НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОЛОГІЧНИХ НАУК

УДК 523.681.8

Сокур Тетяна Макарівна

ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ ТА УДАРНИЙ МЕТАМОРФІЗМ ПОРІД

ЗАХІДНОЇ ІМПАКТНОЇ СТРУКТУРИ НА УКРАЇНСЬКОМУ ЩИТІ

04.00.01 - загальна та регіональна геологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Київ - 2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у відділі геоекології Інституту геологічних наук Національної Академії наук України

Науковий керівник: доктор геолого-мінералогічних наук

Гуров Євген Петрович,

провідний науковий співробітник ІГН НАНУ

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук

Полканов Юрій Олександрович,

головний науковий співробітник

Кримське Відділення Українського Державного

геолого-розвідувального Інституту м. Симферополь

доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Рябенко Василь Адамович

провідний науковий співробітник ІГН НАНУ

Провідна установа: Київський національний університет ім. Т. Шевченка.

Геологічний факультет, Міністерство освіти України

Захист дисертації відбудеться 27 вересня 2001 р. об 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26.162.02 Інституту геологічних наук НАН України за адресою: 01054, Київ-54, вул. О. Гончара, 55-б.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геологічних наук НАН України за адресою: 01054, Київ-54, вул. О. Гончара, 55-б.

Автореферат розісланий “ 18 ” серпня 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої

вченої ради Д. 26.162.02

кандидат геолого-мінералогічних наук Г. М. Ладиженський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Ударне кратероутворення визнано важливим геологічним процесом тільки в останні десятиліття. З розвитком дистанційних методів дослідження стало можливим вивчення ударних структур Місяця, Марса та його супутників, а також супутників Юпітера й Сатурна, що дозволило визначити провідну роль метеоритного бомбардування у формуванні їх поверхні. У зв'язку з цим всебічне вивчення кратерів і астроблем на поверхні Землі є головним джерелом інформації про внутрішню будову ударних структур на інших тілах Сонячної системи. Цілеспрямовані роботи з пошуків слідів зіткнення з поверхнею Землі кратероутворюючих метеоритів призвели до відкриття численних імпактних структур, кількість яких щороку безупинно збільшується. Відкриття кожної нової структури сприяє встановленню загальних закономірностей метеоритного бомбардування Землі, розширює уявлення про поширеність астроблем та умови їх збереженості, залежно від геолого-тектонічної обстановки в районах їх утворення, допомагає з'ясовуванню ролі ударних процесів у розвитку земної кори. Вивчення ударного метаморфізму порід різноманітного складу в кратерах та астроблемах базується на встановленні закономірностей переробки речовини на поверхні Землі і планет під дією метеоритного бомбардування. Виявлення ознак ударного метаморфізму в породах кільцевих структур є достатньою підставою для віднесення їх до достовірних імпактних кратерів та астроблем.

Важливе значення має вивчення внутрішньої будови кратерів, насамперед імпактних структур складної форми. Достовірні дані про морфологію їх істинного дна і внутрішньої будови у теперешній час можуть бути отримані на невеликій кількості об'єктів, поданих свіжими добре збереженими кратерами і вивчених за допомогою буріння. Одержання детальної характеристики будови кратерів та їх параметрів сприяє розшифруванню складних процесів кратероутворення. Ці відомості можуть застосовуватись для відновлення параметрів численних еродованих і недостатньо вивчених астроблем. Крім того, вивчення внутрішньої будови земних імпактних структур є єдиним джерелом інформації для розуміння будови ударних структур на інших тілах Сонячної системи.

Зміни порід і мінералів під дією ударних хвиль мають унікальний характер. Ці зміни є найва-жливішим джерелом інформації про умови протікання процесу формування астроблем. Головними особливостями ударного метаморфізму є: надвисокий тиск, короткочасність дії надвисоких наван-тажень, наявність фази розвантаження, а також плавлення мінералів, гірських порід і випарування розплавів.

У результаті вивчення кратерів і астроблем в них виявлено ряд корисних копалин. Найбіль-ший практичний інтерес становлять родовища нікелю і міді в астроблемі Садбері, нафти в астроблемі Ред Вінг Крік, імпактних алмазів у Західному кратері, які можуть застосовуватися для технічних потреб, тощо. У зв'язку з цим пошуки нових астроблем та їх вивчення мають велике практичне значення.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати теоретичних та експериментальних досліджень, що наведені в дисертації, були отримані при виконанні таких науково-дослідних тематик відділу космічної геології та метеоритних кратерів, з 1996 р. у складі лабораторії космічної геології та метеоритних кратерів відділу нафтогазоносних провінцій, а з 2000 р. у відділі геоєкології Інституту геологічних наук НАН України (ІГН НАНУ):

1. “

2. “

3. “

4. “

5.

У всіх наведених роботах автор брав участь як відповідальний виконавець.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є встановлення особливостей внутрішньої будови і морфології істинного дна Західної імпактної структури, а також на підставі теоретичних і експериментальних даних визначення ступеня ударного метаморфізму в породах і мінералах. Для досягнення поставленої мети вирішувалися такі завдання:

1.

2.

3.

4.

5.

Наукова новизна отриманих результатів. Вивчення метеоритних кратерів та астроблем є одним із новітніх напрямів у сучасній геології, розвиток котрого відбувається як в результаті відкриття нових імпактних структур, так і детального вивчення особливостей їх будови, а також більш повного розуміння процесів ударного перетворення порід і мінералів.

Для Західної імпактної структури детально досліджена внутрішня будова і встановлено істинне дно кратера.

На основі великої кількості бурових свердловин у Західній астроблемі ретельно вивчено ударний метаморфізм кварцу та деяких інших породоутворюючих мінералів з усіх структурних елементів кратера. Дослідження ударного метаморфізму ряду породоутворюючих мінералів із застосуванням рентгеноструктурних, электронномікроскопічних та інших методів дозволило повніше зрозуміти природу діаплектових мінералів, діаплектових стекол і деяких інших утворень в імпактних породах.

Фактичний матеріал та методи дослідження. В основу дисертаційної роботи покладені результати комплексного геологічного, мінералогічного, петрографічного, геохімічного та рентгенострукторного досліджень порід і мінералів, на підставі вивчення кам'яного матеріалу із Західної імпактної структури (колекція Є.П. Гурова та О.П. Гурової, яка була зібрана під час бурових робіт у кратері), а також літературних даних про імпактні кратери України та інших країн. Бурові роботи у Західній імпактній структурі були проведені протягом 1976-1981 рр. під керівництвом Є.В. Мельничука і В.А. Голубєва у басейні верхньої течії р. Раставиця при бурінні негативної гравітаційної аномалії для встановлення її природи. Детальне буріння цієї структури було розпочато під керівництвом Є.В. Мельничука у 1975 р., після вивчення Є.П. Гуровим і А.А. Вальтером керна свердловини і встановлення ознак ударного метаморфізму мінералів, а також знахідок імпактних алмазів.

Було використано задокументовані матеріали та зразки керна 60 свердловин, що розкрили всі елементи будови структури, а також вивчення фондових матеріалів первинної документації керна понад 30 свердловин, зробленої В.А. Голубєвим та О.Ф. Радченко.

Усі зразки кам’яного матеріалу та матеріали первинної документації Є.П. Гуровим були передані автору дисертації для подальшого вивчення, за що здобувач висловлює глибоку подяку.

Наукове та практичне значення роботи. Вивчення внутрішньої будови та ударного метаморфізму порід Західної імпактної структури, а також порівняння її з іншими структурами подібного походження з різних регіонів Європи, Америки та інших дозволило розглядати досліджуваний кратер як об'єкт космічного походження.

У теперешній час уже доведена роль метеоритного бомбардування у вимиранні біоти на рубежі крейди і палеогену. Проте поки що немає повної ясності у питанні про вплив метеоритного бомбардування на процеси еволюції земної кори та біосфери в інші періоди земної історії. Вивчення метеоритних кратерів є важливим для визначення існуючого зв'язку між метеоритними ударами і глобальними перетвореннями на Землі.

Імпактні кратери відносяться до особливих геологічних утворень, що за своєю внутрішньою будовою і характером залягання в них порід відрізняються від різноманітних об'єктів тектонічного, ерозійного, вулканічного та іншого походження. Дослідження ударних кратерів сприяє більш повному розумінню механіки кратероутворення, яка є загальною і у випадку утворення воронок при вибухах хімічних речовин або ядерних зарядів.

Ударний метаморфізм порід та мінералів це унікальне явище. Ударна хвиля спричиняє структурне розупорядкування мінералів, і тиск буває настільки високий, що ніколи не досягається при інших природних процесах. На основі виявлених ознак ударного метаморфізму можна реконструювати ударний тиск, якого зазнали породи і мінерали.

Особистий внесок здобувача. Автором дисертації детально вивчені всі наявні в колекції зразки свердловин, пробурених у центральному піднятті, кільцевій депресії та у крайовій частині кратера, що дало змогу вперше для імпактних структур Українського щита встановити складну блокову будову істиного дна Західної імпактної структури. На підставі вивчення кам’яного матеріалу автор визначив безперервну будову розрізу імпактних порід кратера від неушкоджених та слобо деформованих порід основи до алогених брекчій та далі зювітів, що зазнали максимального впливу ударної хвилі. Здобувач брав участь у складанні геологічних карт та розрізів будови Західної імпактної структури.

Дисертантом досліджено близько 950 шліфів, виконано понад 1150 визначень орієнтувань планарних деформаційних структур у мінералах на п’ятиосному столику Федорова з подальшою побудовою гістограм, зроблено більше як 250 вимірів показників заломлення кварцу, що сприяло проведенню порівняльного дослідження ударного метаморфізму кварцу та деяких породоутворюючих мінералів в аутигеній, алогеній брекчіях та зювіті.

Автором підготовлені зразки порід для подальшої аналітичної обробки та отримання 55 геохімічних аналізів. Усі аналітичні роботи виконано в лабораторіях ІГН НАН України.

Апробація результатів дисертації. Основні результати досліджень доповідались і обговорювались на різних міжнародних наукових конференціях: “Ударне кратероутворення та еволюція планети Земля” (Італія, 1995); XXVIII Наукова конференція по Місяцю та планетах (США, 1998); “Метеоритні удари на докембрійських щитах” за програмою “Impact” (Фінляндія, 2000); III Міжнародній конференції з екології Карпатського єврорегіону (Угорщина, 2000); “Геологія в XXI столітті: шляхи розвитку та перспективи” (Україна, 2001).

Публикації. Результати дисертації опубліковані у семи статтях наукових журналів, чотирьох тезах та доповідях на конференціях.

Обсяг і структура роботи. Дисертація складається з вступу, восьми розділів, які містять тринадцять підрозділів, та висновків. Загальний обсяг роботи 189 сторінки, 57 рисунків, 12 таблиць. Список використаної літератури включає 198 найменувань.

У першому розділі розглянуто деякі особливості утворення та будови імпактних структур. У другому розділі наведена коротка характеристика імпактних структур України. Третій розділ присвячено геологічній будові Західної імпактної структури. В четвертому та п’ятому розділах подані особливості ударного метаморфізму в цілому, а також ударного метаморфізму кварцу в імпактних породах Західної астроблеми. В шостому розділі висвітлені окремі аспекти ударного метаморфізму деяких породоутворюючих мінералів. Сьомий розділ присвячено корисним копалинам, що пов'язані з імпактними кратерами. У восьмому розділі розглянута проблема космічних катастроф в історії Земли. Висновок дисертації являє собою основні положення, що захищаються.

Робота виконана у відділі космічної геології та метеоритних кратерів, з 1996 р. у складі лабораторії космічної геології та метеоритних кратерів відділу нафтогазоносних провінцій, а з 2000 р. у відділі геоекології ІГН НАНУ під керівництвом доктора геолого-мінералогічних наук Є.П. Гурова, котрому автор висловлює свою глибоку вдячність і подяку за надані матеріали, цінні зауваження і допомогу на всіх етапах написання роботи. Автор вдячний за увагу та підтримку завідуючому відділом геоекології ІГН НАНУ члену-кореспонденту НАНУ П.Ф. Гожику, члену-кореспонденту НАНУ П.Ф. Шпаку. У процесі досліджень дисертант неодноразово консультувався та одержував цінні поради та моральну підтримку від кандидатів геолого-мінералогічних наук О.П. Гурової, Л.В. Коренчук, а також провідного інженера Р.Б. Ракицкої. Неоціненну допомогу в освоєнні комп'ютера надали Ю.О. Негода та І.М. Запольский. Автор вдячний за допомогу в оформленні дисертації А.Ю. Ямніченку, О.П. Олійник і Н.В. Бабіній, а також усім, чия допомога сприяла виконанню даної роботи.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтовано актуальність роботи, вказано її зв’язок з науковими програмами, визначено цілі та задачі досліджень, показано наукову новизну та практичну значущість отриманих результатів досліджень, відображено особистий внесок автора, вказано конференції, на яких доповідались основні результати досліджень, що увійшли в дисертацію.

В першому розділі дисертації на основі літературних джерел наводиться історичний огляд та аналіз сучасних уявлень про утворення і закономірності будови імпактних структур.

У працях B.M.R.D.ffler, Б.А. Іванова, Г. Мелоша показано, що процес кратероутворення умовно поділяється на три стадії: а) контакт і стиснення; б) екскавація; в) модифікація кратера. Кожна з них у свою чергу, можє бути поділена на етапи.

Стадія контакту і стиснення починається з моменту датикання ударника з поверхнею мішені та подальшим виштовхуванням матеріала мішені, його стисненням і розганянням до швидкості, яка дорівнює швидкості самого удару. Ця стадія характеризується високими тисками, температурами та швидкостями.

Стадія екскавації починається відразу після стадії контакту і стиснення. Вона характеризується поширенням полусферичної ударної хвилі у мішені та збільшенням розміру кратера внаслідок екскаваційної течії і викиду матеріалу за його межі. Результатом екскаваційної стадії є утворення чашеподібного кратера.

Стадія модифікації починається після того, як екскавація кратера повністю закінчена. За час модифікації несполучені частини порід зсуваються у кратер, виповнюючи дно чашеподібного кратера. У кратерах більших розмірів на схилах утворюються зсувні тераси, а у центрі кратера виникає центральне підняття.

Кратери поділяються на прості та складні. Відміна кратерів простої чашеподібної форми від кратерів з центральним підняттям характерізується складною будовою істинного дна останніх. Головними елементами складних кратерів є глибокі внутрішні кратери з центральним підняттям та мілкі периферичні кільцеві депресії, що оточують підняття. Будова метеоритних кратерів залежить від їх діаметра, причому збільшення діаметра визначає ускладнення форми. Доведено, що перехід від кратерів простої форми до кратерів складної будови, враховуючи зменшення діаметра кратера під впливом ерозії, відбувається при збільшенні диаметра до 6-7 км для астроблем, що утворилися у кристаличній  мішені,  а для  кратерів, що  сформувалися  в осадових породах  до ,5 км.

Подальше збільшення діаметра імпактних структур визначає перехід від кратерів з центральним підняттям до кільцевих та багатокільцевих структур складної будови. Перехід кратерів до кільцевих структур, утворених у кристалічній мішені, здійснюється при діаметрі понад 30 км, а для кільцевих структур в осадовій мішені більше як 14-20 км.

Вивчення залежності внутрішньої будови кратерів від діаметра пов’язане з іменами таких вчених,  як .А.F.,  V.L., А.Т. Базилевський, В.Л. Масайтіс, Є.П. Гуров. У своїх роботах ці автори визначають порогові діаметри кратерів, при яких здійснюється перехід від простих чашеподібних кратерів до складних імпактних структур з центральним підняттям і багатокільцевих структур.

У другому розділі подається коротний огляд імпактних кратерів, що утворилися на території Україні. На цей час в Україні діагностовано та доведено космічне походження семи імпактних структур. Висвітлюються особливості їх розташування, діаметри, вік, морфологія, внутрішня будова та ступінь збереження. Інтерес до їх вивчення пов’язаний з важливістю імпактних структур для планет земної групи та їх супутників, а також з проявом незвичайного перетворення гірських порід і мінералів - ударного метаморфізму та ударного плавлення. Найбільш відомі узагальнюючі роботи у вивченні українських кратерів належать таким дослідникам, як В.А. Рябенко, А.А. Вальтер, Є.П. Гуров, О.П. Гурова, Г.К. Єременко, Ю.Ю. Юрк, Ю.А. Полканов.

У третьому розділі детально розглянута геологічна будова Західної імпактної структури. Ця структура розташована в басейні верхньої течії р. Раставиця в західній частині Українського щита (49049/ п.ш., 29000/ с.д.). Указана астроблема була діагностована як метеоритний кратер на підставі вивчення керна свердловини негативної гравітаційної аномалії, яка була пробурена під керівництвом Є.В. Мельничука у 1975 р. У процесі дослідження у кратері А.А. Вальтером і Є.П. Гуровим були виявлені імпактні алмази, та встановленний ударний метаморфізм порід і мінералів, внаслідок чого протягом 1976-1981 рр. під керівництвом Є.В. Мельничука і В.А. Голубєва в ній було проведено великий обсяг бурових робіт.

На сучасному рівні зрізу астроблема має витягнуту форму із захід  північного заходу на схід  південний схід та розміри 3,1 х 2,3 км.

Західна астроблема утворилася в породах кристалічного фундаменту, в складі якого переважають чудново-бердичівські гранат-біотитові та біотитові граніти. Структура перекрита товщею пухких неоген-четвертинних відкладів потужністю від 35 (25) до 40 (45) м. За морфологією поверхні істинного дна Західна астроблема належить до складних імпактних структур, оскількі крім центрального підняття форма кратера ускладнена кільцевою депресією.

Північно-західна частина імпактного кратера відокремлена від більшої південно-східної частини піднятим блоком порід кристалічного фундаменту та має розміри 1,6 х 0,9 км. Ширина блока складає близько 0,5 км.

Більша південно-східна частина астроблеми визначає будову всієї структури, оскільки в її центральній частині підіймається центральне підняття, оточене кільцевою депресією. Центральне підняття має неправильну форму у вигляді пологого горба із сплющеною вершиною і локальним пониженням на його східному схилі глибиною до 60 м. Підняття складене глибовими та крупноглибовими брекчіями порід фундаменту. Його висота 100-160 м, діаметр 400-800 м. Центральне підняття перекрите алогенними брекчіями потужністю від 64 м та більше. Кільцева депресія навколо центрального підняття має діаметр близько 1,5 км.

Дно імпактної структури складають аутигенні глибові брекчії, які з глибиною переходять у брекчирувані та катаклазовані породи, а далі у слабо порушені породи фундаменту. Потужність аутигенних глибових брекчій 40-50 м, зростаючи до 80 м і більше під центральним підняттям.

В аутигенній брекчії центрального подняття та брекчируваних породах фундаменту залягають ударнорозплавлені породи, які утворюють складну систему дайкоподібних тіл, що січуть брекчію.

На поверхні цоколя астроблеми залягають алогенні брекчії. Товща алогенних брекчій виповнює внутрішню частину кратера.

Вивчення матеріалу свердловин дозволяє констатувати, що уявлення про істинне дно імпактної структури є умовним і разглядається як горизонт глибових брекчій потужністю близько 10-30 м.

Потужність алогенних брекчій коливається від 50-80 до 120 м. На краях структури алогенні брекчії поступово виклинюються.

Розріз комплексу імпактних порід кратера завершує товща зювітів алогенних брекчій, які вміщують імпактне скло плавлення. Зювіти залягають на поверхні алогенних брекчій у вигляді кільцеподібного покладу складної форми. Потужність зювітів у найглибшій кільцевій частині кратера досягає 100-107 м, та зменшується до 50-70 м на відстані близько 800 м від центра структури і виклинюється на відстані перших сотень метрів від краю кратерної воронки. У межах північно-східного блока структури потужність зювітів сягає 80-87 м. У верхній частині розрізу товщі зювітів у Західній астроблемі вміст частин скла коливається від 20 до 40-45 %.

Четвертий розділ містить дані про особливості ударного метаморфізму порід і мінералів. Ударний метаморфізм це перетворення порід і мінералів під дією ударного тиску та високої температури, породжуваних високошвидкісним ударом. Зазначені перетворення можна розташувати в такій послідовності: 1) випарування і подальша конденсація; 2) плавлення; 3) зміна кристалічної структури мінералів; 4) утворення тріщин і дроблення. Паралельно з цими перетвореннями відбуваються і хімічні перетворення, які звичайно виявляються у вигляді явищ термічного відновлення.

У 1971 р. Stffler D. запропонував класифікацію ударнометаморфізованих порід, що базується на експериментальних роботах з ударного стиснення каркасних силікатів і вивчення імпактних утворень кратера Рис.

Виділяються три режими зміни каркасних силікатів при ударному стисненні :

1. Режим фаз низького тиску, де кварц і польові шпати реагують на ударне стиснення з утворенням крихких деформацій, однак не випробовують фазових перетворень. Для кварцу верхня межа тиску складає близько 14 ГПа.

2. Змішанофазний режим для каркасних силікатів простежується в утворенні щільних фаз. Для кварцу фаза високої щільності подана стишовітом або стишовітоподібною речовиною з кремнієм в октаедричній координації. Межі тисків каркасних силікатів у змішанофазному режимі для різноманітних мінералів сягає від 10-14 до 30-40 ГПа. Для кварцу верхня межа тисків змішанофазного режиму відповідає 35 ГПа, для калієвого польового шпату та олігоклазу відповідно 30 та 40 ГПа.

3. Режим фаз високого тиску на ударній адіабаті Гюгоніо для кварцу свідчить про повний перехід мінералу в фазувисокого тиску. Цей перехід здійснюється при ударному тиску вище 35 ГПа. Після зняття тиску фази високої щільності переходять у склоподібний стан, що характеризується низькою щільністю.

Збільшення ударного тиску вище 60 ГПа при високих постударних температурах призводить до повного плавлення мінералів і порід.

Особливе місце у розділі відведено ударному метаморфізму кварцу. Кварц найважливіший породоутворюючий мінерал у складі суперкрустальних комплексів древніх щитів, а також багатьох типів осадових порід. Інтерес до цього мінералу викликаний великою стійкістю кварцу і продуктів його ударного метаморфізму до вторинних змін. Встановлення ознак ударного метаморфізму кварцу в породах багатьох кільцевих структур стало достатньою підставою для віднесення їх до астроблем і кратерів. Вивчення властивостей кварцу і продуктів його перетворень дозволяє відновлювати ударний тиск у широкому діапазоні від 5-10 до 50-60 ГПа. У межах цих ударних тисків у кварці спостерігаються такі головні типи ударних проявів: 1) мозаїцизм; 2) утворення в кварці ударних мікроструктур (планарні деформаційні тріщини (ПДТ) та планарні деформаційні структури (ПДС)); 3) частковий перехід кварцу в стишовіт та коесит та часткова ізотропізація (діаплектове скло); 4) плавлення мінералу. Найслабшім проявом ударного метаморфізму є дроблення мінералів розвиток у них сітки тріщин, як правило, без суттєвих зсувів уламків один відносно одного.

Під мікроскопом мозаїцизм виражається у зсуві один відносно одного роздрібнених частин кварцу з порушенням цілісності оптичного орієнтування зерна, що виявляється в неодночасному загасанні окремих частин мінералу.

ПДС в ударнометаморфізованому кварці спостерігаються у вигляді закономірно орієнтованих деформаційних структур, що мають вигляд найтоншого штрихування. Товщина індивідуальних структур складає близько 1мкм, відстань між сусідніми площинами в системі коливається від 1 до 5-10 мкм. W.V.виділяє: 1) недекоровані ПДС; 2) декоровані ПДС; 3) гомогенні ламелі; 4) виповнені ламелі; 5) планарні тріщини. Формуються ПДС внаслідок ковзання мікроблоків речовини під дією зсувних зусиль, пов'язаних з поширенням ударних хвиль. На цей час діагностовані такі системи ПДС: {0001}, {103}, {102}, {101}, {221}, а також {104}, {203} та ін.

Можливість відтворення в ударних експериментах з контрольованою величиною навантаження ПДС різноманітного кристалографічного орієнтування дозволяє використовувати ці відомості для оцінки параметрів ударної хвилі, що викликає зміни мінералів, порід при метеоритному вибуху.

Деформації, що посилюються в кристалічній решітці мінералів у міру наростання амплітуди ударної хвилі, виявляються не тільки в механічних порушеннях, а і в зміні фізичних властивостей кристалічної речовини. При збільшенні ударного тиску зменшується показник заломлення та подвійного променезаломлення, відбувається майже повна ізотропізація речовини аж до утворення діаплектового скла. Кварц в області фаз низького тиску слабо реагує на ударні навантаження, а згодом після досягнення змішанофазної області його показник заломлення зменшується від 1,5487 до 1,474-1,470 (у частково ізотропізованого кварцу) і навіть до 1,469-1,461 (у діаплектового скла).

При тисках вище 35 ГПа в режимі фаз високого тиску кварц цілком переходить у діаплектове скло. При досягненні 50 ГПа та після зняття тиску настає плавлення, і загартовані плавлені стекла зі слідами течії та пузирчиками мають показник заломлення близько 1,458 .

Під дією високих ударних тисків у мінералах відбувається перебудова кристалічної структури з утворенням фаз високої щільності. Після спаду тиску щільні фази частково зберігаються у вигляді стішовіту, частково в результаті метастабільної кристалізації переходять у коесит, але в основному обсязі переходять в склоподібні фази малої щільності.

Cлід відзначити, що наявність в кратерах високобаричних фаз кремнезему свідчить про ударне походження астроблем, оскільки вони або не виникають в умовах земної кори (стішовіт, лонсдейліт), або, утворюючись в низах кори або верхніх горизонтах мантії, чітко відрізняються за властивостями та парагенетичними асоціаціями мінералів (коесит) від ударних.

У п’ятому розділі наведені отримані результати про ударний метаморфізм кварцу в імпактних породах Західної структури.

В основі цокольного комплексу у районі центрального підняття Західної імпактної структури зустрічається головним чином незмінений прозорий кварц. Місцями виділяється прозорий кварц сірого кольору, іноді молочного. У цьому кварці спостерігається хвилясте загасання, системи субпланарних тріщин, виповнених газово-рідкими включеннями, а також ПДС. Діагностована базальна система планарних елементів, орієнтованих за {0001}, а також інші ПДС, орієнтовані за {104}, {103}. Усі планарні елементи декоровані і, як правило утворюються по краях зерен. Показники заломлення дещо знижені до nо = 1,541, що відповідає ударному тиску від 10 до 13 ГПа.

У кварці з брекчії верхньої частини розрізу цокольного комплексу центрального підняття найбільш поширена система планарних елементів, орієнтована за {103}, а також системи {104}, {205}, {102}. Показники заломлення, визначені для кварцевих зерен з глибової брекчії даної області, відібраних з матриці, коливаються від nо = 1,543 до nо = 1,540, а для глиб від nо = 1,544 до nо = 1,540, в окремих випадках до nо 1,538.

Виходячи з наведеного, ударний тиск для порід центрального підняття закономірно змінюється у межах від 0 ГПа в його основі до 11-15 ГПа, а іноді до 17 ГПа у верхній частині.

В аутигенній брекчії присутні тіла ударнорозплавленої породи, що залягають у центральному піднятті у вигляді січних дайок, в яких відзначаються найвищі рівні ударного перетворення. Кварц у дайках ударнорозплавленої породи сірого, іноді жовтого кольору, не прозорий, інтенсивно роздрібнений. Мікроскопічні дослідження виявили у ньому незначні релікти ПДС, а також структуру "ballen". Наявність такої структури у кварці свідчить про трансформацію мінералу аж до утворення лешател’ериту, продукту ударного плавлення кварцу. Таким чином, можна припустити, що тиск в ударнорозплавленій породі досягав близько 50-55 ГПа.

У діаплектовому кварці аутигенної брекчії під дном кільцевої депресії домінує система планарних єлементів, орієнтована за {103} і {104} та інші системи. У вивчених зразках кварцу з матриці показники заломлення складають від nо = 1,544 до nо = 1,540, а для уламків від nо = 1,543 до nо = 1,542. Ударний тиск для цієї області сягає від нуля до 11-13 ГПа.

Паралельно в аутигенній брекчії основи кратера ударний тиск у кварці визначався за рентгенівською методикою. Відповідно до неї отриманий ударний тиск у породах основи кратера на рівні його істинного дна складає в середньому близько 73 ГПа. Для окремих глиб і блоків були визначені більш високі значення, такі як 123 ГПа та 153 ГПа, що пояснюється переміщенням матеріалу з більш високих горизонтів імпактної структури у вигляді ін'єкційних тіл.

Однакові або близькі значення ударних тисків, визначених для порід, що складають вершину центрального підняття та аутигенну брекчію кільцевої депресії, свідчать про те, що в момент проходження ударної хвилі вони знаходилися на однаковій відстані від центра вибуху.

У кварці алогенної брекчії над центральним підняттям переважають ПДС, орієнтовані за {103}, {104} та {205}, є невелика кількість систем, орієнтованих за {102}. Планарні елементи мають декорований вигляд і розташовуються на всій площі зерна. Нижній показник заломлення кварцу матриці складає від nо = ,543 до nо = ,541, а з включень від nо = ,542 до nо = 1,540.

Кварц з алогенної брекчії кільцевої депресії має хвилясте загасання, часто він роздроблений і катаклазований. Характерно, що внаслідок катаклазу, та деформації зерен кварцу спостерігається скривлення ПДС. Це дозволяє припускати більш раннє утворення останніх відносно процесів катаклазу. У цій частині коптогенного комплексу разом із системою планарних елементів, орієнтованих за {103}, поширена і система, орієнтована за {102}. У даній частині розрізу показник заломлення кварцу знижений від nо = ,542 до nо = ,539 для матриці, а для включень від nо = ,542 до nо = 1,536. Відповідно до отриманих даних ударні тиски складають від 11 до 25-27 ГПа.

В зювітах у діаплектовому кварці спостерігаються хвилясте загасання, дроблення, глибокі тріщини з продуктами заміщення, релікти ПДС та ПДС декорованого типу, структура "ballen", присутній прозорий кварц без слідів ударного метаморфізму. У кварці переважає система планарних елементів, орієнтована за {102}, а також {104}, {103}, {205}. При низькому вмісті кварцу з ПДС значно знизились його показники заломлення. Так, для кварцу з матриці зювітів нижній показник заломлення знизився від nо = 1,543 до nо = 1,537, а в окремих випадках до nо = 1,528, а для кварцу з включень варіює від nо = 1,536 до nо = ,511. Ударні тиски визначені для кварцу зювітів з матриці в 23 ГПа, а для кварцу з уламкового матеріалу в 25-30 ГПа.

Високобаричні фази кремнезему в породах Західної структури виділені в двох зразках діаплектового кварцу, що має показники заломлення nе = ,550, nо = ,541 та планарні елементи, орієнтовані за {103} та {104}. В результаті розчинення кварцу у кислотах була отримана кварц-коеситова фракція з одержанням до 30-40високобаричного мінералу. Мінерал дігностований рентгеноструктурним методом за появою ліній з міжплощинними відстанями 0,343; 0,309 нм та іншими, що відповідають найбільш інтенсивним лініям коеситу. Домішок стішовіту в проаналізованих пробах не був установлений через його вірогідну перекристалиізацію при високих постшокових температурах.

У шостому розділі розглянуті особливості ударного метаморфізму деяких породоутворюючих мінералів у імпактних породах Західної астроблеми.

У мікроклині при низьких ударних навантаженнях розвивається інтенсивна тріщинуватість і утворюються зони зім'яття. При більш високих ударних навантаженнях у мікроклині з алогенних брекчій та зювітів з'являються системи ПДС, відзначається зниження показників заломлення і двозаломлення. У складі зювітів широко поширений ударнометаморфізований мікроклин, перетворений у діаплектове скло, зерна якого у складі гранітних уламків не втратили вихідну форму. У той же час поява пустот у діаплектовому склі свідчить про початок плавлення та закипання мінералу.

Зміни плагіоклазу під дією ударної хвилі виражені в дробленні, скривленні та частковому зсуві двійникових смуг, утворенні систем ПДС, структур “ladder” та ізотропізації мінералу. Перехід плагіоклазу у діаплектове скло у деяких випадках відбувається у вигляді ізотропізації однієї із систем двійникових смуг із збереженням кристалічного стану другої системи.

У біотиті Західної астроблеми чітко виділяються сліди волочіння, розтягіння. Встановлені смуги зім’яття, нечисленні ПДТ та ПДС. Найпоширенішими є системи планарних елементів з орієнтуванням їх полюсів під кутами 72-75о та 67-68о до полюса площини спайності біотиту за (001), а також системи з орієнтуванням полюса під кутами 40о та 55о.

На контакті між аутигенною брекчією та ударнорозплавленою породою, що залягає у вигляді жил, у біотиті спостерігається часткове плавлення мінералу з утворенням непрозорої пухирчастої маси бурого кольору флюїдальної будови.

Характерною особливістю ударного метаморфізму для деяких мінералів є фазові перетворення, що призводять до появи високобаричних поліморфів. Найбільш відомим прикладом такого типу є фазові перетворення у системі кремнезему, при яких утворюються стішовіт та коесит. Фазові перетворення під дією сильних ударних впливів відомі також і для системи вуглецю: у результаті таких перетворень з вихідного графіту виникають імпактні алмази.

Алмази у Західній астроблемі поширені у складі розплавних імпактитів та зювітів. У зювітах їх вміст зростає при збільшенні вмісту стекол плавлення. Являючись параморфозами по графіту гранітоїдів і гнейсів мішені кратера, алмази зберігають габітус кристалів графіту. За даними Є.П. Гурова й А.А. Вальтера, імпактні алмази представлені у вигляді таблитчастих та пластинчастих зерен і мають розміри від 0,06 до 0,5 мм в діаметрі і товщину 0,02  ,06 мм. Відношення поперечника до товщини параморфоз дорівнює 10:1. Імпактні алмази анізотропні, їх двозаломлення коливається від 0,002 до 0,020. Прозорі і напівпрозорі зерна містять ПДС. Поодинокі зерна алмазу містять полісинтетичні двійники. Усі проаналізовані зерна мають двофазний склад і являють собою складну субмікронну суміш фаз кубічного алмазу та гексагонального алмазу-лонсдейліту. Вміст гексагональної фази коливається від 10 до 70-78%, а в більшості проаналізованих зерен становить 50%.

У сьомому розділі розглянуті корисні копалини, пов'язані з імпактними кратерами.

За класифікацією R.A.F. Grieve та В.Л. Масайтіса, типи родовищ корисних копалин, пов'язаних з імпактними кратерами, в залежності від відносного часу їх формування поділяються на: а) прогенетичні, б) сингенетичні, в) епігенетичні.

Прогенетичні родовища корисних копалин - це поклади корисних копалин, що сформувалися в земній корі до падіння метеорита. Під дією виділеної кінетичної енергії у момент удару та інших процесів вони перерозподіляються в земній корі і навіть у деяких випадках досягають поверхні, де можуть легко розроблятися. До прогенетичних родовищ відносяться родовища заліза, урану, золота та інших металів. Родовищами даного типу з великим економічним потенціалом заліза, урану, золота є такі структури, як Вредефорт (Південна Африка), Терновська (Україна), Карсуел (Канада).

Сингенетичні родовища корисних копалин утворюються у процесі удару або після нього завдяки енергії удару в результаті фазових змін і плавлення. Сингенетичні корисні копалини включають імпактні алмази, мідь, нікель, елементи платинової групи та інші метали.

