Найден источник австралийских тектитов — крупнейший за последний миллион лет метеоритный кратер

При падении метеоритов могут образовываться тектиты — кусочки оплавленного минерального стекла: некоторые породы от нагрева плавятся и потом спекаются в небольшие капельки, а силой взрыва их выбивает так, что разлетаются они довольно далеко. Большинство «залежей» тектитов приурочено к известным кратерам, а вот происхождение австралитов — тектитов, которые издавна находили на огромной территории от Южного Китая до Тасмании, — оставалось до недавнего времени загадкой. Их возраст составляет примерно 790 тысяч лет, но соответствующего метеоритного кратера известно не было. Результаты недавнего исследования показывают, что он скорее всего скрыт под обширным лавовым полем базальтов на юге Лаоса.

Тектиты — это кусочки импактных стекол, образующиеся при падении крупных метеоритов. Выбитые из воронки ударного кратера земные породы при экстремальных условиях, создаваемых гиперскоростным воздействием метеорита, расплавляются, а иногда и частично испаряются, и выбрасываются на большую высоту, достигая верхних слоев атмосферы. Опускаясь обратно, этот материал охлаждается и спекается в виде небольших (не больше нескольких сантиметров) шариков или вытянутых «гантелек», сложенных аморфным веществом — черным или зеленым стеклом, отвечающим по составу первичным породам (рис. 1).

В отличие от импактитов — пород, образующихся в результате ударного метаморфизма и остающихся в кратере, тектиты разлетаются на огромные расстояния от места падения метеорита. Территория, на которой потом находят спекшиеся частицы расплавленного вещества, называется ареалом или полем рассеяния тектитов. Это поле обычно имеет в плане форму эллипса, длинная ось которого указывает на направление полета метеорита, а максимальное скопление тектитов у одного из краев — на место падения.

Большинство тектитов приурочены к четырем территориально разобщенным полям рассеяния: Центрально-Европейскому (Чехия), Африканскому (Кот-д'Ивуар), Северо-Американскому (американские штаты Техас и Джорджия) и Австрало-Азиатскому (см. Australasian strewnfield) — самому большому, простирающемуся от Южного Китая до Тасмании.

В пределах каждого из полей тектиты сходны по своим петрологическим, физическим и химическим особенностям, а также по возрасту, что однозначно указывает на их связь с общим источником. Для первых трех из этих полей найдены и «материнские» кратеры.

Источником центрально-европейских тектитов, которые были найдены первыми еще во второй половине XVIII века и названы молдавитами (по немецкому названию реки Влтава — Молдау), является ударный кратер Нёрдлингенский Рис в юго-западной Германии диаметром 24 км, имеющий возраст 14,5 млн лет. Африканские тектиты (айвориты) связаны с ударным кратером озера Босумтви в Гане. Диаметр этого кратера — 10 км, а возраст — 1,07 млн лет. Североамериканские бедиазиты (см. Bediasite) и джорджиаиты (см. Georgiaite) связаны с кратером Чесапикского залива на восточном побережье Северной Америки, образовавшимся 35,5 млн лет назад и имеющим диаметр около 40 км.

Где находится кратер, породивший самое обширное поле тектитов — Австрало-Азиатское, покрывающее около 10 % площади планеты, долгое время оставалось загадкой. Большинство расплавленных зерен находили в Южной Австралии, где их называют австралитами (см. Australite), и в Юго-Восточной Азии (Таиланде, Лаосе, Вьетнаме, Камбодже и Южном Китае) — там их называют индошинитами (см. Indochinite).

Возраст тектитов Австрало-Азиатского поля, определенный аргон-аргоновым методом радиоизотопного датирования (W. H. Schwarz et al., 2016. Coeval ages of Australasian, Central American and Western Canadian tektites reveal multiple impacts 790 ka ago), указывал на то, что само импактное событие произошло примерно 790 тысяч лет назад, а геохимия тектитов — на то, что они образовались из материала мезозойских осадочных пород (предположительно песчаников и аргиллитов юрского возраста) полуострова Индокитай. Форма ареала и место наибольшей концентрации тектитов также указывали на то, что искать надо в Лаосе или Камбодже (рис. 2). Однако поиски, продолжавшиеся более ста лет, до последнего времени были безрезультатными.

В качестве потенциальных вариантов в разное время рассматривались: 14-километровый кратер Жаманшин в Казахстане, кратерное озеро Эльгыгытгын на Чукотке, кратер Земли Уилкса в Антарктиде, гравитационная аномалия, возможно связанная с подводным кратером в Тонкинском заливе у берегов Вьетнама, а также озеро Тонлесап в Камбодже, однако все они по тем или иным причинам были отвергнуты.

В статье, опубликованной недавно в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, международная группа ученых во главе с Керри Сье (Kerry Sieh) из Наньянского технологического университета в Сингапуре приводит стратиграфические, геохимические, геофизические и геохронологические доказательства того, что ударный кратер, с которым связано Австрало-Азиатское поле тектитов, с большой вероятностью лежит под расположенным в Южном Лаосе молодым вулканическим плато Боловен площадью около 5 тысяч кв. км.

В качестве доказательств авторы выдвигают четыре аргумента: 1) наличие локальной гравитационной аномалии, свидетельствующей о присутствии под покровом базальтов погребенного кратера вытянутой формы размером 13×17 км и глубиной около 90 м; 2) геологическое картирование и датировка вулканических пород аргон-аргоновым методом подтверждает, что основная масса базальтов, покрывающих плато Боловен, имеет возраст моложе 790 000 лет, хотя вулканическая активность в регионе проявлялась и раньше; 3) геохимия тектитов указывает на присутствие в составе первичного вещества, из которого они образовались, помимо осадочных пород примеси базальтового материала, частично присутствовавшего здесь еще до импактного события; 4) в 10–20 км от центра предполагаемого кратера среди осадочных пород обнаружены известняковые и сланцевые брекчии, содержащие зерна кварца с признаками ударного метаморфизма — обломочные породы, характерные для ближайшей зоны ударного выброса.

Началось все с неожиданного обнаружения при анализе спутниковых данных отрицательной гравитационной аномалии под вулканическим плато, хотя базальты должны создавать положительное отклонение локального гравитационного поля как более плотные породы. Это навело ученых на мысль, что под базальтами находится воронка, заполненная менее плотным обломочным материалом. Плато Боловен имеет округлую форму и размер достаточный для того, чтобы скрыть возможный кратер.

Следующим шагом был анализ распространения в регионе различных типов тектитов. Выяснилось, что слоистые тектиты типа Муонг-Нонг (Muong-Nong) из всего Австрало-Азиатского поля тектитов встречаются 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 падения метеорита (рис. 3).

Возраст базальтов в районе плато Боловен колеблется от 16 млн до 51 тысяч лет, однако в зоне предполагаемого кратера все вулканические породы моложе 700 тысяч лет (рис. 4).

То, что удар метеорита пришелся прямо в центр поля вулканической активности, наверняка всколыхнет старую дискуссию о том, могут ли импактные события инициировать вулканические извержения. У версии, что это действительно может происходить, есть как сторонники (A. P. Jones et al., 2002. Impact induced melting and the development of large igneous provinces), так и противники (B. A. Ivanov, H. J. Melosh, 2003. Impacts do not initiate volcanic eruptions: Eruptions close to the crater). Впервые такая идея была высказана в 1960-х годах, когда было замечено, что лунные лавовые поля обычно заполняют большие ударные бассейны (L. B. Ronca, 1966. Meteoritic impact and volcanism).

Исследователи предполагают, что основную критику их гипотезы вызовет небольшой размер вероятного кратера. Расчетный размер кратера при такой площади поля рассеяния тектитов должен составлять от 32 до 114 км (B. P. Glass, J. E. Pizzuto, 1994. Geographic variation in Australasian microtektite concentrations: Implications concerning the location and size of the source crater). По мнению авторов, данное несоответствие можно объяснить очень косым ударом метеорита — под углом около 10° к поверхности Земли, а также тем, что первичные породы, из которых образовались австрало-азиатские тектиты, представлены песчаниками — породами, весьма восприимчивыми к плавлению. Кстати, все три кратера, с которыми связаны другие поля рассеяния, образовались при косых ударах метеоритного тела под углами около 30°.

Несмотря на то, что гипотеза нахождения под вулканическим полем метеоритного кратера выглядит весьма правдоподобной, окончательная проверка ее будет возможна только после получения результатов бурения, которое должно показать присутствие в осадочных породах основания кратера признаков мощного ударного и теплового воздействия. А провести бурение в труднодоступном горном районе, покрытом тропическими джунглями, где отсутствуют дороги, будет весьма проблематично. Особенно учитывая то, что мощность базальтов в центре плато достигает 300 и более метров.

Интересно, что на юге Китая в одном слое с тектитами, а также в более ранних и более поздних слоях обнаружены археологические артефакты, подтверждающие, что обитавшие в это время в регионе Homo erectus успешно пережили катастрофу (см.: M. Paine, 2001. Source of the Australasian Tektites?).

Источник: Kerry Sieh, Jason Herrin, Brian Jicha, Dayana Schonwalder Angel, James D. P. Moore, Paramesh Banerjee, Weerachat Wiwegwin, Vanpheng Sihavong, Brad Singer, Tawachai Chualaowanich, Punya Charusiri. Australasian impact crater buried under the Bolaven volcanic field, Southern Laos // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2019. DOI: 10.1073/pnas.1904368116.

Владислав Стрекопытов