Previous Entry Share Next Entry
Какого масштаба бывают светопреставления. Часть 3. Другая модель ударного взаимодействия.
голова
axsmyth
Задавшись вопросом, что же происходит в момент столкновения метеорита с поверхностью планеты в сети, я в сети обнаружил работу Карима Хайдарова, посвящённую «Происхождению и динамике ударного метаморфизма».
http://bourabai.kz/impact.htm
У него на сайте много других работ, посвящённых эволюции Солнечной системы и нашей Галактики.
К слову сказать, он сейчас живёт в том самом Боровом. Вот такое совпадение. Жаль, что когда я там был, я ни о чём подобном тогда и понятия не имел. Оказалось, что этим совпадения не исчерпываются, но это уже скорее моё личное.
В своей работе он показывает, что есть несколько возможных вариантов развития событий. И по какой схеме всё произойдет, определяется начальным составом космического гостя, его размером и его скоростью.
По утверждению К. А. Хайдарова:

… можно выделить 4 типа кометного вещества:
Тип 1. Летучие вещества на водо-ледяной основе, то есть вещества абсорбированные льдом и снегом, и растворенные в воде. Эта компонента в зависимости от слёживания и состава имеет плотность от 0.1 до 1.2 кг/дм3.
Тип 2. Тугоплавкое пылевое и реголит-хондритное вещество базальтоидного состава, метаморфизированное временем и пролетами вблизи звезд. В зависимости от степени метаморфизации и состава эта компонента имеет плотность от 2.3 до 3.5 кг/дм3.
Тип 3. Скальные породы - обломки коры и мантии экзопланет. Эта компонента в зависимости от состава имеет плотность от 2.7 до 4.2 кг/дм3.
Тип 4. Скальные породы - обломки ранее сверхсжатых ядер экзопланет и звезд мантии экзопланет. По преимуществу железо-никелевая, эта компонента в зависимости от состава имеет плотность от 4.3 до 7.8 кг/дм3.


И получается вполне естественная картина: метеориты, а точнее кометы или обломки комет оказываются состоящими из двух компонент, из двух «фракций» - это тугоплавкая часть кометы, состоящая из пород того или иного состава, и летучая – состоящая изо льда и замороженных газов. Далее, в своей работе, Карим Хайдаров рассматривает процесс столкновения космического гостя с безатмосферной Луной. А специфика Земли как раз в наличии атмосферы. Как результат имеем несколько другую схему столкновения.

Для мелких метеоритов я бы выделил два этапа: при входе в атмосферу происходит взрыв летучей компоненты и, если в наличии была только она, на этом все заканчивается. Если была ещё тугоплавкая часть, то она врезается в землю. Тугоплавкую часть метеорита Карим Хайдаров называет ударником. Летучая компонента средних метеоритов также начинает взрываться уже в атмосфере, но основной взрыв происходит уже на поверхности земли, или близко к поверхности. Вот именно такой взрыв, вкупе с ударом тугоплавкой части метеорита и порождает кратер – чашеобразное углубление в не очень прочном слое осадочных пород. Которые на Земле, в отличие от Луны, имеют всё же большую прочность и иную структуру. В случае крупных метеоритов, слой осадочных пород сдувается полностью, до обнажения твёрдой «подложки», слоёв гранита или базальта, и далее до образования кольцевой горы наподобие лунного цирка. Взрыв летучей компоненты почти не может «работать» с твёрдыми слоями «подложки», образованной предыдущими магматическими разливами. «Работу» с ними продолжает врезающийся в них ударник. Возможно, если взрыв достаточно силён, то он может проломить и разбить некоторую часть твёрдых слоёв. А что же происходит с тугоплавкой частью метеорита? В этом смысле, практически то же самое, что он проделывает на лунной поверхности.
Тут уже всё зависит от скорости, которую метеорит имел в момент столкновения с поверхностью. Если тело до столкновения находилось долгое время исключительно в пределах Солнечной системы, то скорость столкновения определяется скоростями перемещения в пределах Солнечной системы. И лежит в диапазоне от первой космической (11.2 км/сек) до 70 км/сек. Если же тело пришло из-за пределов Солнечной системы, то его скорость по отношению к Земле в момент удара будет от 170 км/сек. Для наглядности посмотрите график распределения скоростей столкновения из работы К. Хайдарова.
Распределение скоростей метеороидов и комет падающих на Землю и Луну
Рис. 19. Распределение скоростей метеороидов и комет падающих на Землю и Луну
(синяя кривая - обычное распределение скоростей метеороидов между 11 и 72 км/c, красная кривая - распределение скоростей комет при вхождении планетной системы в галактический рукав, зеленая кривая - скорости вторичных осколочных тел, выбитых с поверхности Луны ударами комет, порядка 2 км/с у поверхности Луны и 11 - 13 км/с у поверхности Земли)


Из графика видно, что количество высокоскоростных ударов превалирует. Мои наблюдения следов столкновений на фотографиях поверхности земли убеждает меня в том же.
Когда ударник на галактической скорости врезается в твёрдые породы поверхности земли, то возникает огромное давление, заставляющее переходить вещество ударника в иное фазовое состояние. С одной стороны это жидкое, то есть расплавленное состояние породы, а с другой оно оказывается сверхсжатым огромным давлением. С подробностями подобных состояний вещества рекомендую ознакомиться в работах Карима Хайдарова. Вещество в таком виде как бы пребывает в состоянии взрыва. И именно в таком состоянии оно пробивает поверхность твёрдых пород планеты, образуя трубку. Цитата:

Реально "трубки взрыва" образуются при входе в тело планеты тугоплавкого скального ударника на галактической скорости ~200 км/с. Возникновение давления более 1,5 мегабар при торможении такого ударника удерживает его от взрыва, переводя в метажидкое фазовое состояние удвоенной плотности, и, следовательно, высокой пробойной способности. (К.А.Хайдаров)

Плотность вещества в таком состоянии увеличивается, а объём уменьшается приблизительно в два раза. И может достигать плотности в пятнадцать раз больше чем у воды, или приблизительно в пять раза плотнее базальта. Но это максимум. В среднем будет именно двойное превышение. Такой своеобразный «бронебойный сердечник», обладающий высокой проникающей способностью. И вот именно в таком состоянии ударник достаточно глубоко пробивает и проплавляет поверхность Земли. Цитата:

Трубки взрыва косвенно наблюдаемы и на Луне. Их присутствие видно по выдавливанию из них высокотемпературного расплава при переходе из метажидкого фазового состояния вещества (такого же, как в ядре Земли) в обычное жидкое с удвоением объема. (К.А.Хайдаров)

Таким образом, весь взрыв, вызванный ударником, почти полностью будет направлен в пробиваемое отверстие. Что, на мой взгляд, и объясняет отсутствие других следов удара, кроме небольших овалов с кружком выдавленной породы около центра овала. Сам овал может быть образован раскрошившейся породой вокруг входного отверстия трубки взрыва. Которая может быть дополнительно залита вытекающим из трубки взрыва расплавом.
Если угол метеоритного удара по отношению к поверхности мал, то возможен даже сквозной пробой поверхности планеты.
На луне известен, как минимум, один такой сквозной прострел. Это кратер Месье А (Messier A)

Лунный кратер Messier A. Хорошо виден выброс расплавленного ударника из отверстия трубки взрыва

Сам кратер представляет собой выходное отверстие трубки, пробитой ударником.
В какой последовательности и как именно образуются такие структуры – всё это необходимо тщательно изучать.
Наблюдаемая структура застывшей в центральном отверстии лавы часто имеет разное число вложенных овалов. Что напоминает срез поэтапно сужающейся трубки, пока не застынет последний самый узкий просвет.

Чёртова башня в штате Вайоминг. Хорошо видна рельефная структура «глаза», возникшая в месте удара космического гостя. «Зрачок» состоит из базальтовой породы, выдавленной в расплавленном состоянии из трубки взрыва, пробитой крупным метеоритом. Базальтовый «зрачок» оказался более устойчивым к эрозии, сформировав каменную башню. Означает ли это, что ударник метеорита состоял из базальта, или таков был состав породы в месте удара?
https://goo.gl/maps/px04q

Вот как выглядит разрушенная эрозией застывшая трубка взрыва, образованная ударной частью «упавшего» метеорита. Малый поперечник этого «глаза» составляет около 1200 метров. Диаметр «зрачка» составляет около 250 метров. Вложенная трубка, имея большую плотность и прочность, разрушалась с течением времени медленнее и на данный момент времени представляет собой столб, выступающий из холма овальной формы, который соответствует срезу входного отверстия ударной трубки, уходящей в землю под углом. Вертикальность же столба – результат эрозии. Изначальный наклон столба прослеживается по аналогичной овальности основания. Овальность эта имеет несколько меньший эксцентриситет, нежели сам глаз. Изначальная форма входного отверстия больше определяется овалом самого «глаза». Форма «зрачка» возникает при уже относительно медленном процессе застывания содержимого, вытекшего назад при расширении расплавленного и сжатого ударника в процессе охлаждения. Поэтому форма «зрачка» достаточно произвольна, как и местоположение на поверхности «глаза».
Для сравнения посмотрите фотографию с поверхности:


Вообще, при таких скоростях космических тел, врезающихся в Землю, сложно говорить о падении тела на землю. Нужно говорить о столкновении или ударе. То есть метеорит правильнее будет назвать не упавшим, а ударившим. В момент удара тугоплавкая часть метеорита (ударник) расплавляется и сжимается, увеличивая свою плотность, и с ещё большим давлением глубоко пронзает поверхность планеты. Если пробоя до слоя мантии не происходит, то, остывая, ударник расширяется (ведь он при ударе перешёл в сверхсжатое состояние), выдавливая полузастывший расплав, формируя «глаз» и «зрачок». «Зрачок» - это входное отверстие образовавшейся ударной трубки. След этого отверстия либо сплошной, либо представляет собой набор концентрических окружностей при последовательном застывании образовавшегося расплава, начиная от краёв. На относительно молодых следах можно видеть выступающую сердцевину ударной трубки, выдавленную расширившимся при охлаждении расплавленным сверхсжатым ударником. Отличным примером этого и является «Чёртова Башня» в штате Вайоминг. Либо на поверхности остаётся только «срез» застывшего содержимого трубки. С равной вероятностью предстающий либо выпуклостью, либо углублением, либо составляющий одно целое с окружающей поверхностью. Внешний круглый или овальный контур «глаза» представляет собой, скорей всего, разлив расплава в углубление от относительно слабого взрыва при столкновении ударной части метеорита с поверхностью. Ещё один пример – Candlestick Tower в Национальном парке в штате Юта.
Candlestick Tower в Национальном парке в штате Юта
https://goo.gl/maps/36E4b

Хорошо видна верхушка трубки взрыва – «зрачок» и холм окружающего её «глаза». Здесь размер «зрачка» – 130х180 метров, а размер «глаза» – около 500м. Застывший базальт впоследствии растрескивается на характерные шестиугольные в сечении столбы. Порождая структуру, напоминающую соты. Подобные образования достаточно многочисленны и представлены практически на всех континентах.

Судя по всему, именно подобные следы удара в прошлом представляют собой так называемые «чёртовы пальцы». В геологии эти образования принято называть фигурами выветривания. Подразумевается, что в создании таких фигур виноват ветер и вода. Но, чтобы ветер, да и вообще эрозия могли сотворить подобные фигуры, требуется определённая конфигурация плотности грунта или почвы. А откуда взяться таким особенностям строения породы? Застывшая трубка взрыва имеет большую плотность и прочность по сравнению с окружающими породами. И при эрозивном разрушении проявляется в виде таких вот впечатляющих образований.

Маньпупунёр
Уральские «чёртовы пальцы» - на горе Маньпупунёр. Уцелевшие трубки взрыва от древних метеоритных ударов.

Остатки многочисленных трубок взрыва. Демерджи, Алушта:




При желании аналогичных изображений по всей планете можно отыскать очень много. Достаточно в поисковом запросе набрать «чертов палец камень -белемнит» и перейти в просмотр картинок.
Продолжение следует...

?

Log in

No account? Create an account