Примерно 30 000 - 50 000 лет назад, за много веков до появления человека, гигантская каменная глыба упала на Землю неподалеку от каньона Дьявола в Аризоне, между городами Флагстафф и Уинслоу, и на поверхности планеты образовалась чашеобразная воронка 1250 м диаметром и 174 м глубиной.
С плоской поверхности пустыни внешние склоны кратера высотой 45 м кажутся небольшой холмистой грядой, поэтому скрытая за ними зияющая впадина была обнаружена европейцами лишь в 1871 году. Вначале полагали, что кратер вулканического происхождения.
Но в 1890 году среди обломков были обнаружены фрагменты железа, и хотя находке в тот момент особого значения не придали, некоторые ученые стали склоняться к мысли, что подобная внушительная отметина на лице Земли могла быть только результатом падения внеземного тела.
Изучив этот район в 1902 году, Дэниэль Бэрринджер, горный инженер из Филадельфии, настолько уверовал в существование железосодержащего метеорита, что купил в 1906 году этот участок и приступил к бурению. Поначалу он предполагал, что, поскольку кратер имеет почти правильную округлую форму, создавшее его тело должно быть погребено в центре. Позже он обнаружил, что, если выпустить пулю в мягкую почву даже под острым углом к поверхности, отверстие тоже получается круглым.
Это наблюдение, а также то, что юго-восточная стена кратера более чем на 30 м превышает высоту остальных его краев, натолкнуло его на мысль, что метеорит падал с севера под острым углом и, следовательно, должен находиться с юго-восточной стороны кратера. На этом-то участке и началось бурение. На глубине 305 м было обнаружено все возрастающее число железных и железоникелевых фрагментов. На глубине 420 м продвижение бура полностью прекратилось - очевидно, бур достиг поверхности твердого метеоритного вещества. В 1929 году из-за финансовых трудностей бурение было прекращено, но к тому времени уже было ясно, что кратер действительно образован падением метеорита.
Размеры этого космического тела стали предметом домыслов. В 30-х годах ученые оценивали его тяжесть в 14 миллионов т, а диаметр - в 122 м. По современным оценкам, его вес достигал 70 000 т, а диаметр - 25-30 м.
Но даже если предположить, что размеры этого космического пришельца не были столь уж велики, столкновение его с нашей планетой должно было носить характер катаклизма.
Чтобы образовать столь огромный кратер, метеорит летел сквозь атмосферу со скоростью 69 000 км/ч или около того. Сила его удара о Землю равнялась силе взрыва в 500 000 т. взрывчатого вещества (почти в 40 раз мощнее взрыва атомной бомбы, уничтожившей Хиросиму). В атмосферу было выброшено 100 миллионов т. раздробленных в пыль пород. Образовались наносы, составляющие теперь склоны кратера.
Капли расплавленного металла от метеорита разлетелись по площади 260 км^2. Фрагменты были размером не больше гальки, хотя отдельные достигали 630 кг. Выброшенные из кратера породы представляли собой смесь песчаника и известняка - остатки богатых окаменелостями пород дна доисторического озера, некогда существовавшего в этом регионе. Толстый слой тех же пород в форме линзы, именуемый брекчией, теперь покрывает дно кратера.
В 30-х годах на бурение сквозь брекчию до дна кратера были выделены средства. На глубине до 260 м показались следы никеля и железа, ниже этого уровня породы остались нетронутыми. Можно предположить, что остатки метеорита залегают под южной кромкой кратеpa, но составляют не более 10% основных пород. Главная же масса метеорита была при столкновении распылена, превратившись в железоникелевые фрагменты.
В 1960 году в чаше кратера обнаружили следы двух редких форм кремнезема - коэзита и стишовита, которые получают также искусственным путем в условиях высоких давлений и температур. (Хотя стишовит может формироваться под высоким давлением в глубинах земной коры, но, выходя на поверхность, он вновь превращается в кварц.)
