидкість метеоритів при падінні була біля 05 км/с) звичайні петрографічні ознаки шокового метаморфізму, звичайно, не виникали. Але науковці, що вивчали грунт із кратерів і викидів, крім багаточисельних чорних магнітних кульок і пилинок — метеорного і метеоритного пилу, зрідка (одна на декілька тисяч) зустрічали прозорі безкольорові скляні кульки діаметром в декілька нанометрів. Судячи за показником заломлення вони мають кварцевий або кварц-польово-шпатовий склад. В залізних метеоритах ці мінерали відсутні. Тому прозорі кульки, скоріш всього, являють собою краплини розплавлених порід мішені. Отож, навіть у малих метрових кратерах відбувалося, хоча і в мікроскопічних масштабах плавлення земних гірських порід.

Сіхоте-Аліниський метеорит — розсипався при ударі об Землю на тисячі уламків, утворив 106 глибоких лійкоподібних западин (метеоритні кратери) і безліч малих. Його загальна маса близько 70−80т. На сьогоднішній день зібрано близько 37 тонн різних за величиною залізних уламків. Це був справжній «дощ» метеоритів — метеоритний дощ.

2.3 Імпактна структура Чіксулуб Кінець мезозойської ери ознаменувався однією з найбільших катастроф, коли з лиця Землі зникло близько 47% рослинних і тваринних організмів. Саме наприкінці мезозою закінчилася епоха панування динозаврів, всі 24 родини яких повністю вимерли. З їх зникненням на нашій планеті настала нова епоха — кайнозойська — з пануванням ссавців, яка увінчалася появою людини. Протягом двох останніх десятиліть ХХ ст. вчені встановили, що радикальні зміни складу органічного світу на рубежі цих двох епох сталися внаслідок зіткнення з поверхнею Землі великого астероїда і утворення гігантського кратера Чіксулуб.

У 1980 р. В Італії та Данії в осадових породах на межі верхньокрейдових і нижньопалеогенових відкладів Л. Альварес із співробітниками виявив пограничний шар глини потужністю близько одного сантиметра з аномально високим вмістом іридію та деяких інших елементів. Причому це були саме ті елементи, кількість яких у метеоритах у сотні, а то й у сотні тисяч разів перевищує їх вміст у породах земної кори. Тому вчені висловили припущення, що цей пограничний шар глини утворився під час зіткнення з Землею астероїда та викиду з кратера гігантської газопилової хмари, збагаченої речовиною ударника. Розпочалося інтенсивне вивчення приграничних крейдово-полеогенових відкладів на всіх континентах та акваторії океанів. Внаслідок великої кількості досліджень було доведено глобальне поширення аномального шару на всій поверхні Землі. Геохімічні особливості глини аномального шару і наявність у його складі мінералів з ознаками впливу надвисоких ударних тисків, а також температур доводили його зв’язок з утворенням гігантської імпактної структури. Десятилітні пошуки цієї структури завершилися відкриттям у 1991 році А.Р.Хільдебрандом та його співробітниками на півострові Юкатан у Мексиці похованого кратера, який одержав назву Чіксулуб. Нині кількість наукових публікацій з цієї проблеми сягнула кількох тисяч.

Кратер Чіксулуб розташований у північній частині півострова Юкатан та на прилеглій території Мексиканської затоки. Північний берег півострова розділяє імпактну структуру на дві приблизно однакові частини. Кратер перекритий товщею осадових відкладів потужністю близько одного кілометра, через що він не виражений у рельєфі і його не видно на космічних знімках. Єдиною ознакою існування його складної багатокільцевої будови є система карстових провалів (ценот) діаметром від 30 до 300 м кожна, згрупованої на поверхні у вигляді повернутої на південь дуги діаметром близько 165 км.

Внутрішня будова кратера вивчена за даними геофізичних досліджень і керну восьми свердловин, пробурених у 70-х роках під час нафтопошукових робіт у цьому районі. Більшість дослідників розглядає його як складну імпактну структуру з центральним підняттям і додатковими концентричними кільцевими підняттями основи. Діаметр кратера дорівнює 260 км. Досі на поверхні Землі ще не знаходили імпактних структур такої будови. Тому, на думку вчених, кратер Чіксулуб можна розглядати як аналог багатокільцевої імпактної структури Мід на поверхні Венери. За даними цих дослідників, кратеру Чіксулуб відповідає негативна кільцева аномалія діаметром 260−300км, інтенсивністю до 30 мГал. У її будові виділяють чотири знакоперемінні зони з відносним максимумом у центрі структури діаметром близько 40 км. Припускається, що цей максимум відповідає центральному підняттю імпактної структури, яке виникло внаслідок руху до поверхні більш щільних порід кристалічної основи. Концентричні зони навколо нього відповідають кільцевим підняттям порід фундаменту, роз'єднанним зниженнями, виповненими менш щільними брекчіями та зювітами. Але щоб повністю зрозуміти будову кратера Чіксулуб, потрібні подальші дослідження.

Мішень імпактної структури складається з кристалічних порід докембрійського фундаменту і товщі осадових порід крейдового віку, яка перекриває їх. За складом уламків в алогенних брекчіях кратера було визначено, що у будові фундаменту переважають гранітогнейси при підпорідкованому вмісті кварцево-слюдистих сланців і метакварцитів. Платформні відклади чохла представлені вапняками, доломітами та ангідритами крейдового віку загальною товщиною близько 2 км.

