Az ütközési kráter egy olyan mélyedés, amely egy kisebb test lezuhanásakor jelenik meg az égitest felszínén. A Föld felszínén található nagy (több mint 2 km átmérőjű) becsapódási krátert asztroblémának neveznek (az ógörög ἄστρον „csillag” + βλῆμα „seb”, azaz „csillag seb” [1] szóból ; ezt a kifejezést ban vezették be. Robert Dietz 1960 ). Magát az eseményt ( meteorit becsapódás ) néha ütközésnek ( angolul ütközésből "ütközés") vagy becsapódási eseménynek nevezik . Körülbelül 150 asztrobémát fedeztek fel a Földön .
A fiatal becsapódási kráterek élei megemelkedtek, és (ellentétben a robbanás vagy összeomlás során fellépő vulkáni kráterekkel [2] ) a fenék szintje alacsonyabb, mint a környező területé [3] . A kis becsapódási kráterek egyszerű tál alakú mélyedéseknek tűnnek, míg a legnagyobbak összetett többgyűrűs szerkezeteknek (becsapódási medencéknek nevezik). Egy kis becsapódási kráter például a Földön az Arizona kráter . A becsapódásos kráterek a legtöbb szilárd felületű égitest domborművei, köztük a Hold , a Merkúr , a Callisto , a Ganümédész és sok más. A sűrű atmoszférájú és a geológiai aktivitást mutató testeken, például a Földön, a Vénuszon , a Marson , az Európa -on , az Io -n és a Titánon a becsapódási kráterek ritkábban fordulnak elő, mivel tektonikus, vulkáni és eróziós folyamatok hatására idővel erodálódnak és rakódnak le.
Körülbelül 3,9 milliárd évvel ezelőtt a Naprendszer belső testeit intenzív aszteroidabombázás érte . Most a kráterek sokkal ritkábban jelennek meg a Földön; átlagosan egymillió éven keresztül egy-három olyan test esik rá, amely legalább 20 kilométer átmérőjű krátert képes kialakítani [4] [5] . Ez azt jelzi, hogy sokkal több viszonylag fiatal kráternek kell lennie a bolygón, mint amennyi jelenleg ismert.
Bár a Föld felszínén a különböző folyamatok gyorsan elpusztítják az ütközések nyomait, körülbelül 190 becsapódási krátert találtak rajta [6] . Átmérőjük néhány tíz métertől körülbelül 300 km-ig terjed, koruk pedig a legújabb időktől (például az oroszországi Sikhote-Alin kráterek, amelyek 1947-ben jelentek meg) több mint kétmilliárd évig terjednek. Legtöbbjük 500 millió évesnél fiatalabb, mivel a régebbiek már jórészt elpusztultak. A krátereket leggyakrabban ősi platformokon találják [7] . Kevés krátert ismerünk a tengerfenéken, mind a tanulmányozás nehézségei, mind az óceánfenék gyors változása, valamint a Föld belsejébe süllyedése miatt.
Az ütőkrátereket nem szabad összetéveszteni a hasonló felszínformákkal, beleértve a kalderákat , víznyelőket , jéggyűrűket , gyűrűgátakat sókupolákat és másokat.
Daniel Barringer 1860-1929 volt az egyik első tudós, aki összefüggésbe hozta a krátert egy meteorittal Tanulmányozta az arizonai becsapódási krátert , amely ma a nevét viseli. Ezeket az elképzeléseket azonban akkoriban nem fogadták el széles körben (és az sem, hogy a Földet állandó meteoritbombázások értek).
Az 1920-as években Walter Bacher amerikai geológus , aki számos krátert tanulmányozott az Egyesült Államokban, a "Föld pulzáció" elméletében azt javasolta, hogy ezeket valamiféle robbanásveszélyes események okozták.
1936-ban John Boone és Claude Albritton geológusok folytatták Bacher kutatásait, és arra a következtetésre jutottak, hogy a kráterek becsapódásos természetűek.
A becsapódásos kráterelmélet egészen az 1960-as évekig csak egy hipotézis maradt. Ekkorra már számos tudós (elsősorban Eugene Shoemaker ) részletes vizsgálatokat végzett, amelyek teljes mértékben megerősítették a hatáselméletet. Konkrétan impaktitoknak nevezett anyagok (például ütés hatására átalakult kvarc ) nyomait találták, amelyek csak a becsapódás meghatározott körülményei között keletkezhettek.
Ezt követően a kutatók elkezdték céltudatosan impaktitokat keresni, hogy azonosítsák az ősi becsapódási krátereket. Az 1970-es évekre körülbelül 50 becsapódási szerkezetet találtak. Oroszország területén az első asztrobléma a 80 km átmérőjű Pucsezs-Katunszkij kráter volt, amelyet 1965-ben 80 km-re Nyizsnyij Novgorodtól északra lokalizáltak [8] .
Az űrkutatások kimutatták, hogy a becsapódásos kráterek a Naprendszer leggyakoribb geológiai jellemzői . Ez megerősítette azt a tényt, hogy a Föld is állandó meteoritbombázásnak van kitéve.
A kráterek szerkezeti jellemzőit számos tényező határozza meg, amelyek közül a legfontosabbak a becsapódási energia (ami viszont függ a kozmikus test tömegétől és sebességétől, a légkör sűrűségétől), a becsapódási szög. a felülettel, valamint a meteoritot és a felszínt alkotó anyagok keménységével . A Föld esetében az 1000 tonnánál nagyobb tömegű meteoritokat gyakorlatilag nem tartja vissza a föld légköre ; a kisebb tömegű meteoritok jelentősen lelassulnak, sőt teljesen elpárolognak anélkül, hogy elérnék a felszínt vagy krátereket hoznának létre a felszínen.
Tangenciális becsapódás esetén (ha a beesési szög kisebb, mint 8 fok) elliptikus (megnyúlt kráterek) keletkeznek. Ilyen kráterekre nincs ismert példa a Földön. Korábban az argentin Rio Quarto krátermezőt ( spanyolul: Rio Cuarto Impact Crater ) tévesen hasonló példának tekintették - egy elnyúlt geológiai képződménynek, amely egy olyan régióban található, ahol korábban egy nagy meteorit esett le. De ezeknek az eseményeknek semmi közük egymáshoz. Ennek az objektumnak a közelében sok más hasonló képződmény található, amelyeknél csak egy korábbi meteorithullás helyének és a talaj eróziós területének egybeesése miatt feltételezték a meteorit eredetét. [9]
Amikor az ütközés iránya közel van a függőlegeshez, lekerekített kráterek jelennek meg, amelyek morfológiája az átmérőjüktől függ. A kisméretű ( 3-4 km átmérőjű) kráterek egyszerű csésze alakúak, tölcsérüket az alatta fekvő kőzetek megemelkedett rétegeiből kialakított sánc veszi körül (alagsorsánc), amelyet a kráterből kilökődő töredékek takarnak (töltött sánc, allogén breccsa ). ). A kráter alja alatt eredeti breccsák fekszenek – az ütközés során összezúzott és részben átalakult sziklák; a breccsa alatt töredezett sziklák. Az ilyen kráterek mélység-átmérő aránya megközelíti a 0,33-at, ami megkülönbözteti őket a vulkáni eredetű kráterszerű szerkezetektől, amelyek mélység-átmérő aránya körülbelül 0,4.
Nagy átmérőknél az ütközési pont felett (a kőzetek maximális összenyomódásának pontján) egy központi kiemelkedés jelenik meg. Még nagyobb átmérőjű kráternél (több mint 14-15 km ) gyűrűemelkedések jönnek létre. Ezek a struktúrák hullámhatásokhoz kapcsolódnak (például a víz felszínére hulló csepp). Az átmérő növekedésével a kráterek gyorsan ellaposodnak: a mélység/átmérő arány 0,05-0,02 -re csökken .
A kráter mérete függhet a felszíni kőzetek lágyságától (minél lágyabb, annál kisebb a kráter, általában).
Azokon a kozmikus testeken, amelyeknek nincs sűrű atmoszférája, a kráterek körül hosszú „sugarak” maradhatnak (amelyek az anyag becsapódásának pillanatában történő kilökődése következtében keletkeznek).
Ha egy nagy meteorit a tengerbe esik , erős szökőár fordulhat elő (például a Yucatan meteorit a számítások szerint 50-100 m magas szökőárt okozott ). A felszínről a fenékre való mozgása során az energia disszipációját befolyásolja a becsapódás helyén a tenger mélysége, valamint sebessége, mérete és sűrűsége. Azokban az esetekben, amikor a felszabaduló energia elegendő egy víz alatti kráter kialakításához, azonos ütközési paraméterekkel, a szárazföldi kráterekhez képest kisebb mélység jellemzi. A vízoszlopban indukált lökéshullám sajátos nyomokat hagy maga után, amelyek megfigyelhetők a tengeri üledékekben az ütközés területén mind kráter hiányában, mind pedig az erózió következtében bekövetkezett ütközés utáni eltűnése esetén (ld. például az Eltan meteorit ). [tíz]
A régi asztroblémákban a kráter látható szerkezete (domb és sánc) az erózió következtében gyakran tönkremegy és hordalékanyag alá temetkezik, azonban az ilyen szerkezeteket szeizmikus és mágneses módszerekkel meglehetősen egyértelműen meghatározzák az alatta lévő és az áthelyezett kőzetek tulajdonságainak változásai. .
Az átlagos sebesség, amellyel a meteoritok a Föld felszínére csapódnak, körülbelül 20 km/s , a maximum pedig körülbelül 70 km/s . Kinetikai energiájuk meghaladja az azonos tömegű hagyományos robbanóanyagok felrobbantásakor felszabaduló energiát. Az 1 ezer tonnát meghaladó tömegű meteorit lezuhanása során felszabaduló energia egy nukleáris robbanás energiájához hasonlítható. Ilyen tömegű meteoritok meglehetősen ritkán esnek a Földre.
Amikor egy meteorit szilárd felülettel találkozik, mozgása élesen lelassul, de a célsziklák (azok a helyek, ahol leesett), éppen ellenkezőleg, egy lökéshullám hatására felgyorsulnak. Az érintkezési ponttól minden irányban eltér: a bolygó felszíne alatt félgömb alakú területet borít be, és maga a meteorit (impactor) mentén is az ellenkező irányba mozog. Miután elérte a hátsó felületét, a hullám visszaverődik és visszafut. A feszültség és a nyomás egy ilyen kettős futás során általában teljesen elpusztítja a meteoritot. A lökéshullám óriási nyomást hoz létre - több mint 5 millió atmoszférát. Hatása alatt a célpont és a támadó kőzetei erősen összenyomódnak, ami robbanásszerű hőmérséklet- és nyomásnövekedéshez vezet, aminek következtében az ütközés környezetében lévő kőzetek felmelegednek és részben megolvadnak, sőt elpárolognak az ütközésben. közepén, ahol a hőmérséklet eléri a 15 000 °C -ot. A meteorit szilárd töredékei is beleesnek ebbe az olvadékba. Ennek eredményeként a kráter alján lehűlés és megszilárdulás után impresszitréteg (az angol becsapódásból - "fújás") képződik - egy nagyon szokatlan geokémiai tulajdonságokkal rendelkező kőzet. Különösen erősen dúsított olyan kémiai elemekben, amelyek rendkívül ritkák a Földön, de inkább a meteoritokra jellemzőek - irídium , ozmium , platina , palládium . Ezek az úgynevezett sziderofil elemek , azaz a vas csoportba tartoznak ( görögül σίδηρος ).
Az anyag egy részének azonnali elpárologtatásával plazma képződik , ami robbanáshoz vezet, amelyben a célkőzetek minden irányba szétszóródnak, és az alja benyomódik. A kráter alján egy kerek mélyedés jelenik meg meglehetősen meredek oldalakkal, de a másodperc töredékéig létezik - ekkor az oldalak azonnal összeomlani és csúszni kezdenek. Ennek a talajtömegnek a tetejére kő jégeső is hull egy függőlegesen felfelé dobott, most már a helyére visszatérő anyagból, de már töredezett formában. Így a kráter alján breccsa képződik - ugyanazzal az anyaggal cementezett, de homok- és porszemcsékre zúzott szikladarabokból álló réteg. Ütközés, kőzetek összenyomódása és a robbanáshullám áthaladása a másodperc tizede. A kráterfeltárás kialakulása egy nagyságrenddel tovább tart. Néhány perc múlva pedig a breccsaréteg alatt rejtőző lökés olvadék lehűl, és gyorsan megszilárdul. Ezzel befejeződik a kráter kialakulása.
Heves ütközések során a szilárd kőzetek folyadékként viselkednek. Összetett hullámhidrodinamikai folyamatok alakulnak ki bennük, amelyeknek egyik jellegzetes nyoma a nagy kráterekben lévő központi dombok. Kialakulásuk folyamata hasonló egy csepp visszarúgáshoz, amikor egy kis tárgy a vízbe esik. Nagy ütközéseknél a robbanás ereje akkora, hogy a kráterből kilökődő anyag akár az űrbe is repülhet. Így csapódnak a Földre a Holdról és a Marsról származó meteoritok , amelyekből az elmúlt években több tucatnyit fedeztek fel.
Az ütközés során a nyomás és a hőmérséklet csúcsértékei az energiafelszabadulástól, vagyis az égitest sebességétől függenek, miközben a felszabaduló energia egy része mechanikai formává ( lökéshullám ), egy része hővé alakul. forma (a kőzetek felmelegítése a párolgásig); az energiasűrűség az ütközés középpontjától való távolság növekedésével csökken. Ennek megfelelően egy 10 km átmérőjű asztroblema gránitban történő kialakulása során az elpárolgott, olvadt és zúzott anyag aránya körülbelül 1:110:100; az asztrobléma kialakulása során ezek az átalakult anyagok részben összekeverednek, ami a becsapódási metamorfózis során sokféle kőzet kialakulásához vezet .
Az impaktitok nemzetközi osztályozása (International Union of Geological Sciences, 1994) szerint a kráterben és környezetében lokalizált impaktitokat három csoportra osztják (összetétel, szerkezet és a becsapódási metamorfózis mértéke szerint):
Becslések szerint millió évenként 1-3 alkalommal esik meteorit a Földre, és egy legalább 20 km széles krátert generál [4] [11] . Ez arra utal, hogy a kelleténél kevesebb krátert (beleértve a "fiatalokat" is) találtak.
A leghíresebb földkráterek listája [12] :
A kráterek fokozatosan elpusztulnak az erózió és a felszínt megváltoztató geológiai folyamatok következtében. Az erózió a legintenzívebb a sűrű légkörű bolygókon. A jól megőrzött arizonai kráter nem több 50 ezer évesnél. Az ismert földi becsapódásos kráterek kora 1000 évtől majdnem 2 milliárd évig terjed. Nagyon kevés 200 millió évnél idősebb kráter maradt fenn a Földön. Még kevésbé „túlélhetőek” a tengerfenéken található kráterek.
Ugyanakkor vannak olyan testek, amelyekben nagyon alacsony a kráterképződés, és ugyanakkor szinte nincs atmoszféra. Például az Ión a felszín folyamatosan változik a vulkánkitörések miatt, az Európán pedig a jéghéj belső folyamatok hatására bekövetkező újjáalakulása következtében. Ezenkívül a jeges testeken lévő kráterek domborzata a jégolvadás következtében (geológiailag jelentős időszakokban) kisimul, mivel a jég inkább képlékeny, mint kő. Egy kopott domborművel rendelkező ősi kráterre példa a Calliston található Valhalla . Egy másik szokatlan típusú eróziót fedeztek fel Callisto-n - pusztulást, feltehetően a napsugárzás hatására bekövetkező jég szublimációjának eredményeként.
![]() | |
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |