Ударний кратер - це

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

Ударний кратер на поверхні Землі називають також астроблемою (від грец. Αστρον - «зірка» і грец. Βλημα - «рана», тобто «зоряна рана»). Термін «астроблема» введений в 1960 році Робертом Діцем (англ.) Рос.

На Землі виявлено близько 150 великих астроблем.

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 в той час ці ідеї не отримали широкого визнання (як і той факт, що Земля піддається постійній метеоритного бомбардування).

У 1920-ті 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».

У 1936 році геологи Джон Бун і Клод Албріттон продовжили дослідження Бачер і прийшли до висновку, що кратери мають Імпактний 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, які називаються імпактітов (наприклад, en: Shocked quartz), які могли утворитися тільки в специфічних умовах імпакт.

Після цього дослідники стали цілеспрямовано шукати імпактіти. щоб ідентифікувати древні ударні кратери. До 1970-х років було знайдено близько 50 імпактних структур. На терріторііУкаіни першої знайденої астроблема став Пучеж-Катунський кратер 80-кілометрового діаметра, локалізований в 1965 році в 80 км на північ від Нижнього Новгорода [1].

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

Геологічна будова

Астроблема Мьолнір (англ.) Рос. (Норвегія, діаметр 40 км), сейсмічні дані.

Особливості будови кратерів визначаються цілою низкою чинників, серед яких основними є енергія зіткнення (що залежить, в 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 тисяч років: найбільший кратер поля має довжину 4,5 км і ширину 1,1 км при глибині 7-8 м.

Структура звичайного і великого кратерів.

При напрямку 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 аутигенні брекчии - породи, роздроблені і частково метаморфізує 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 становить близько 0.4.

При великих діаметрах виникає центральна гірка над точкою удару (в місці максимального стиснення порід). При ще великих діаметрах кратера (більше 14-15 км) утворюються кільцеві підняття. Ці структури пов'язані з хвильовими ефектами (подібно до краплі, що падає на поверхню води). З ростом діаметра кратери швидко стають більш щільними: 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» (що утворилися в результаті викиду речовини в момент удару).

При падінні великого метеорита в море можуть виникати потужні цунамі (наприклад, Юкатанський метеорит. Згідно з розрахунками, викликав цунамі заввишки 50-100 м).

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) найчастіше зруйнована ерозією і була похована під наносним матеріалом, проте щодо змін властивостей підстилаючих і перенесених гірських порід такі структури досить чітко визначаються сейсмічними і магнітними методами.

формування кратера

Освіта ударного кратера

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 упав), навпаки, починають прискорений рух під впливом ударної хвилі. Вона розходиться в різні 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 15 000 ° C, - навіть випаровуються. В цей розплав потрапляють і тверді уламки метеорита. В результаті після охолодження і затвердіння на днище кратера утворюється шар імпактітов (від англ. 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 відносяться до групи заліза (грец. 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 частки секунди - потім борту негайно починають критикувати і зсуватися. 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 поводяться подібно рідини. У них виникають складні хвильові гідродинамічні процеси, один з характерних слідів яких - центральні гірки в великих кратерах. Процес їх утворення подібний появи краплі віддачі при падінні в 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 виявлені за останні роки.

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

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

Зіткнення з космічним тілом 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 (в тому числі «молодих»), ніж їх має бути.

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

ерозія кратерів

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 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 опливанія льоду (протягом геологічно значущих проміжків часу), оскільки лід пластичнее гірських порід. Приклад древнього кратера зі стёршімся 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

література

Classification and nomenclature of impactites. International Union of Geological Sciences (IUGS), Subcommission of the Systematics of Metamorphic Rocks (SCMR), Study group K (Chairman: D. Stцffler)
Earth Impact Datadase
«Арізонський калькулятор» - Сайт, присвячений розрахунку наслідків від зіткнення із Землею різних за масштабом космічних тіл (англ.)
Detailed aeromagnetic survey over the Yallalie astrobleme, Western Australia by Phil Hawke M. C. Dentith, Centre for Global Metallogeny, The Univercity of Western Australia
Про що розповідають кратери
Найбільші метеоритні кратери на поверхні Землі
Земні кратери Google Maps KMZ (файл міток KMZ для Google Earth)

Кратер - (кратер; лат. Crater від ін. Грец. Κρατήρ): У Вікісловнику е ... Вікіпедія

Кратер Тихо - Характеристики кратера Кратер Тихо. NASA photo. Координати 43.3 ° с. ш. 11.2 ° з. д. Діаметр 85 км Глибина 4.8 км Довгота ранкового термінатора 12 ° ... Вікіпедія

Ударний кратер. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Уда? Рний кра? Тер - поглиблення, що з'явилося на ... Детальніше Купити за 1500 руб
Басейн Південний полюс - Ейткен. Джессі Рассел. Ця книга буде виготовлена в відповідності з Вашим замовленням за технологією Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Басейн Південного полюса - Ейткена - місячний ударний кратер. ... Детальніше Купити за 998 руб