Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Ударний кратер



План:


Введення

Для терміну "Кратер" см. інші значення.

Ударний кратер - заглиблення, що з'явилося на поверхні космічного тіла в результаті падіння іншого тіла, меншого розміру.

Ударний кратер на поверхні Землі називають також астроблема (від др.-греч. αστρον - "Зірка" і греч. βλημα - "Рана", тобто "зоряна рана"). Термін "астроблема" введений в 1960 Діцем.

Сама подія (удар метеорита) іноді називають імпакт (від англ. impact - "Зіткнення") або імпактних подією.

На Землі виявлено близько 150 великих астроблем.


1. Історія питання

Одним з перших учених, що зв'язали кратер з падінням метеорита, був Деніел Беррінджер (англ.) (1860-1929). Він вивчав ударний кратер в Арізоні, нині носить його ім'я. Однак у той час ці ідеї не отримали широкого визнання (як і той факт, що Земля піддається бомбардуванню регулярної метеоритного).

У 1920-і роки американський геолог Уолтер Бачер, який досліджував ряд кратерів на території США, висловив думку, що вони викликані якимись вибуховими подіями в рамках його теорії "пульсації Землі".

В 1936 геологи Джон Бун і Клод Албріттон продовжили дослідження Бачера і прийшли до висновку, що кратери мають імпактних природу.

Теорія ударного походження кратерів залишалася не більше ніж гіпотезою аж до 1960-х. До цього часу ряд вчених (в першу чергу Юджин Шумейкер) провели детальні дослідження, повністю підтвердили імпактних теорію. Зокрема, були виявлені сліди речовин, званих імпактітах (наприклад, en: Shocked quartz), які могли утворитися тільки в специфічних умовах імпакт.

Після цього дослідники стали цілеспрямовано шукати імпактітах, щоб ідентифікувати древні ударні кратери. До 1970-му було знайдено близько 50 імпактних структур. На території Росії першої знайденої астроблема став 80 кілометрового діаметра Пучеж-Катунський кратер, локалізований в 1965 році в 80 км північніше Нижнього Новгорода [1].

Космічні дослідження показали, що ударні кратери - найпоширеніша геологічна структура в Сонячній системі. Це підтвердило той факт, що і Земля піддається регулярної метеоритного бомбардування.


2. Геологічна будова

Астроблема Мьолнір (Англ.) рос. (Норвегія, діаметр 40 км), сейсмічні дані
Астроблема Ялалі (Австралія, діаметр 12 км), дані магнітної зйомки

Особливості будови кратерів визначаються низкою чинників, серед яких основними є енергія зіткнення (що залежить, у свою чергу, від маси і швидкості космічного тіла, щільності атмосфери), кут зустрічі з поверхнею і твердість речовин, що утворюють метеорит і поверхню.

При дотичному ударі виникають бороздообразние кратери невеликої глибини зі слабким руйнуванням підстилаючих порід, такі кратери досить швидко руйнуються внаслідок ерозії. Прикладом може служити кратерне поле Ріо Кварта в Аргентині, вік якого становить близько 10 000 років: найбільший кратер поля має довжину 4,5 км і ширину 1,1 км при глибині 7-8 м.

При направленні зіткнення, близькому до вертикального, виникають округлі кратери, морфологія яких залежить від їх діаметра. Невеликі кратери (діаметром 3-4 км) мають просту чашеобразную форму, їх воронка оточена валом, утвореним задертими пластами підстилаючих порід (цокольний вал), перекритий викинутими з кратера уламками (насипний вал, алогенна брекчия). Під дном кратера залягають аутігенние брекчії - породи, роздроблені і частково метаморфізованих при зіткненні; під брекчией розташовані тріщинуваті гірські породи. Відношення глибини до діаметру у таких кратерів близько до 1 / 3, що відрізняє їх від кратероподібної структур вулканічного походження, у яких відношення глибини до діаметру складає ~ 0.4.