Свердловини, пробурені поблизу центра кратера, розкрили під осадовими відкладами палеогену ударнорозплавлені породи, які утворилися під час повного ударного плавлення порід мішені. Ці породи простежені до забою свердловин на глибині 1600−1700 м. На відстані до 130 км від центра структури розкриті алогенні брекчії потужністю до 600 м, які залягають на поверхні інтенсивно дислокованих осадових відкладів крейдового віку. Імпактні породи кратера представлені поліміктовими, а також дювітовими брекчіями та ударно-розплавленими породами. Зювіти і поліміктові брекчії складаються з уламків порід і мінералів кристалічного фундаменту та скла плавлення. Ударно-розплавлені породи в центральній частині кратера утворюють платоподібний поклад діаметром до 60 км ще не встановленої потужності. Породи характеризуються значною різноманітністю структур і текстур, різним вмістом уламків і ступенем їх «переробки» у розплаві. Підвищений вміст ірідію та інших елементів платинової групи, а також хрому, нікелю і кобальту вказує н адомішки метеоритного компонента. Більшість дослідників вважає, що кратер утворений астероїдом, який мав хондритовий склад. Його розрахункова щільність — 2,0 г/см3, вміст іридію 4740 мг/г, швидкість 20 км/сек. Діаметр астероїда за різними оцінками становив 8−15 км. Енергія утворення кратера — від 108 до 109 мегатонн (МТ) у тротиловому еквіваленті (1МТ=4,2×1015Дж).

Найважливіші наслідки утворення кратера Чіксулуб: поява навколо нього покриву ближніх болістичних викидів, поширення сейсмічних хвиль, цунамі, утворення підводних гравітаційних суспензійних потоків. Але найруйнівнішим для навколишнього середовища став викид у стратосферу високотемпературної газопилової хмари і подальше її розтікання під усією поверхнею Землі у вигляді вогняної кулі. Дрібнодисперсний матеріал, який осідав з неї, спричинив утворення пограничного шару глини на більшій частині поверхні Землі. Найбільша товщина цього шару в мілководних басейнах, найменша — у складі континентальних відкладів Північної Америки та Євразії.

Шар ближніх викидів утворився внаслідок випадання уламкового матеріалу і частинок розплаву, викинутих з кратера за болістичними траєкторіями. Викиди у вигляді товщі брекчій потужністю до десятків метрів вкривають усю територію півострова Юкатан. Крім того, внаслідок морського буріння брекчії викидів знайдені у басейні Карибського моря на південь від Куби.

Важливим катастрофічним наслідком утворення імпактних структур у морських умовах стала генерація хвиль цунамі. Внаслідок удару хвиля цунамі поширилася не тільки на території Мексиканської затоки, а й в атлантичному океані, сягнувши берегів Португалії. Вона викликала глибоку ерозію поверхні Юкатанської платформи, і під час зворотного руху до центра кратера спричинила його швидке заповнення уламковим матеріалом. Відклади цунамі у вигляді товщ брекчій поширені від Техасу до Джорджії у США, і вздовж узбережжя Мексиканської затоки до узбережжя Венесуели і Бразилії. За підрахунками Г. Матсуі висота цунамі мала досягти 115 м на півдні США.

Землетрус, спричинений падінням астероїда, а також цунамі призвели до брекчування порід морського дна і формування гігантських гравітаційних суспензійних потоків у придонних частинах морського асейну навколо кратера. Ці насичені уламками і тонкозернистим матеріалом потоки формувалися вздовж коаю Юкатанської платформи і у багатьох інших ділянках морського дна внаслідок сповзання суспензійних мас у глибші ділянки морського басейну. У багатьох районах уздовж узбережжя Мексиканської затоки, ан Кубі, у Белізі ці відклади представлені товщами брекчій. Потужність шарів уламкових порід, завжди приурочених до границі верхньокрейдовихі нижньопалеогенових відкалдів, змінюється у широких межах, як залежно від відстані до кратера, так і від морфології морського дна. У районі затоки Калепече (південно-східна частина мексиканської затоки) потужність приграничних брекчій сягає 120−250м. Особливий інтерес до цих відкладів пояснюється тим, що вони містять гігантські родовища вуглеводнів. За даними Р. Гріва (1995), товща брекчій виступає тут у ролі колектора і містить 4,5млрд.тонн нафти і близько 425 млрд. м3 газу.

Дальні викиди кратера Чіксулуб — це шар глини на межі верхньокрейдових і ранньопалеогенових відкладів. Нині їх знайшли у 345 точках на всій території Землі та акваторії Світового океану. Джерелом речовини для утворення далеких викидів був матеріал вогняного шару, який протягом кількох діб після катастрофи вкрив усю поверхню Землі. Приграничний шар глини містить багато іридію та інших елементів платинової групи, склаваті мікротектити, мікронні частини сажі. Крім іридію, високий вміст хрому, нікелю, кобальту та золота. Їх концентрація нагадує їх співвідношення в кам’яних метеоритах — хондритах.

Ще одна особливість приграничного шару глини — наявність у ньому мікронних частинок сажі, що є продуктом вигоряння рослинності внаслідок глобальних пожеж під час руху вогняної кулі і частково через зворотне падіння на поверхню частинок ударного розплаву.

Газова складова вогняної кулі, крім водяної пари, містила СО2, СО, SO2 та SO3, які утворилися в результаті дисаціації карбонатів та ангідриту під дією ударних тисків і температур.

