Спутниковая фотография района кратера из Google Earth.
Геологический разрез кратера
Cross-section view of the geologic features of the Manson Impact Structure. cm.
Oбразовался под водой, вызвал цунами.
The Manson impact structure, located in north-central Iowa, also took place when the continent was underwater, and is associated with a widespread limestone tsunami deposit. cm.
Геологический разрез кратера
Cross-section view of the geologic features of the Manson Impact Structure. cm.
Структура Мэнсон диам. 35 км обнаружена в шт. Айова, США. Центр ее находится на 42,6'' с. ш., 92,5" з. д., в 30 км западнее Форт-Додж. Это крупнейшая ударная структура в США. Предварительные определения Ar('40)/Ar('39)-возраста позволяют предполагать наличие связи этой структуры с границей мелового и третичного периодов. Дается обзор всех данных по структуре Мэнсон, которые могут послужить основой для будущих работ. Структура плохо изучена геологически. Она перекрыта ледниковыми отложениями мощностью 30 м. Близ г. Мэнсон непосредственно под ледниковыми отложениями расположена центр. горка, обнаруженная по взаимоотношениям пород в буровых скв. Миним. стратиграфический подъем, связанный с центр. горкой, составляет 750 м. В р-не диам. 35 км, связанном со структурой Мэнсон, нормальные для Айовы стратиграфические соотношения нарушены. По фауне возраст структуры определяется как меловой. В 1952 г. в центр. части структуры пробурена скв. глубиной 146 м. Верхние 28 м - ледниковые отложения, глубже - граниты, расколотые и брекчированные. Структура интерпретировалась как криптовулканическая, а после обнаружения зерен кварца с сериями ударных ламеллей рассматривается как ударная. По данным бурения в различных местах структуры породы, заполняющие ее, сходны с зювитами кратера Рис в ФРГ и с формацией Онапинг в кратере Седбери в Канаде. Возраст структуры Мэнсон настолько близок к границе мелового и третичного периодов, что требуются детальные исследования для выявления причастности этого события к событию на этой границе.
(Hartung, Izett, Naeser, Kunk, Sutter, 1986).
Близ г. Мэнсон в Айове обнаружен астероидный кратер диам. 35 км. Возраст кратера ~66 млн. лет. Астероид, который мог бы вызвать вымирание динозавров, должен был оставить воронку диам. 150 км. Предполагается, поэтому, что вымирание динозавров было вызвано кометным дождем, или же что небесное тело, столкнулось с Землей, предварительно раскололось на ряд фрагментов, один из которых упал на территории Айовы.
(1988. Fragmentary theory...)
Ударное происхождение кольцевой структуры Мэнсон в Айове поперечником 29 км предполагается по наличию брекчий и планарных структур в кварце. Микроклин из центр. поднятия по Ar('40)-Ar('39)-методу имеет возраст 66 млн лет
(Hartung, Kunk, Anderson, 1988).
Кратер Мансон погребен под ледниковыми отложениями мощностью 15-90 м. Характерными его чертами, установленными с помощью буровых скв., являются круглая форма, наличие центр. поднятия и развитие по внешней его границе крутопадающих кольцевых разломов с субвертикальными смещениями. Первоначально предполагалось, что это субвулканическая структура, однако в последние годы появилась гипотеза об импактном происхождении кратера. В пользу этой точки зрения свидетельствуют не только особенности морфологии кратера, но и ударное воздействие на породы. Образование астроблемы, диам. которой достигает 30 км, может быть связано с падением метеоритного тела размером ~3 км в диам. Столкновение его с Землей произошло в позднем мелу - 66 млн л. н. Это время является важной глобальной хронологической границей мелового и третичного периодов, знаменующей массовое вымирание рептилий. Предполагается, что серия сближенных во времени импактных событий привела к выбросу в атмосферу огромного кол-ва пыли, что вызвало затемнение поверхности Земли, резкий спад процессов фотосинтеза, наступление растительного пищевого кризиса и повсеместную гибель мезозойских рептилий
(Witzke, Anderson, 1988).
