Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск
Новые данные каталога «Импактные структуры Земли»
А. В. Михеева
О природе Тунгусской катастрофы существует много гипотез, и причиной тому является факт отсутствия крупного кратера в эпицентре взрыва. Однако в отчётах экспедиций разных лет есть сообщения о некоторых структурах, предположительно связанных с Тунгусским событием: «таинственное озеро», воронки диаметром до 400 м, кратер, расположенный в 26 км к северо-западу от эпицентра взрыва и т.д. (рис. 1).
геологический импактный кратер словения
Рис. 1. Структуры, предположительно связываемые с Тунгусским событием
В условиях такой избыточности недостоверных, часто взаимо-исключающих данных большую помощь в исследованиях могут оказать каталоги, как банки данных всех сведений об объекте изучения. В частности, в описываемом каталоге импактных структур Земли [1] собран большой объём информации по всем достоверным, вероятным, предполагаемым и даже ошибочным структурам космического происхождения. Исходная таблица содержит на сегодняшний день список из 862 структур, каждая из которых характеризуется разнотипными морфологическими, геологическими, ударно-метаморфическими, геофизическими и другими свойствами. В главной таблице нашего Web-сайта [2] из них представлены только 7 основных полей. Однако в описательной части, переход к которой от каждой записи осуществляется по гипертекстовым ссылкам, содержится дополнительная информация в виде постоянно пополняемых списков библиографии, текстовых описаний, фотографий и схем.
В последнее время добавлено, в частности, большое количество библиографических ссылок по реферативным журналам, а также краткое содержание статей, благодаря чему общий объём данных вырос в несколько раз.
По сравнению с предыдущей версией данного каталога он пополнен ~200 новыми записями, среди которых 5 достоверных астроблем, таких как Кутюр, Крауфорд, Каранкас и др., большое количество вероятных и предположительных структур, добавленных не только благодаря вышеупомянутым библиографическим источникам, но и по частным электронным сообщениям отдельных исследователей. Заметим, что все нововведённые кратеры, о которых далее пойдёт речь, не встречаются ни в одном другом из известных каталогов (например, [3]).
Несмотря на значительные различия импактных структур по размерам, геологическому возрасту, особенностям внутреннего строения и составу залегающих в них пород, исследователями разработаны определённые признаки их идентификации. Эти признаки могут быть разделены на три основные группы: 1) морфоструктурные, 2) минерало-петрографические и 3) геофизические.
Кольцевая или овальная форма метеоритных структур обычно хорошо видна на геологических и геоморфологических картах. Морфоструктурные признаки: кольцевой вал вокруг воронки (для преимущественно молодых кратеров); центральное поднятие (при Д = 2-3 км в осадочных и Д = 6-8 км в кристаллических породах); радиально-кольцевое расположение разломов; наличие брекчий (аллогенных, аутигенных) и импактитов (стёкол, эювитов). Большое количество новых структур, пополняющих таблицу, обнаружено благодаря бурному развитию географических систем, позволяющих выделять кольцевые структуры по подробному рельефу местности и по аэро- и космоснимкам.
a бв
Рис. 2. Итальянские импактные кратеры, выделенные по рельефному признаку
Среди таких вновь добавленных структур можно назвать следующие. Итальянские кратеры Больцано (46°43'23,29" N, 11°25'33,98" E, Д=22.35*26.95 км, вал, центральное поднятие) (рис. 2,а), Гропповисдомо (44°47'47.00"N, 9°42'5.62"E) в Эмилии (рис. 2,б) и Монтекки Магиоре (45°28'3.37"N, 11°28'13.01"E) в Венеции (рис. 2,в).
Рис. 3. Мадагаскарские импактные кратеры
По тому же критерию выделены и пять мадагаскарских кратеров с пространственно-структурными параметрами: 1) 15°40'50.18"S, 46°43'9.46"E, Д = 289.29 км; 2) 24°22'11.05"S, 46°25'18.93"E, Д = 98.54 км; 3) 18°50'24.42"S, 46°13'3.58"E, Д = 12.15 км (содержит несколько концентрических колец);
4) 18°42'42.17"S, 46° 9'58.52"E, Д = 4.5 км (вал); 5) 17°49'19.68"S, 47°24'22.81"E, Д = 11.95 км (вал, воронка) (см. рис. 3).
Данные об этих восьми структурах добавлены по сообщениям Маттео Чинеллато и Ф. Пеццотта из Венеции и, за отсутствием публикаций, содержат в каталоге не библиографические, а персональные ссылки.
Необходимо также отметить данные исследований Джеймса Корбетта по открытой им предполагаемой ирландской структуре. После фильтровой обработки спутниковой карты Mapproxy им были выявлены следы восточной стенки кратера (рис. 4).
