Лекции по импактитам

как
вулканические породы – кариты в Каре, кярнеиты в Лаппаярви,

деллениты в Деллене, до-
реиты в Маникуагане и др. В СССР такие породы обычно называются тагамитами по впер-
вые детально описанным расплавным импактитам Попигая.
Расплавные импактиты залегают в виде пластообразных субгоризонтальных или слабо
наклонных тел, даек. В виде бомб, лапилли и т.п. они наблюдаются в зювитах, иногда об-
разуя самостоятельные горизонты внутри толщ импактитов в кратере.

Расплавные импактиты

В зависимости от скорости остывания из импактного расплава формируются стёкла или неполнокристаллические породы с различной степенью кристалличности. В прошлом (до выявления их импактной природы) они нередко получали собственные названия, как вулканические породы – кариты в Каре, кярнеиты в Лаппаярви, деллениты в Деллене, дореиты в Маникуагане и др. В русско – язычной литературе такие породы обычно называются тагамитами по впервые детально описанным расплавным импактитам Попигая.
Расплавные импактиты залегают в виде пластообразных субгоризонтальных или слабо наклонных тел, даек, в виде бомб, лапиллей и т.п. Они наблюдаются в зювитах, иногда образуя самостоятельные горизонты внутри толщ импактитов в кратере.

скалы (астро-
блема Попигай). Чётко видна столбчатая отдельность двух порядков (сформировавшаяся
как

результат быстрого остывания). Более грубые блоки пересекают залежь в целом, но у
нижнего контакта (где остывание происходило быстрее) наблюдается более тонкая столб-
чатая отдельность перпендикулярная не залежи в целом, а изменчивой линии контакта.

и перпендикулярно границам крупных блоков-включений пород мишени)
зафиксирована и в разрезе

вдоль реки Рассохи в западной части астроблемы Попигай.

и
Кара, Полярный Урал (правый снимок). В последнем случае ориентировка

столбчатой от-
дельности подчёркивает отсутствие параллельности между верхним и нижним контактами
тагамитовой залежи.

наблюда-
теля), что хорошо заметно по ориентировке столбчатой отдельности

дон-
ной фации имеет субвертикальное паде-
ние. Столбчатая отдельность здесь отсут-
ствует, но

отчётливо видны грубые тре-
щины, перпендикулярные контактам
дайки.

застывают в полёте и падают в
виде бомб разного размера.

На верхнем
снимке фрагменты бомбы, имевшей
форму «пиявки» при длине около 3.0 м,
ширине в центре до 0.5 м в кратере
Эльгыгытгын (Чукотка). Нижний сни-
мок демонстрирует её центральный
фрагмент на изломе. Хорошо видна
пористая текстура бомбы и большое
количество включённых в стекло об-
ломков разного размера.

бомбы типа «струя», которая при движении в воздухе вращалась вокруг

продольной оси.
Справа фрагмент бомбы типа «струя», которая двигалась без вращения. На нём видны по-перечные трещины контракционного происхождения, возникшие благодаря растягива-ющим усилиям (вдоль длинной оси бомбы) при её застывании в полёте.

бомбы, в кото-
рых обломок (верхний снимок) или нес-
колько небольших обломков

(нижний
снимок) окружён каймой стекла. Такие
бомбы обычно наблюдаются в зюви-
тах. На снимках бомбы в зювитах из
юго-восточной части астроблемы По-
пигай.

мм) описаны в выбросах астроблемы Пучеж-Катунки (Поволжье). Здесь их распространение

в скважинах (треугольники) подчёркивает слегка асимметричную форму кратера, вытянутого с ЮЗ на СВ (карта справа). Такие микро бомбочки являются прообразом тектитов, от которых отличаются лишь малым удалением от кратера.

пор.
Пористые текстуры отражают факт застывания (застеклования) после отделения от

расп-
лава летучих компонентов: справа пористый тагамит, слева обломок цветной пемзы в зю-
вите (астроблема Эльгыгытгын).

с по-
ристостью до
5% и пемзами
(справа), пори
стость кото-
рых превыша-
ет 50

– 55%. В
последнем
случае пло-
щадь поверх-
ности пор в
1см³ породы
достигает 5 м²

состава) надёжно отли-чимы по измеренным (крестики) и рассчитанным (точки) по

формуле [Charch, Johnson, 1980] показателям преломления . Для вулканических стёкол (значки в треугольниках) обе величины одинаковы в пределах ошибки измерения, тогда как у расплавных импак-тных стёкол расчётный показатель преломления (1,5) всегда выше измеренного (2,7).