Структура звичайного і великого кратерів

При великих діаметрах виникає центральна гірка над точкою удару (у місці максимального стиснення порід), при ще більших діаметрах кратера (більше 14-15 км) утворюються кільцеві підняття. Ці структури пов'язані з хвильовими ефектами (подібно краплі, що падає на поверхню води). З ростом діаметра кратери швидко уплощаются: ставлення глибина / діаметр падає до 0,05-0,02.

Розмір кратера може залежати від м'якості поверхневих порід (чим м'якше, тим, як правило, менше кратер).

На тілах, що не володіють щільною атмосферою, навколо кратерів можуть зберігатися довгі "промені" (утворилися в результаті викиду речовини в момент удару).

При падінні крупного метеорита в морі можуть виникати потужні цунамі (наприклад, Юкатанський метеорит, згідно з розрахунками, викликав цунамі заввишки 50-100м).

Метеорити масою понад 1000 тонн практично не затримуються земною атмосферою, метеорити меншої маси можуть суттєво гальмуватися і навіть повністю випаровуватися, не досягаючи поверхні.

У старих астроблем видима структура кратера (гірка і вал) часто зруйнована ерозією та похована під наносним матеріалом, проте щодо змін властивостей підстилаючих і перенесених гірських порід такі структури досить чітко визначаються сейсмічними і магнітними методами.


3. Формування кратера

Освіта імпакт

Середня швидкість, з якою метеорити врізаються в поверхню Землі становить близько 20 км / с, а максимальна - близько 70 км / с. Їх кінетична енергія перевищує енергію, що виділяється при детонації звичайної вибухівки тієї ж маси. Енергія, що виділяється при падінні метеорита масою понад 1 тис. тонн, порівнянна з енергією ядерного вибуху. Метеорити такої маси падають на Землю досить рідко.

При зустрічі метеорита з твердою поверхнею його рух різко сповільнюється, а ось породи мішені (місця, куди він впав), навпаки, починають прискорене рух під впливом ударної хвилі. Вона розходиться в усі боки від точки дотику: охоплює напівсферичну область під поверхнею планети, а також рухається у зворотний бік по самому метеориту (ударнику). Досягнувши його тильній поверхні, хвиля відбивається і біжить назад. Розтягування і стиснення при такому подвійному пробігу зазвичай повністю руйнують метеорит. Ударна хвиля створює колосальний тиск - понад 5 мільйонів атмосфер. Під її впливом гірські породи мішені і ударника сильно стискаються, що призводить до вибухового зростання температури і тиску, в результаті чого в околицях зіткнення гірські породи нагріваються і частково плавляться, а в самому центрі, де температура досгігает 15000 C, - навіть випаровуються. У цей розплав потрапляють і тверді уламки метеорита. В результаті після охолодження і затвердіння на днище кратера утворюється шар імпактітах (від англійського impact - удар) - гірської породи з досить незвичайними геохімічними властивостями. Зокрема, вона дуже сильно збагачена вкрай рідкісними на Землі, але більш характерними для метеоритів хімічними елементами - іридію, осмієм, платиною, паладієм. Це так звані сідерофільние елементи, тобто належать до групи заліза ( греч. σίδηρος ).

При миттєвому випаровуванні частини речовини відбувається утворення плазми, що призводить до вибуху, при якому породи мішені розлітаються в усі сторони, а дно вдавлюється. На дні кратера виникає кругла западина з досить крутими бортами, але існує вона якісь долі секунди - потім борту негайно починають критикувати і сповзає. Зверху на цю масу грунту випадає і кам'яний град з речовини, викинутого вертикально вгору і тепер повертається на місце, але вже в роздробленому вигляді. Так на дні кратера утворюється брекчия - шар уламків гірських порід, зцементованих тим же матеріалом, але подрібненим до піщинок і порошинок. Зіткнення, стиснення порід і прохід вибухової хвилі тривають десяті частки секунди. Формування виїмки кратера займає на порядок більше часу. А ще через кілька хвилин ударний розплав, прихований під шаром брекчії, остигає і починає швидко тверднути. На цьому формування кратера закінчується.

При сильних зіткненнях тверді породи ведуть себе подібно рідині. У них виникають складні хвильові гідродинамічні процеси, один з характерних слідів яких - центральні гірки у великих кратерах. Процес їх утворення подібний появи краплі віддачі при падінні у воду невеликого предмета. При великих зіткненнях сила вибуху настільки велика, що викинутий з кратера матеріал може навіть полетіти в космос. Саме так на Землю потрапили метеорити з Місяця і з Марса, десятки яких виявлено за останні роки.

Пікові значення тисків і температур при зіткненні залежать від енерговиділення, тобто швидкості небесного тіла, при цьому частина виділилася енергії перетворюється на механічну форму ( ударна хвиля), частина - в теплову (розігрів порід аж до їх випаровування); щільність енергії падає при видаленні від центру зіткнення. Відповідно, при утворенні астроблеми діаметром 10 км у граніті співвідношення випаруваного, розплавленого і роздробленого матеріалу складає ~ 1:110:100; в процесі утворення астроблеми відбувається часткове перемішування цих перетворених матеріалів, що зумовлює велику різноманітність порід, що утворюються в ході ударного метаморфізму.

Відповідно до міжнародної класифікації імпактітов (International Union of Geological Sciences, 1994 р.), імпактітах, локалізовані в кратері і його околицях, діляться на три групи (за складом, будовою і ступеня ударного метаморфізму):

  • імпактірованние породи - гірські породи мішені, слабо перетворені ударною хвилею і зберегли завдяки цьому свої характерні ознаки;
  • расплавних породи - продукти застигання імпактних розплаву;
  • імпактних брекчії - уламкові породи, сформовані без участі імпактних розплаву або з дуже невеликим його кількістю.

4. Імпактних події в історії Землі

За оцінками, 1-3 рази на мільйон років на Землю падає метеорит, який породжує кратер шириною не менше 20 км. Це говорить про те, що виявлено менше кратерів (у тому числі "молодих"), ніж їх має бути.

Список найбільш відомих земних кратерів [2] [3] :

Повний список найбільших за діаметром.


5. Ерозія кратерів

Кільцева структура Вальхалла на Каллісто

Кратери поступово руйнуються в результаті ерозії і геологічних процесів, що змінюють поверхню. Найбільш інтенсивно ерозія відбувається на планетах з щільною атмосферою. Добре зберігся арізонський кратер Беррінджера має вік не більше 50 тис. років.

У той же час, є тіла з дуже низькою кратерірованностью і при цьому майже позбавлені атмосфери. Наприклад, на Іо поверхня постійно змінюється через виверження вулканів, а на Європі - в результаті переформіровиванія крижаного панцира під впливом внутрішнього океану. Крім того, на крижаних тілах рельєф кратерів згладжується в результаті опливаніе льоду (протягом геологічно значущих проміжків часу), оскільки лід пластічнєє гірських порід. Приклад давнього кратера зі стершиеся рельєфом - Вальхалла на Каллісто. На Каллісто виявлений ще один незвичайний вид ерозії - руйнування імовірно в результаті сублімації льоду під впливом сонячної радіації.

Вік відомих земних ударних кратерів лежить в межах від 1000 років до майже 2 млрд років. Кратерів старше 200 млн років на Землі збереглося вкрай мало. Ще менш "живучими" є кратери, розташовані на морському дні.


Примітки

  1. Ударний метаморфізм; Буріння - omzg.sscc.ru/impact/a150.html. архіві - web.archive.org/web/20080617033123/http: / / omzg.sscc.ru/impact/a150.html з першоджерела 17 червня 2008.
  2. Повний каталог "імпактних структури Землі." - omzg.sscc.ru / impact. архіві - web.archive.org/web/20080617033123/http: / / omzg.sscc.ru / impact з першоджерела 17 червня 2008.
  3. Повний каталог імпактних структур Землі - bourabai.kz / impact / А. В. Міхеєвої, ІВМіМГ СО РАН

Література


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
3-й Корниловский ударний полк
Кратер
Тихо (кратер)
Гертруда (кратер)
Піфагор (кратер)
Кратер (посудина)
Кратер (юрист)
Ератосфен (кратер)
Арізонський кратер
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru