В.Н.Белюстов (МОУ БЦО, г. Борисоглебск, Воронежская обл.),
И.В.Белюстова (ВГУ, г. Воронеж)

Астроблемы – звёздные раны Земли

Астрономия + Физика + Геология

(В основу положена одноимённая cтатья В.И.Фельдмана (МГУ), напечатанная в Соросовском образовательном журнале № 9, 1999, с. 67–74.)

«Сего июля 20-го числа, за полчаса до ночи, было знамение небеси, которое мы все видели: с востоку высоко явилось облако или бомба, великое огненное и летело вдоль по небу не малое число мимо города Дерпта, с великим шипом, как бы трубка в бомбы шипела. И как дошла до своего места, дала эху; и тем местом сделался знак как дым и во образ змеи, только без головы, и стало ширить, и, погодя с четверть, стрелило как из пушки, а потом и из мелкаго ружья была такая же стрельба; и тот знак стоял до самыя темноты, и собрался в одно место и стал кровав и скрылся, а потом на городовую стену пал дым, будто пороховой...»

Выписка из письма фельдмаршала Бориса Петровича Шереметева к адмиралу Фёдору Алексеевичу Головину, из Дерпта 1704 г., писанная через две недели по занятии Дерпта русскими войсками...

На протяжении всей истории человечества людей интересовали падающие с неба камни. Когда-то они считались вестниками богов и хранились в храмах, как святыни. Уже в 77 г. н.э. знаменитый римский естествоиспытатель Плиний Старший писал в своей 37-томной «Естественной истории»: «...но, что камни часто на землю падают, в этом никто сомневаться не будет». Однако за историческое время отмечались падения на Землю лишь сравнительно небольших обломков космических тел: до нескольких метров поперечником и массой до 1,5 т c образованием небольших (диаметром несколько десятков метров) воронок и лунок, как, например, при выпадении Сихотэ-Алиньского железного дождя 12 февраля 1947 г. в Приморье. Более крупные воронки (размером в сотни метров) очень долго изучали геологи, прежде чем стало ясно, что и они также представляют собой результат столкновения нашей планеты с космическими телами (рис. 1). Так, кратеры Каали на острове Сааремаа в Эстонии интриговали исследователей целых сто лет – с 1827 до 1927 гг., – пока эстонский геолог И.А.Рейнвальд не доказал их метеоритную природу. И лишь в 40–50-х гг. прошлого века, когда геологи начали широко применять аэрофотосъёмку, выяснилось, что на поверхности земного шара имеется немало округлых (кольцевых) геологических структур необычного строения. Комплексное изучение показало – это следы ударов космических тел. В 1960 г. американский геолог Р.Дитц предложил называть их астроблемами, что в переводе с греческого означает звёздные раны. Точность и образность этого термина обеспечили ему мгновенное и повсеместное признание.

Рис.1

Рис. 1. Аризонский кратер (США). Считается классическим, имеет правильную форму, упоминается во многих учебниках и монографиях. Диаметр 1,2 км

Однако настоящий скачок в изучении кольцевых образований на Земле и других телах Солнечной системы произошёл с началом космической эры. Первые фотоснимки земной поверхности были сделаны космонавтом-2 Г.С.Титовым во время полёта на космическом корабле «Восток-2» в августе 1961 г. Фотографии были изучены специалистами. Оказалось, что на них лучше, чем на аэрофотоснимках, видны крупные структуры земной коры. Естественно, что в первую очередь в кадры попали такие природные феномены, которые отличались необычной конфигурацией, и среди них – кольцевые структуры (рис. 2, 3). С внедрением космических снимков в практику исследований, когда со спутников-автоматов и пилотируемых кораблей стали поступать многие тысячи космических изображений земной поверхности, интерес к кольцевым структурам возрос многократно. «Космический бум» вызвал лавину исследований кольцевых структур земной коры: на смену многим загадкам пришли твёрдо установленные факты, которые, во-первых, доказали реальность существования таких структур, а во-вторых, показали их разнообразное происхождение.

Рис.2

Рис. 2. Кратер Аорунга (Чад, Африка). Первоначальный кратер (приблизительно 200 млн лет) погребён осадочными породами, последующая эрозия сделала его видимым только из космоса. Тёмные полосы – гряды песков, ориентированные вдоль преобладающих ветров. Диаметр приблизительно 17 км

07-03.jpg (33361 bytes)

Рис. 3. Впадина озера Кара-Куль (Памир, Таджикистан) недалеко от китайской границы. Эта впадина с солёным озером на высоте почти 4000 м известна много веков, но лишь недавно в слагающих её породах обнаружили черты ударного метаморфизма. Диаметр приблизительно 45 км

В 1998 г. число достоверно установленных астроблем превысило 200 (в том числе 20 в России), и ежегодно выявляется 2–5 новых. Размеры метеоритных кратеров различны – от 10–30 м до 340 км. Сильно колеблется и время их образования – от 2,5 млрд лет тому назад до наших дней. Небольшие (десятки и сотни метров) кратеры (их около 15%) относят к молодым образованиям – возрастом не более 1 млн лет. Причина – быстрая эрозия поверхности планеты, приводящая к уничтожению мелких структур. Наоборот, крупные астроблемы диаметром десятки и сотни километров имеют возраст десятки и сотни млн лет (табл. 1).

Tаблица 1.

Возраст некоторых крупных астроблем

Наименование Диаметр, км Возраст, млн лет

Acraman, Австралия

Chicxulub, Мексика

Попигай (Popigai), Россия

Sudbury, Онтарио, Канада

Vredefort, Южная Африка

160

170

100

200

140

570

64,98 ± 0,05

35 ± 5

1850 ± 3

1970 ± 100

Распределение астроблем по поверхности Земли носит случайный характер. Больше всего их в восточной части Северной Америки и в Европе (рис. 4), т.е. в геологически наиболее изученных районах земного шара. С повышением интенсивности геологических работ количество достоверно установленных астроблем быстро увеличивается.

Рис.4

Рис. 4. Распределение астроблем на поверхности Земли. Видно, что наибольшее их количество выявлено в наиболее изученных районах

На космических снимках Луны (рис. 5) или Меркурия видно гораздо больше, чем на Земле, кольцевых импактных (от англ. impact – удар) структур, образованных вследствие удара. Считается, что причиной этого является раннее (3,8–3,9 млрд лет назад) прекращение активного развития этих планет, отсутствие у них атмосферы и гидросферы и связанных с ними экзогенных геологических процессов, приводящих к эродированию или захоронению ударных структур. Предполагается, что и Земля на заре своего существования (4,5–3,9 млрд лет назад) была похожа на Луну или Меркурий. Поэтому изучение астроблем и сопоставление результатов этих исследований с планетологическими данными позволяют лучше понять историю нашей планеты.

Рис.5

Рис. 5. Поверхность Луны покрыта импактными кратерами разного размера – от гигантских бассейнов поперечником многие сотни километров до мелких воронок диаметром метры и десятки метров

Путём сравнительного планетологического анализа можно приближённо восстановить догеологический этап развития. Предполагают, что ранняя Земля должна была подвергаться метеоритной бомбардировке, особенно интенсивной до рубежа 3,9 млрд лет назад. Если исходить из плотности метеоритного потока, единого для системы Земля–Луна, то в первые 600 млн лет существования нашей планеты на её поверхности должно было образоваться примерно 25 ударных бассейнов диаметром около 1000 км и 2500—3000 – диаметром 100 км.

В бассейнах диаметром более 500 км происходил интенсивный выброс больших масс горных пород. В результате резко утончалась земная кора, а там, где её толщина не превышала 15–20 км, кора могла быть полностью уничтожена, ибо глубина крупных кратеров в момент их образования достигает 25–20% их диаметра. Исследования М.С.Маркова и В.С.Федоровского показали, что метеоритная бомбардировка внесла существенный вклад в энергетику ранней Земли: образование кратера Маникуаган (Канада) диаметром 100 км сопровождалось мгновенным высвобождением энергии около 1023 Дж, что в 100–1000 раз превышает энергию всех землетрясений на Земле. При этом расплавилось 103 км3 пород.

Метеоритная бомбардировка должна была сопровождаться и массовым магматизмом. С одной стороны, это были продукты плавления, возникавшие в результате падения метеоритов, т.к. около трети энергии удара уходит на плавление вещества коры и мантии. С другой – из-за повышенной трещиноватости коры и происходило заполнение впадин продуктами так называемого инициированного вулканизма. Кроме того, происходило перераспределение, перемешивание вещества коры и мантии и появление своеобразных смешанных пород типа лунного реголита.

Существенное влияние могли оказать метеоритные бомбардировки и на развитие жизни на Земле. Учёные считают, что первая экологическая катастрофа произошла на заре зарождения прокариотной биосферы, когда в результате интенсивной метеоритной бомбардировки исчезла первичная водородная атмосфера Земли. Прокариоты (организмы, не обладающие оформленным клеточным ядром, например, синезелёные водоросли), выжившие после этого события, вынуждены были в течение 1,5 млрд лет адаптироваться к новой среде обитания, пока не научились осваивать энергию Солнца через процессы фотосинтеза.

Другим примером крупной космической катастрофы стало падение примерно 66 млн лет назад астероида диаметром 10 км, нескольких космических тел или крупной кометы, взорвавшейся при подходе к Земле. В результате образовалось несколько кратеров: в районе Красного моря, на северо-востоке Донецкого кряжа, в Северной Африке, Беринговом море, на полуострове Юкатан. Это крупное космическое событие привело к массовому вымиранию биоты. Более сотни видов динозавров – крупнейших животных Земли, господствовавших безраздельно около 150 млн лет, — исчезли с лица нашей планеты 65 млн лет назад, на рубеже мелового и палеогенового периодов. Для объяснения гибели динозавров привлекали различные теории: дарвинскую теорию внутривидовой борьбы за существование, интенсивную вулканическую деятельность, выпадение кислых дождей, изменение наклона земной оси. Достаточно широкое признание получила и астероидная теория, изложенная лауреатом Нобелевской премии Луисом Анваресом. Начало её разработки следует отнести к обнаружению в Испании голландскими геохимиками Я.Смитом и И.Хертогеном в пограничных слоях мелового и палеогенового возрастов повышенного содержания иридия и осмия. Аномальное количество этих элементов платиновой группы, во много десятков раз превышающее их обычное содержание в земной коре, было обнаружено в Италии, на дне Балтийского моря и Атлантического океана – всего в 80 пунктах. Примечательным оказался тот факт, что все эти иридиевые аномалии оказались приуроченными к одним и тем же геологическим слоям, образовавшимся 65 млн лет назад на рубеже мел–палеоген.

Чем же объясняется такое повышенное содержание? Астрономы и геологи считают, что причинами могли быть каменные метеориты – углистые хондриты, в которых количество этих химических элементов близко по своему содержанию к содержанию в аномальных точках Земли. По мнению советского астронома В.А.Бронштэна, для глобальной катастрофы на Земле, массовой гибели животных и обогащения земной поверхности иридием и осмием достаточно падения небесного тела 10–15 км в поперечнике. Падая на Землю со скоростью 20 км/c, такой астероид способен образовать астроблему диаметром в 150 км. Материал, выброшенный из кратера, взрывом выносится в атмосферу, и пыль надолго окутывает Землю сплошным облаком, преграждая доступ солнечным лучам. Не исключено, что это пылевое облако вызвало резкое похолодание на нашей планете. Рассчитано теоретически, что если количество солнечной энергии, поступающей на Землю, сократить на треть, то температура понизится на 30°. Падение такого небесного тела должно было вызвать и нарушение слоя озона – экрана, предохраняющего всё живое на Земле от губительного воздействия коротковолновой радиации, а также привести к образованию оксидов азота, повышенная концентрация которых смертоносна.

Данный экологический кризис был назван «великим вымиранием», т.к. привёл к исчезновению в мезозойской биоте 18% семейств и более 45% видов живых организмов.

По современным данным, около 20 тыс. т метеоритного вещества ежегодно проникает в земную атмосферу. Это значит, что ежедневно на Землю падает 50 т космического материала – обычно мелких пылинок и песчинок. Доля более крупных обломков (массой от нескольких килограммов до тонны) составляет примерно 100 т в год.

Ударный метаморфизм

Форма и размеры астроблем, характер преобразования в них пород земной коры являются результатом ударного метаморфизма – процесса своеобразного, совершенно не похожего на другие геологические процессы, происходящие как на Земле, так и на других планетах Солнечной системы. Метаморфизм развивается при соударениях космических тел друг с другом: вследствие высвобождения очень большой энергии за крайне малое время в момент удара давление достигает нескольких гигапаскалей, а температура – десятков тысяч градусов.

Энергия соударения космического тела с поверхностью планеты зависит от его массы, скорости и угла сближения. Скорость сближения Земли и астероида лежит в пределах 11,2–72,8 км/с. Минимальная величина определяется второй космической скоростью, а максимальная – векторной суммой второй космической скорости, скорости вращения Земли вокруг Солнца и скорости метеорного тела вдали от Земли. В Намибии (Южная Африка) в 1920 г. была обнаружена покрытая ржавчиной глыба высотой около 1 м. Этот железный метеорит Хоба (масса около 60 т, длина 27 м) просто лежит на поверхности. Ни кратера, ни даже лунки при его падении не образовалось, видимо, угол сближения был очень острым. Каменная глыба такого же размера несомненно взорвалась бы, образовав астроблему.

При скоростях соударения до 3–5 км/с образуются ударные кратеры – лунки и воронки, – по размеру соответствующие метеориту-ударнику. Породы мишени дробятся и выбрасываются равномерно вокруг воронки при вертикальном падении или вперёд по направлению падения при ударе под углом.

При больших скоростях происходит взрыв вследствие резкого торможения космического тела и перехода его кинетической энергии частично в механическую, частично в тепловую. Суммарная энергия, высвобождаемая в процессе соударения (1019–1023 Дж), примерно того же порядка, что и энергия катастрофических вулканических извержений (1,44 • 1020 Дж – вулкан Тамбора в 1815 г.; 1,81 • 1019 Дж – вулкан Кракатау в 1883 г.). Однако результаты вулканического взрыва и импактного события совершенно несопоставимы – в вулканическом процессе энергия расходуется не одномоментно, а в серии следующих друг за другом пароксизмов (от греч. раздражение, возбуждение - греч.  – раздражение, возбуждение) на протяжении 103–105 с, в импактном же процессе – за время от нескольких миллиардных долей секунды до нескольких секунд (тем дольше, чем больше суммарная энергия). Это определяет колоссальные градиенты давления и температуры и – как следствие – очень большие скорости протекания механических и тепловых процессов. Например, скорость механического деформирования пород в эндогенных геологических процессах составляет 10–13–10–16 м/с, а при импактных соударениях 103–104 м/с, т.е. на 16–20 порядков больше.

Резкое торможение космического тела при столкновении с поверхностью планеты приводит к возникновению ударной волны сжатия, которая движется от точки столкновения в породах мишени (земной коры) и в веществе ударника (космического тела). Давление может составлять 100–300 ГПа, а время достижения максимальной величины сжатия измеряется наносекундами. Сжатие, естественно, вызывает нагрев вещества до нескольких десятков тысяч градусов за столь же краткие промежутки времени. Чем больше общая энергия соударения, тем дольше вещество остаётся в сжатом состоянии (от нескольких наносекунд до нескольких секунд).

Ударное сжатие сменяется разрежением (разгрузкой), которое сопровождается механическим преобразованием породы, её дроблением и адиабатическим охлаждением вещества. Эти процессы, как видно из рис. 6, происходят медленнее, чем возрастание при сжатии давления и температуры. И самое главное, если давление в горных породах при разгрузке почти сразу возвращается к исходному, то температура – нет. Это связано с тем, что на нагрев вещества при сжатии расходуется намного больше энергии, чем на само сжатие (до 70% и более), а температура спадает медленнее, чем давление. Поэтому послеударная температура вещества в точке удара оказывается очень высокой, достигая 10 000–15 000 °С.

Рис.6

Рис. 6. Изменение ударного давления 1 и температуры 2 во время импактного события

Ударная волна от точки соударения движется во все стороны, и в начальный момент её фронт имеет сферическую форму. Однако очень быстро она искажается из-за неоднородности свойств пород мишени, а её амплитуда падает (на краю кратера – 0,001 ГПа и менее). Механическое и тепловое воздействия на породы мишени также быстро уменьшаются. Поэтому в образующемся метеоритном кратере в центре (у точки удара) возникает зона испарения вещества, где породы нагреваются до многих тысяч градусов, затем следует зона плавления вещества (при нагреве до 1500 °С и выше) и, наконец, зона дробления пород (нагрев не превышает нескольких сотен градусов). Продукты испарения, плавления и дробления горных пород мишени (и, конечно, ударника) вовлекаются ударной волной в движение – вверх, в атмосферу планеты, и в стороны, за пределы кратера. Расширение пара опережает движение расплава и твёрдых обломков и благодаря очень высокой скорости создаёт эффект взрыва. Следовательно, импактный процесс, начинаясь, как удар, заканчивается, как взрыв.

Описанная последовательность элементарных процессов характерна для любой точки в кратере. В целом все они идут одновременно по всему кратеру – сразу, мгновенно (в человеческом масштабе времени) – благодаря очень высокой скорости движения ударной волны, измеряемой километрами в секунду. После затухания ударной волны формирование астроблемы продолжается: падают выброшенные в атмосферу обломки, оседают борта воронки, деформируется её дно, перемешиваются в движении обломки и расплав, кристаллизуется расплав, остывают породы кратера – импактиты. Это стадия переработки (модификации) метеоритного кратера. Она происходит уже намного медленнее. Если образование воронки занимает секунды (в самых крупных кратерах – десятки секунд), то стадия модификации – это уже геологический процесс (по скорости протекания), он растягивается на тысячи, десятки тысяч, сотни тысяч и миллионы лет.

Геологическое строение импактных кратеров

Особенности геологического строения астроблем зависят от многих причин, среди которых главными являются две – энергия соударения и угол встречи ударника с мишенью. Энергия соударения определяет общие размеры метеоритного кратера и сложность его внутреннего строения, от угла встречи зависит форма астроблемы. Большая часть метеоритных кратеров имеет в плане округлую форму (рис. 7), что свидетельствует о крутом (близком к вертикальному) движении ударника. Пологое падение приводит к появлению вытянутого кратера, причём вытянутого тем больше, чем меньше угол встречи. Рекордсменами в этом смысле являются кратеры Рио-Кварто в Аргентине, образовавшиеся примерно 10 000 лет назад. Самый крупный из них имеет длину 4,5 км и ширину 1,1 км при глубине всего 7–8 м. Расчёты и экспериментальные исследования показывают, что угол встречи был менее 9°.

Рис.7

Рис. 7. Астроблема Швайнг (Южная Африка, диаметр 1,2 км, время образования 220 000 лет). Хорошо видны цокольный кольцевой вал (высота 60 м) и уплощённое дно, покрытое глинистыми соленосными отложениями четвертичного периода

Небольшие (обычно диаметром до 3–4 км) астроблемы имеют простую чашеобразную форму (рис. 8, а). Их глубина составляет около трети диаметра. Это является одним из признаков, позволяющих отличать импактные кратеры от вулканических (у которых отношение глубины к диаметру обычно не менее 0,42). При больших диаметрах в центре кратера возникает поднятие (центральная горка) благодаря упругой отдаче пород мишени в области их максимального сжатия (под точкой удара; рис. 8, б). При диаметре воронки более 14–15 км появляются кольцевые поднятия. Иногда в кратере наблюдаются и центральное, и кольцевое поднятия одновременно. Отношение глубины к диаметру с увеличением поперечника быстро падает до 0,05–0,02, и полость астроблемы становится уплощённой. Под кратером образуется зона трещиноватости, которая постепенно затухает с глубиной.

Рис.8

Рис. 8. Строение метеоритных кратеров: а – простая форма; б – общая схема; в – кратер с центральным поднятием

Округлая воронка кратера окружена валом, образованным задранными пластами горных пород мишени (цокольный вал), перекрытыми выброшенными при взрыве обломками пород, которые слагают насыпной вал. Часть обломков переносится взрывной волной ещё дальше и даёт шлейф закратерных выбросов, который по мере удаления от центра кратера становится всё тоньше.

Внутри кратера располагаются продукты взрыва (импактиты) – обломки пород мишени, стёкла, пемзы и другие производные импактного расплава, смесь дроблёного и расплавного материалов. А сверху обычно всё перекрывают осадочные породы (отложения озера, заполнившего кратер после взрыва).

Импактиты – горные породы астроблем

Импактиты (породы ударного метаморфизма) выделяются как самостоятельный тип горных пород наравне с осадочными, магматическими и метаморфическими. Это признание необычных условий их формирования. Испарение, плавление и дробление пород земной коры под действием ударной волны охватывают разные объёмы материала в зависимости от состава и свойств пород мишени, особенностей их залегания, степени обводнённости и других причин. При образовании астроблемы диаметром 10 км в граните объёмы испарённого, расплавленного и дроблёного веществ соотносятся примерно, как 1 : 10 : 100. С учётом возможности (и неизбежности) перемешивания этого материала понятно чрезвычайное разнообразие состава и облика пород. По международной классификации (1994 г.), импактиты делятся на три группы (по составу, строению и степени ударного метаморфизма): импактированные породы – горные породы мишени, слабо преобразованные ударной волной и сохранившие благодаря этому свои характерные признаки; расплавные породы – продукты застывания импактного расплава; импактные брекчии – обломочные породы, сформированные без участия импактного расплава или с очень небольшим его количеством. При застывании импактного расплава могут образовываться массивные породы, полностью сложенные стеклом, – импактные расплавные стёкла. Они внешне похожи на вулканические стёкла, но имеют специфические отличия, выявляющиеся при использовании современных лабораторных методов исследования (инфракрасной спектрометрии, ядерного, магнитного и электронного парамагнитного резонансов и др.). Нередко можно встретить пористые разновидности стёкол – импактные пемзы и шлаки. Неполнокристаллические расплавные импактиты, содержащие кроме стекла также выросшие из расплава кристаллы – тагамиты, – макроскопически похожи на излившиеся (эффузивные) вулканические породы и обычно содержат большую или меньшую примесь обломков импактированных пород мишени. Главная же масса дроблёных пород, в разной степени преобразованных ударной волной, слагает импактные брекчии, которые очень разнообразны по размерам обломков – от тысячных долей миллиметра до сотен метров. Часть брекчий содержит импактное стекло (от 10 до 100%), такие брекчии называются зювитами и напоминают вулканические туфы.

Специфическими образованиями, связанными с импактными событиями, являются тектиты и так называемые катастрофные слои. Тектиты – это мелкие (размерами от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров) стёкла, застывшие из брызг импактного расплава, выброшенных в атмосферу на начальной стадии формирования астроблемы (в первые микросекунды) со скоростью несколько километров в секунду и улетевшие от материнского кратера иногда на сотни или даже тысячи километров. Поверхность этих застекловавшихся капель имеет характерный аэродинамический узор, свидетельствующий о движении с очень высокой скоростью в горячепластичном состоянии через газовую среду.

Под катастрофными слоями понимают горизонты осадочных пород, как правило, глин, с примесью продуктов ударного метаморфизма – мельчайшими обломками диаплектовых (от греч. пере - греч. – пере- и плетёный, кручёный - греч. – плетёный, кручёный) и высокобарических минералов, микросферами импактного стекла (размером максимум в десятки микрон), очень редко – с мелкими обломочками метеоритов. Кроме того, для этих слоёв характерны повышенные (иногда на порядок и больше) содержания Ir, Ni, Co, Os, изотопные аномалии He, Os, S, C, что указывает на примесь рассеянного метеоритного вещества. Мощность таких слоев невелика (редко больше 1–2 см) и соответствует расчётному количеству сверхтонких (пылевых) выбросов для кратера диаметром более 100–150 км при условии, что этот материал более или менее равномерно распределился по поверхности Земли. Характерным примером такого образования является обнаруженный во многих десятках мест на всех континентах слой на границе мелового и палеогенового периодов (около 65 млн лет назад, так называемая эпоха гибели динозавров). С мел–палеогеновой границей по времени совпадает образование четырёх крупных кратеров: Чиксулуб в Мексике (диаметр 170 км), Кара в России (120 км), Болтышка на Украине (30 км) и Мэнсон в США (35 км). Кроме того, этой границе соответствует возраст и нескольких астроблем небольшого размера.

Специфические черты химии импактитов

Химический состав импактитов определяется составом пород мишени и поэтому колеблется в широких пределах. Например, содержание SiO2 может быть любым – от почти нулевого (при образовании астроблемы в известняках) до близкого к 100% (в кварцитах или кварцевых песках). Сильно меняются от кратера к кратеру количества и других компонентов. В составе расплавных импактитов отражаются ещё два важных процесса: селективное испарение некоторых элементов (прежде всего щелочей и железа) и примесь метеоритного вещества.

Метеоритный материал присутствует в астроблемах в трёх формах: в виде обломков метеорита, в мелких (10–100 мкм) фрагментах переплавленного метеоритного вещества и в форме геохимического рассеяния его в импактном расплаве. Первый случай не вызывает сомнений в космогенной природе структуры. Однако обломки метеоритов сохраняются лишь в небольших (обычно менее 1 км) кратерах и за очень редкими исключениями принадлежат железным метеоритам, т.к. каменные метеориты легче плавятся и затем либо испаряются, либо растворяются в импактном расплаве. Поэтому их вещество обнаруживается обычно во второй или, чаще, третьей форме.

Следствием переработки метеорита-ударника (астероида, кометы) является заметное повышение в импактном расплаве содержания химических элементов, которых много в космических телах, но мало в земной коре. Количество Ni, Cr, Co, Ir, Os (и других платиноидов) увеличивается в расплавных импактитах в 2–10 раз по сравнению с породами мишени, но при этом распределяются они в расплавных импактитах неравномерно. Помимо увеличения содержания элементов-индикаторов важную информацию о космогенной природе астроблем несут изотопные характеристики некоторых элементов. Так, отношение 3He/4He в породах земной коры составляет примерно 10–8, в глубинных (мантийных) породах 10–5, в расплавных импактных стёклах Логойской (Белоруссия) и Пучеж-Катункской (Россия) астроблем 10–8, что однозначно указывает на отсутствие связи импактных событий с эндогенными процессами. Отношение 187Os/186Os в породах земной коры близко к 10, в метеоритах и мантийных образованиях Земли оно около 1, в импактитах астроблемы Садбери (Канада) 4,6–7,8, что указывает на высокую долю корового материала в расплаве (до 100% для некоторых типов импактитов). Не менее информативными являются данные по изотопии других элементов или их пар (C, Cu, Ni, Sm-Nd, Re-Os и др.).

Импактные события в истории Земли

Сравнивая поверхность Земли с поверхностями других планет и астероидов Солнечной системы, легко убедиться, что на нашей планете выявлено очень мало метеоритных кратеров. Расчёты профессора В.Л.Масайтиса и М.С.Мащака (Санкт-Петербург) показывают, что на территории России и сопредельных стран должно было бы находиться 1280 астроблем более 1 км диаметром, не стёртых эрозией и обнажающихся на поверхности. Мы же знаем пока на этой площади только 42 метеоритных кратера (включая и мелкие, перекрытые более молодыми осадками).

Между тем изучение астроблем очень актуально как с научной, так и с чисто практической стороны. Выше было отмечено, что катастрофические импактные события в истории Земли не раз совпадали с моментами резких изменений хода эндо- и экзогенных геологических процессов, «перестройками» в её растительном и животном мире. Несмотря на обилие гипотез, причинно-следственная связь космогенных и эндогенных процессов остаётся недоказанной. Малое количество выявленных астроблем и особенно точных данных о времени их образования (лишь 50–60 структур датированы радиоизотопными методами в интервале от нашего времени до 2,5 млрд лет назад) не позволяет всерьёз обсуждать проблему периодичности импактных событий. В то же время не вызывают сомнений факты возникновения в связи с этими событиями месторождений полезных ископаемых Ni, Cu, Pb и Zn, Hg, алмазов, колчедана и т.д. Помимо прямых генетических связей различных руд с импактными событиями следует помнить и о том, что астроблемы являются структурами, в которых формируются месторождения горючих сланцев, угля, цеолитов, гипса и ангидрита, они служат ловушками для нефти и газа. Эти и другие полезные ископаемые успешно добываются из астроблем в США, Канаде, Швеции, Китае и других странах. Поэтому перед исследователями астроблем в настоящее время расстилается поистине безграничное поле деятельности.

Литература

Бронштэн В.А. Метеоры, метеориты, метеороиды. – М.: Наука, 1977.
Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. – М.: Гидрометеоиздат, 1986.
Вуд Дж. Метеориты и происхождение Солнечной системы. – М.: Мир, 1971.
Гетман В.С. Внуки Солнца. Астероиды. Кометы. Метеориты. – М.: Наука, 1989.
Гетман В.С. Метеоры и метеориты. – М.: Знание, 1984.
Импактные кратеры на рубеже мезозоя и кайнозоя. – Л.: Наука, 1990.
Кац Я.Г., Козлов В.В., Макаров Н.В., Сулиди-Кондратьев Е.Д. Геологи изучают планеты. – М.: Недра, 1984.
Кац Я.Г., Тевелев А.В., Полетаев А.И. Основы космической геологии. – М.: Недра, 1988.
Кольцевые структуры континентов Земли. – М.: Недра, 1987.
Космическая геология. – М.: Знание, 1979.
Кринов Е.Л. Вестники Вселенной. – М.: Географгиз, 1963.
Кринов Е.Л. Железный дождь. – М.: Наука, 1981.
Масайтис В.Л., Данилин А.Н., Мащак М.С. и др. Геология астроблем. – М.: Недра, 1980.
Macaйтис B.Л., Михайлов M.B., Селиванская Т.В. Попигайский метеоритный кратер. – М.: Наука, 1976.
Мелош Г. Образование ударных кратеров. Геологический процесс. – М.: Мир, 1994.
Монин А.С. Популярная история Земли. – М.: Наука, 1980.
Резанов И.А. Жизнь и космические катастрофы. – М.: Агар, 2003.
Симоненко А.Н. Астероиды. – М.: Наука, 1985.
Симоненко А.Н. Метеориты – осколки астероидов. – М.: Наука, 1979.
Ударные кратеры на Луне и планетах. – М.: Наука, 1983.
Фельдман В.И. Петрология импактитов. – М.: Изд-во МГУ, 1990.
Хрянина Л.П. Метеоритные кратеры на Земле. – М.: Недра, 1987.


Владимир Николаевич БелюстовВладимир Николаевич Белюстов – выпускник физмата Борисоглебского ГПИ 1979 г. Почти все 26 лет трудовой деятельности посвящены работе с молодёжью. После института год работал учителем физики и математики в Каширской школе, затем более 10 лет – в комсомоле. В 1986–1991 гг. по направлению ЦК ВЛКСМ работал в Узбекистане в г. Термезе 2-м секретарём Сурхандарьинского обкома ВЛКСМ. Приходилось выезжать в командировки в Афганистан с целью «оказания практической помощи ДОМА» («Демократическая организация молодёжи Афганистана»), тесно сотрудничать с политотделами выведенных из Афганистана воинских частей (в Термезе находится небезызвестный мост Дружбы). По возвращении работал управляющим делами администрации Борисоглебского района. А в 1995 г. снова вернулся в школу и 10 лет работает учителем физики и астрономии в Борисоглебском ЦО. В 1999 г. получил высшую квалификационную категорию. Награждён почётной грамотой областного управления образования. Ветеран труда. Уже не первый год использует личностно-ориентированный подход при обучении физике и астрономии. Стремится так подавать материал, чтобы ученики понимали суть явления, а не зубрили формулы. Часто использует нестандартные формы обучения. Увлекается историей физики и астрономии. Любит составлять кроссворды и головоломки с «изюминкой» и уже имеет полный набор по всем темам школьного курса. Добровольно-принудительное «хобби» летом – дача, где произрастает «персональная» культура – красная и жёлтая малина. Осенью, по выходным, частенько ходит за грибами. Жена Надежда Николаевна по образованию тоже учитель физики и математики, работает в управлении образования администрации Борисоглебского района. Сын Олег окончил сельхозтехникум, сейчас учится на 4-м курсе физмата Борисоглебского ГПИ (после службы на флоте). Дочь Ирина – магистрант биологических наук Воронежского госуниверситета.

Ирина Владимировна БелюстоваИрина Владимировна Белюстова в 1999 г. окончила Борисоглебскую гимназию № 1 с золотой медалью. Во время учёбы в школе дважды становилась победителем международной Биос-олимпиады (Санкт-Петербург). В этом году закончила биофак ВГУ. Собирается поступать в аспирантуру. Очень любит путешествия по историческим и заповедным местам. Увлекается астрономией и фотографией.