Рис. 4. Импактный кратер Корбетт
Далее мы будем описывать новые структуры, также выделенные по первому диагностическому признаку, которые в разные годы упоминались в одной или нескольких публикациях, но по каким-то причинам не были включены в каталоги.
Например, конус разрушения, выявленный в разрезах Мульдайского кратера в Забайкалье (Шевченко Ю.С., 1996), явился надежным диагностическим признаком ударного происхождения этой кольцевой, кратероподобной формы. Кольцевые структуры Северного Прибайкалья (Ключарев Д.С., 2004), как и геоморфология всего Байкальского хребта (Яковлев В.М., 2003) с его импактными порфирами, также позволяют сделать вывод об их внеземном происхождении. Серия этих структур объединена в каталоге под общим названием Байкальский.
Кратер Амирантский диаметром ~900 км (Hartnady C.J.H., 1986, Chatterjee, 1990): дугообразный Амирантский хр. интерпретируется как западный вал предполагаемого ударного кратера, его восточный вал считается разбитым трещинами и перекрытым лавами Декана.
Горский Котар диаметром 20 км (Zvonaric S., 1996): описание топографии и геологического строения области даёт такие морфологические признаки, как многокольцевой бассейн, разрушенное центральное поднятие и т.д.
Кольцевой купол Левез (Франция) диаметром 26 км (Vincent Pierre M., 2001) также имеет морфоструктурные признаки ударной структуры и показывает очень сильное сходство строения с эродированными астроблемами типа Вредефорт.
Очерская структура (Воронов, 1997): на основании морфографических и морфометрических данных выделено полукольцевое образование и делается вывод о том, что озеро представляет собой кратер метеорита.
Семейтауская кольцевая структура (Зейлик Б.С., 2001), в зонах растяжения которой отмечается интенсивная трещиноватость, брекчированность, раздробленность вмещающих пород, там же локализуются месторождения и рудопроявления золота.
Несколько структур предположительно импактного происхождения выявлено по геоморфологическим признакам в Эфиопии (Abate B., Koeberl C., 1996): озеро Тана, две небольшие кольцеобразные структуры вблизи него и две кольцевые структуры диаметром 1,2-5,0 км в провинции Сидамо на юге страны (их космогенность подтверждается обнаружением Fe-Ni стяжений).
На Дальнем Востоке по морфометрическим данным установлена космогенная природа следующих структур: массив Кондер (по морфологии аналогичен кратеру Бэрринджер, в шесть раз превосходя его по диаметру), Нони (концентрически зональная структура с внешним кольцом), Хымогна-Яган (аналогичный Нони), Гарьский ("структура разбитой тарелки", резко дифференцированное магнитное поле), Депский (наряду с Гарьским сопровождается комплексом ПИ - платина, золото, хромит, тальк, олово, вольфрам, асбест), Хабаровская астроблема диаметром 100 км, отчетливо выраженная в рельефе дугообразными хребтами Вандан на севере и Хехцир на юге, кольцевой характер которой подчёркнут в центральной части структуры дугообразными руслами проток, рек и озер (Сушкин Л.Б., Федоренко А.А., 1999).
Одна из наиболее крупных нововведённых круговых структур - чаша Южного Каспия в Казахстане (Д = 400 км), которая, ещё по гипотезе Галилея, является следом удара гигантского небесного тела (Геворкян С.Г., 1998).
Все вышеперечисленные структуры выявлены по единственному морфоструктурному признаку и поэтому зафиксированы в каталоге как предположительные (3-я степень достоверности).
Следующая вторая группа идентификационных признаков для обнаружения новых кратеров - минерало-петрографическая. Обломки различных горных пород и минералов несут следы ударного метаморфизма, которые являются существенным отличием космогенных структур от других геологических образований. В настоящее время признаки ударного метаморфизма установлены во многих минералах - кварце, полевых шпатах, слюдах, пироксенах и др. Надёжным признаком ударного метаморфизма являются высокобарические минералы: коэсит, стишовит, алмаз. Так, например, в метаморфических кварцитах массива Дора-Майра (Schertl Hans-Peter, Medenbach Olaf - 1994) был найден монокристалл пиропа размером ~10 см, в котором по результатам рентгенографических и химических анализов были выделены включения коэсита, окруженного кварцем, что характеризует кратер как ударный.
Изучение границы мела и палеогена в Словении в районе долины Соча дало интересные результаты в разрезе Канал-Лиг по значениям изотопов углерода, которые при сравнении с аналогичными данными из других скважин, где присутствует также резкая иридиевая аномалия, позволяют сделать вывод в пользу гипотезы удара внеземного тела (Pavsic J., Dolenec T., Horvat A., 1996).
В кратере Карпатский (Szoor Gyula и др., 2005) был проведён комплексный анализ космических микрообъектов. По более 40 элементам установлено много общего с импактными продуктами Аризонского метеорного кратера в США (сферулы, глобулы, пластинчатые выделения и др.).
В архейском бассейне Хамерсли (Hassler Scott W. и др, 1996) в Австралии диаметром 40 км, глубиной 3,76 км (при предполагаемой глубине океана в момент образования кратера 3760 м) найдены и изучены капли силикатного расплава (микрокриститы) и зерна кварца. Отношения Ni/Ir и Ni/Ru в микрокриститах близки к хондритным (космическим), а зерна кварца «не содержат структур планарных деформаций, имеют волнистое погасание и содержат слои из пузырьковидных включений и иглообразные включения рутила», что полностью исключает вулканическую природу их образования (Simonson Bruce M. и др., 1996, 1997).
Неопровержимым минерало-петрографическим доказательством метеоритного происхождения кольцевых структур является также наличие метеоритного вещества. Так, в структуре Ангарской обнаружено повышенное, до 13 %, содержание железа, не зависящего от состава подстилающих коренных пород, причём в «отдельных прослоях железистые горошины и картечины встречаются в изобилии» (Лузин В.Ф., Андреев В.В., 1999).
Геолого-геохимическое исследование метеоритного кратера Лоцюаньли (Gin Gong-jiong и др., 2001) в китайской провинции Ляонин показывает аномальные содержания Pt, Pd, Ru, Ir, Rh, а также зерен Pt, что также позволяет диагностировать его метеоритное происхождение.
Далее продолжим список новых структур кратерами, представляющими обе названные группы признаков. Венгерская структура, названная нами Баконь, выделена по структурно-морфологическому признаку: кольцевая структура с центральным поднятием - конусом (Moldvay Lorand, 1987), но изучены и петрографические свидетельства: ударная листоватость как текстурная особенность известняковых гравийников, «зарубцованность» их поверхности.
В космогенных структурах Монголии Агит-Хангайская, Хурэ-Мандальская (Хури Мандал Ценхер) и Баян-Хури, выделенных по материалам аэрофотосъемки и подтвержденных в 1999 г. геологической съёмкой, обнаружено присутствие коэсита и псевдотахилита в гранитах, а также структуры течения кварцевого стекла. Кроме того, в большинстве отобранных образцов присутствуют пироп, бесцветный альфа- и бета- кварц, золото, хромовая шпинель и даже кристаллики алмазов (Доржнамжаа Д. и др., 2000, 2001, 2003, 2007). Наличие сразу двух основных диагностических признаков позволяет отнести эти кратеры в разряд вероятных.
Океаническое плато Возвышенность Шатского (северо-запад Тихого океана) имеет данные бурения на границе мела-третичного периода по нескольким скважинам. С помощью инструментального нейтронно-активационного анализа определялось содержание многих элементов для морских карбонатов. Полученные значения отношений Fe/Ir и Mn/Al не отвечают модели образования плато путем давления плюма, в то время как моделирование кометных ударов дает сходные результаты (Jin C.-Y. и др., 1989, Roddy D.J. и др., 1991, Mahoney J.J. и др., 2005).
Возвращаясь к Тунгусской проблеме, можно также отметить кольцевую структуру в районе Тунгусского события диаметром 8 км (Hryanina L.P., 1999). Она выражена и морфологически (кольцевая впадина с валом, центральные пики: горы Стойкович и Фаррингтон), и структурно (горст-антиклинали, концентрическая сеть разломов), и петрографически (признаки ударного метаморфизма в кварцах центральных пиков, наличие брекчий, диаплектовых стёкол, железных шариков). Данная кольцевая структура занесена в каталог в качестве отдельной структуры Большая Депрессия, так как её предполагаемый возраст (триас) значительно старше Тунгусского события.
В связи с обсуждением группы минерало-петрографических признаков можно отметить внесённые персональные данные исследований Бременского геолога Карла Сассе по возрасту Богемской структуры. Собрав в таблицу результаты исследования возраста (методами U-Pb, Rb-Sr, Sm-Nd и т.д.) многих минеральных включений: циркона, титанита, импактита, эклогита, мусковита, биотита, моназита и др., он позволил нам не только уточнить возраст этой структуры (342 млн лет), но и перевести её в разряд достоверных. Кроме геохимических признаков его данные содержат немного морфометрической информации о свойствах залегания слоёв - крутые склоны, грушевидность структуры, и один геофизический признак - повышенный уровень гравитационных аномалий в районе кратера.