Кольцевые по форме — разные по природе

Кольцевые структуры на космических снимках выглядят круглыми или овальными, полностью или фрагментарно замкнутыми фотоаномалиями.

Кольцевые структуры состоят из ядра и внешнего контура. Границей кольцевой структуры принято считать наиболее удаленный от ядра концентрический элемент или внешний контур, ограничивающий фотоаномалию. Очень часто кольцевые структуры осложнены системами разломов: концентрическими, секущими, сегментарными, радиальными.

Выраженность кольцевых структур на космических снимках различна. Она зависит от многих факторов, размера, тектонической активности, степени сохранности и т. п. Однако общим правилом можно считать возможность более четкого и уверенного дешифрирования кольцевых структур малого диаметра по сравнению с выявлением аналогичных объектов больших размеров. Устанавливаются различные соотношения кольцевых структур с рельефом: прямое — когда кольцевая структура и рельеф согласуются, и обращенное — в случае, когда рельеф и кольцевая структура имеют обратные соотношения. В природе кольцевые структуры выступают чаще всего в качестве депрессий, впадин; на земной поверхности они располагаются одиночно или группами.

Как же можно классифицировать кольцевые структуры Земли? Очевидно, по многим признакам — по размерам, генезису, различиям в сложности строения, по связям с рельефом, по выраженности на космофотоснимках, знаку движения, геометрическим особенностям и т. д. Но достаточно и двух основных признаков: размеров и генезиса. При этом всегда следует помнить, что кольцевая структура может быть порождена одним геологическим фактором (тогда она моногенна) или возникает в результате взаимодействия нескольких геологических процессов (в этом случае она полигенна). Отмечается четкая и прямая зависимость между размерами кольцевых структур, сложностью их строения и продолжительностью времени их формирования. Так, например, малые кольцевые структуры с диаметром до нескольких сот метров, как правило, моногенны и, вероятно, представляют результат относительно кратковременного одноактного геологического процесса.

Кольцевые структуры диаметром в сотни километров и более могут быть образованы в результате наложения нескольких геологических процессов (магматизма, метаморфизма, тектогенеза и т. л.), протекающих иногда на протяжении многих миллионов лет”.

Моногенные кольцевые структуры очень часто осложняют более крупные — полигенные. Учитывая все эти особенности строения и механизма формирования кольцевых структур, сотрудники Лаборатории космической геологии геологического факультета МГУ и специалисты ВНИИЗарубежгеоло-гии Мингео СССР разработали их современную классификацию. В ее основе могут быть две группы признаков: размерность и структурно-генетическая разновидность. По размерности выделено пять основных классов структур: мега-, макро-, мезо-, мини- и микроструктуры.

Среди генетических разновидностей кольцевых структур выделяются: метаморфогенные, магма-тогенные, тектоногенные, экзогенные, импактные Необходимо указать, что обычно в 10— 20% случаев выявить их генетическую принадлежность невозможно. В этом варианте их следует отнести к самостоятельному классу структур невыявленного генезиса.

Все перечисленные генетические классы кольцевых структур относятся к моногенным. К полигенным (по размерам это обычно мега- и макроструктуры) относятся древнейшие сложно построенные кольцевые образования литосферы — нуклеары, специальное описание которых будет приведено в следующей главе.

Метаморфогенные кольцевые структуры, образованные в результате интенсивно и глубоко идущих процессов метаморфизма, преставлены, как правило, макро- и мезоструктурами, описанными советским исследователем Л. И. Салопом как гнейсовые складчатые овалы и гранитогнейсовые купола, расположенные почти исключительно в пределах древней до-кембрийской гранитометаморфической коры. Во многих случаях их удается обнаружить на плитах древних платформ под осадочным чехлом.

Магматогенные кольцевые структуры делятся на вулканические и плутонические. Вероятно, это самый представительный генетический класс. Их поперечник не превышает 300—500 километров, но преобладают мини-структуры. Магматогенные кольцевые структуры связаны как с подкоро-вым, так и с коровым магматиз-мом. Подкоровые их разновидности обычно развиваются на древних платформах, хоровые — преимущественно в складчатых поясах.

Вулканические подкоровые кольцевые структуры особенно широко развиты среди трапповых полей древних платформ, например, на Деканском меловом трап-повом поле полуострова Индостан и на Тунгусском трапповом поле Сибирской платформы Обычно это небольшие — диаметром до 100—150 километров структуры, иногда расположенные в зонах глубинных разломов В пределах Тунгусского траппового поля к этим структурам приурочены древние размытые щитовые вулканы и центры излияний, а также корневые зоны крупных трапповых силлов.

Вулканические коровые кольцевые структурычасто тяготеют к кайнозойским областям рифтоге-неза и хорошо представлены в зоне Великих Африканских рифтов, (например, вулканотектоническая кольцевая структура Килиманджаро) и в зоне рифтов Красного моря.

Коровые кольцевые структуры Евразии связаны, во-первых, с вулканическими структурами из-вестково-щелочных континентальных вулканических поясов, а во-вторых — с островодужными вулканическими поясами. Часть из них располагается в девонских континентальных вулканических поясах Центрального Казахстана, Монголии, Алтае-Саянской складчатой системы, часть — в поздне-палеозойских аналогичных поясах Центральной Европы, Прибалхашья, Монголии, Тянь-Шаня. Они достигают 60—100 километров в диаметре и дешифрируются с некоторыми затруднениями.

Что же характерно для вулканических кольцевых структур?

Во-первых, полосовое распределение.

Во-вторых, четкая приуроченность к зонам крупных продольных глубинных разломов — шовных сочленений разнородных блоков земной коры, отличающихся возрастом и строением гранитно-метаморфического слоя.

В-третьих, особая роль разломов, поперечных к простиранию вулканических поясов узлы пересечения продольных и поперечных разломов, как правило, предопределяют расположение важнейших вулканических узлов, что особенно характерно для Охотско-Чукотско-го, Приморского и Катазиатского вулканических поясов, в меньшей мере — для Восточно-Тавро-Малокавказского, вулканического пояса. В-четвертых, расположение мелких кольцевых структур вдоль ограничений крупных вулканотек-тонических депрессий наподобие спутников-сателлитов, напоминающих шарикоподшипники

Плутонические подкоровые кольцевые структуры, связанные с мантийным магматизмом, изучены преимущественно на Африка-но-Аравийском кратоне — устойчивой малоподвижной части земной коры древнего возраста и на Восточно-Европейской платформе

Наиболее крупные мезо- и мини-структуры этих регионов связаны с внедрением габбро-анорто-зитовых и щелочно-ультраоснов-ных магм и приуроченных к образованию Бушвельдского комплекса (три кольцевые структуры, расположенные цепочкой), массивов Манама на о-ве Мадагаскар, Хибинского и Ловозерского плутонов на Балтийском щите. Возраст их колеблется от раннепротеро-зойского до палеозойского.

С внедрением щелочных подкоровых магм, карбонатитов, а также кимберлитов палеозойского, мезозойского и кайнозойского возрастов связаны, как правило, микроструктуры размером от 1 километра до 15—20 километров в поперечнике. Среди интрузий, обусловивших формирование этих структур, наряду с небольшими штоками и диатремами присутствуют кольцевые и конические интрузий: комплексы Саламо в Судане, Мулл на Британских о-вах, Кондер в Сибири и др

Известный раннепротерозойский массив Бушвельд образован рядом крупных кольцевых структур диаметром до 200 километров. Их кольцевое строение подчеркивается концентрическим расположением выходов и вулканогенных комплексов, а также вмещающих осадочных комплексов.

Одна из наиболее известных кольцевых структур Африки - структура Ришат, расположенная в пределах синеклизы Таудени. Она находится в поле развития рифейских и нижне-, среднепалео-зойских отложений на восточном склоне массива Регибат. Установлено, что структура Ришат связана с интрузией долеритов. Подобные кольцевые структуры, но меньшего размера обнаружены на аэрофотоснимках южного обрамления массива Ахаггар, где они также связаны с интрузиями.

Африканский континент характеризуется широким развитием щелочных пород и связанных с нимикарбонатитов, слагающих интрузий кольцевого строения. По времени проявления щелочной магматизм охватывает возрастной диапазон от раннего докембрия до современных излияний.

Кимберлиты широко распространены в Южной, Центральной и Западной Африке и в меньшей степени на востоке континента. Тела их обычно имеют форму трубок, даек, жил. Далеко не все известные ныне тела кимберлитов содержат алмазы. В ЮАР известно 250 кимберлитовых тел, и лишь из 25 извлекались алмазы. Имеющиеся данные позволяют выделить два временных интервала образования кимберлитов: докембрийский и мезозойский. В докембрии, по изотопным данным, большинство тел относится к рифею (1400—1300 миллионов лет назад)

Дешифрирование материалов космических съемок не только подтвердило наличие известных кимберлитовых трубок овальной или кольцевой формы, но и помогло оперативно наметить новые площади возможного их распространения. Небольшое число плутонов (интрузий) центрального типа, генетически связанных с подкоровым щелочным и щелочно-ультраосновным магматизмом, обнаружено и изучено и на территории Евразии. Это Хибинский и Ловозерский плутоны на Кольском полуострове, Кондерская интрузия на Алдане, Ирисуйская в Срединном Тянь-Шане. Сюда же нужно отнести микроструктуры, иногда сопровождающие кимбер-литовые трубки взрыва Восточной Сибири

Наиболее “яркая” из этих структур — широко известная структура Кондер — небольшая, около 10 километров в диаметре, но очень четко выраженная на аэро-и космоснимках всех масштабов. Центральная ее часть сложена ультраосновными интрузивными породами — дунитами, внешнее кольцо образовано резко очерченным концентрическим хребтом и сложено интенсивно деформированными осадочными породами. Кстати, вблизи контакта дунитов с вмещающими породами находятся тела карбонатитов

Плутонические коровые кольцевые структуры на древних платформах развиты достаточно широко. Характерные их примеры: структуры среднепротерозойского Коростеньского плутона на Украинском щите; приуроченные к верхнепротерозойским грани-там Балтийского щита (Стокгольмская и др.), связанные с кольцевыми гранитными массивами в Африке (Ахаггар, Танзания, о-в Мадагаскар).

Наиболее типичны плутонические кольцевые структуры для территорий фанерозойских складчатых поясов, где они составляют более трети всех кольцевых образований. Большие группы подобных структур расположены в Верхоянско-Чукотской складчатой системе, вдоль южного обрамления Сибирской платформы (Алтае-Саянская складчатая система, Байкало-Патомская, Становая область, Буреинский массив), в Тибете, Куньлуне, вдоль складчатой системы Кордильер Северной Америки, в Восточной Австралии.

В целом для плутонических коровых кольцевых структур характерно групповое расположение. В ряде случаев они образуют ареалы или узлы, лежащие на пересечении нескольких глубинных разломов.

Тектоногенные кольцевые структуры относятся ко всем классам размерности и часто представляют собой производные процессы платформенного тектогенеза.

Эти структуры формируются под влиянием вертикальных тектонических движений, но известны и кольцевые структуры, связанные с горизонтальными тектоническими движениями (ротационные). По способу проявления тектонических движений тектоногенные кольцевые структуры могут быть связаны с деформациями изгиба (пликативные), с разрывными дислокациями (дизъюнктивные) или же с явлениями диапиризма (инъективные). К этому же генетическому классу относятся структуры ротационного и сейсмогенного происхождения. По морфологии тектоногенные кольцевые структуры могут быть положительными, сопровождающимися поднятием ядра или всей кольцевой структуры над рамой; отрицательными, сопровождающимися погружениями; сложными (кольцевыми), когда поднятия и депрессии в пределах кольцевой структуры имеют кольцевую форму.

Тектоногенные кольцевые структуры представлены кольцами различных размеров. Структуры поперечником в первые сотни километров могут отражать диапиры верхней мантии, которым в земной коре часто соответствуют крупные овальные или округлые депрессии с повышенной мощностью осадочных пород. Тектонические поднятия кольцевой формы размером в десятки и сотни километров в чехле платформы связываются с соответствующими поднятиями консолидированного фундамента, когда многоугольные (полигональные) блоки получают отражение в осадочном чехле в виде округлых или овальных поднятий сводовой формы.

Наиболее крупные и сложно построенные кольцевые тектонические депрессии — впадины Тауде-ни и Конго с диаметрами около 1000 и 800 километров, развивавшиеся с начала рифея и в течение всего фанерозоя (рис. 3) Небольшие кольцевые структуры диаметром до 20—30 километров на платформах отвечают локальным поднятием и овальными складками платформенного чехла. Отрицательных структур среди этой разновидности практически нет.

Инъективные(диапировые) кольцевые структуры коррелируются с проявлениями соляного и глиняного диапиризма. Они представлены преимущественно небольшими (первые десятки километров) в диаметре структурами, соответствующими соляным штокам, как вышедшим на поверхность (Эльтон, Баскунчак и др. в Прикаспии, соляные купола Персидского залива), так и погребенным под платформенным чехлом (диапиры Северной Германии). Скопления соли, не прорвавшие отложения платформенного чехла (так называемые соляные подушки), проявляются в виде кольцевых структур несколько реже, но по дешифровочным признакам неотличимы от прорванных диапиров. Компенсационные и межкупольные депрессии обычно четко проявляются в виде колец, выраженных заметно слабее, чем положительные диапировые структуры,

Космические (импактиые) кольцевые структуры в ряду кольцевых образований Земли занимают особое место, так как возникли в результате падения крупных небесных тел: болидов или метеоритов, другими словами - в результате метеоритной бомбардировки. Эти кольцевые структуры названы в 1960 году американским геологом Р. Дитцем астроблемами, что в переводе с греческого обозначает “звездные раны”. Иногда их называют “импакткые”, что в переводе с английского означает “образованные в результате удара”.

В нашей стране изучением астроблем занимались многие исследователи, среди них в первую очередь следует назвать А. А. Вальтера, Б. С. Зейлика, А. И. Дабижу, В. Л. Масайтиса, И. А. Нечаеву, В. В. Федынского, В. И. Фельдмана, Л. П. Хрянину и многих других.

Изучение результатов метеоритной бомбардировки имеет существенное значение при изучении планет земной группы. Кольцевые структуры ударного происхождения отчетливо видны и теперь достаточно подробно изучены на многих небесных телах.

Для Луны, Меркурия и Марса метеоритная бомбардировка очевидна. Кратеры здесь - наиболее распространенная форма рельефа. Они составляют непрерывный по размерам ряд от микроструктур до гигантских бассейнов, имеющих тысячи километров в поперечнике. На безатмосферных небесных телах (Меркурий, Луна, Фобос, Деймос и др.) метеоритные кратеры сохранились в прекрасном состоянии. В отличие от разрушенных и погребенных земных астроблем на космических изображениях поверхности планет земной группы и их спутников отчетливо виднывсе детали строения метеоритных кратеров. Чем древнее поверхность, тем больше количество соударений с метеоритными телами она должна испытать. Используя плотность кратерирования на некоторых планетах земной группы, удалось выделить структуры разного относительного возраста.

Интересно, что, получив значения плотности кратерирования различных поверхностей Луны и других планет, в частности Марса, и значения абсолютного возраста пород Луны, можно, используя сравнительно-планетологический метод, установить абсолютный возраст поверхности Марса.

Не исключено, что в догеологическую стадию становления Земли метеоритная бомбардировка была важнейшим процессом ее развития. К сожалению, следы этой бомбардировки оказались сейчас стертыми последующими геологическими событиями — тектоническими движениями, метаморфизмом, магматизмом, водной и ветровой эрозией и т. п.

Догеологический этап развития Земли можно приближенно восстановить пока только путем сравнительного планетологического анализа. Член-корреспондент АН СССР В. Е. Хаин считает, что на этом этапе ведущим процессом было бомбардирование кратер-ных кольцевых структур и, возможно, излияние базальтовых магм в их пределах из очагов в неглубокой астеносфере.

Более подробно догеологический этап развития Земли изучался и описан советскими исследователями М. С. Марковым и В. С. Федоровским, которые предполагают, что ранняя Земля должна была подвергаться метеоритной бомбардировке, особенно интенсивной до рубежа 3,9 миллиарда лет назад. Если исходить из плотности метеоритного потока, единого для системы Земля — Луна, то в первые 600 миллионов лет существования нашей планеты на ее поверхности должно было образоваться примерно 25 ударных бассейнов с диаметром около 1000 километров и 2500—3000 бассейнов с диаметром 100 километров.

Метеоритная бомбардировка сопровождаться и массовым магматизмом. С одной стороны, это были продукты плавления, возникавшие в результате падения метеоритов, так как около 1/3 энергии их ударов уходит на плавление вещества коры и мантии. С другой — из-за повышенной трещиноватости коры и подъема мантийных диапиров происходило заполнение впадин, связанных с метеоритной бомбардировкой, продуктами так называемого инициированного вулканизма. М. С. Марков и В. С. Федоровский своими исследованиями показали, что процесс метеоритной бомбардировки вызвал ощутимые последствия для геодинамики ранней Земли: 1) нарушение жесткости земной коры и создание ее повышенной трещиноватости;

2) возникновение тепловых аномалий и нарушение системы конвек-тивных ячеек, если такие существовали на ранней Земле; 3) появление малоглубинных очагов плавления и заполнение впадин, образовавшихся при ударе крупных метеоритов, продуктами инициированного вулканизма; 4) существование перераспределения,перемешивание вещества коры и мантии (в том случае, если последняя на ранних этапах развития Земли залегла неглубоко) и появление своеобразных смешанных пород типа лунного реголита.

В настоящее время на Земле установлено свыше 100 ударных структур. Распределение их неравномерно и в значительной степени зависит от геологической изученности отдельных регионов. На хорошо изученных континентах, таких, как Европа или Северная Америка, количество их больше, нежели в Африке, геологическое строение которой изучено недостаточно полно. Изученные на. Земле астроблемы морфологически похожи на кратеры Луны, Марса, Меркурия. Они имеют округлую в плане форму, диаметр не более 100 километров определяется по характерному насыпному валу, выступающему вокруг воронки, по наличию центрального поднятия — центральной горки, отчетливо радиально-кольцевому расположению трещин, присутствию раздробленных пород, следов сотрясений и другим признакам. Однако самый надежный критерий их выделения — обнаружение остатков метеоритного вещества и специфических изменений, происшедших в породах в результате воздействия взрывной волны и высокой температуры при взрыве. Было рассчитано, что при столкновении с горными породами метеоритов, движущихся со скоростью более 3—4 километров в секунду, начальное давление должно равняться 10⁹ Паскалей при температуре 10 000° С. Рассчитано теоретическое время воздействия ударной волны на породу — миллионные доли секунды. За эти мгновения давление резко возрастает. При образовании кратера диаметром 50 километров почти мгновенно выделяется энергия, равная 10²² джоулей. Естественно, что такая энергия не может оставить без последствий породу мишени (рис. 6). При давлениях свыше 5*10¹⁰ Паскалей происходит плавление и частичное испарение вещества. Эти термодинамические изменения приводят к серьезным перестройкам горных пород в районе удара.

Таким образом, метеоритный удар, разрушая первозданные земные породы, приводит к новообразованиям — кратерным структурам, состоящим из днища, кольцевоговала и центрального поднятия.

Брекчии, т. е. породы, возникающие в результате метеоритного взрыва, принято разделять на две группы: перемещенные (ал-логенные) и оставшиеся на месте— не перемещенные (аутигенные).

Кольцевые структуры неустановленного происхождения обнаруживаются в тех случаях, когда для их геологической интерпретации недостает данных, и поэтому их число находится в прямой пропорции со степенью и качеством геологической изученности той или иной территории. В последнее время иногда выделяютсятехногенные кольцевые структуры,обязанные своим происхождением ядерным взрывам, просадкам под городами и т. д.

Нуклеары — древние ядра континентов

Появление космических снимков глобального уровня генерализации позволило исследователям установить в литосфере Земли ранее неизвестные кольцевые образования гигантских размеров (поперечником в несколько тысяч километров). Их обнаружение, вероятнее всего, связано с естественной генерализацией деталей геологического строения, четко представленных на мелкомасштабных материалах космических съемок.

Эти структуры, получившие название нуклеаров, выделяются только в пределах древних платформ — наиболее стабильных участков литосферы Земли.