Ударный метаморфизм

До самого последнего времени казалось, что известны все пути образования горных пород и что в этом вопросе нельзя ожидать в будущем что-то принципиально новое. И все же природа преподнесла сюрприз.

После детального изучения огромных впадин на суше, возникших в результате падения метеоритов, пришлось говорить о новом типе метаморфизма. Особенно важным в этом отношении явилось изучение Попигайской котловины на севере Сибири в бассейне р. Хатанги, недалеко от побережья моря Лаптевых. Тщательное исследование ее, проведенное в последние годы В. Л. Масайтисом, М. В. Михайловым и Т. В. Селивановской, показало, что огромная впадина поперечником около 100 км образовалась в результате падения огромного метеорита и последовавшего за ним колоссального взрыва. Предполагают, что диаметр упавшего метеорита мог колебаться в зависимости от его состава от 0,6 до 1,5 км.

Взрыв при падении метеорита на землю происходит в результате перехода кинетической энергии в тепловую и испарения метеоритного тела при его торможении. Энергия взрыва при образовании Попигайского кратера оценивается гигантской величиной 10³⁰ эрг. Чтобы надлежащим образом представить ее, укажем, что энергия взрыва Тунгусского метеорита (или кометы, по другим данным) в 1908 г. на много порядков меньше (10²⁴ эрг).

В этой совершенно необычной физической обстановке проявился ударный метаморфизм. Осадочные породы и лежащие под ними докембрийские гнейсы и кварциты раздробились, образовав аллогенную брекчию на всей площади котловины. Она состоит из обломков горных пород различного состава и возраста размером от нескольких сантиметров до десятков метров, а самые крупные достигают высоты пятиэтажного дома! По своей разнокалиберности обломки аллогенной брекчии несравнимы ни с какой другой брекчией. Взрыв также вызвал появление огромного числа микротрещин в минералах гнейсов и кварцитов, отчего они стали ослепительно белыми.

В центральной части Попигайской котловины находятся, своеобразные горные породы - импактиты. Они образовались при распылении расплава, возникшего при катастрофическом ударе метеорита. Одни импактиты состоят из спекшихся обломков и лепешковидных кусочков различных стекол с обломками разнообразных пород и минералов. На многих обломках стекла видны струи и борозды, образовавшиеся в этом материале, когда он был пластичным и летел в воздухе с огромной скоростью.

Другие импактиты представляют собой темно-серые и синевато-серые стекловатые, иногда пузырчатые породы с многочисленными, часто оплавленными обломками гнейсов и их минералов. Показательно, что кварц, плавящийся при температуре 1710°, оплавлен. Это значит, что температура расплава была очень высокой, во всяком случае превышала температуру плавления кварца.

Огромные ударные нагрузки вызвали необычные изменения минералов. Кристаллы плагиоклаза в твердом состоянии аморфизовались и превратились в стекловатое вещество - маскелинит. Установлено, что для этого необходимо ударное давление в несколько сот килобар. О сильнейших механических деформациях также говорят многочисленные тончайшие пересекающиеся трещины в кварце и полевых шпатах, располагающиеся по определенным кристаллографическим плоскостям (так называемые пленарные структуры). Интересно, что точно такие трещины в минералах получены при подземных ядерных взрывах.