Крупномасштабное импактное событие как причина массового вымирания на рубеже мела и палеогена продолжает оживленно дебатироваться. Недавно [Science, 1989, Vol. 244, P. 1565] было сообщено, что ударная структура Мэнсон (расположена в США, диам. 35 км) образовалась примерно на рубеже мела и палеогена. Ar-Ar-методом для ударно-метаморфизованного микроклина из гранитов цоколя получены даты 66,9 и 65,7 млн лет. Однако даже если эта дитировка верна, кратер Мэнсон слишком мал, чтобы он мог вызвать требуемые изменения окружающей среды. Тела, образующие кратеры такого размера, должны сталкиваться с Землей каждые 5 млн лет. Другие аналогичного размера кратеры (Рис, диам. 24 км, 15 млн лет; Хотон, диам. 25 км, 23 млн лет) не сопровождались, по-видимому, какими-либо биол. эффектами.
(Grieve, 1989).
Породы этой структуры, перекрытой гляциальными наносами мощностью 30-60 м, изучены петрографически и хим. (полуколичественный анализ) по 15 скв. на воду, пробуренным близ центра структуры и в породах центральной горки. Материал, интерпретированный как продукты ударного плавления, обнаружен по 7 скв. В одной из них на интервале 57,9-59,4 м выявлено три типа ударно-расплавных пород: светлозеленая со структурами течения, темнобурые с теми же структурами и без них. Полученные характеристики ударно-расплавных пород и ассоциирующих полимиктовых микробрекчий в целом сходны с таковыми для других ударных структур. Интерес к кратеру Мэнсон вызван его возрастом (65,7+-1 млн. лет), отвечающем рубежу мела и палеогена.
(Hartung, Anderson, 1990).
Астероид, вызвавший гибель динозавров, по мнению A. Hildebrand и W. Boynton, упал в Колумбийский бассейн Карибского моря, где по геофиз. данным фиксируется погребенный метеоритный кратер диам. ~300 км. На это указывает накопление на границе мела и палеогена цунамигенных грубообломочных толщ на дне Карибского моря, на о. Гаити и на Кубе, где эта толща достигает мощности 450 м и содержит глыбы пород диаметром до 12 м. Однако B. Bohor и R. Seitz считают, что формирование обломочной толщи на Кубе связано с самостоятельным импактом, локализованным вблизи зап. побережья этого острова. К сожалению, исследователи делают такой вывод лишь на основании литературных данных. Палеогеография Карибского региона в позднем мелу известна плохо, т. к. этот р-н имел очень сложную историю из-за взаимодействия многих плит. Южный полуостров Гаити в это время мог находиться у Юкатана, т. е. в 1000 км от предполагаемого A. Hildebrand места падения. J. Pindel думает, что эти обломочные толщи больше похожи на вулканогенные турбидиты, столь свойственные вулканическим дугам, которые существовали в мелу в этом р-не, а кубинская толща - скорее олистострома. Другие исследователи считают, что местом падения был Североамериканский кратон (напр., картер Мэнсон). E. Shoemaker полагает, что в конце мела образовались 2 иридиевых (импактных) слоя. Нижний из них связан с карибским импактом, а верхний - с кратером Мэнсон.
(Hecht, 1990).
Структурная конфигурация ударной структуры Мэнсон в Айове была определена из надежных отражательных сейсмических данных, представленных компанией АМОСО. Полученный профиль отражения позволит выявить форму классического сложного кратера с центр. поднятием и грабеновым кольцом, наложенным на неразрушенные слои. К востоку от структуры обнаружены параллельные отражающие слои в осадочном слое палеозоя, перекрывающих слои протерозоя, верхняя часть которых характеризуется серией плохо определяемых горизонтальных отражающих горизонтов. Область структуры Мэнсон между краями основного кратера и промежуточного сложена кольцом грабенов, образованным при сползании вещества в промежуточный кратер. Проседание крупных блоков внутри грабенового кольца привело к сохранению по крайней мере 190 м отложений мела, существовавших во время образования кратера, которые были удалены эрозией за пределами ударного кратера Мэнсон
(Anderson, Hartung, 1991).
Рассмотрены 3 категории земных структур, которые имеют разнообразные макро- и микроскопические деформационные особенности. Первая категория включает скрытовзрывные структуры Мидконтинента (США), имеющие малоглубинное происхождение и возникающие при столкновении метеоритов с осадочной оболочкой Земли. Вторая категория включает хорошо известные плутоны Вредефорт и Садбери; менее известные выступы докембрийского фундамента Стин-Ривер, Менсон, Карсвелл; дайки с диатремовой брекчией о-вов Слейт. Они, напротив, имеют глубинное происхождение и возникли в результате нижнекоровых или мантийных процессов эксплозивной природы. Третья категория включает крупные оползни в кристал. породах Кефельс и Лангтанг, в которых в течение короткого времени достигались высокие напряжения. Т. обр., микроскопические деформационные черты природных материалов могут являться результатом метеоритных ударов, глубинных взрывов или высокоскоростных тектонических процессов.
(Officer, Carter, 1991).
Структура Мэнсон имеет диаметр 35 км и возраст 65,7 млн. лет. Сообщаются результаты по двум скважинам. Скв. М-1 на краю центральной горки вскрыла (сверху вниз): 55 м гляциальных наносов, 6 м слоистых сланцев и глин, 42 м меловых брекчий с кластами осадочных пород, 53 м брекчий с кластами кристаллических пород и стекловатой матрицей и 45 м тех же брекчий, но с матрицей из обломков магматических и метаморфических пород песчаной размерности. По предварительной интерпретации брекчии с кластами кристаллических пород маркируют днище переходной полости, приподнятое и образовавшее центр. горку, брекчии с кластами осадочных пород представляют, вероятно, продукт послеударного потока обломков с вала кратера, а слоистая толща - крупный блок в этом потоке. Скв. М-2 (близ центра круговой депрессии в кратере) вскрыла: 39 м брекчий с кластами осадочных пород, аналогичных таковым в скв М-1, 120 м слоистых сланцев, глин и песчаников, 51 м брекчий, аналогичных верхним брекчиям. Брекчии с кластами осадочных пород интерпретируются так же, как аналогичные образования в скв. М-1, слоистая пачка между ними рассматривается как неповрежденный блок верхнемеловых отложений, транспортированный потоком с вала кратера, или же как отложения временного послеударного озера.
(Anderson, Hartung, Roddy, Shoemaker, 1992).
Структурное осложнение под мощной плейстоценовой мореной в р-не Мансон (шт. Айова) интерпретируется как тектонический элемент, образовавшийся от падения болида, либо как криптовулканическая структура диаметром 35 км. По данным сейсморазведки (2 профиля протяженностью 40 км с С. на Ю. и с З. на В.) эта структура имеет асимметричное строение и разделена на 3 тектонических элемента: внешнюю кольцевую зону разломов, желобообразную зону и центр. свод, отдельные черты которых сходны с болидным импактитным генезисом, а другие аналогичны кальдеровой структуре. В пользу первого предположения свидетельствует сопоставление полученной сейсмической информации с аналогичными данными по объектам Садбери, Сильян и Монтанье и разрезом кальдеры Лонг-Валли. Составлена программа дальнейшего изучения объекта сейсморазведкой (18 км) с вертикальным разрешением 5-10 м и картированием блоков 20-50 м в поперечнике в комплексе с бурением скв.
(Black et al., 1992).
Для кратера Мэнсон (диаметром 35 км) оценки базируются на интерпретации профиля сейсмического зондирования и соотносятся с результатами бурения. Энергетические оценки делаются на основе уравнений подобия. Для сравнения аналогичные оценки делаются также для кратера Чиксулуб (диаметром 180 км). В табличной форме для обоих кратеров сообщаются оцененные величины диаметра переходной полости (21 км для Мэнсон, ок. 110 км для Чиксулуб), интервалы возможных энергий образования кратеров при вертикальном и косом (45) ударе, размеры астероида и кометы при тех же условиях, а также дальности выбросов (максимально ок. 166 км для Менсон и ок. 24 000 км для Чиксулуб) и их массы.
(Anderson, Roddy, Shoemaker, 1993).
