Анализ шлейфа выброса подтверждает местоположение крупнейшего за последний миллион лет ударного кратера

Рис. 1. Выброшенный из кратера гравий (диамиктон) в обнажении в 60 км к запад-северо-западу от предполагаемого места удара. Фото с сайта phys.org

Международная группа ученых представила новый набор доказательств того, что кратер, оставшийся от крупнейшего за последний миллион лет ударного события, находится на юге Лаоса, под молодыми покровами базальтов вулканического плато Боловен. В этот раз исследователи сосредоточились на анализе двух геологических факторов: состава и мощности слоя диамиктона — выброшенного из кратера валунно-гравийного материала, и тектитов — спекшихся частиц расплавленного силикатного стекла, образовавшихся при ударе.

Геологам известно, что примерно 790 тысяч лет назад в Юго-Восточной Азии произошло крупнейшее в новейшей истории Земли импактное событие. Кусочки ударных стекол (тектитов), относящихся к этому времени, находят на огромной территории от Индии и Южного Китая до Австралии и Антарктиды. Они формируют самое обширное на планете поле тектитов — Австрало-Азиатское. Однако местоположение самого ударного кратера долгое время оставалось загадкой.

В 2019 году группа ученых во главе с Керри Сье (Kerry Sieh) из Наньянского технологического университета в Сингапуре в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, привела набор стратиграфических, геохимических, геофизических и геохронологических свидетельств того, что кратер с большой вероятностью находится под молодым вулканическим плато Боловен в Южном Лаосе. Подробнее об этом см. новость Найден источник австралийских тектитов — крупнейший за последний миллион лет метеоритный кратер («Элементы», 20.01.2020).

Достоверным доказательством выдвинутой гипотезы могли бы стать результаты бурения, подтверждающие присутствие в осадочных породах основания кратера признаков мощного ударного и теплового воздействия. Но провести бурение в труднодоступном горном районе, покрытом тропическими джунглями, где отсутствуют дороги, весьма проблематично, особенно учитывая то, что мощность базальтов в центре плато достигает 300 и более метров. Поэтому исследователи сосредоточились на сборе и анализе косвенных геологических данных.

Еще в 1983 году геологи, работавшие во Вьетнаме, отмечали, что тонкий алевритовый материал с тектитами, который тайские ученые называют «катастрофическим лёссом», нередко расположен непосредственно поверх слоя несцементированного плохо сортированного осадка — смеси гравия и валунов в рыхлой матрице песка и пыли (E. Izoh, L. D. An, 1983. Tectites of Vietnam. Tectites delivered by a comet: A hypothesis). Такие обломочные терригенные образования специалисты называют диамиктоном (см. diamicton). В русскоязычной литературе для их обозначения чаще используют термин валунные суглинки.

Диамиктоны характерны для ледниковых отложений (морены) и селевых потоков, но могут образовываться и в других геологических условиях. В частности, одной из разновидностей диамиктона являются ударные брекчии, образующиеся при импактных событиях. Обычно они расположены в боковых частях кратеров, а также формируют ареалы выбросов за их пределами.

За период с 2015 по 2023 год Керри Сье с коллегами обследовали сотни обнажений в радиусе 200 км от предполагаемого центра погребенного кратера. Результаты показали, что при крайне изменчивой мощности диамиктонов их стратиграфическое положение повсюду одинаково — они зажаты между самыми ранними, образовавшимися еще до удара, кайнозойскими базальтами вулканического плато Боловен, а также песчаниками и аргиллитами мезозойского основания снизу и алевритами сверху. Тектиты при этом концентрируются в самой нижней части алевритов и в верхних 20 сантиметрах диамиктона (рис. 2).

Рис. 2. А — сводный геологический разрез, иллюстрирующий взаимоотношения диамиктона с алевритами сверху и базальтами, песчаниками и аргиллитами снизу. Условные обозначения (сверху вниз): алевриты; диамиктон (тектиты, жильный кварц, песчаники, выветрелый базальт, невыветрелый базальт); доимпактное основание (частично выветрелые базальты, флювиальные галечники, мезозойские песчаники, мезозойские аргиллиты); В — фото контакта алевритов (sandy silt) и диамиктона (diamicton) на одном из обнажений. Темные вкрапления, на которые указывают черные стрелки, — тектиты. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences

Возраст тектитов и в том и другом случае одинаков — около 789,0±1,8 тыс. лет (по данным радиоизотопного датирования аргон-аргоновым методом). Это служит доказательством того, что алевритовый слой с тектитами и подстилающие его диамиктоны — результат одного и того же ударного события, а значит, чем ближе к центру кратера, тем крупнее должен быть валунно-галечный материал и больше общая толщина слоя диамиктонов.

Исходя из этого предположения, авторы проанализировали фациальный состав и мощность диамиктонов на обширной территории восточного Тайланда и южного Лаоса. Результаты однозначно показали, что мощность валунных суглинков нарастает по направлению к плато Боловен, достигая максимума на его периферии, где и должны, по версии авторов располагаться валы выбросов обломочного материала из кратера. Плато Боловен окружает вал валунно-гравийного материала мощностью до 9 м и даже более, в то время как на расстоянии 40–50 км от его края она редко превышает 2 м (рис. 3).

Рис. 3. А — местоположение вулканического поля Боловен (красная заливка); В — карта толщины диамиктона показывает увеличение его мощности по направлению к предполагаемому месту удара. Местонахождение кратера по геологическим и геофизическим данным показано пунктирными овалами. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences

Примерно та же картинка и с размером обломков. Во всем регионе в матрице диамиктона находят в основном гальку и мелкие валуны до 20 см в поперечнике. Все крупные камни, размер которых превышает 50 см, найдены недалеко от центра плато (рис. 4).

Рис. 4. Размер самых крупных обломков в толще диамиктона (в мм). Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences

Отдельная глава исследования посвящена характеристикам тектитов. По морфологии и физико-химическим характеристикам тектиты традиционно делят на четыре группы: обычные каплевидные, аэродинамической формы, слоистые тектиты типа Муонг-Нонг (MN) и микротектиты. Зерна первого и второго типа несут следы сильного аэродинамического воздействия и имеют форму сфер, эллипсоидов, капели, гантелей, дисков и плоских линз, характерную для застывших в мощном воздушном потоке капель жидкого расплава. Некоторые из них имеют вторичное кольцо, образовавшееся при высокоскоростном вращении. Микротектиты имеют ту же морфологию, отличаются только размером — до 2 мм. Они формировались из микробрызг.

Совсем по-другому выглядят MN-тектиты (рис. 5). Они заметно крупнее — размер их достигает десятков сантиметров, а вес — 24 кг, имеют массивный «глыбистый» вид, неравномерную структуру с обильными пузырьками и включениями минералов, образующихся при высоких температурах и давлениях, таких как циркон, бадделеит, хромит, рутил, корунд, кристобалит и коэсит.

Рис. 5. MN-тектиты (слева) и обычные тектиты со следами аэродинамического воздействия (справа). Фото из статьи C. Fry, 2013. 3D laser imaging and modeling of iron meteorites and tektites

Из всего Австрало-Азиатского поля MN-тектиты находят только в Лаосе. Для них характерен крупный размер, отсутствие следов аэродинамического воздействия (неокатанная форма) и слоистая текстура — все это указывает на то, что они формировались в непосредственной близости от места импактного события.

В ходе полевых работ исследователи собрали образцы тектитов на 250 участках, а также обобщили имеющиеся литературные данные. Проведенные анализ показал, что все тектиты MN-типа локализованы в радиусе 460 км от предполагаемого места удара, а наиболее крупные из них — в пределах 100–150 км. Что касается массы, то здесь ученым удалось выявить интересную закономерность. До 130 км от центра предполагаемого кратера масса тектитов увеличивается с расстоянием, а затем начинает снижаться. Начиная с 200 км обычные и MN-тектиты уже присутствуют примерно в равном соотношении (рис. 6).

Рис. 6. Масса тектитов в граммах (по вертикали) в зависимости от расстояния в километрах от места предполагаемого удара (по горизонтали). Красные и желтые квадраты — тектиты MN-типа, зеленые и синие кружочки — обычные каплевидные тектиты. Рисунок из обсуждаемой статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences

Авторы объясняют это тем, что в самом центре кратера в момент удара температуры были такими высокими, что материал просто испарялся. Материал в нижней части кратера выдавливался вниз и наружу не разлетался. Из боковых частей кратера капли расплава вылетали с огромной скоростью — десятки километров в секунду. Самые крупные из них падали на расстоянии 130–200 км, более мелкие летели дальше, подвергаясь атмосферной абляции, в результате чего приобретали округлую форму.

Примерно тот же механизм действовал и для обломков пород диамиктона. В краевых частях кратера сформировалась зона ударных брекчий, затем валы выброса, а отдельные крупные валуны базальта и песчаника могли по баллистической траектории улетать на значительные расстояния (рис. 7).

Рис. 7. Шесть состояний материала в месте удара (impact site): испаренный (vaporized), расплавленный (melted), смещенный (displaced), расколотый — ударная брекчия (spalled), выброшенный (ejected), включая валы выброса (ejecta). Рисунок из обсуждаемой статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences

Нижняя часть диамиктона, по мнению исследователей, образовалась непосредственно перед импактом, во время прохождения передовой ударной волны, поднявшей гигантский шлейф пыли. Поэтому в ней нет крупных валунов — все они приурочены к верхней части диамиктона.

В заключении ученые пишут, что ареал щебнистых, плохо отсортированных отложений, окружающих плато Боловен, в сочетании с морфологическими особенностями тектитов и их возрастными датировками, практически однозначно указывают на то, что место крупнейшего за последний миллион лет импактного события сегодня находится под базальтовыми покровами лавового поля на юге Лаоса.

В то же время, с точки зрения геологической науки все приведенные аргументы продолжают оставаться косвенными признаками. Прямыми доказательствами могли бы стать находки конусов разрушения пород основания, участков застывшего импактного расплава или, хотя бы ареалов минералов с ударными микроструктурами, например кристаллов кварца с элементами плоской деформации (см. shocked quartz). Но все эти свидетельства, если и есть, то находятся глубоко под землей.

Источник: Kerry Sieh, Dayana Schonwalder Angel, Jason Herrin, Brian Jicha, Brad Singer, Vanpheng Sihavong, Weerachat Wiwegwin, Nathanael Wong, Jia Yong Quah. Proximal ejecta of the Bolaven extraterrestrial impact, southern Laos // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2023. DOI: 10.1073/pnas.2310351120.

Владислав Стрекопытов