стёкол зависит от температуры расплава – чем выше температура, тем

выше n. Это связано с тем, что с повышением температуры нарастает степень деполимеризации расплава (что, естественно, приводит к изменению показателя преломления стекла), а формула Черча и Джонсона справедлива лишь для расплавов ликвидусных температур. Коэффициент парной корреляции n – Т составляет 0.8969 при табличном значении 0.632 для 95% уровня. Поэтому данный график может использоваться для оценки температуры стеклования (при отсутствии в стекле кристаллических новообразований).

приведенных графиках хорошо видна разница между липа-ритом и обсидианом, с

одной сторо-ны, и импактитами и тектитами, с другой. В первом случае отчётливо наблюдается кварцевый дублет (на 800 см¯¹), проявляющийся при ско-ростях остывания менее 70 °/сек [Ve-lde et al., 1976]. Полоса поглощения в области 1000 – 1200 см¯¹ фиксирует степень полимеризации кремнекислородного каркаса расплава, и поэтому чем выше перегрев расплава над ликвидусом, тем меньше её интенсивность и от-ношение интенсивности к полуши-рине на полувысоте. Это позволяет производить грубую оценку скоро-сти остывания и отличать импактиты от вулканитов.

в се-кунду до сотен тысяч и миллионов лет в зависимости

от объёма остывающего распла-ва. Так для тектитов (мелких шариков до 1– 2 см в поперечнике, остывающих при дви-жении в атмосфере) эта величина составляет 70 – 100 ºС/с, для мелких (n см) бомб она падает до 30 – 50 ºС/с. При этом образуются стёкла. Неполнокристаллические тагами-ты дают скорости порядка сотых – тысячных градуса в секунду. В этих случаях широ-ким развитием пользуются скелетные (футляровидные и дендритные) формы кристал-лов, в которых часто развивается обратная кинетическая зональность.
Сложность и необычность составов импактных расплавов нередко приводит к проявлени-ям жидкостной несмесимости. Часто причиной распада расплава является высокое со-держание глинозёма (при плавлении глинистых пород мишени) или железа (особенно в трёхвалентной форме). Распад нередко является многостадийным ступенчатым. Приме-ры таких распадов выявлены и в природных расплавных импактитах, и при лаборатор-ных экспериментах.

мощности: в интервале кристаллизации (1060ºС – 650ºС) тагамиты Болтышского крате-ра

(а, мощность 200 м) остывали в несколько раз медленнее пород Попигайской астроблемы (б, мощность 95 м).

сохранности крис-таллов алмаза (сох-раняющихся лишь при остывании в режиме закалива-ния)

в тагамитовой дайке в Попигае по данным опробова-ния (1) и по резуль татам модельных расчётов (2).

импактного расплава альмандина (ан.i), генерированного при нагружении поро-шка минерала сферической

сходящейся ударной волной. На фотографиях в СЭМ (см. ниже) хорошо видно, что сначала выделились крупные сферулы самородного железа нередко с включениями самородного кремния (ан. 6). Затем расплав распался на два алюмосиликатных расплава (ан. 3 и 5) разной железистости. И, наконец, более желе-зистый расплав снова «сбросил» излишек железа в виде мелких сферул с низкой крем-ния (ан. 7).

слай-де). На левом снимке крупная сферула самородного железа с включениями

самородно-го кремния. На правом снимке два алюмосиликатных расплава, фиксирующие флюида-льную с элементами турбулентности текстуру, возникшую при втором этапе распада. В более железистом расплаве видны мелкие сферулы самородного железа (третий этап распада).

Расплавные импактиты

тагамиты астроблемы Жамншин, воз-никшие по вермикулит-па-лыгоскит-сапонитовым глинам палеогена.
При остывании расплава

(на-чальная температура около 3000ºС, скорость остывания порядка 200ºС/с) до 1850 -- 1800ºС произошло отделе-ние капель расплава, из ко-торых началась кристалли-зация шпинелида магнетит-шпинель-герцинитового состава (см. анализы на следующем слайде).

кальцием и кремне-зёмом, тогда как алю-миний, железо и маг-ний уходили

в капе-льную фазу, создавая основу для появления ликвидусной шпине-ли.

предзародыше-вых групп муллита (Al6Si2O13), плагиоклаза, ромбопироксена

расслаивалась на сфе-роиды и вмещающую массу. В сфероидах начинал кристаллизоваться

пироксеноид пироксмангит (с содержанием MnO до 16 – 17 %), а в матрице резко преобладал шпи-нелоид шпинель-якобсит-герцинит-магнетитового состава.

А) или два (обр. Б) этапа ликвации, когда расплав распадается

на сфероиды (Iа) и матрицу (Iб), а матрица снова ликвирует на сфероиды (IIа) и матрицу (IIб).

мишени: они изменяют состав расплава (реагируя с ним и растворясь

в нём), а также понижают его температуру. Обломки слабо импактированных (до 10 – 20 ГПа) пород в количестве 10% попавшие в расплав снижают его температуру на 100 ºС. На снимке тагамиты астроблемы Попигай наполненные обломками пород мишени разного состава.

показывает влияние первоначального содержания обломков и степени переохлаждения, а также

скорости охлаждения расплава на степень раскристаллизации и структуру образующихся пород (дореитов).

типов кристаллов плагиоклаза: цельнотельных, футляровидных и дендрит-ных.
Расплавные импактиты

псевдопорфировый дореит из Маникуагана (Канада) – скорость остывания n x

10ºС/час. Справа тонкозернистый тагамит из Янисъярви (Карелия) – скорость остывания 3 – 5ºC/час.

остывал со скоростью менее 1ºС/час.Остывание импактных расплавов в режиме закалки

приводит к появлению разнообразных скелетных кристаллов.

ромбического пироксена (правый снимок) в неполнокристаллическом тагамите Болты-шской астроблемы. Кристал

пироксена в верхней части переходит в дендритную (гран-ную скелетную) форму.

фор-мы) (1) в дендритный кристалл (рёберную скелетную форму) (2). Неполнокристалличе-ский

тагамит из Болтышской астроблемы.На правом снимке футляровидные кристаллы кордиерита (поперечный срез) в полнокристаллическом тагамите из астроблемы Янисъярви

дендритных (д) – из тагамитов Болтышской астроблемы , нанесенные на

экспериментальную диаграмму Г.Лофгрена, позволяют видеть, как форма кристаллов зависит от степени переохлаждения расплава и температуры кристаллизации.

и Янисъярви (кружки) обнаруживает нормальный тренд (обога-щение натрием по мере

роста) в цельнотельных кристаллах и обратную кристаллиза-ционную зональность (обогащение по мере роста калием) в футляровидных разностях. У калишпата при этом аномально повышается количество кальция. Аналогичная картина обратной кинетической зональности (выражающейся в обогащении минерала алюминием в тетраэдрической позиции) наблюдается в пироксенах.

астроблем.
На диаграмме видна и другая особенность кристаллиза-ции: в закалённых стекло-содержащих

породах (пунк-тир) полевые шпаты, как правило, не делятся на пла-гиоклаз и калишпат, а дают единое поле составов. В полнокристаллических же породах они чётко отделя-ются друг от друга.

вокруг растущих кристаллов, хорошо за-метных при наблюдениях в поляризационном мик-роскопе

при одном нико-ле и вокруг пироксена, и вокруг плагиоклаза.

скелетную зоны), его дворик вычерпывания (кристаллизационный дворик) и матрицу тагамита

(стекло) хорошо видно обеднение дворика натрием и кальцием (которые расходуются на рост кристалла) и обогащение калием. Калий сначала мало используется кристал-лом, но так как из-за возрастания вязкости расплава при охлаждении количество нат-рия и кальция в дворике не компенсируется, кристалл «вынужден» использовать калий вместо натрия.

и «усов» наблюдается и для кристаллов пироксена (Болтышская астроблема; левый

снимок поперечником 2 мм, николи скрещены; правый снимок поперечником 1 мм, при одном николе).

стрелки показывают скорость отывания расплава) видно, что дореиты Маникуагана (треугольники)

остывали со скоростью около 4ºС/ч, а их фация эндоконтакта – около 10ºС/ч. Пироксены Болтышки более глинозё-мистые и они формировались при скоростях остывания, нарастающих от цель-нотельных кристаллов (косые кресты) к футляровидным (полые кружки) и «усам» (полые треугольники).

появление единого поля составов на диаграмме для пород с быстрой

закалкой (большим количеством ксено-литов) и разделение его на два при более медленном остыва-нии (при малом количестве ксенолитов в расплаве).

в первые сантиметры) те-ла, имеющие изометричную или (чаще) вытянутую форму

и нередко покрытые мелкими шариками-«налипушками». Такое название им было дано в соответствии с гипотетичес-ким механизмом образования – при слипании мелких брызг расплава.

соединяются с тектитом тонкими стеклянными проводничками, а не ле-жат на

поверхности тектита. Поперечные разрезы тектитов обнаруживают в них обиль-ные пустоты, возникшие при дегазации расплава. Эти факты, а также химический сос-тав тектита и его «налипушек» (см. ниже) дают возможность утверждать, что микро-шарики не налипают на тектит, а отделяются от него, увлекаемые пузырьками газа.

что обильные «налипушки» (левый снимок) внутри имеют пустоты (правый снимок).

сферулах в выбросах из ядерного взрыва Dial Pack (США).

связан с составом конкретного тектита (1), на котором и прикреплены

«налипушки». Это под-тверждает вывод, сделанный выше на основе наблюдений на СЭМ о том, что микроша-рики отделялись от тектитов, а не налипали на них.

Таких полей в настоящее время известно 8:
Центрально-европейское – тектиты-молдавиты (влтавины)

на территории Чехии, Германии и Австрии, имеющие возраст 15.1 ± 0.1 млн лет и связанные с астроблемой Рис в Германии;
Западно-африканское – тектиты-айвориты Кот-д-Ивуар с возрастом 1.1млн лет, связанные с астроблемой Босумтви в Гане;
Северо-американское поле – тектиты- бедиазиты и джорджианиты в ЮВ части США и на островах Карибского бассейна с возрастом 34.2 ± 2.0 млн лет, связанные с астроблемами Чесапик и Том Каньон;
Астрало-азиатское поле – тектиты-австралиты, яваниты, биллитониты, индошиниты и филиппиниты на Индокитайском полуострове, островах Индонезии, Филиппинах и в ЮЗ Китае с возрастом 0.7 млн лет, родительский кратер которых не известен; предполагается, что это может быть структура , занятая озером Тонлесап в Таиланде;
Западно-казахстанское – тектиты-иргизиты к северу от Аральского моря вокруг кратера Жаманшин с возрастом около 1.0 млн лет;
6) – 8) единичные находки тектитов в районе Уренгоя (Россия) с возрастом 24.0 ± 1.2 млн лет, в Челябинской области (Россия) с возрастом 6.2 ± 0.3 млн лет и в Гватемале с возрастом 0.8 млн лет, для которых родительские кратеры не известны.

с астроблемами Чесапик (CB) и Томс Каньон (TC).

тысяч километров в поперечнике (как Австрало-Азиатское, например, достигает 4000 км).

Относительно родительского кратера они могут иметь вытянутую в одну сторону форму, что указывает на наклонную (косую) траекторию удара.
В Австрало-Азиатском поле хо-
рошо видна зональность: 1 – тек-
титы типа Муонг-Нонг, 2 – тек-
титы-брызги (гантели, капли,
сферы и др.), 3 – тектиты с аэро-
динамическими структурами по-
верхности, косая штриховка –
поля австралитов-пуговиц.

как правило, бесцветны.
В тектитах изредка отмечаются включения лешательерита,

коэсита, никелистого железа (камасита), бадделиита, диаплектовых минералов (кварца, плагиоклаза, ромбического пироксена и других), что указывает на их связь с импактными событиями. Текстура тектитов обычно массивная однородная. Однако часто отмечается микропористость; нередки флюидальные, иногда брекчиевидные текстуры.
Химический состав тектитов характеризуется повышенным содержанием кремнезёма (68 – 80 %), кальция, магния и железа, но пониженными количествами натрия (0.2 – 2.5 %) и калия (0.8 – 3.6 %). Геохимические особенности тектитов (самарий-ториевое и рубидий-бариевое отношения, спектр редких земель и другие) указывают на их образование при плавлении пород земной коры (главным образом осадочных).

кометы выпавшие на Землю на огромном протяжении. Исключено: в составе

тектитов нет алюминия-26, образующегося при длительной бомбардировке космическими лучами. Из недр Земли? Тоже маловероятно, потому что от вулканического стекла-обсидиана и прочих земных пород тектиты резко отличаются и полной обезвоженностью, и структурой стекла. Основная гипотеза -продукты выброса из метеоритного кратера. Несомненно одно – скорость падения около 10 км в секунду. Они оплавлялись в атмосфере и приобретали округлую, аэродинамически благородную форму. Нет тектитовых залежей, нет крупных глыб. Самый большой тектит весит всего 3,2 кг. Остальные сотни тысяч образцов, найденные к настоящему времени преимущественно на австралазийском поле, совсем крохотные. Самые редкие – африканские тектиты – их известно уже около трех сотен.

содержанием оксида алюминия, не содержат воды, а их микрополости заполнены

смесью из углекислого газа, водорода, метана и редких газов. Исключением является ливийское стекло, встречающееся в Ливийской пустыне и являющееся почти чистым кремнистым стеклом, содержащим небольшое количество воды.
Радиометрический возраст тектитов
бедиаситы — 36 миллионов лет
георгианиты — 34 миллиона лет
··молдавиты — 14,7 миллиона лет
яваниты — 800 тысяч лет
австралиты — от 600 тысяч до 850 тысяч лет
филиппиниты — около 500 тысяч лет
индокитаиты — около 500 тысяч лет
ивориты — от 100 тысяч до 500 тысяч лет
ливийское стекло — несколько десятков тысяч лет.

и вулканических стекол

имеет различное происхождение. Она может определяться устовиями осты-
вания и тогда

внутри видна флюидальная текстура стекла, а по краям микростол-
бчатая отдельность закалки (правый снимок). Слева поверхность молдавитов оп-
ределяется растворением стекла почвенными кислотами (за 15 млн лет с момента
образования), подчеркнувшим микростолбчатую отдельность.

Пражского национального музея естественной истории).

кратер Хенбери, Австралия) и тектиты (правый снимок, австра-
лит) имеют пористую

текстуру. Это говорит о высокой газоназыщенности их ис-
ходных расплавов и пртиворечит широко распространённому представлению о
бедности тектитового расплава летучими.

являются переходным типом расплавныхстёкол от тектитов к импактитам.

для послеархейских осадочных пород.

(Германия) (Н.Артемьева, ИДГ РАН).Ударник – 1.6 км, угол удара –

30º, скорость удара – 20 км/сек.
Начало косого удара – 0.42 сек с момента достижения ударником поверхности Земли. Идёт выброс пара (белый), твёрдых обломков пород чехла (светло-жёлтый) и пород фундамента (чёрный), а также расплава (зелёный цвет).

поверхности Земли.
Кроме выброса пара (белый) и твёрдых обломков (светло-жёлтый), хорошо

виден расплавный материал (зелёный цвет).

и пространстве относительно точки удара.

различаются пористостью (признак отделения флюидной фазы перед закалкой) и строением

стекла. Структура стекла зависит от Т расплава (когда Т близка к ликвидусу структура расплава соответствует структуре подвергнутого плавлению твердого вещества –ИКС, дифрактограмма), скорости остывания расплава, определяемой массой остывающего расплава. По мере нагревания происходит деполимеризация расплава –структура становится все проще. –в расплаве разрушаются остатки структур определяющих индивидуальные черты минералов (каркасные, слоистые, ленточные и другие структуры. Остаются отдельные тетраэдры или дезориентированные цепочки тетраэдров. . Уменьшается показатель преломления стекла с ростом Т (для импактных стекол расчетн. и измеренный показатели преломления не равны). Скорости остывания Тектиты больше 70-100 град. в сек. Тагамиты краевая часть -0.0n центр.часть - 0.0028 (Болтышский)

Условия образования импактных стекол

Si, Al, Fe, Ti, B, P, Sn, F и др.

– тектиты, прожилки импактного стекла, мелкие стекла зювитов Б – Степень кристалличности определяемая дифрактометрически 30-40 % на дооптическом уровне фиксируются Pl, Fsp (ИКС, ДФР), OPx (ЯГР) –стекло бомб, линз и даек. В –Степень кристалличности 60-85 %, на дооптическом уровне -Pl, с определением состава и степени упорядоченности. Санидин с определением доли альбита, Cpx, OPx

Группы стекол по признакам зависящим от скорости остывания расплава (степень полдимеризации, степень кристалличности, наличие зародышей минеральных фаз).