Для получения более точной информации о структуре ударного кратера Мэнсон, шт. Айова, образованного на границе периода мел-палеоген, проведена гравитационная съемки этого образования. Описана методика выделения локальных гравитационных аномалий. Приведена карта их распределения. В центре структуры, расположенной на докембрийском кристаллическом основании, имеются две положительные аномалии (1 мГал), окруженные кольцом отрицательных (от -2 до -4 мГал), приуроченных к областям менее плотных брекчий. В области вала кратера аномалии достигают 6 мГал (поднятие палеозойских известняков). Уменьшение гравитационных аномалий в направлении север-юг обусловлено увеличением к югу глубины залегания кристаллического основания кратера.
(Plescia, 1993).
В западном полушарии Земли на границе мелового периода (или в конце его) имели место два крупных ударных события. В результате одного из них образовался кратер Чиксулуб диаметром 180 км на С. по-ва Юкатан; в результате др. - ударная структура Мэнсон диаметром 35 км в западной части шт. Айова. Множественные кратеры, образованные в относительно короткий интервал времени, вероятнее всего обусловлены ударом комет, а не астероидов. Геол. службой США и департаментов Айова по природным ресурсам предложены исследовательские программы, ставящие целью выяснить связь ударной структуры Мэнсон с событием на границе мела и полигена. Необходимо определить размер, структуру и точный возраст кратера Мэнсон, а также установить, присутствуют ли выбросы этого кратера среди ударных минералов и литических зерен в верхнем слое на границе мела и палеогена в зап. части Сев. Америки. В 1991 г. был разработан проект бурения, необходимого для изучения геологии структуры Мэнсон, расположенной ниже уровня дрейфа плейстоценового льда. В последующие годы проект был расширен, с привлечением нескольких методов исследования
(Shoemaker, Roddy, Anderson, 1993).
Импактная структура Мансон в шт. Айова, США, представляет хорошо сохранившийся кратер, сформированный в конце мела. Брекчирование пород вызвано ударом. В пределах структуры пробурены 4 скв. с отбором керна и исследовано 250 образцов пород. После образования разломов, ассоциированных с ударом, произошло поднятие центр. части структуры, образование кратерной депрессии и охлаждение расплавленных пород. С ударом связываются образование гидротермальной циркуляционной системы, минералогические и геохимические изменения пород. Исследование брекчированных кристал. и осадочных пород показало, что в жилах присутствуют гранат, эпидот, анальцим, кварц. Т-ра образования жильных минерал. ассамблей варьирует от 275 до 360 C. Эти т-ры использованы при оценке начальных термальных условий в гидротермальной системе.
(Crossey, McCarville, 1994).
Комплексной интерпретацией новых материалов высоко разрешающей сейсморазведки и переобработки ранее полученных с использованием Vibroseis в пределах импактитной структуры Мансон в Айове выделен кратер диам. 35 км, кольцевой желоб диам. 21 км, неглубокое днище (0,6-0,7 км) и центральное поднятие минимального диам. 7,5 км. Два сейсмических профиля МОГТ проходят вдоль широтного радиального сечения структуры и их информация дополнена данными бурения мелких скважин. Амплитуда центрального пика оценена в 2,8 км, а на вост. краю центр. поднятия отмечено налегание сейсмопачек. Такие сейсмопакеты характерны только на профиле с высокой степенью разрешения и трактуются как имкаптитная брекчия, либо обломочный материал, размытый с центр. пика, либо динамически перемещенный от внешнего кратера.
(Keiswetter, Black, Steeples, 1996).
Пачка Кроу-Крик Юж. Дакоты рассматривается как результат цунами, вызванного метеорным импактом в соседней Айове. Этот Мейсонский импакт считается источником светлоокрашенной известковистой пачки внутри черных сланцев. В р-не Биг-Бенд обнажаются 2 светлоокрашенные части пачки Кроу-Крик. Верхняя часть состоит из базальных ожелезненных песчаников, перекрываемых желтовато-коричневыми мергелями. Считается, что она является аналогом единственной пачки Кроу-Крик в других районах Юж. Дакоты. Выше этого интервала наблюдается резкое изменение в составе рептилий. Судя по известковым нанофоссилиям, вся пачка Кроу-Крик принадлежит к верхам нижнего-низам верхнего кампана. Верхняя часть ее отложилась в краевом мелководном морском бассейне
(Concheyro, Martin, 2000).
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).