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 10 30 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.