АСТРОБЛЕМЫ - ЗВЕЗДНЫЕ РАНЫ ЗЕМЛИ

ОСОБЕННОСТИ ИМПАКТНОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОРОД И МИНЕРАЛОВ

    Ударный метаморфизм горных пород и минералов является специфическим процессом, резко отличающимся от любых других изучаемых геологией. Причина этого кроется в особенностях этого явления: очень высоких плотностях энергии и как следствие - огромной скорости механических и тепловых изменений вещества. Эти изменения в минералах объединяются термином "диаплектовые преобразования", который произведен немецким петрологом В. фон Энгельхардтом и его коллегами от греческих слов dia (диа) - пере и plektoz (плектос) - витый, крученый. По мере увеличения ударной нагрузки в минералах можно наблюдать следующие, наиболее часто встречающиеся диаплектовые преобразования: трещины, планарные элементы, изотропизацию и ударно-термическое разложение [3, 4].
    Трещины возникают при разгрузке минерала (после прохождения ударной волны) и характеризуются закономерной ориентировкой и высокой частотой (последнее отличает их от трещин спайности). Ориентированные трещины появляются даже в минералах, не обладающих спайностью (например, в гранатах). Планарные элементы в отличие от трещин являются закрытыми структурами, формирующимися при скольжении блоков кристаллической решетки минерала друг относительно друга в условиях ударного сжатия. При этом в одном зерне кварца, например, может наблюдаться 3-5 и более разноориентированных систем планарных элементов одновременно. Изотропизация является оптическим проявлением аморфизации вещества. Это результат сверхтонкого дробления кристалла ударной волной (до микроблоков менее 10 нм в поперечнике), благодаря чему вещество становится рентгеноаморфным (превращается в диаплектовое стекло). Диаплектовые стекла характерны для минералов с высокой пространственной однородностью кристаллической решетки: кварца, полевых шпатов, кордиерита. Минералы же с неоднородной решеткой (слоистые, ленточные и т.п.) испытывают ударно-термическое разложение и замещаются высокотемпературными полиминеральными агрегатами. Например, по роговой обманке возникает смесь микронных зерен высококальциевого плагиоклаза, пироксена (одного или двух) и магнетита, по гранату - смесь санидина, высокоглиноземистого гиперстена и герцинита (Fe₂+Al₂O₄) и т.д.
    Особенности диаплектовых изменений позволяют определять ударную нагрузку и послеударную температуру, испытанные минералом при импактном событии. Сейчас для этого имеются три экспериментально обоснованных геобарометра: кварцевый, двуполевошпатовый и клинопироксеновый. Диаплектовые преобразования охватывают интервал ударных давлений 10-60 ГПа для кварца и полевых шпатов и до 70-80 ГПа для таких минералов, как оливины и пироксены. При более высоких нагрузках начинается плавление вещества.
    Для некоторых минералов в импактитах выявлены высокобарические полиморфные модификации. Например, кварц при ударных нагрузках 12-15 ГПа переходит в коэсит и стишовит; оливин при Р_уд > 30 ГПа - в рингвудит (оливин со структурой шпинели); клинопироксен при тех же условиях - в меджорит (пироксен со структурой граната); графит в интервале 35-50 ГПа - в алмаз (кубический C) и лонсдейлит (гексагональный C) и т.д.

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ЧЕРТЫ ГЕОХИМИИ ИМПАКТИТОВ

    Химический состав импактитов определяется составом пород мишени и поэтому колеблется в широких пределах. Например, содержание SiO₂ может быть любым - от почти нулевого (при образовании астроблемы в известняках) до близкого к 100% (если мишень сложена кварцитами или кварцевыми песками). Сильно меняются от кратера к кратеру количества и других компонентов. В составе расплавных импактитов отражаются еще два важных процесса: селективное испарение некоторых элементов (прежде всего щелочей и железа) и примесь метеоритного вещества [4].
    Метеоритный материал присутствует в астроблемах в трех формах: в виде обломков метеорита, в мелких (n10-n100 мкм) фрагментах переплавленного метеоритного вещества и в форме геохимического рассеяния его в импактном расплаве. Первый случай не вызывает сомнений в космогенной природе структуры. Однако обломки метеоритов сохраняются лишь в небольших (обычно менее 1 км) кратерах и за очень редкими исключениями принадлежат железным метеоритам, так как каменные метеориты легче, чем железные, плавятся и затем либо испаряются, либо растворяются в импактном расплаве. Поэтому их вещество обнаруживается обычно во второй или (чаще) третьей форме.
    Следствием переработки метеорита-ударника (астероида, кометы) в ходе ударного события является заметное повышение в импактном расплаве содержаний химических элементов, которых много в космических телах, но мало в земной коре. Количество Ni, Cr, Co, Ir, Os (и других платиноидов) увеличивается в расплавных импактитах в 2-10 раз по сравнению с породами мишени (но при этом распределяются они в расплавных импактитах неравномерно). Помимо увеличения содержаний элементов-индикаторов важную информацию о космогенной природе астроблем несут изотопные характеристики некоторых элементов. Так, отношение ³He / ⁴He в породах земной коры составляет n*10^-8, в глубинных (мантийных) породах n*10^-5, в расплавных импактных стеклах Логойской (Белоруссия) и Пучеж-Катункской (Россия) астроблем n*10^-8, что однозначно указывает на отсутствие связи импактных событий с эндогенными процессами. Отношение ¹⁸⁷Os / ¹⁸⁶Os в породах земной коры близко к 10, в метеоритах и мантийных образованиях Земли оно около 1, в импактитах астроблемы Садбери (Канада) 4,6-7,8, что указывает на высокую долю корового материала в расплаве (до 100% для некоторых типов импактитов). Не менее информативными являются данные по изотопии других элементов или их пар (C, Cu, Ni, Sm-Nd, Re-Os и др.).

Назад| Следующая страница