Кіріспе
Мексикадағы тарихи соққы кратері
Чикшулуб кратері (CheekshooLOOB) – Мексикадағы Юкатан түбегінің астындағы соққы кратері. Оның орталығы теңізде орналасқан, бірақ кратер Чиксулуб Пуэбло қауымдастығының атымен аталады. Бұл қабаттағы иридий деңгейі нормадан 160 есе жоғары болған. Сол кезде, кредалық-палеогендік жойылу мен шекаралық қабаттың себебін анықтау бойынша бірлік болған жоқ, теориялар жақын маңдағы жұлдыз жарлымын, климаттың өзгеруін немесе геомагниттік керілуді қамтыды. Альварес гипотезасын көптеген палеонтологтар қабылдамады, олардың пікірінше, K-Pg шекарасына жақын қазбалардың аздығы – "үш метрлік мәселе" – қазба түрлерінің біртіндеп жойылуын көрсетеді. Шамамен 66 миллион жыл бұрын болған астероид соқтығысының салдарынан құс емес динозаврлар мен Жердегі көптеген басқа түрлердің жаппай қырылуына себеп болды деп есептеледі. Он жыл бұрын сол карта мердігер Роберт Балтоссерге кратерді көрсеткен, бірақ Pemex компаниясының саясаты оған бұл туралы ақпаратты жариялауға тыйым салған. Хилдебранд Пенфилдпен байланысқа шығып, олар көп ұзамай Нью-Орлеанда ондаған жылдар бойы сақталған Pemex ұңғымаларынан екі бұрғылау үлгісін алды. Соңғы деректер кратердің кең екенін және сақинасының ішкі қабырғасы екенін көрсетеді. Хилдебранд, Пенфилд, Бойнтон, Камарго және басқалар 1991 жылы кратерді анықтау жөніндегі мақалаларын жариялады. Герта Келлер сияқты наразылар Декан тұзақтарының атқылауын, қазіргі Үндістан субконтинентінде болғанды, басты себеп деп ұсынды. Бұл қарқынды вулканизм кезеңі Чиксулуб соқтығысынан бұрын және кейін болды; кейбір зерттеулерде ең нашар вулканизм соқтығыстан бұрын болды және Декан тұзақтарының рөлі соқтығыстан кейін тірі қалған түрлердің эволюциясын қалыптастыру болды деп айтылады. 2013 жылғы зерттеу Чиксулуб соқтығысынан пайда болған шыныдағы изотоптарды K-Pg шекарасынан алынған күлдегі изотоптармен салыстырып, олардың тәжірибелік қателік шегінде дерлік бірдей екенін анықтады. 2018 жылғы зерттеу Колумбиядағы Горгонилла аралынан алынған шаршаулардың аргон-аргондық жасын анықтау арқылы 66 051 000 ± 31 000 жыл бұрынғы нәтижеге келді. Соқтығыс солтүстік жартышардағы көктемде болды деп есептеледі, себебі Түнгі Дакотаның оңтүстік-батысындағы Танис жеріндегі экзекталық шөгінді бірлігінде табылған есерог пен паллефиш сүйектеріндегі жылдық изотоп қисықтары осыны көрсетеді. Бұл шөгінді бірлік соқтығыстан кейін бірнеше сағат ішінде пайда болды деп саналады. 2020 жылғы зерттеу Чиксулуб кратерінің солтүстік-шығыстан (45-60° көлбеу бұрышпен) соқтығыс нәтижесінде пайда болғанын көрсетті. Кратер соқтығыс кезінде теңіз карбонатты платформасында орналасқан. Соқтығыс орнындағы су тереңдігі кратердің батыс жағында шамалы болса, солтүстік-шығыс жағында едәуір терең болды, ал соқтығыс ортасындағы тереңдік шамамен болды. Теңіз түбіндегі тау жыныстары юра және креда кезеңдеріне жататын теңіз шөгінділерінен тұрды, олардың қалыңдығы шамалы болды. Олардың құрамында доломит (жалпы реттіліктің 35-40%) және әк тас (25-30%) сияқты карбонатты жыныстар басым болды, сондай-ақ ангидрит (25-30%) және аз мөлшерде тақтатас пен құмтас (3-4%) болды. Бұл қабаттың астында шамамен континенталды қабық орналасқан, оның құрамында гранит сияқты магмалық кристалды негіз болды. Чиксулуб соқтығыс шағын денесі көміртекті хондриттерге ұқсас құрамы бар C типіндегі астероид болды, комета емес деген кең пікір бар. 1998 жылы Солтүстік Тынық мұхитының терең теңіз шөгінділерінен, кредалық-палеогендік шекараны қамтитын шөгінді тізбегінен (осы жерде сол кезде Тынық мұхитының орталық бөлігі орналасқан) шамамен көлденең метеорит табылды, ол K-Pg шекарасының иридий аномалиясының түбінде орналасқан. Метеорит Чиксулуб соқтығыс шағын денесінің фрагменті болуы мүмкін деп болжанады. Талдау нәтижесінде оның CV, CO және CR тобына жататын көміртекті хондриттерге ең жақсы сәйкес келетіндігі анықталды. 2021 жылғы мақалада, теңіз соқтығыс қабаттарында табылған 54Cr хромий изотобының артық болуы және платина тобының металдарының арақатынасы сияқты геохимиялық дәлелдерге сүйене отырып, соқтығыс шағын денесі CM немесе CR көміртекті хондриттерінің сипаттамаларына сәйкес келеді деп айтылды.
Әсерлер
Шабуылшы элементтің жылдамдығы шамамен болды. Соққының кинетикалық энергиясы шамамен болды. Соққы жарылыс орталығына жақын шамадан тыс жел туғызды, және кейіннен құлаған шамамен кең және терең өткінші қуыс пайда болды. Бұл 21 ғасырда негізінен теңіз астында орналасқан кратерді құрды, және ғасырдың соңына қарай шамамен қалың шөгіндімен жабылды. Соққы, кратерді толтырғаннан кейін судың кеңеюі және оған байланысты сейсмикалық белсенділік шамасынан асып түсетін мегацунамиларды тудырды, бір модельдеу бойынша соққыдан пайда болған алғашқы толқындар биіктігі шамасына жеткен. Толқындар теңіз түбін аралап, қазіргі Луизиананың астында толқындарды қалдырды, олардың орташа толқын ұзындығы шамамен және орташа толқын биіктігі шамамен, бұл құжатталған ең үлкен толқындар. Кейінгі жер сілкінісі мен толқындардан қозғалған материал қазіргі Техас пен Флоридаға дейін жеткен, және соққы орнынан шамамен қашықтықтағы шөгінділерді бұзған болуы мүмкін. Соққы 9–11 магнитудалы сейсмикалық оқиғаны тудырды. Кратерден ыстық шаң, күл және бу бұлты таралды, жарылыс нәтижесінде атмосфераға 25 триллион тоннаға дейін қазылған материал шығарылды. Бұл материалдың бір бөлігі орбитадан шығып, Күн жүйесінде тарады.
A cloud of hot dust, ash and steam would have spread from the crater, with as much as 25 trillion metric tons of excavated material being ejected into the atmosphere by the blast. Some of this material escaped orbit, dispersing throughout the Solar System,
Салыстырмалы түрде терең емес судың әсерінен буланған тау жыныстары құрамында күкіртке бай гипс, Креда кезеңінің төменгі бөлігінен алынған, атмосфераға енгізілді. 2008 жылы кратердің сейсмикалық суреттерін қолданған зерттеушілер соққылаушы элемент бұрын болжалғаннан гөрі терең суға түсіп, атмосферада сульфат аэрозольдерінің көбеюіне әкелген болуы мүмкін, себебі буланған ангидритпен әрекеттесу үшін су буының көбірек болуы мүмкін. Бұл соққыны климатты салқындатып, қышқыл жаңбырды тудыру арқылы одан да қауіптірек етуі мүмкін еді. Шаң мен бөлшектердің шығарындылары Жердің бүкіл бетін бірнеше жыл бойы, мүмкін он жылға дейін жауып, тірі организмдер үшін қиын ортаны жаратты. Карбонат тау жыныстарының жойылуынан пайда болған көмірқышқыл газының өндірісі кенеттен парниктік әсерге әкелген болар еді. Lomax және басқалар (2001) әзірлеген оқиғаның моделі ұзақ мерзімді перспективада бастапқы өнімділіктің таза деңгейі жоғары көмірқышқыл газының жоғары концентрациясына байланысты әсер ету деңгейінен жоғары болуы мүмкін екенін көрсетеді. Соққының ұзақ мерзімді жергілікті әсері – "соңында жер бетіндегі су аз болатын аймақта адам қоныстануына қолайлы жағдай туғызған" Юкатан шөгінді бассейнінің құрылуы болды.
Геофизикалық деректер
Кратер табылғаннан бері оның теңіз жағалауындағы екі сейсмикалық толқынды бейнелеу деректер жинағы алынды. Бұрыннан бар 2D сейсмикалық деректер жиынтығы да пайдаланылды, олар бастапқыда көмірсутектерді іздеу үшін жиналған болатын. 1996 жылдың қазан айында BIRPS тобы жалпы ұзындығы - болатын үш ұзын 2D сызықтың деректерін жинады. Ең ұзын сызық, Chicx A, жағалауға параллель бағытта алынды, ал Chicx B және Chicx C тиісінше солтүстік-батыс – оңтүстік-шығыс және оңтүстік-оңтүстік-батыс – солтүстік-солтүстік-шығыс бағыттарында алынды. Қалыпты сейсмикалық толқынды бейнелеумен қатар, кең бұрышты сындыру бейнелеуін жүзеге асыру үшін құрлықта да деректер тіркелді. 2005 жылы тағы бір профильдер жинағы алынды, бұл 2D тереңдеуге енетін сейсмикалық деректердің жалпы ұзындығын жеткізді. Бұл зерттеуде сонымен қатар теңіз түбіндегі сейсмометрлер мен құрлықтағы станциялар қолданылды, бұл кратердің жылдамдық құрылымын жақсырақ түсіну үшін 3D уақыттық инверсия жасауға мүмкіндік берді. Деректер бұрғылау орналасқан жерлерді анықтауға көмектесу үшін интерпретацияланған теңіз сыртындағы шың сақинасының айналасына шоғырландырылды. Сонымен қатар, профильдердің бойымен ауырлық туралы деректер жиналды. Деректерді алуды Ұлттық ғылым қоры (NSF) және Табиғи ортаны зерттеу кеңесі (NERC) қаржыландырды, ал логистикалық қолдауды Мексиканың Ұлттық автономды университеті (UNAM) және Юкатан ғылыми зерттеу орталығы (CICY – Yucatán Center for Scientific Investigation) көрсетті.
Ұңғыма бұрғылау
Юкатан түбегіндегі Pemex компаниясы бұрғылаған көмірсутектерді іздеуге арналған бұрғылау шұңқырларынан алынған аралық өзекті үлгілер пайдалы деректер берді. 1995 жылы ЮНАМ сегіз толық өзекті бұрғылау жүргізді, олардың үшеуі (ЮНАМ 5, 6 және 7) негізгі кратер жиегінен тыс жердегі шығарылған қалдықтарға жеткілікті тереңдікке енді. 2001–2002 жылдары Халықаралық құрлықтық ғылыми бұрғылау бағдарламасы аясында Хасиенда Якскопойл маңында Якскопойл 1 (немесе көбінесе Yax 1) деп аталатын ғылыми бұрғылау жүргізілді. Бұрғылау үздіксіз жүргізіліп, соққылық тау жыныстарындан өтті. Комиссия Федерал де Электрисидад (Федералды электр энергиясы комиссиясы) ЮНАМ-мен бірлесіп үш толық өзекті бұрғылау жүргізді. Олардың бірі (BEV 4) шығарылған қалдықтарға жетті. 2016 жылы Ұлыбритания мен АҚШ-тың бірлескен тобы Халықаралық мұхитты зерттеу бағдарламасының 364-ші экспедициясының бөлігі ретінде M0077A деп аталатын бұрғылау арқылы кратердің орталық аймағындағы шың сақинасынан алғашқы теңіз өзегінің үлгілерін алды. Бұрғылау теңіз түбінен төменге дейін жетті.
Морфология
Чиксулуб кратерінің формасы мен құрылымы (морфологиясы) негізінен геофизикалық деректерден белгілі. Оның анық концентрлі көп сақиналы құрылымы бар. Сыртқы сақина сейсмикалық толқын деректері арқылы анықталды. Ол кратер ортасынан дейін жетеді және кратер ортасына қарай төмендейтін жарықтар сақинасынан тұрады, бұл маңызды қыртыстың деформациясының сыртқы шегін көрсетеді. Бұл оны Жердегі ең ірі үш соққы құрылымының біріне айналдырады. Оның радиусы арасында өзгереді. Сақиналық құрылымдар оңтүстік, батыс және солтүстік-батыс бөліктерінде жақсы дамыған, ал құрылымның солтүстік және солтүстік-шығыс бөліктерінде көрінісі нашарлайды. Бұл соққының кезінде су тереңдігінің өзгеруімен байланысты деп есептеледі, су тереңдігі айтарлықтай терең болған аймақтарда сақиналар нашар анықталған. Әртүрлі қалыңдықтағы қызыл түсті шөгінділер, дейін, әсіресе аймақтың оңтүстік бөлігінде граниттік негізге жабысқан. Бұл континенттік шөгінді тау жыныстары триас және юра кезеңдеріне жатады деп саналады, бірақ олар төменгі бор кезеңіне дейін созылуы мүмкін. Төменгі бор кезеңінің төменгі бөлігі доломиттен, аралас сусыз бен гипстен тұрады, ал жоғарғы бөлігі әктастан, доломит пен сусыздан құралған. Бор кезеңінің қалыңдығы бұрғылау ұңғымаларында дейін өзгереді. Жоғарғы бор кезеңі негізінен платформалық әктастан, марль мен аралас сусыздан тұрады. Оның қалыңдығы дейін жетеді. Юкатан аймағында Юкатан ойысы деп аталатын бор алабының бар екендігіне дәлелдер бар, ол шамамен оңтүстік-солтүстік бағытында созылып, солтүстікке қарай кеңейеді, бұл байқалған қалыңдық өзгеріштерін түсіндіреді.
The ring structures are best developed to the south, west and northwest, becoming more indistinct towards the north and northeast of the structure. This is interpreted to be a result of variable water depth at the time of impact, with less well defined rings resulting from the areas with water depths significantly deeper than
Red beds of variable thickness, up to , overlay the granitic basement, particularly in the southern part of the area. These continental clastic rocks are thought to be of Triassic to Jurassic age, although they may extend into the Lower Cretaceous. The lower part of the Lower Cretaceous sequence consists of dolomite with interbedded anhydrite and gypsum, with the upper part being limestone, with dolomite and anhydrite in part. The thickness of the Lower Cretaceous varies from up to in the boreholes. The Upper Cretaceous sequence is mainly platform limestone, with marl and interbedded anhydrite. It varies in thickness from up to There is evidence for a Cretaceous basin within the Yucatán area that has been named the Yucatán Trough, running approximately south–north, widening northwards, explaining the observed thickness variations.
Тез соққыдан шыққан тау жыныстары
Ең көп кездесетін әсерлі тау жыныстары – Чиксулуб кратерінің айналасында бұрғыланған көптеген тереңдіктерден табылған суэвиттер. Суэвиттердің көп бөлігі соққыдан кейін жақын уақытта мұхит суының кратерге қайта ағылуымен қайта орналастырылды. Бұл кратердің ішкі бөлігінен басталып, сыртқы шетіне дейін созылатын суэвит қабатын құрады. Кратердің орталық бөлігін әсерлі балқыған тау жыныстары толтырған деп саналады, олардың максималды қалыңдығы 400 метрге жетеді. Зерттелген балқыған тау жыныстарының үлгілері негізгі құрамы жағынан жер асты тау жыныстарына ұқсас, бірақ құрамында кредалық карбонаттардан пайда болған карбонаттық компоненттердің болуы байқалады. M0077A тереңдігінен алынған балқыған тау жыныстарын талдау екі түрлі балқыған тау жынысын көрсетті: жоғарғы әсерлі балқыма (UIM), химиялық құрамында және сирек кездесетін әк тастың фрагменттерінің болуында карбонаттық компоненті анық байқалады, және карбонаттық компоненті жоқ төменгі әсерлі балқыма тасушы бірлік (LIMB). Екі балқыма арасындағы айырмашылық, бұрғыдағы LIMB арқылы бейнеленген бастапқы әсерлі балқыманың жоғарғы бөлігі, жер қыртысының беткі қабаттарынан түскен материалдармен араласып, кратерге қайта түскені немесе UIM құрамына кіргенімен байланысты деп түсіндіріледі. Пик сақинасындағы бұрғылаудан алынған "қызғылт гранит" – сілтілік дала шпатына бай гранитоид, кратердің қалыптасуымен және одан кейінгі пик сақинасының дамуымен байланысты болған күшті деформациялық белгілерді көрсетеді. Гранитоидтың тығыздығы және P толқынының жылдамдығы әдеттегі граниттік жер асты тау жыныстарына қарағанда едәуір төмен. M0077A тереңдігінен алынған өзектің зерттелуі даму ретімен келесі деформациялық белгілерді көрсетті: дән шекаралары бойымен және олар арқылы кең таралған жарықтар, кесетін жарықтардың жоғары концентрациясы, катаклазит және ультракатаклазит жолақтары, сондай-ақ кейбір пластикалық деформациялық құрылымдар. Бұл деформациялық тізбек бастапқы кратердің қалыптасуымен, акустикалық сұйықтандырумен және соққыдан балқыған тау жыныстарын қамтитын жарық аймақтарымен қатар жүрген кесетін деформациямен байланысты деп есептеледі. Теңіз түбінен төменгі пик сақинасын бұрғылау кезінде Жер қыртысының шамамен 1,4 × 105 км3 көлемін өзгерткен және жүздеген мың жылдар бойы сақталған ірі гидротермальдық жүйе табылды. Бұл гидротермальдық жүйелер, Чиксулуб әсер етушісінен әлдеқайда ірі әсер етушілердің Жер бетіне тиген кездегі Хадей эоны үшін өмірдің әсерлі тектігі гипотезасын қолдауы мүмкін.
Жарылыстан кейінгі геология
Шабуылдың тікелей әсері тоқтағаннан кейін Чиксулуб айманындағы шөгінділер әсерге дейін тән болған қалың қабатты карбонатты платформаның шөгінді ортасына қайта оралды. Палеоцен дәуіріне дейін созылатын бұл тізбек марль мен әктастан тұрады, оның қалыңдығы шамамен 5 метрге жетеді. Бұл жердегі судың беттік көрінісі – жер асты суларының басым ағынының аймағы, ол суды оңтүстіктегі толықтыру аймағынан жағалауға қарай карстық сулы қабаттар жүйесі арқылы жылжытады. Кеноталардың орналасқан жерлерінен карстық сулы қабат астыңғы кратер шетімен тығыз байланысты, бұл байланыс дифференциалдық ығысудан туындаған жоғары деңгейдегі жарықтар арқылы болуы мүмкін.
caused by differential compaction.
Жарылыс элементінің астрономиялық шығу тегі
2007 жылдың қыркүйегінде Nature журналында жарияланған бір есеп Чиксулуб кратерін жасаған астероидтің тегі туралы болжам жасады. Баптистина туысы кейіннен Чиксулуб астероидінің болуы мүмкін емес көзі деп есептелді, себебі 2009 жылы жарияланған спектрографиялық талдау 298 Баптистинаның құрамы Чиксулуб соқтығысушысының болжамдалып отырған көміртекті хондрит құрамынан ерекшеленетінін, S типіндегі астероидқа тән екенін көрсетті. 2011 жылы Wide field Infrared Survey Explorer спутнігінен алынған деректер Баптистина туысын құраған соқтығысудың шамамен 80 миллион жыл бұрын болғанын анықтады. Бұл Баптистина туысынан шыққан астероидтің Чиксулуб кратерін жасауының ықтималдығын төмендетті, өйткені астероидтің резонансы мен соқтығысу процесі әдетте ондаған миллион жылға созылады. 2010 жылы тағы бір гипотеза жаңадан ашылған 354P/LINEAR астероидін, Флора астероидтар туысының мүшесін, K–Pg соқтығысуының ықтимал қалдық тобы ретінде қарастырды. 2021 жылдың шілдесінде жүргізілген зерттеу сандық модельдеуге негізделген, соқтығысушының астероид белдеуінің сыртқы бөлігінен шыққандығын көрсетті. 1980 жылы кратерді сипаттаған алғашқы мақалада оның диаметрі шамамен 500 метр болатын астероидтың әсерінен пайда болғаны айтылды. 1984 жылы жарияланған екі мақалада соқтығысушының Оорт бұлтынан келген комета болуы мүмкін деген болжам жасалды, ал 1992 жылы кометалардың бөлшектенуі соқтығысу жиілігін арттыруы мүмкін екені ұсынылды. Сол айда Ави Лоуб және оның әріптесі Scientific Reports журналында жариялаған зерттеуінде соқтығысушының астероид емес, бөлшектенген кометадан шыққан фрагмент болуы мүмкін екенін айтты – бұл ғалымдар арасында ұзақ жылдар бойы басты кандидат болып келді. Бірақ маусым айында Astronomy & Geophysics журналында жарияланған қарсы пікір, мақалада соқтығысу нәтижесінде бүкіл әлемге тараған иридийдің мөлшері (шамамен 5%) кометаның кратерді жасауға қажетті көлемдегі әсерінен туындауы мүмкін емес екенін, ал Лоуб және авторлар комета соқтығысуының ықтималдығын жоғары бағалағанын атап өтті. Олар астероид соқтығысушысының барлық қолда бар дәлелдермен сәйкес екенін және комета соқтығысушысын толығымен жоққа шығаруға болатынын анықтады.