Наслідки утворення кратера Чіксулуб, які спричинили масове вимирання біоти наприкінці крейдового перілду — дуже складні та різноманітні. За даними О. Бгуна та співавторів, а також А.Р.Хільдебранда зі співавторами, підсумовано найважливіші наслідки великомасштабної події, їх імовірна тривалість і характер впливу на довкілля. Відкладення балістичних викидів, поширення цунами, землетруси відбулися за хвилини-години після удару. Інші ж наслідки у вигляді затемнення атмосфери, похолодання, руйнування озонового шару, випадання кислотних дощів розтяглися на місяці, роки, десятиліття після утворення кратера. За деякими даними, зміни клімату відбувалися протягом мільйона років після катастрофи. Найбільшої шкоди завдала органічному світу газопилова хмара. Внаслідок запилення атмосфери сонячна енергія не доходила до поверхні Землі, що зумовило різке падіння температури і повне припинення фотосинтезу рослинних організмів. Йшли кислотні дощі, під впливом окисів азоту сталося руйнування озонового шару. Потрапляння в атмосферу водяної пари і СО2 спричинило парниковий ефект. Припинення фотосинтезу та перерви у харчуванні під час затемнення атмосфери зумовили загибель багатьох тварин. Найбільших втрат зазнали наземні тварини: припинили існування 83% родин птахів, 54 родини рептилій, у т.ч.всі 24 родини динозаврів, 26% родин ссавців. Різка зміна складу біоти, зафіксована на межі крейдових і полеогенових відкладів пов’язана з її катастрофічним вимиранням внаслідок космічної катастрофи наприкінці мезозойської ери.

2.4 Арізонський кратер Арізонський кратер — типова структура в осадових породах, розташований в пустелі штату Арізона (США), поблизу не менш відомого Каньйону Диявола. Основні розміри Арізонського кратера наступні: діаметр 1,2 км. Видима глибина в середньому 167 м, максимальна — 180 м. Глибина дійсного дна — близько 400 м. Висота валу над оточуючою рівниною 30−65м H/D=1/3. товщина оголених брекчій 220−240м. Ще у 70-х роках минулого сторіччя в Арізону проникли перші білі переселенці. Вони й звернули увагу на дивне пиродне утворення, що було відоме під назвою Вал Єнота або Гірський кратер. В цьому районі часто знаходили осколки «залізної руди», яка однак не піддавалася ковці. За даними археологічних розкопок кратер уже 20−25 тис. років тому був відомий людям. В кінці минулого століття виникло припущення про метеоритну природу кратера. В 1981 році зразок «руди» був проаналізований в одній з лабораторій Північної Каліфорнії і результати аналізу викликали великий інтерес. До Арізони виїхав гнолог доктор Фут. Він оглянув кратер, зібрав біля нього 137 осколків, які були віднесені ним до залишків залізного метеорита. Фут також дійшов висновку. Що кратер має метеоритне походження, але не наважився опублікувати свою гіпотезу.

У 1902 році гірничий інженер Баррінджер разом із своїм другом Гільманом розпочали дослідження кратера. В 1905 році ними був представлений звіт, в якому вони прийшли до категоричного висновку, що кратер має метеоритне походження і головна маса метеорита, діаметр якого, за підрахунками, бу в не менше 135 м, знаходиться під дном кратера. За оцінками Баррінджера вага метеорита мала бути 10 млн.тонн. він вважав, що ці запаси заліза, нікеля, срібла, а можливо й платини можна вважати своєрідним рудним родовищем і з успіхом експлуатувати. Але подальші пошуки цього родовища не дали результатів. Від метеорита залишилося лише безліч осколків, яких тільки на початок 1908 р. Було зібрано близько 20 тонн.

В кратері було пробурено декілька свердловин і дві невеликі шахти. Виявилось, що в його дні виходять тонкошаруваті пісковики і алевроліти формації Супаї товщиною більше 300 м (карбон). Над ними залягають відклади пермі: масивні кварцеві пісковики формації Коконіно товщиною 200−250м, горизонт вапнякових пісковиків формації Горовець (3м) і в бортах кратера — пісковикові доломіти і доломітизовані вапняки формації Каібеб (80м). На вершині обриву воронки виходять шаруваті пісковики і алевроліти формації Моенкопі (тріас) товщиною біля 15 м, тоді як їх товщина за межами кратера 3−5м.

Арізонський кратер заповнений алогенними брекчіями і озерними відкладами від плейстоценового до четвертинного віку, зі схиловими фаціями на периферії. В низах алогенних брекчій в цементі з подрібнених пісковиків, подібних до кам’яної муки, зустрічаються фрагменти силікогласів і дрібні осколки метеоритного заліза. На поверхні товщі брекчій залягає горизонт (приблизно 10 м товщиною) також із фрагментами скла і окисленого метеоритного заліза. Тут відзначається сортування уламків за розміром — від 30-сантиметрових біля основи до 1 см його верхній частині.

На валу Арізонського кратера оголенні брекчії мають типовий для них вигляд хаотично перемішаних, несортованих уламків порід цокольного комплексу розміром до 30 м. За валом алогенні брекчії утворюють суцільний покрив, а потім окремі викиди — тут були знайдені кульки метеоритного пилу. Шок-метаморфізм в кратері проявився досить чітко — хрестоматійними стали планарні елементи в кварцових пісковиках Коконіно, пемзовидний лешательєрит в низах озерних відкладів, ділянки силікогласів в низах імпактного розрізу.