Перша знахідка імпактних алмазів у породах земних метеоритних кратерів була зроблена у 1971 р. В.Л. Масайтісом у Попігайському кратері на Анабарському масиві. Пізніше ударні алмази стали відомі у Карській, Пучеж-Катунській, Іллінецькій, Оболонській, Терновській астроблемах, у кратерах Рис, Західний та ін.

Структура Садбері в Онтаріо, до якої приурочено одне з найбільших у світі родовищ міді, нікелю та інших рідкісних металів, є результатом постімпактної гідротермальної активності, а також тектонічних і метаморфічних процесів.

Єпігенетичні родовища корисних копалин представлені покладами вуглеводнів, горючих сланців, гідротермальними, гідрокарбонатними покладами, хемогеними та хімічними відкладами, сформовані у кратері, після його формування. Вони можуть утворюватися відразу або протягом тривалого періоду після ударної події.

Гідротермальний рудопрояв зустрінутий у кратері Сіл’ян діаметром 55 км, у Швеції. У цьому кратері свинцеве, цинкове і золоте зруденіння спостерігається у зоні контакту між пісковиком і вапняком на схилі центрального підняття.

Промислова нафтогазоносність установлена в десяти з двадцяти імпактних структур, розташованих у межах нафтогазоносних областей на Північно-Американському континенті. Це В’юфілд, Еймс, Ред Уінг Крік (США), Н’юпорт, Авак та ін., а також кратер Босумтві у Гані.

Слід відзначити, що більшість імпактних кратерів є джерелом питної і мінеральної води, будівельних матеріалів, а озера, що заповнюють кратери, енергії гідроелектростанцій та ін.

Виходячи з наведеного, метеоритні кратери є чудовим джерелом корисних копалин, що має стимулювати їх пошуки та більш глибоке вивчення даних об'єктів.

У восьмому розділі на підставі літературних даних розглядаються наслідки падінь метеоритів. Відповідно до даних порівняльної планетології та астрономії виділяються два періоди в історії кратероутворення на планетах земної групи. Перший період раннього важкого бомбардування тривав від формування твердої оболонки до 3,9 млрд років тому. Очевидно, протягом цього періоду на поверхні Землі утворилося близько 200 гігантських кратерів діаметром від 1000 км та більш. До нашого часу не збереглися сліди раннього кратероутворення на Землі, очевидно, через активність ендогенних та екзогенних процесів, або вони ще не знайдені.

Другий період більш тривалого, але меньш інтенсивного бомбардування продовжується до нашого часу. За даними астрономічних спостережень, на 1994 р. у сонячній системі встановлено 296 астероїдів, з них 176 діаметром від 1 км та більш. Вони є потенційними кратероутворюючими об'єктами, оскільки перетинають орбіту Землі.

Відповідно до даних C.R. Chapman, астероїд діаметром близько 0,6 км при зіткненні з поверхнею Землі утворює кратер діаметром майже10 км з виділенням енергії приблизно1,6 х 104 Мт у тротиловому еквіваленті. Згідно з цими даними, зіткнення такого метеорита із Землею відбувається кожні 100 тис. років. Утворення кратера діаметром 25 км відбувається на поверхні Землі приблизно раз в 1 млн років. Утворення такої імпактної структури, як кратер Чиксулуб, відкритого на півночі п-ва Юкатан у 1990-1991 рр. з діаметром за різними даними від 180 до 300 км, відбувається при зіткненні із Землею астероїду діаметром близько 10 км 1 раз у 100 млн років. Наслідки подібних метеоритних ударів носять глобальний характер. Викиди уламкового матеріалу й ударного розплаву з кратера, викиди у стратосферу гігантської високотемпературної газопилевої хмари, яка поширюється над усією поверхнею Землі у вигляді вогненної кулі, усе це призводить до помутніння атмосфери на достатньо тривалий строк. Тонкодисперсний матеріал субмікронної розмірності здатний знаходитися у зваженому стані в атмосфері протягом декількох місяців, в результаті чого знижується температура нижче точки замерзання води та припиняється фотосинтез, що призводить до масової загибелі різних груп органічного світу. На теперішній час добре вивченою є крейдо-палеогенова границя, з якою пов'язане вимирання 83 % родин птахів, 54родин рептилій, включаючи всі 24 родини динозаврів, а також 26родин ссавців на підставі порівняльного аналізу складу палеонтологічних залишків у верхньокрейдових та нижньопалеогенових відкладах.

В Україні найповніші розрізи приграничних крейдо-палеогенових відкладів знаходяться у Гірському Криму, де вони простежуються у вигляді переривчастої лінії від басейну р.Чорна на заході до м.Феодосія на сході.

Розрахунки частоти кратероутворення показують, що у фанерозої мали відбутися п’ять катастрофічних подій, подібних до катастрофи, що була 65 млн років тому. Ці події, очевидно мали відбуватися з частотою 1 раз у 100 млн років. У наш час вченими багатьох країн вивчаються пограничні відклади, відповідні найважливішим рубежам масових вимирань, зокрема на границях ордовику силуру, франського та фаменського ярусів верхнього девону, пермі й