Присутствие этих минералов в естественной форме в районе кратера служит неоспоримым свидетельством мощного столкновения. Все сомнения о природе происхождения кратера были развеяны, и предположения Бэрринджера о метеоритной природе кратера, носящего теперь его имя, полностью подтвердились.
(Мир загадок и чудес).
Метеоритный кратер в штате Аризона, часто именуемый в честь своего первооткрывателя кратером Бэрринджера, отнюдь не является самым крупным на Земле. Однако в отличие от крупнейших, чей диаметр измеряется сотнями километров, Аризонский кратер единственный сохранил свой почти первозданный вид. Как гордо сообщается в официальном буклете музея, "хотя на Земле есть более масштабные следы ударов, метеоритное происхождение этого кратера было доказано первым и он лучше всех сохранил свой первозданный облик".
(Википедия).
МЕСТНОСТЬ | N крат. | D большего | Дата откр. |
Аризона (США) | 1 | 1200 | 1891 |
Вид на Аризонский кратер с самолёта. Края кратера, на 46 м поднимающиеся над равниной, создают иллюзию вулканической природы феномена и позволяют заметить его за много миль
(Фотография NASA).
Вид на кратер из космоса (Google Earth).
Метеорит весом 1055 граммов, найденный в 1891 в Аризонском кратере.
|
Магнитные аномалии над кратером Аризона. Изолинии ч/з 5 гамм, в центре отрицательная аномалия -20 гамм (Дабижа, Федынский, 1979) |
Схематический геологический разрез через Аризонский кратер по Шумейкеру. (Вишневский, 2007) (Ackermann et al., 1975). |
Реконструкция метеорита-ударника по частично переработанному (сферулы, прожилки) или находящемуся в состоянии геохим. рассеяния в импактитах метеоритному в-ву требует обязательного учета характера и степени фракционирования метеоритного в-ва в ударном процессе. В настоящее время можно говорить о четырех различных механизмах фракционирования: 1) абляции метеорита при движении в атмосфере; 2) селективном плавлении и испарении при ударе; 3) фракционировании при дегазации ударного расплава; 4) неоднородном распределении метеоритного в-ва по объему импактного расплава. Имеющиеся данные по астроблемам Метеор, Вабар, Хенбери, Рис, Рошшуар, Эльгыгытгын и др. позволяют оценить относит. значимость этих механизмов фракционирования и накладывают существенные ограничения на достоверность реконструкции метеорита-ударника.
(Капусткина, Фельдман, 1988).
Модель связывает накопление линз внутрикратерных брекчий с оползанием материала внутренних стенок переходной области в позднюю стадию образования кратера. Проверка модели сводится к сопоставлению расчетного объема внутрикратерных брекчий с объемом их, оцениваемым по результатам наблюдений в ударных кратерах Земли. Модель дает хорошее соответствие для изученных кратеров Метеор (США) и Брент [Канада]. Разумное соответствие получается также для кратеров Вест-Хок (Канада) и Лонар (Индия), для которых имеются относительно полные сведения, позволяющие оценить начальную глубину. Там же, где подобные сведения ограничиваются лишь данными гравиметрии, такого соответствия не устанавливается кратеры Ауэллул, Тенумер (Мавритания), Вульф-Крик (Австралия). В итоге авторы оценивают модель как хорошую в качестве первого приближения, но требующую проверки результатами бурения.
(Grieve, Garvin, Coderre, Rupert, 1989).
Рассчитаны величины отклонения плотности минералов кремнезема от плотности стандарт. кварца ('ДЕЛЬТА'd,%). Отрицательные величины 'ДЕЛЬТА'd указывают на наличие 'бета'-кварца(-5) и тридимита (-14,7), положит. - на наличие коэсита (+9,7) и стишовита (+61,9). Получены следующие значения 'ДЕЛЬТА'd: земные метаморфические породы от +0,03 до +0,09, вулканогенно-осадочные породы от -0,06 до 0,22, импактиты кратера Баррингер от +0,09 до +0,49, ударно-расплавные породы кратера Маникуаган от - 0,11 до +0,01, образцы с мел-палеогеновой границы в Японии от -0,18 до -0,12 и от +0,23 до +0,59, в Тунисе +0,63, в Италии -0,06, в Дании +0,12. По этим данным различные пограничные отложения трактуются как испытавшие влияние различных процессов - и внеземных (в чистом виде, Тунис, Дания), и земных.
(Miura, 1989).
Отмечается, что следы ударных воздействий в породообразующих минералах выявляют оптическими (по структурным изменениям и деформациям) и спектроскопическими (по изменению параметров спектров) методами. Описаны приборы и методика исследования в полевых условиях ударных выбросов вокруг метеоритного кратера Аризона. Спектры регистрировались новым компактным ИК-спектрометром Фурье.
(Schaefer, D'Aria, Evans, Garvin, Schnetzler, Salisbury, 1990).
В импактитах (главным образом стеклах) из метеоритных кратеров с возрастами в диапазоне от 0.05 (Барринджер, США) до 720 млн. лет (Янисъярви, СССР), а также тектитах из Вьетнама и кратера Жаманшин были измерены концентрации He, Ne, Ar, Xe и изотопные составы Ne, Ar и Xe. Изотопные данные указывают на присутствие двух компонентов инертных газов: радиогенного ((4)He и (40)Ar) и атмосферного. Большая часть радиогенного (4)He и (40)Ar должна была образоваться после формирования импактитов. Это предположение основано, с одной стороны, на корреляции между (40)Ar(рад.) и известным возрастом кратеров, из которых были взяты образцы, и, с др. стороны, на низкой величине отношения (4)He/(10)Ar(рад.) в образцах (в основном <1). Во всех образцах относительно высокие концентрации атмосферных благородных газов. Предполагается, что причиной высоких величин фактора фракционирования f(Ne) в тектитах и импактитах является обезгаживание ударно-имплантированных газов за счет образования пузырьков, которое должно были произойти после уменьшения давления, но перед охлаждением расплава.
(Verchovsky, Feldman, 1990).
Проводились эксперименты с целью определения условий в переходном слое мантии и структурных изменений в минералах. Исходным материалом служил измельченный кварц высокой чистоты. Исследовались его метастабильные фазы. При высоких т-рах и давлениях устойчив коэсит. Полученный в результате эксперимента образец состоял из двух фаз. Центр. часть образца сложена коэситом, а края, плотно прилегающие к платиновому нагревателю, - компактным, чуть голубоватым в-вом, отличающимся от всех известных модификаций кремнезема. Плотность его 4,35 г/см('3). Хим. примеси отсутствуют. При нагревании превращается в кристобалит. Новая фаза устойчива к плавиковой кислоте, но хорошо растворяется в расплавах и р-рах щелочей. В породах метеоритного кратера в Аризоне была найдена фаза, тождественная полученной при высоких т-рах и давлениях и названная стишовитом. Поскольку стишовит образуется лишь при таких давлениях, которые в недрах Земли бывают на глубинах не менее 100 км, его присутствие на поверхности служит индикатором - теоритного (ударного) происхождения геол. структур.
(Стишов, Попова, 1991).
Происхождение кольцевых взрывных структур, астроблем (Попигайская, Беенчиме-Салаатинская и др.) остается остро дискуссионным: являются ли они результатом падения крупных космических тел или продуктом взрыва земных газов? Решая этот вопрос, удалось обнаружить закономерное размещение структур на поверхности Земли, которые группируются в протяженные широтные пояса, а также вдоль поперечных к ним линейных зон. Система субпараллельных поясов выявлена в Сев. полушарии, где они с В. через Евразиатский материк трассируются на территорию Сев. Америки, образуя планетарные дуги с угловым размером до 270'. Зап. фланги поясов тупо оканчиваются на территории Канадского щита, который выступает как самостоятельная контролирующая зона с.-з. простирания. В пределах поясов намечается последовательное омоложение структур в определенных направлениях. Отрезки поясов, попадающие на акватории Атлантического и Тихого океанов, наследуют общий план их субширотных (трансформных) разломов. Наблюдаются одновозрастные взрывные структуры, расположенные на противоположных сторонах Земного шара и отделенные друг от друга почти на 180': Попигайская (Сибирь) - Мистастин (Канада), Эльтгыгытгын (Чукотка) - Босумтби (Гана), Лонар (Индия) - Аризонская (США) и др., которые характеризуются близкими размерами кратерных структур, что свидетельствует о соизмеримых объемах "взрывного заряда" данных пар. Полученные результаты свидетельствуют в пользу земного происхождения астроблем, вызванных взрывами ювенильных газов водород-углеводородного состава. Закономерное положение в широтных поясах заняли и Тунгусский и Сихотэ-Алинский кратеры, что заставляет сомневаться в их метеоритном происхождении.
(Песков, 1991).
Сообщается о новых индикаторах ударного метаморфизма, обнаруженных в веществе искусственных кратеров и их применение при изучении вещества естественных ударных кратеров и с границы мел-палеогена. Изучен минерал. состав вещества в кратерах, полученных при помощи высокоскоростной пушки в гранитовой и габбро-анортозитовой мишенях. Обнаружено, что вещество вала кратеров характеризуется повышенным содержанием кварца, наличием кристобалита и повышенной плотностью кварца относительно мишени. На Земле аномальные содержания кристобалита (~20%) обнаружены в веществе больших ударных кратеров Маникуаган и Шарлевой, стишовита и коэсита - в кратере Барринджер. Плотность кварца в этих кратерах на 0,7% выше общепринятой для этого минерала.
(Miura, 1991).
Сообщаются предварительные результаты изучения хим. состава расплавленных пород мишени и ударных стекол из метеорного кратера Аризона. Дополнительно проанализированы фоновые образцы песчаника и глинистых сланцев. Дана общая характеристика кратера, структуры и минералогии образцов. Наблюдается обогащение ударных расплавов литофильными и сидерофильными элементами, особенно Ca. Вклад пород мишени в стекла изменяется от <1% (Fe, Co, Ni, Ir) до 40-60% для Sb и W. Сидерофилы в стекла привнесены ударником (метеоритом), содержание которого в стеклах достигает 24%. В расплавах содержание метеоритного вещества ниже - ~19%. В импактных стеклах сидерофильные элементы не фракционированы, что отличает их от распределения элементов в стеклах кратера Вабар. Выявленные различия затрудняют интерпретацию свойства ударника по распространенности сидерофильных элементов в импактных расплавах.
(Mittlefehldt, See, Horz, 1992).
A 5% change in density resulted in a 50% change in seismic velocities at the Barringer Crater in North America.
(Pilkington, Grieve, 1992).
Благодаря большому доатмосферному радиусу (~15 м) метеорита Canyon Diablo он особенно подходящ для систематического изучения скоростей образования космогенных нуклидов в железных объектах в 2'пи'-геометрии. Чтобы реконструировать историю облучения метеорита, Heymann с сотр. (1966) исследовали несколько фрагментов, найденных в известных местах вокруг кратера. Они нашли, что метеорит подвергался многократному облучению космическими лучами (КЛ); большинство образцов показали космогенные возрасты (Т[рад]) 170 или 540 млн лет, а два аномальных образца - третий возраст 940 млн лет. В настоящей работе представлены результаты анализа еще одного космогенного радионуклида в Canyon Diablo - {26}Al. Полученные по {26}Al скорости образования сопоставлены с модельной скоростью Reedy и Arnold (1972), а также со скоростями, определенными по поперечным сечениям, использованным в модели Reedy-Arnold в сочетании с дифференциальными расчетными потоками. Сопоставление данных по трем измеренным радиоизотопам ({10}Be, {36}Cl, {26}Al) дает отношения скоростей Р({10}Be)/P({26}Al) и P({36}Cl)/P({26}Al) 1,46+-0,06 и 7,5+-0,4 соответственно, в хорошем согласии с величинами, представленными Vogt с сотр. (1990).
(Michlovich, Elmore, Vogt, Lipschutz, Masarik, Reedy, 1993).
Микрозондовым анализом и ИНАА исследованы обр. сферических ударных стекол (диаметром ок. 0,5 см), ударных стекол неправильной формы (средним размером 1*2 см) и металлических сферул (диаметром от 0,5 до 1,5 мм). Полученные результаты сопоставляются с данными по составу снаряда (железный метеорит Canyon Diablo) а также по анализировавшимся ранее ударным стеклам кратера Вабар (Саудовская Аравия). Для ударных стекол обоих кратеров самое сильное среди сидерофилов обеднение относительно материала ударника обнаруживается для Au. Отношение Au/Ni в ударных стеклах неправильной формы обычно выше, чем в сферических, хотя вариации этого отношения велики для стекол обоих типов. В большинстве сферических стекол величины отношения Au/Ni, нормированные на таковые ударника, близки к аналогичным величинам для кратера Вабар. Металлические сферулы не обнаруживают существенных отклонений в величинах отношений Ir/Co и Au/Ni от таковых ударника. Обсуждается наблюдаемое сильное фракционирование Ni-Fe и не исключается возможность того, что это эффект пробоподготовки.
(Mittlefehldt, See, Scott, 1993).
В процессе образования ударного кратера происходит растрескивание пород мишени вследствие прохождения ударной волны. В качестве мелкомасштабной аналогии используется 30-летний опыт подземных ядерных взрывов на полигонах США и СССР. Радиус зоны интенсивного разрушения пород составляет 4-6 радиусов полости в породе, произведенной взрывом. Внутри полости степень ударного метаморфизма пород крайне высока, образцы пород превращаются в песок при легком надавливании. Для кратеров Метеор (США), Рис (ФРГ), Пучеж-Катунский и Попигай (РФ) вычислены оценки макс. размера образующихся блоков породы и вылетевших фрагментов.
(Kocharyan, Kostuchenko, Ivano, 1996).
Результаты оценки глубины залегания в родительском метеороиде ударника, образовавшего кратер Аризона, по содержанию {59}Ni в метеорите и сфероидах Canyon Diablo и сопоставления этих данных с результатами численного моделирования ударного процесса. Выявленное превышение содержания {59}Ni в метеорите (~7х) над его содержанием в сфероидах обусловлено разной глубиной их залегания в доатмосферном метеороиде: метеориты залегали на глубине 0,1-0,8 м, ударник - 1,3-1,6 м. При скорости падения 20 км/с хвостовую полусферу метеороида покрывала твердая оболочка мощностью 1,5-2 м, составляющая по объему 16% от ударника. Основная масса ударника при падении на Землю расплавилась, но практически не испарилась.
(Schnabel, Pierazzo, Xue, Herzog, Masarik, Cresswell, Di Tada, Liu, Fifield, 1999).
На платформах выделено два генетических типа взрывных кольцевых структур: 1) простые метеоритные кратеры и 2) сложные многостадийные кольцевые структуры. Крупные метеориты обычно взрываются в атмосфере и выпадают на Землю в виде метеоритного дождя (хондриты на высоте 10 км Allende), а железные метеориты на меньших высотах (Тунгусский, Сихотэ-Алиньский), но иногда достигали поверхности, образуя кратеры типа Берринджер диаметром 1,2 км. Структуры второго типа трактуются как астроблемы и связаны с эндогенными процессами: Пучеж-Катунская диаметрам 80 км, Попигай 100 км и Рис 26 км. На поверхности платформ они совпадают с крупными депрессиями, осложненными центральными поднятиями гнейсового фундамента, интрудированного высокоэнергитическими диатремами аллогенных брекчий и расплавов. Механизм формирования обусловлен потоком флюидов, поступавших из земного ядра. Вследствие селективной миграции водорода для потока тяжелых углеводородов (CH[4]=CH[2]+H[2]) создавалась высокая энергоемкость, обеспечивающая высвобождение 1018-1022 эрг, что соответствует взрыву метеорита.
(Marakushev, 2000).
Удар астероидов и комет по поверхности планет приводит к образованию кратеров и зон разрушения под ними. Кратер Метеор в Аризоне (США) образован более 50000 лет назад ударом железного метеорита и имеет зону разрушения глубиной 1 км. Глубина зоны разрушения дает информацию о силе удара и процессе образования кратера. В лабораторных условиях проводились эксперименты по удару по поверхности образцов, и томографическим методом определялась зона разрушения. Предложена простая модель для нахождения глубины зоны разрушения, согласующаяся с данными для кратера Метеор, которая может быть использована для оценки разрушения в метеорных кратерах других планет и лун.
(Xia, Ahrens, 2001).
Дано краткое содержание доклада, прочитанного на выездной научной сессии Отделения общей физики и астрономии РАН, посвященной 40-летию открытия плотной фазы кремнезема (стишовита). Открытие плотной фазы кремнезема явилось итогом работы автора в 1960-1961 гг. Заключительные исследования были проведены в Институте физики высоких давлений РАН. В августе 1961 г. была опубликована статья об открытии, а в декабре того же года Эдвардс Чао сообщил в письме автору об открытии естественного аналога этой фазы в Аризонском метеоритном кратере. Новый минерал был назван стишовитом.
(Стишов, 2002).
Гравиметрические данные позволяют ограничить диаметры вала и центральной горки частично погребенных ударных кратеров, дать сведения о подземном строении кратеров на поверхности Земли и погребенных в литосфере, подтвердить ударное происхождение некоторых кратеров. Обзор цитирует результаты по шести кратерам: Метеор, Апхивал, Мэнсон (США) и Мулкарра, Келли Уэст, Коноли (Австралия).
(Plescia, 2003).
Сопоставление данных форм ландшафта (группы ям в форме тарелки на площади водосбора Байян-дянь) с хорошо известными метеоритными кратерами (Хенбери, Австралия; Метеор, шт. Аризона, СОА; Ауэлул, Мавритания и Талемцане, Алжир).
(Wang, He, Wan, Gao, Li, 2004).
История столетник исследований кратера Метеор (Барринджер), США. Первая гипотеза об его ударном образовании была выдвинута в 1905 г. и окончательно признана в 1966 г. после обнаружения в породах кратера сферул магнетита с высоким содержанием никеля и высокобарических полиморфов кварца - коэсита и стишовита.
(Masaitis, 2006).
Авторами методами комбинационного рассеяния исследован углерод, рассеянный в металле железного метеорита Каньон-Дьябло. На спектре КРС рассеянного углерода из метеорита Каньон-Дьябло проявился дублет из двух широких полос с максимумами при 1340 и 1550 см{-1}, что характеризует неупорядоченный графит.
(Вдовыкин, Алексеев, Мельник, 2007).
Материалы удара, собранные в метеоритном кратере Барринджер, охарактеризованы методами СЭМ-ЕДХ и эмиссии микрочастиц, вызванной рентгеновскими лучами. Получены тонкие и подлинные изображения элементов. Можно отличать главные, особенности как кремнесодержащих покрытий, так и S-Fe-Ni-Cu-ядер. Три различных типа S-Fe-Ni-Cu-систем были идентифицированы как халькопирит, петландит и пирротин.
(Uzonyi, Szoor, Rozsa, Pelicon, Simcic, Cserhati, Daroczi, Kiss, 2009).