2.5 Кратер Нордлінгер Ріс Нордлінгер Ріс, або просто Ріс — один із найбільш детально вивчених великих кратерів Землі. Він знаходиться за 110 км на північний захід від Мюнхена. Діаметр кратера — 24 км, глибина до 750 м. Це округла западина із плосеим дном. Довгий час його вважали мааром, а в 1904 році було висловлено припущення про його метеоритну природу. Після знахідок коесіту і стішовіту сумніви про його мтеоритне походження зникли.

Будова району типова для більшості ділянок Землі - породи кристалічного фундаменту, прорвані більш пізніми гранітоїдами, перекриті товщею осадових порід товщиною біля 0,5км: аргілітів і пісковиків тріаса, різних за складом юрських порід — аргілітів, мергелів, вапняків, пісковиків; третинних вапняків, бурих глин, бурого вугілля. Якщо подивитись на Ріс з висоти, то в рельєфі кратера видно кільце низьких пагорбів діаметром близько 11−12км і межа депресії - вал діаметром 22−25км. Під час дослідження районубуло встановлено, що навколо кратера розміщуються ще два кільця діаметром 36 і 45 км. Виходить щось подібне до застигших кругів на воді від кинутого каменя з довжиною хвилі 11−12км.

Глибинна структура кратера Рісще не дуже зрозуміла, оскільки він перекритий пізнішими потужними відкладами. Спочатку вважалось, що в кристалічних породах є невелике заглиблення, а за ним в осадових — велике. Бурінням встановлено, що внутрішня депресія в породах кристалічної основи оточена кільцевим валом діаметром 12−13км, який складений мегаблоками порід кристалічної основи. За ним, в зовнішньому жолобі, під великими брилами кристалічних порід зустрічаються блоки осадових порід: незрозуміло, в корінному заляганні або вони представляють собою перенесену алогенну брекчію. Як видно, внутрішній вал — представляє собою кільцевий горст, а зовнішня депресія — кільцевий грабен. В краєвій частині кратера пласти осадових порід лежать горизонтально, а біля борту кратерної депресії розташована зона великих блоків, які називають кліппеновою брекчією. Частина блоків опущена порівняно з їх вихідним положенням, частина дещо припіднята, але в загальному вони направлені від борту вниз, в депресію. Важливо відзначити, що поряд з кратером Ріс немає куполоподібного підняття порід.

Породи імпактного (коптогенного) комплексу закономірно розташовані в кратері. В основі всюди залягають аллогенні брекчії, а над ними — зювіти. В свою чергу різні фації алогенних брекчій мають визначене положення в структурі. Крупноблокова брекчія із брил кристалічних порід зустрічається при бурінні на внутрішньому кільцевому піднятті і під зювітами в центрі кратера. Крупнобрилова брекчія порід осадового чохла вистиляє дно зовнішнього жолоба. Вздовж зовнішньої межі кратера йде смуга кліппенових брекчій — кілометрових блоків осадових товщ. Алогенні брекчії складені несортованими породами цоколя, але дещо відрізняються за складом в різних частинах кратера: в центрі переважають гнейси і амфіболіти. В зовнішньому кільцевому жолобі - осадові породи, а породи фундаменту складають лише декілька відсотків від об'єму породи.

Помітною особливістю кратера Ріс є широкий розвиток в ньому зювітів. Вони суцільною товщею до 200 м вкривають центральну депресію кратера і утворюють пластоподібні тіла над алогенними брекчіями зовнішнього жолоба. Німецькі геологи виділяють два типи зювітів: високотемпературні - зі слідами спікання уламків скла і матриці, щ заповнюють внутрішню депресію, і низькотемпературні - що покривають алогенні брекчії, решту поверхні структури.

В аутигенних брекчіях частина тріщин являє собою відкриті порожнини, а деякі заповнені імпактним склом — псевдотахилітом або дрібноуламковою алогенною брекчією з глинистою матрицею, яка перетворилась в монтморилоніт.

На відстані 38 км від кратера на породах третиного і юрського віку залягають «строкаті брекчії». Вони являють собою суміш порід кратераі порід осадових товщ, що оточують кратер. На пагорбах «строкатої брекчії» всюди перекриті зювітами.

З якою силою рухались маси «строкатих брекчій» можна зрозуміти хоча б із того, що при цьому русі породи були підриті на глибину 50 м і зрушені, ніби бульдозером. Ознаки шок-метаморфізму в породах багаточисельні і різноманітні. Крім планарних елементів, смуг зім'яття шаруватих силікатів, неоднорідності скла плавлення в зювітах, високощільних модифікацій кварцу, в імпактитах було знайдено армальколіт — складний оксид заліза і титану, відкритий раніше на Місяці. Він утворюється в результаті реакції земних титаномагнетитів з імпактним розплавом.

При детальному вивченні гнейсів із аутигенної брекчії були відмічені пиловидні частинки метеоритної речовини. Вони зустрічаються в міжзернових тріщинах силікатних мінералів, в тріщинах спайності рогової обманки. Плагіоклаза, в лусках хлориту, зернах анатазу. В міжзернових тріщинах вони утворюют прожилки, які складаються із металічного заліза і містять 11% хрому, біля 6% нікеля, 0,3% кобальту, невелика кількість кремнезему і кальцію. Очевидно, прожилки — це сконденсована із пари метеоритна речовина.

Відносно велика кількість хрому, присутність кальцію і відношення Ni/Co=20, дають можливість припускати, що метеорит, який утворив кратер Ріс, належитьдо рідкісного типу — кам’яних метеоритів — обритам. Вік імпактного скла кратера Ріс. Визначений к-Аr методом складає 14,8+0,7 млн. років.

Ще в 1967 році були опубліковані результати розрахунків енергії та інших фізичних параметрів вибуху при утворенні кратера Ріс. Потім ці дані уточнювались. Якщо впавший метеорит був кам’яним, то діаметр його повинен бути біля 0,8 км і при швидкості 15 км/сек енергія удару — близько 7· 1020 Дж. В 1977 р. С. Т. Чао і М. Мінкін встановили, що об'єм викидів був біля 200 км³, а випарувалось біля 10 км³ порід. За розрахунками Е. Дейвіда в 1979 р., температури в точці удару досягали 20 000єС. Однак температури, визначені за склом зювітів, рівні 600єС, а максимальний тиск за ознаками ударного метаморфізму — до 40 Гпа.

2.6 Бовтиський кратер.

Бовтиський метеоритний кратер розташований в центральній частині Українського кристалічного щита в басейні річки Тясмин — правої притоки Дніпра на межі Черкаської і Кіровоградської областей. Історія вивчення Бовтиського кратера типова для багатьох імпактних структур. Після перших геофізичних робіт в 1930;1932 рр. вважалось, що западина в кристалічному фундаменті представляє собою грабен, що з'єднується з Дніпровсько-Донецькою впадиною. Пізніше було встановлено, що впадина замкнена і супроводжується негативною гравітаційною аномалією. Тоді її було віднесено до вулканотектонічних структур. В 1969р. В.А.Голубєв, який вважав дану структуру вулканотектонічною, прийшов до висновку про імпактне її походження. Пізніше було знайдено ознаки шокового метаморфізму в породах, і ніхто вже не мав сумніву що дана структура має імпактну природу. Структура утворена в породах кристалічної основи, яка представлена в цьому районі протерозойськими гранітам і гнейсами. Час утворення — верхня крейда — палеоген. Кратер вкритий малопотужним шаром молодих відкладів і слабо виражений в рельєфі. Він є складною імпактною структурою з центральним підняттям.

Бовтиський кратер являє собою кільцеву депресію в порах кристалічного фундаменту з діаметром 24−25км і діаметром її дна 20−22км (рис. 2.2). Глибина кратера від поверхні кристалічного фундамента більше 1000 м. Глибина покрівлі імпактитів 450−500м. В центрі кратера розташоване центральне підняття розміром 3×4км і висотою до 100 м над імпактитами і біля 450 м — над дійсним дном. В кратерній воронці дно пологе (?1−2є) нахилене до центру в середній частині і більш круто (до 5−10є) біля бортів. Борти її перетинаються рядом радіальних ровів шириною до 1 км. Довжиною до 5 км, і глибиною 20−30 м.

Рис. 2.2. Схематичний розріз Бовтиської астроблеми (за [2]):

1. Гранітоїди і гнейси фундаменту Українського кристалічного щита

2. Аллогенні брекчії

3. Тагаміти

4. Великобрилові літоїдні брекчії

5. Алевроліти, глинисті сланці

6. Поверхневий комплекс (піски, глини, мергелі)

Воронка кратера навколо центрального підняття після вибуху представляла собою лавове озеро з дном і берегами, вистеленими апологенними брекчіями і острівцем гранітного центрального підняття. Біля бортів кратера алогенні брекчії частково лежать на тагамітах, а на центральному піднятті - на докембрійських породах. Розміщення палеодолин підкреслює кільцеві розломи, що оточують Бовтиський кратер.

Породи імпактного комплексу в Бовтиському кратері утворюють «бублик» навколо центрального підняття, який має внутрішній діаметр біля 4 км, а зовнішній біля 14 км. Алогенні брекчії мають товщину до 350−400м і складає приблизно 70% об'єму імпактних порід. Вони складені уламками гранітів і гнейсів, які картуються в оточуючому районі рідкими уламками порід сеноманського віку, які невідомі ніде в районі, крім Ротмістровського кратера, розташованого поблизу. В основі розрізу імпактного комплексу залягають крупнобрилові брекчії, що вистилають дно кратера. На бортах кратерної воронки, де відсутні імпактити, дійсне дно безпосередньо вкривають мергелеві глини заповнюючого комплексу. Тагаміти перекриваються аллогенними брекчіями, але в деяких місцях брекчії відсутні. А. А. Вальтер і В. А. Рябенко вважають, що брекчії були розчинені перегрітим розплавом тагамітів. Над центральним підняттям брекчії утворюють порівняно малопотужний (до 40м) покрив. В кільцевому жолобі серед порід імпактного комплексу великий об'єм займають тагаміти, які утворюють шар до 350 м. Біля поверхні тагаміти досить пористі (пори займають до 20% об'єму). Пори вистелені темно-зеленим хлоритом. Нижче залягають масивні тагаміти — від скловатих до повнокристалічних.

В тагамітах наявні багаточисленні ознаки швидкого застигання і кристалізації. Плагіоклазові лейсти в тонкозернистих різновидностях утворюють променеві розетковидні зрощення. В більш крупнозернистих різновидностях плагіоклаз утворює коробчасті футляри, всередині яких знаходиться скло. Плагіоклаз має невпорядковану кристалічну структуру, що свідчить про швидке застигання.

Температура земних лав досягає 1100−1200єС, а імпактні лави, за результатами досліджень А. А. Вальтера були нагріті до температури 1700−1850єС. Розподіл ударного метаморфізму різної інтенсивності в центральному піднятті вивчено за матеріалами кернів бурових свердловин: в низах розрізу (778−727 м) в керні видно конуси руйнування (ступені 0−1). Від 727 до 697 м серед рекристалізованих і знову закристалізованих гранітів трапляються ділянки нерозплавлених порід з ознаками шок-метаморфізму ІІ-ІV ступенів. На окремих ділянках граніти представляють собою пористу середньозернисту рекристалізовану породу з окремими зернами кварцу із гранітів, з порами, вистеленими зеленим хлоритом. На інтервалі 541−697 м знову описані граніти з конусами руйнування. Які втратили первинну структуру в результаті інтенсивного подрібнення. Тут фіксуються ознаки шок-метаморфізму І-ІІІ ступенів. Вище по розрізу кількість переплавлених порід зростає. Із опису цього розділу слідує, що шок-метаморфізм зменшується з глибиною і зростає на поверхні.

Встановлено, що тагаміти значно збагачені Ni і Co. Вміст Ni в тагамітах 17−24×10−4%, вміст Со 5,3−9,3%. Це вказує на залізний склад даного метеориту.

Осадові породи, що заповнгюють Бовтиський кратер, є відкладами опрісненого замкнутого озера, які періодично з'єднувались з морем. Оскільки в озері вода довгий час була теплішою, ніж в морських басейнах і крі м того вода мала своєрідний хімічний склад солей, в породах кратера розвелись форми тварин і рослин, які не зустрічались за його межами, тобто ендемічні.

Розріз відкладів заповнюючого комплексу включає 315 м алевроліто-глинистих сланців з двома потужними (до 20м) горизонтами горючих сланців і 80-метровий алевроліто-сланцевий горизонт в основі. В крайових частинах воронки, в смузі шириною 2−3км, на її шари і на озерні відклади налягають грубоуламкові брекчії, які Вальтер і Рябенко вважають перевідкладеними алогенними брекчіями зруйнованого валу кратера. Його початкова висота була 500 м. Породи перекриваючого комплексу — піски, глини, мергелі і суглинки неогенового і четвертинного віку мають в кратері товщину від 70−80 до 140 м.

Навколо Бовтиського кратера українські геологи виявили широке поле «строкатих брекчій», які спочатку утворювали суцільний покрив на відстані до 2,5D від кратера. Навколо Бовтиського кратера вперше на Землі виявлено поле вторинних кратерів. Вони розташовані на відстані від 27 до 37,5 км, тобто в середньому на відстані (2,3+0,3)D кратера. В районі Бовтиського кратера на площі 100×100км виявлено шість вторинних кратерів (D-0,5−1км) і три імпактних — Бовтиський, Ротмістровський і Зеленогайський (D=25,22 і1,4км). Це досить молоді структури. Вони утворились: Бовтиський і Зеленогайський в пізній крейді-палеогені, Ротмістровський — в ранній крейді, до сеномана. Щодо їх віку є різні точки зору і коливаються вони в межах 55−170млн.років. Для їх уточнення у Відкритому Університеті Великої Британії визначено абсолютний вік розплавлених імпактів аргон-аргоновим методом. Ці дані вважаються найбільш точними і достовірними. Середній вік трьох зразків ударнорозплавлених порід дорівнює 65,17+0,64 млн. років. Таким є вік Бовтиського кратера. Зроблені висновки добре корелюють з віком за палеонтологічними і геологічними даними.

Вивчення Бовтиського кратера й умов його утворення має надзвичайно важливе значення, оскільки допомагає простежувати наслідки космічних катастроф подібного масштабу. Утворення імпактної структури з енергією близько 106МТ у тротиловому еквіваленті і діаметр астероїда близько 2 км трактується як катастрофічне явище перехідного від регіонального до глобального масштабу (Тун та ін., 1997). Водночас К. Р. Чеплин (2002) розглядає астероїди діаметром 2 км як ударники, що можуть спричинити кінець цивілізації (civilization ender impactors).

2.7 Іллінецька структура В кінці 70-х рр. ХХст. ряд авторів (Вальтер, Рябенко, Масайтіс) незалежно один від одного прийшли до висновку про вибухову (метеоритну) природу Іллінецької структури (Вінницька область, Україна). Цей висновок був зроблений на підставі встановлення ознак ударного метаморфізму, тобто метаморфізму під дією ударної звилі, оскільки «єдиним природним процесом, при якому може проявлятись метаморфізм ударний, є падіння великих метеоритів».

На підставі буріння і природних відхилень з врахуванням геофізичних даних нанесені контури поширення в межах структури порід ефузивного обрису: брекчій та імпактитів. Загальна конфігурація області поширення цих порід близька до кільця зовнішнім діаметром близько 3,2 км. У центрі структури безпросередньо під рихлими кайнозойськими відкладами розкриті брекчирувані граніти. Виступ гранітного фундаменту оточений западиною, глибина якої (до аутигенної брекчії) становить не менше 150 м. До країв дно структури поступово (3−10є) підіймається, біля південного і східного країв поступовий підйом змінюється більш різким. Окремі виходи брекчій являють собою на південному сході, ймовірно, закратерний викид або продукт руйнування валу, на північному заході - вихід зони аутигенної брекчії. На схід і північний схід від центру структури під кайнозойськими відкладами розкрита лінза щільних піщано-глинистих порід (переважно алевролітів) з уламками вивітрених брекчій. Над найбільш глибокою частиною структури потужність алевролітів досягає 100 м. У східній частині - алевроліти поширюються за межі контуру розвитку брекчій. Під алевролітами, а на більшій частині території кратера безпосередньо під кайнозойськими відкладамим, залягає поліміктова брекчія, що містить уламки гранітоїдів, гнейсів, амфіболіту, алевролітуі дрібнозернистого пісковику, зерен мінералів: кварцу, польового шпату, біотиту, гранату, а також різноманітного скла. Цемен поліміктової брекчії - дрібноуламковий, криптокристалічний, іноді повністю заміщений вторинними мінералами: хлоритом, серицитом. В брекчії зустрічається гетерогенне скло з флюїдальною текстурою, гомогенне польовошпатове і кварцове скло плавлення і діаплектове скло по цих мінералах, що діагностуються за характером рекристалізації, реліктами морфології кристалів і за ділянками вихідних мінералів, що збереглися. Ступінь динамічної дії добре добре ілюструється поведінкою кварцевих зерен. В поліміктовій брекчії зустрічаються всі стадії зміни кварцових зерен від слабкого хвилястого погасання до виникнення блоків, деформаційних смуг, неясно планарних елементів, планарних систем великої густоти і зерен із зниженим двозаломленням аж до діаплектового скла і скла плавлення. Розмір уламків у поліміктовій брекчії змінюється від часток міліметра до десятків сантиметра. Поліміктова брекчія відслонюється біля с. Лугове і зустрічається в багатьох свердловинах. Максимальна спостережна потужність поліміктової брекчії з уламками метрової величини (наприклад, кар'єр с.Іваньки) змінюється до низу склуватими породами, що містять уламки переважно гранітоїдів і складаючих їх мінералів, а також гнейсів і амфіболітів.

За хімічним складом імпактити близькі до вірогідного середнього складу вміщуючих порід, можливо, відрізняючись від нього дещо пониженим вмістом SiO2 і більш високим значенням відношення К2О: Na2O. (табл. 2.1). Найбільш ймовірне пояснення цьому ми бачимо у випаровуванні SiO, Na2O в перегрітих силікатних розплавах, що утворюються під час вибуху. Імпактити Іллінецької структури мають великий вміст нікелю (табл 2.2).

Імктити відслонюються у південній частині кратера р. Собик біля с. Лугове, відомі у свердловинах південної і центральної частин структури. Де їх потужність перевищує 70 м, у північній частині потужність лише 10 м.

Глибинна будова Іллінецького кратера представлена на розрізі. Брекчії, що залягають над імпактитами, мають поліміктовий склад, тобто є алотигенними утвореннями, а брекчії, що підстелюють імпактити, незважаючи на сліди сильного ударного метаморфізму, більше рівномірні за складом, стратифіковані, тобто можна виділити брекчії по гранітах, гнейсах, амфіболітах. Під центральною частиною структури аутигенна брекчія містить горизонти склуватих порід (імпактитів), що догори і донизу поступово змінюються брекчіями. Такий нерівномірний характер шокового метаморфізму характерний для центральних частин багатьох кратерів і пояснюється складною картиною поширення і відбиття ударних хвиль.

Під терміном «аутигенна брекчія» розуміють досить різноманітні за складом породи, що містять великі брили (до 10 м і більше) інтенсивно катаклазованих порід, які цементуються відносно дрібнозернистою брекчією (піщаної розмірності), з включеннями сантиметрових уламків. У невеликій кількості зустрічаються уламки і всіх проміжних розмірів. Аутигенна брекчія поступово переходить у зміненні вміщуючи породи, які звичайно представлені типовими катаклазитами: деформовані зерна кварцу, польових шпатів, гранату вміщені в «мастилі», що складається з лусочок біотиту, часто хлоритизованого, і дрібних уламків кварцу та ін.мінералів. Перехід між аутигенною брекчією і катаклазованими вміщуючими породами поступовий.

Таблиця 2.1.

Хімічний склад імпактитів і вміщуючих порід Іллінецького метеоритного кратера

Примітка. Наведений середній вміст головних компонентів, а для імпактних також середні квадратичні відхилення цифри — кількість аналізів: повних (перша цифра) і визначення лугів (друга цифра).

Таблиця 2.2

Вміст нікелю в імпактитах Іллінецького кратера і у вміщуючих породах

На розрізі показане приблизне розташування зон ударного метаморфізму, що діагностуються на підставі мінералогічних ознак. Перша зона — імпактити — повне плавлення порід з утворенням гетерогенногопузирчастого скла, що відбувається при піковому тиску 500−600кбар і постшокових температурах 1660−2500єС. Друга — поліміктова брекчія, аутигенна брекчія — присутнє діаплектове скло, скло плавлення окремих мінералів, планарні елементи у кварці та польових шпатах, зони зім'яття у біотиті, піковий тиск становив 100−500кбар, температура від 100 до 1000єС. Третя — катаклазити — неясно планарні елементи у кварці та польовому шпаті, піковий тиск не менше 100кбар, температура менше 100єС.

Таким чином, Іллінецька структура має всі ознаки давнього метеоритного кратера. Вік структури близько 400 млн. років, діаметр 5,2 км і глибина 580 м.

Висновки Ударне кратероутворення — важливий, а часом вирішальний чинник формування поверхні планет та інших тіл Сонячної системи. Це постійний процес у Всесвіті.

Земля за час свого існування постійно зазнавала метеоритного бомбардування, в результаті на її поверхні залишились численні кратери. Ці події не могли не впливати на розвиток живих організмів. Падіння великих метеоритів супроводжувалося глобальними катастрофами — перш за все зміною кліматичних умов. Ці зміни були досить різкі, що призводило до вимирання багатьох видів рослин і тварин.

Падіння метеорита — явище завжди раптове, яке, як правило, супроводжується звуковими та світловими ефектами.

Усі метеорити поділяються на три групи: залізні (сидерити — 5%), кам’яні (аероліти — 92%) і залізокам'яні (сидероліти — 3%). Основні ознаки метеоритів: кора плавлення, неправильна уламкова форма, регмагліпти — вм’ятинки на поверхні. Метеорити мають різноманітні форми і вагу — від долей грама до десятків тонн.

За розмірами астроблеми поділяють на: міні-, мезо-, макро-, мегаастроблеми.

В геології частіше всього мають справу з метаморфічними породами, які утворюються тривалий час. Під час удару ж раптово відбувається плавлення породи, а потім вона дуже швидко застигає. Мова йде про шоковий метаморфізм. В результаті утворюється аморфна порода, схожа на вулканічне скло, в якому без будь-якої орієнтації розміщуються уламки вихідної породи.

В утворенні вибухового кратера виділяють декілька стадій: 1) ударне стиснення, розтікання метеорита і грунту; 2) екскавація і викид грунту відбитою хвилею; 3) деформація або заповнення кратера зруйнованими породами.

В метеоритах виявлено всі хімічні елементи, які відомі і на Землі. Це ще раз доводить, що всі небесні тіла складаються з одних і тих же хімічних елементів.

Метеоритні кратери мають велике значення в пошуках корисних копалин, адже саме із ними пов’язані родовища багатьох рудних і нерудних корисних копалин. Тому вивчення метеоритних структур є не тільки науковою проблемою, але і практичним завданням сучасної геології і планетології.

В зв’язку із порівняно незначною вивченістю метеоритних структур деякі висновки є припущеннями, оскільки вони отримані в результаті інтерполяції або математичного моделювання, тобто являють собою «інформацію для роздумів», яку належить ще перевірити і з’ясувати.

Література

1. Кац Я. Г., Козлов В. В., Полетаев А. И. и др. Кольцевые структуры Земли: миф или реальность. — М.: Недра. 1991. — 120 с.

2. Хрянина Л. П. Метеоритные кратеры на Земле. — М.: Недра.- 1987.-112 с.

3. Бордон В. Е., Давыдов М. Н. Рожденные в космосе. -Минск: Наука и техника.- 1982.-95 с.

4. Зигель Ф. Небесные камни. — М-Л.: Детгиз.- 1951.-140 с.

5. Кринов Е. Л. Железный дождь. — М.: Наука. — 1981. 191 с.

6. Кринов Е. Л. Тунгусский метеорит. — М-Л.: АН СССР. — 1949. — 191с.

7. Вронский Б. И. Тропой Кулика. — М.: Мысль. — 1984.-220 с.

8. Кринов Е. Л. Небесные камни. -М.: Воениздат. — 1961. 72 с.

9. Мельничук І. Метеорити бомбардують Землю // Краєзнавство. Географія. Туризм. — 2003. № 13. — с. 2−6.

10. Лазаревич К. С. Метеоритные кратеры на земном лике // География. -2001. — № 42. — с. 4−6.

11. Гуров Є, Гожин П. Метеоритні кратероутворення як фактор розвитку Землі // Вісник НАН України — 1999. — № 4. — с. 37−42.

12. Вальтер А., Криводубський В. «Зоряні рани» Землі. Сліди космічних катастроф // Вісник НАН України. — 1999. — № 4. с. 42−48.

13. Метеорити в Україні і не тільки // Краєзнавство та шкільний туризм.- 1997. № 24. с. 2−3.

14. Гуров Є., Гожик П. Катастрофа, яка змінила геологічну еру // Вісник НАН України. — 2003. — № 9. — с. 46−53.

15. Борзенко О. Версія Казанцева. Тунгуський вибух нові факти до старої гіпотези? // Людина і світ. — 1988. — № 9. — с. 59−60.

16. Вивчення метеоритного кратероутворення шляхом порівняння результатів геологічних спостережень і чисельного моделювання на ЕОМ / Щербинь, Вальтер // Вісник АН УРСР. — 1983. — № 3. — с.11−19.

17. Войцеховский А. И. Что это было? Тайна Подкаменной Тунгуски. — (подписная научно-популярная серия «Знак вопроса «8/91.)

18. Бронштэн В. А. Метеоры, метеориты, метеороиды. /отв. ред. П. Б. Бабаджанов; АН СССР. — М.: Наука. — 1987. — 169 с.

19. Гетман В. С. Метеоры и метеориты. — М.: Знание. — 1984. — 64 с.

20. Кузнецова Л. И. Вестники Вселенной. — М.: Знание. — 1980.-160 с.

21. Метеоритика Вып.35 М.: Наука. — 1976. — 167 с.

22. Метеоритика // Сб. статей / Под ред. Фесенкова. Вып. 4. — М., М-Л: АН СССР. — 1948. — 126 с.

23. Сурдин В. Г. Метеоритная опасность // Физика в школе. — 1996. — № 1. — с. 54−58.

ДОДАТКИ Додаток, А Розміщення і головні характеристики відомих астроблем Землі