ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM Rocznik Polskiego Towarzystwa Meteorytowego Vol. 8, 2017 Romuald KOSINA 1 Uwagi o zmienności suewitów Remarks on the variability of suevites Abstract: Suevite is the impact breccia rock with glass particles that attracts the attention of researches because of its broad variability. Many characteristics of the environment and impact process determine this attention, and, in consequence, various descriptions and names of the rock are presented in the literature. The Rochechouart impact structure is a good example of suevite or suevite-like rock diversity in its several localities (Rochechouart, Chassenon, LaValette, Montoume). The relationships between suevite components and target rocks can be exemplified by Kara and Popigai and other astroblemes. To simplify the classification of the rock, its main and more stable components (matrix, glass, clasts) should be considered. More detailed analysis of the suevite components can be used for sub-classifications, similarly as it is done for other Earth rocks. In addition, a short description of suevites from various astroblemes is presented. The possibility of the monomict suevite breccia creation is discussed. Keywords: suevites, components, variability, classification Wstęp Ska³a impaktowa zwana suewitem przyci¹ga uwagê badaczy ze wzglêdu na z³o onoœæ procesów prowadz¹cych do jej powstania oraz z³o onoœæ jej struktury. Jest to jeden z typów brekcji impaktowej. We wstêpnej propozycji nomenklatorycznej przygotowanej w Podkomisji Systematyki Ska³ Metamorficznych (the Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks, SSMR) dla Miêdzynarodowej Unii Nauk Geologicznych (the International Union of Geological Sciences, IUGS) przez Stöfflera i Grive go (Stöffler i Grieve 1994) suewit jest brekcj¹ polimiktyczn¹ z cz¹steczkami stopu (skalnego). Autorzy nie zaznaczaj¹ tu obecnoœci w matriks klastów szkliwa. French (1998) okreœla suewit jako brekcjê z fragmentami stopu/szkliwa, nie podkreœla jednak tego, e jest to brekcja polimiktyczna. Mo e autor uwa a tê cechê za oczywist¹. Gurov i in. (1998) odpowiednio do definicji Stöfflera i Grieve go uznaj¹ za suewit jak¹kolwiek polimiktyczn¹ brekcjê 1 Instytut Biologii Œrodowiskowej, Uniwersytet Wroc³awski, Przybyszewskiego 63/65, 51-148 Wroclaw; e-mail: kosina@biol.uni.wroc.pl
Romuald KOSINA 85 impaktow¹ zawieraj¹c¹ szkliwo. Ostatnio, w odniesieniu do stanu matriks suewitu, podkreœla siê, e jest ona drobnocz¹steczkowa, wrêcz pylasta (ang. particulate), co zastêpuje cechê klastycznoœci matriks we wczeœniejszej definicji (Grieve i in. 2015, Osinski i in. 2016). Cechê pylastoœci matriks weksponowano po badaniach w transmisyjnym mikroskopie elektronowym. Zastosowanie nowej techniki badawczej zmieni³o definicjê. Nowych technik badañ jest wiele. Powstaje pytanie: Czy zastosowanie nowych technik, odkrywanie nowych cech, powinno byæ podstaw¹ do zmieniania definicji? Definicje staj¹ siê wówczas coraz bardziej szczegó³owe, klasyfikacja coraz bardziej z³o ona. Ró norodna natura suewitów implikuje wiele pytañ. Poni szy przegl¹d literatury oraz oryginalne przyk³ady suewitów mog¹ u³atwiæ odpowiedzi na te pytania. Suewit Ries Suewit Ries uwa any jest za modelowy obiekt nie tylko ze wzglêdu na wszechstronnoœæ badañ wykonanych na tej skale, ale równie z prozaicznego powodu nazwy ska³y. Niemiecki geolog Eberhard Frass jako pierwszy w 1919 roku opisa³ tê ska³ê z krateru Ries, znajduj¹cego siê w Szwabii, i nada³ jej nazwê suewit (Szwabia, ³ac. Suevia). Dla Frassa i wielu po nim by³a to ska³a wulkaniczna (Schmieder, www). PóŸniej krater Ries rozpoznano jako strukturê impaktow¹. Wyró nia siê dwa typy suewitu: wysokotemperaturowy suewit krateru zalegaj¹cy na brekcji dna krateru (ang. crater lub fallback suevite) oraz powierzchniowy suewit, czêsto zalegaj¹cy poza kraterem (ang. surficial lub fallout suevite). Porowatoœæ obu suewitów Ries jest wysoka i porównywalna z porowatoœci¹ suewitów ze struktur Puchezh- Katunki i Chicxulub (Mayr i Popov 2015). Powierzchniow¹ brekcjê suewitu (surficial suevite) Ries i jego szkliwa opisali Engelhardt i in. (1995). Brekcja wystêpuje na 92 rozproszonych stanowiskach, g³ównie poza kraterem, w innych erozja usunê³a osad impaktowy. Suewit jest stratygraficznie najwy ej osadzonym impaktytem, w ostatnim stadium tworzenia astroblemy. Wychodnie ska³y s¹ dostêpne w wielu starych kamienio³omach. Suewit zawiera ska³y tarczy impaktowej we wszystkich stadiach metamorfizmu szokowego oraz szkliwo impaktowe w ró nych stadiach przekszta³ceñ, w formie aerodynamicznie kszta³towanych bomb. Szkliwo stanowi ok. 10 20% objêtoœci ska³y, klasty ska³ krystalicznych ok. 2 10%, zaœ ska³ osadowych 0,2 1%. Matriks stanowi 70 80% objêtoœci z przewag¹ w niej montmorillonitu (30 40%), cz¹steczek szkliwa (30 50%), ziarn kwarcu (12 14%) oraz mniejszych iloœci skaleni, biotytu, wapieni i drobnych fragmentów ska³. Istnieje zmiennoœæ lokalna tego sk³adu co do wielkoœci klastów i ich iloœci. Efekty szokowe obserwowano w sk³adnikach krystalicznych, brak ich jednak w sk³adniku osadowym. Szkliwa œwie e, niezmienione pozostaj¹ jasne i przejrzyste, zaœ zmienione, zdewitryfikowane ciemne i nieprzejrzyste. Szkliwa niezmienione, po³o one przypowierzchniowo w bry³ach suewitu, mikroskopowo s¹ heterogenne, wystêpuj¹ w nim ziarna kwarcu groniastego (ang. ballen quartz) bêd¹ce stadium pomiêdzy krystobalitem a kwarcem mikrokrystalicznym. W pêcherzykach szkliwa krystalizuje montmorillonit lub kwarc mikrokrysta-
86 Uwagi o zmienności suewitów liczny. W niektórych lokalizacjach krateru, w pêcherzykach krystalizuj¹ zeolity (natrolit, laumontyt) i kalcyt. Szkliwa tworzone w g³êbi bry³ suewitu s¹ zdewitryfikowane, a minera³ami zwi¹zanymi z tym procesem s¹ pirokseny, plagioklazy i magnetyt. Wczeœniej szkliwo ciemnieje przy wy szej zawartoœci elaza. Szkliwo w pe³ni zdewitryfikowane jest czarne. Pirokseny wystêpuj¹ jako trychity i gwiaÿdziste lub punktowe krystality, plagioklazy jako zbliÿniaczone listwy lub wachlarzowe agregaty. Jako Ÿród³o dostarczaj¹ce szkliwa, wskazuje siê gnejsy pod³o a krystalicznego. Bringemeier (1994) z powierzchniowego suewitu opisa³ szkliwa lite i pêcherzykowe oraz sferule szkliwa zawieraj¹ce bezbarwne centrum. Sk³ad mineralny stopu skalnego w Ries uzupe³nia Osinski (2004). Wystêpuje tam sanidyn, plagioklaz, kwarc i ilmenit, w kolejno zmniejszaj¹cych siê iloœciach. W miarolach, krystalizacja fazy gazowej da³a sanidyn i krystobalit. Dla produktów hydrotermalnych w suewitach Ries, g³ównym Ÿród³em ciep³a w fazie po impakcie by³y same suewity (Osinski 2005). Dla wielu prób z suewitu powierzchniowego frakcji <1 mm wykazano du ¹ zmiennoœæ zawartoœci kalcytu, drobnoziarnistych glin (kompleks minera³ów ilastych powstaj¹cych z dewitryfikowanego szkliwa), montmorillonitu, zeolitów, pierwotnych krystalitów, szkliwa krzemionkowego, pêcherzyków i klastów szkliwa. Szkliwa przekszta³cane w montmorillonit cechuj¹ perlitowe spêkania oraz wzrost zawartoœci wody i K 2 O. Montmorillonit wyœciela równie pêcherzyki w szkliwie oraz kawerny i spêkania w suewicie. W pêcherzykach krystalizuje równie kwarc mikrokrystaliczny lub chalcedon. Szkliwo suewitu z wnêtrza krateru jest zupe³nie przekszta³cane w minera³y wtórne. Zmiany te zachodzi³y w temperaturach powy ej 200 o C, podczas ch³odzenia ska³ impaktowych. Osinski i in. (2004) opisuj¹ zró nicowanie tekstur minera³ów w matriks suewitu powierzchniowego. Autorzy obserwowali zawi³e tekstury fluidalne, globule i sferule, wnikanie minera³ów ilastych w postaci globul do szkliwa krzemionkowego i/lub kalcytu oraz krystalitów skaleni, granatów i piroksenów powstaj¹cych w fazie ch³odzenia stopu. Wyró niono szkliwa krzemionkowe, skaleniowe i o mieszanym sk³adzie. Te ostatnie powsta³y zapewne z gnejsów krystalicznej tarczy. Analiza suewitu doprowadza autorów do wniosku o jego mieszanym pochodzeniu. Prawdopodobnie uczestniczy³y w jego tworzeniu stopy impaktowe z ró nych miejsc krateru. Ta z³o onoœæ suewitu Ries podwa a jego wzorcowy charakter w stosunku do innych struktur impaktowych, powstaj¹cych w innych tarczach i znacznie od niego odmiennych. Suewit jest klastyczn¹ impaktow¹ brekcj¹ polimiktyczn¹ (Stöffler i Grieve 1994) lub bardziej szczegó³owo jest to polimiktyczna brekcja z klastyczn¹ matriks zawieraj¹c¹ fragmenty impaktowego szkliwa i klasty zszokowanych minera³ów i ska³ (Schmieder, www). Grieve i in. (2015) podkreœlaj¹ fakt, e matriks suewitu Ries, bo ta ska³a jest dla autorów obiektem modelowym, jest drobnocz¹steczkowa, pylasta (ang. particulate matrix), a zatem nie klastyczna, jak wy ej. Te pylaste cz¹steczki s¹ rozpoznawane w mikroskopie elektronowym jako cz¹steczki stopu. Sposób powstawania suewitu w Ries autorzy odnosz¹ do œrednich lub du ych astroblem ziemskich. Istotna charakterystyka suewitu, obecnoœæ klastów szkliwa
Romuald KOSINA 87 typu makro lub mikro, dotyczy zdaniem Osinski ego i in. (2016) zarówno cz¹steczek szkliwa, jak i tych cz¹steczek, które by³y szkliwem i pó niej zosta³y przekszta³cone w minera³y ilaste. W wielu krajach Europy i dawnego Zwi¹zku Radzieckiego bardzo ró ne brekcje z klastami stopu opisywane s¹ jako suewity i to powoduje pewne zamieszanie w literaturze przedmiotu. Przy powstawaniu suewitów na z³o onych lub prostych geologicznie tarczach impaktowych, suewit Ries znowu jawi siê jako wzorzec dyskusyjny. Stöffler (2015) podkreœla przy tym z³o on¹ genezê suewitu, z wnêtrza krateru jako pierwotnego suewitu i suewitu powierzchniowego jako ska³y powstaj¹cej w póÿniejszym etapie impaktu. Wydaje siê, e przy zastosowaniu nowych technik rozpoznawania suewitu nie ma potrzeby zmieniania jego definicji. Nowoœci¹ by³by jedynie fakt, e ska³a wczeœniej nie nazwana suewitem, staje siê nim po bardziej szczegó³owych analizach. Zatem tak, jak uznaj¹ to Gurov i in. (1998) przy charakterystyce ma³ego krateru Iliñce na Ukrainie, ka da brekcja polimiktyczna zawieraj¹ca szkliwo (lub wtórne jego przekszta³cenia, wg Osinski i in. 2016) jest suewitem. *** Poni ej prezentowane s¹ pojedyncze okazy ró nych brekcji suewitu (zakup internetowy). Przyk³ad suewitu Ries przedstawia rycina 1. Okaz jest wyraÿnie porowaty z drobnymi kawernami, wiêkszymi klastami czarnego szkliwa, kwarcu i skaleni oraz minera³ów ilastych barwy popielatej lub jasnobr¹zowej. Wiele drobnych klastów ma kszta³t globul (ryc. 1A). Klasty (bomby) szkliwa o teksturze fluidalnej zawieraj¹ liczne puste pêcherzyki (ryc. 1B), które wyœcielone s¹ montmorillonitem (ryc. 1C). Obraz mikroskopowy pokazuje obecnoœæ w szkliwie klastów ró nych minera³ów, w tym listewek skaleni (?) (ryc. 1D). W matriks rozpoznaæ mo na fragmenty izotropowe, szkliste, w tym sferule, czasem z jasnym kryszta³em w centrum (ryc. 1E) oraz pêcherzyki szkliwa pokryte wewn¹trz kryszta³kami minera³u wtórnego (kwarc, chalcedon?) (ryc. 1F). Na nim dochodzi do kolejnej mineralizacji. Suewity struktury Rochechouart Rochechouart jest przyk³adem du ej astroblemy utworzonej w krystalicznej tarczy Masywu Centralnego we Francji. Obecnie przederozyjn¹ œrednicê struktury szacuje siê na 40 50 km (Lambert 2010). W pod³o u rozpoznano gnejsy, leptynity, amfibolity i dioryty intrudowane przez granitoidy. Allochtoniczne impaktyty w górnych poziomach depozytu to: czerwona brekcja zwana czerwonym suewitem oraz zalegaj¹ca na niej brekcja szklista zwana zielonym suewitem (Kelley i Spray 1997). Sapers i in. (2014) rozpoznali trzy zespo³y hydrotermalne w strukturze: minera³y ilaste, wêglany i tlenki. Pomiêdzy impaktowymi stopami skalnymi z licznymi klastami a suewitami ze szkliwem stwierdzili ci¹g³oœæ form. Ten fakt jest istotny dla dok³adnej identyfikacji suewitu. W strukturze Rochechouart, w lokalizacji Rochechouart odkryto wychodnie zarówno brekcji monomiktycznych jak i polimiktycznych, co stanowi o dodatkowej zmiennoœci impaktytów w du ych kraterach, tzn. mo liwoœci odnajdywania w nich monomiktycznych brekcji suewi-
88 Uwagi o zmienności suewitów Ryc. 1. Suewit Ries. A brekcja z zaznaczonymi (strzałki) klastami czarnego szkliwa; B bomba szkliwa z licznymi pęcherzykami i fluidalną teksturą; C szkliwo pęcherzykowe z wypełnieniami montmorillonitem; D szkliwo z klastami mineralnymi w nim; układ linii wskazuje na teksturę fluidalną (biały marker); E izotropowe fragmenty szkliwa oraz sferule, również z krystalicznym centrum; F fragment izotropowego szkliwa z otwartymi pęcherzykami z warstewką minerału wtórnego wewnątrz. D, E, F nikole x lub częściowo x. A podziałka milimetrowa. Oryg. tu. Allochtoniczne impaktyty struktury s¹ z³o one i heterogenne. Wœród nich wyró niono piêæ typów z nazwami pochodz¹cymi od ich szczegó³owych lokalizacji: brekcja typu Rochechouart (brekcja skalna), suewit Chassenon, impaktowa brekcja ze stopem (typ La Valette), brekcja Montoume (suewit z czerwonym spoiwem) i drobnokrystaliczny stop skalny (stop Babaudus). Brekcja Rochechouart ma ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 8, 2017
Romuald KOSINA 89 drobnoziarnist¹ matriks o teksturze kataklastycznej, z licznymi klastami ska³ i minera³ów, g³ównie skaleni, mik i kwarcu. W brekcji autorzy nie stwierdzili klastów szkliwa. Niektóre klasty kwarcu s¹ czêœciowo stopione. W brekcji identyfikowano wiele cech metamorfizmu impaktowego. Suewit Chassenon ma podobn¹ matriks i klasty tych samych minera³ów. Klasty szkliwa s¹ nieregularne, ameboidalne. Szkliwo ma ró n¹ barwê, czarn¹, jasnozielon¹, intensywnie zielon¹ i niebiesko- -zielon¹. Suewit La Valette (suewit stopowy) zawiera do 60% domen stopu ze szkliwem. Szkliwo otacza wiele klastów skalnych. Liczne kawerny w matriks s¹ wype³nione minera³ami ilastymi. Brekcja Montoume ma matriks o ró nym kolorze, od szaro-br¹zowej do czerwonej. W czêœci matriks rozpoznawana jest tekstura fluidalna. Dominuj¹ w niej klasty kwarcu i skaleni. Stop Babaudus ma naturê krystaliczno-wezykularn¹. W matriks s¹ nieliczne klasty. Szczegó³owa analiza impaktytów Rochechouart doprowadzi³a autorów (Sapers i in. 2014) do zmiany ich nazw. I tak: brekcja Rochechouart, lokalnie monomiktyczna, najczêœciej polimiktyczna, jest skaln¹ brekcj¹ impaktow¹ (ang. lithic impact breccia), brekcja Chessenon ( zielony suewit ) jest brekcj¹ impaktow¹ ze stopem (ang. melt-bearing impact breccia), typ La Valette to impaktyt ze stopem (ang. melt-rich impactite), typ Montoume to drobnoziarnisty skalny stop impaktowy (ang. particulate impact melt rock), typ Babaudus to impaktowy stop skalny (ang. impact melt rock). Bior¹c pod uwagê warunek obecnoœci szkliwa w suewitach, impaktyty z Chassenon i La Valette nale y uznaæ za suewity. Zmiany wtórne w impaktytach struktury Rochechouart s¹ du e, czêsto nawet trzeciego stopnia, szczególnie w typach La Valette i Babaudus. Tu wa ne by³oby oznaczenie minera³ów pochodz¹cych z dewitryfikacji szkliwa, gdy to byæ mo e poszerzy³oby listê lokalizacji suewitów w tej strukturze. Podobieñstwa w tworzeniu impaktytów z krystalicznej tarczy stwierdzono pomiêdzy Rochechouart i struktur¹ Bo³tysz na Ukrainie (Sapers i in. 2014). *** Przyk³ady impaktytów ze struktury Rochechouart przedstawiaj¹ ryciny 2 i 3. Br¹zowy okaz z Rochechouart zawiera nieliczne klasty skaleni i kwarcu otoczone zielonawymi minera³ami ilastymi, w kawernach matriks s¹ mikrokryszta³ki kwarcu oraz na nich hematyt (ryc. 2A). Okaz z Montoume o barwie czerwono-br¹zowej ma zwart¹, tward¹ matriks oraz wyraÿne klasty skalne, m.in. gnejsu (ryc. 2B). Okaz La Valette o barwie popielatej zawiera drobne klasty szkliwa, kwarcu i ilaste o teksturze fluidalnej przekszta³cone szkliwo (ryc. 2C). Okaz z Chassenon ( zielony suewit ) jest typow¹ brekcj¹ polimiktyczn¹. Klasty w jego matriks s¹ wyraÿne, pochodz¹ce z wczeœniejszego zbrekcjowania ska³ macierzystych. Klasty szkliwa s¹ drobne, kwarcu bywaj¹ silnie spêkane, liczne s¹ kawerny z wtórnymi mineralizacjami. Szczegó³y strukturalne tych impaktytów przedstawia rycina 3. Dotycz¹ one zbrekcjowania klastów, vide klast kwarcu z Montoume (ryc. 3B), mineralizacji
90 Uwagi o zmienności suewitów Ryc. 2. Skały impaktowe struktury Rochechouart. A okaz z miejscowości Rochechouart (strzałki: biała kawerny pokryte minerałami wtórnymi, w tym hematytem; czarna mikroklasty kwarcu lub skaleni otoczone minerałami ilastymi); B okaz z Montoume (strzałka klast gnejsu wtórnie zmetamorfizowanego impaktem); C okaz z La Valette (strzałki: biała klast ciemnego szkliwa, czerwona kwarc, czarna ilaste o teksturze fluidalnej (linia przerywana)); D okaz z Chassenon (strzałki: biała spękany klast kwarcu, czarna ciemne szkliwo). Podziałka milimetrowa. Oryg. wtórnych: kawerny ze skupieniami proszkowego hematytu (Rochechouart, ryc. 3A), minera³y ilaste w pustkach La Valette (ryc. 3C) i Montoume (ryc. 3D) oraz struktur w matriks: kryszta³ów skaleni (?) w Rochechouart (ryc. 3E) oraz sferul w Montoume, La Valette i Chassenon (ryc. 3F, G, H). Sferule te maj¹ czêsto jasne, krystaliczne centrum. Suewity Europy Wschodniej Tê grupê impaktytów charakteryzuj¹ okazy ze struktur Kara, Popigaj, Ternowka i Jänisjärvi (patrz równie ten tom, impaktyty struktury Iliñce). Suewity zawieraj¹ matriks i w niej ró ne klasty: szkliwa zwane witroklastami, ska³ jako litoklasty, minera³ów okreœlane jako krystaloklasty, owalne klasty ska³ osadowych granoklasty i lapille, czêsto akrecyjne. Dla niektórych badaczy rosyjskich takie typy klastów s¹ podstaw¹ do podzia³u suewitów na np. krystalowitroklastyczny z przewag¹ krystaloklastów nad witroklastami lub witrogranoklastyczny z przewag¹ klastów szkliwa nad klastami ska³ osadowych. Tak¹ klasyfikacjê suewitów ze struktury Popigaj odnajdujemy u Masaitisa (Masaitis 2003). Typy przedstawione na ryc. 4A, B, C, D, E i pochodz¹ce ze struktur Kara, Popigaj i Ternowka niew¹tpliwie takiej klasyfikacji siê poddaj¹. Odró niaj¹ siê one miêdzy sob¹ typami litoklastów, w zale noacta SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 8, 2017
Romuald KOSINA 91 Ryc. 3. Szczegóły struktury impaktytów Rochechouart. A typ Rochechouart, kawerny w matriks z wtórną mineralizacją, w tym hematytu (strzałki); B typ Montoume z klastem kwarcu uprzednio skataklazowanym; C typ La Valette, globule wtórnych minerałów ilastych (strzałki); D typ Chassenon, minerały wtórne w kawernie matriks; E typ Rochechouart, kryształy skaleni (?) w matriks; F typ Montoume, sferula z jasnym kryształem w centrum z izotropowej matriks; G typ La Valette, sferule w matriks; H typ Chassenon, sferule z kryształami w centrum (strzałki) i fragmenty drobnokrystalicznej matriks. E, F, G, H nikole częściowo x. Oryg. ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 8, 2017
92 Uwagi o zmienności suewitów œci od charakteru tarczy impaktowej, czy te procentowym udzia³em stopu i szkliwa w matriks. Dressler i Reimold (2001) bardziej opisowo charakteryzuj¹ suewity struktury Popigaj zwracaj¹c uwagê no poziom ich lityfikacji i stopieñ zeszklenia matriks. Wœród badanych suewitów wyró niaj¹ równie ska³ê typu suewitu Ries. Odmienne typy suewitów Popigaj i Jänisjärvi przedstawia rycina 4F, G, H. S¹ to ska³y wybitnie szkliste, lite (ryc. 4F), s³abo pêcherzykowe (ryc. 4G) lub o teksturze w pe³ni pêcherzykowej (ryc. 4H), z nielicznymi klastami lub ziarnami rekrystalizuj¹cego kwarcu. Ten ostatni typ nazywany jest te tufizytem (Vishnevsky i in. 2006). Okreœlenie takiego szklistego stopu jako suewit jest dyskusyjne, w okazie mo na odnaleÿæ tylko relikty minera³ów przekszta³conych ska³, np. biotyt (Kosina 2015). Okazy powy sze (ryc. 4F, G, H) s¹ raczej stopami skalnymi, o bardzo wysokim % szkliwa. Analizowane okazy powsta³y na ró nych geologicznie tarczach impaktowych: struktura Kara (Rosja) w paleozoicznych ska³ach osadowych z dajkami diabazów (Badjukov i in. 2002), st¹d liczne w jej suewitach klasty mu³owców, ska³ wêglanowych czy piaskowców; pod³o e geologiczne struktury Popigaj (Rosja) jest ró norodne, w postaci gnejsów, diabazów, kwarcytów, i³owców, wapieni, piaskowców, glin i wêgli (Deutsch i in. 2000), ale ska³y krystaliczne mia³y tu znaczny udzia³ w tworzeniu impaktytów; struktura Ternowka (Ukraina) zidentyfikowana na prze³omie lat 1979/1980 (Nikol skiy i in. 1983, Sharpton i in. 2013) powsta³a na krystalicznej Tarczy Ukraiñskiej zbudowanej g³ównie z granitów i gnejsów. Struktura jest czêœciowo dostêpna w wykopach odkrywki Pierwomajsk. impaktyty struktury Jänisjärvi (Rosja, Karelia) dostêpne s¹ w wychodniach na wyspach jeziora utworzonego w miejscu impaktu. Krystaliczn¹ tarczê tworz¹ zgnejsowane granity, migmatyty i ³upki, rzadziej kwarcyty (Feldman i in. 1979, Raitala 1997, Salminen i in. 2006). Okaz suewitu Popigaj z ryc. 4D zawiera w matriks klasty szkliwa pêcherzykowego i litego, z zatopionymi w nim subklastami kwarcu i skaleni, oraz klasty kwarcu groniastego (struktura ballen ) ryciny 5A, B. Inny okaz suewitu -tufizytu Popigaj (ryc. 4H) zawiera szkliwo wybitnie pêcherzykowe (ryc. 5E) i tu nale y zakwestionowaæ jego opis jako suewitu. W impaktycie z Jänisjärvi (ryc. 4F) mo na rozpoznaæ nieliczne litoklasty, czêœciowo stopione, skaleniowy i gnejsu (ryc. 5C), zaœ w jego matriks szkliwo, kryszta³y skaleni (?) oraz sferule (ryc. 5G). Suewit Kara (ryc. 4A) ma w mikrokrystalicznej matriks (ryc. 5F) klasty porowatego stopu (ryc. 5D), zaœ inny okaz suewitu Kara (ryc. 4C) w szklistej matriks ma pêcherzyki z warstewk¹ minera³ów wtórnych (ryc. 5H), podobne do pêcherzyków w szkliwie suewitu Ries (ryc. 1F). W powy szych suewitach odnotowaæ mo na czêste wystêpowanie pirytu lub chalkopirytu, w postaci wiêkszych ziarn (Kara, ryc. 6A) lub mikroziarn, te np. zawsze w y³kach stopu (szkliwa) kwarcowego w suewicie z Ternowki (ryc. 6B). Wtórne mineralizacje w tych suewitach s¹ czêste i ró norodne, najpospolitsze to minera³y ilaste zastêpuj¹ce szkliwo, np. impaktyty z Kara i Popigaj (ryc. 6C, D).
Romuald KOSINA 93 Ryc. 4. Suewity struktur: A Kara z klastami stopu u góry i drobnoziarnistej brekcji u dołu; B Kara z klastami ciemnych mułowców i ziarnistych piaskowców; C Kara z klastami stopu z prawej i białymi klastami węglanów; D Popigaj z klastem stopowo zmienionego gnejsu (strzałka) i dajką stopu w centrum; E Ternowka z dużymi klastami granitu i gnejsu (strzałka biała) oraz szkliwem kwarcowo-skaleniowym w postaci jasnych smug (strzałka czerwona), F Jänisjärvi z nielicznymi klastami w szklistej matriks i żyłkami z wtórną mineralizacją; G Popigaj o szklistej matriks i nielicznymi ziarnami kwarcu; H Popigaj o szklistej, pęcherzykowej matriks i ziarnami rekrystalizowanego kwarcu. Podziałka milimetrowa. Oryg. ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 8, 2017
94 Uwagi o zmienności suewitów Ryc. 5. Klasty i matriks impaktytów pokazanych na ryc. 4. A suewit Popigaj (ryc. 4D) z klastami ciemnego szkliwa pęcherzykowego (strzałki); B suewit Popigaj (ryc. 4D) z klastem litego ciemnego szkliwa z jasnymi subklastami stopu kwarcowo-skaleniowego (strzałka biała) oraz klastem kwarcu groniastego (strzałka niebieska); C suewit Jänisjärvi (ryc. 4F) z klastami stopu skaleniowego (?) (strzałka niebieska), stopu gnejsu (strzałka czarna) oraz szczelina z wtórną krystalizacją kwarcu i FeO (strzałka biała); D suewit Kara (Fig. 4A), duży klast drobnopęcherzykowego stopu; E suewit Popigaj (ryc. 4H), matriks w postaci szkliwa pęcherzykowego; F suewit Kara (ryc. 4A), fragmenty mikrokrystalicznej matriks; G suewit Jänisjärvi (ryc. 4F), izotropowa matriks ze sferulami (strzałki czerwone) i kryształami skaleni (?) (strzałki czarne); H suewit Kara (ryc. 4C), drobnoziarnista matriks (szkliwo) z pęcherzykami wyścielonymi minerałami wtórnymi (strzałki białe). E, F, G, H nikole częściowo x. Oryg. ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 8, 2017
Romuald KOSINA 95 Ryc. 6. Przykłady mineralizacji wtórnej w suewitach Kara, Popigaj i Ternowka. A ziarno litego pirytu (strzałka) w połączeniu z krystalizacją mikrożyłek (część górna jaśniejsza) w otoczeniu jasnych i ciemnych klastów stopu w suewicie Kara z ryc. 4A; B suewit Ternowka z żyłką stopu kwarcu (linie przerywane) i licznymi ziarnami pirytu w niej (strzałki); C klast kalcytu otoczonego szkliwem przekształconym w zielonawy minerał ilasty (strzałka), suewit Kara z ryc. 4C; D wtórne minerały ilaste (smektyty?) w szkliwie suewitu tufizytu Popigaj z ryc. 4H. Oryg. Uwagi końcowe Wiêkszoœæ autorów podkreœla cechê polimiktycznoœci suewitu. Byæ mo e we wszystkich znanych astroblemach, gdzie na ró nych ska³ach krystalicznych zalegaj¹ ska³y osadowe, obecne w momencie impaktu, suewit mo e byæ brekcj¹ tylko polimiktyczn¹. Jest to stan wysoce prawdopodobny w du ych strukturach, w których tarcza impaktowa jest geologicznie ró norodna. Zwraca jednak uwagê fakt, e w niema³ej strukturze Rochechouart, w lokalizacji Rochechouart odnotowano wystêpowanie brekcji monomiktycznej i polimiktycznej, ta druga znacznie czêstsza. Zapewne typ monomiktyczny by³ ograniczony do mniejszego obszaru. Niezale nie od tego czy typ Rochechouart jest suewitem, czy te innym typem brekcji, nasuwa siê prosty wniosek: im struktura jest mniejsza i, co oczywiste, bardziej prosta geologicznie, tym prawdopodobieñstwo utworzenia brekcji monomiktycznej jest wiêksze. Ma³e struktury o œrednicy kilku kilometrów znane s¹ z krystalicznej Tarczy Ukraiñskiej, jednorodnej geologicznie Iliñce, Zapadnaja, Ternowka (Gurov i in. 1998, Gurov i in. 2002, Sharpton i in. 2013). Struktury te by³y jednak pokryte grubymi warstwami osadu w czasie impaktu. Dotychczasowe przekonanie o powstawaniu stopów i szkliwa wy³¹cznie w krystalicznych tarczach zosta³o ACTA SOCIETATIS METHEORITICAE POLONORUM vol. 8, 2017
96 Uwagi o zmienności suewitów przekreœlone przez odkrycie stopów równie w ska³ach osadowych, np. piaskowcach czy ska³ach wêglanowych (Osinski i in. 2008). Przyk³adem impaktu na tarczy wêglanowej jest ma³a struktura Steinheim o œrednicy ok. 3,8 km, gdzie odkryto mieszane stopy krzemionkowo-wêglanowe i niektóre impaktyty opisano jako suewit (Buchner i Schmieder 2010, Anders i in. 2011). Stratygrafia Steinheim to ró - ne wapienie i piaskowce, zatem powstaæ tam mog³y brekcje polimiktyczne (brekcja bimiktyczna krzemionki i wêglanów) o doœæ jednorodnym petrograficznie sk³adzie klastów. Dla rozwa enia kwestii, czy suewit jest wy³¹cznie brekcj¹ polimiktyczn¹, czy te mo e byæ brekcj¹ monomiktyczn¹ warto spojrzeæ na ma³e kratery uderzeniowe tworzone w monotypowym pod³o u geologicznym. Kalleson i in. (2013) przedstawili listê 38 ma³ych kraterów o œrednicach od 1,13 km do 4,0 km. W dwudziestu z nich identyfikowano suewity. Dwanaœcie kraterów z suewitami utworzonych zosta³o w krystalicznym pod³o u, inne w pod³o u sedymentacyjnym lub mieszanym. Przyk³adem mo e byæ krater Lonar, Indie, o œrednicy ok. 1,8 km, który zosta³ utworzony w czystym bazaltowym pod³o u. Pocz¹tkowo odkryto tam tylko fluidalne szkliwa skaleniowe (Kieffer i in. 1976, Kumar 2005), jednak podczas dalszych badañ (Koeberl i in. 2004) odkryto na brzegu krateru wychodnie polimiktycznej brekcji suewitu. Podobn¹ brekcjê zidentyfikowano w pobliskim ma³ym kraterze jeziora Ambar o œrednicy 300 m (Master 1999), choæ tutaj brekcja mo e byæ produktem impaktu w rejonie Lonar. Inny obiekt, krater Kalkkop, Afryka Po³udniowa, o œrednicy 600 630 m, utworzony zosta³ w podobnym pod³o u do tego w Steinheim (Reimold i in. 1998), zatem suewit tam utworzony jest brekcj¹ bimiktyczn¹, krzemionkowo-wêglanow¹. W kraterze Roter Kamm w Namibii, o œrednicy 2,5 km, suewit utworzony z pod³o a ganitoidowego zawiera g³ównie klasty takich ska³ (Reimold i in. 1997). Podobny granitoidowy suewit powsta³ w kraterze Kgagodi o œrednicy 3,5 km, w Botswanie (Brandt i in. 20020. Kolejny ma³y krater to Saltpan, Afryka Po³udniowa, o œrednicy 1,13 km, utworzony w tarczy granitowej (Reimold i in. 1992). W odwiercie, na odcinku ok. 60 m stwierdzono obecnoœæ nieskonsolidowanej brekcji typu granitowego piasku z licznymi szklistymi fragmentami, któr¹ uznano za suewit (Koeberl i in. 1994). Jeœli zaakceptowaæ ocenê autorów, to mamy tutaj przyk³ad suewitu monomiktycznego. Suewit monomiktyczny ze struktury Iliñce okreœli³ równie autor (patrz ten tom, impaktyty struktury Iliñce). Powy sze dane dowodz¹, e w kraterach o œrednicach od kilkuset metrów do kilku kilometrów utworzonych w jednorodnym pod³o u geologicznym mo e siê tworzyæ suewit o charakterystyce zbli onej do brekcji monomiktycznej lub w postaci takiej brekcji. Zatem, czy definicja suewitu wy³¹cznie jako brekcji polimiktycznej jest s³uszna? Niech pozostanie to do decyzji ka dego geologa impaktu. Kolejn¹ w¹tpliwoœci¹, któr¹ nasuwa definicja suewitu, jest alternatywa matriks klastyczna (ang. clastic matrix) versus matriks pylasta (ang. particulate matrix). W rzeczywistoœci jest to wybór pomiêdzy klastem makro i klastem mikro, a wiêc problem de facto nie istnieje i obie definicje powinny byæ uznawane za poprawne. Nastêpne pytania dotycz¹ tego, czy suewit to ska³a ze stopem ska³, czy te obligatoryjnie ze szkliwem (ró nym)? Czy ska³a bez stopu i szkliwa, a wy-
Romuald KOSINA 97 ³¹cznie z obecnoœci¹ minera³ów ilastych po szkliwie, to suewit? Odnieœli siê do tego Osinski i in. (2016). Jak opisywaæ szczegó³owo suewit? Na ile charakterystyka sferul szkliwa oraz mineralizacji wtórnych wzbogaca opis suewitu i ró nicuje go w zale noœci od tarczy impaktowej? Niew¹tpliwie suewit Ries, scharakteryzowany wszechstronnie, s³u yæ mo e do porównañ, jednak nie mo e byæ obligatoryjnym wzorcem. Nasuwa siê koñcowy wniosek: Im definicja suewitu jest prostsza, tym bêdzie bardziej pojemna i stabilna w czasie. A zatem, czy suewit to brekcja ze stopem i/lub szkliwem, i/lub minera³ami z przekszta³cenia stopu, szkliwa? Literatura Anders D., Kegler P., Buchner E., Schmieder M., 2011, Carbonate melt lithologies from the Steinheim impact crater (SW Germany), LPI Contribution, 1608, s. 1997. Badjukov D.D., Raitala J., Ohmann T., Lorenz C.A., 2002, The Kara crater size: suevite layer outside the crater depression, Lunar and Planetary Science, 33, s. 1480. Brandt D., Holmes H., Reimold W.U., Paya B.K., Koeberl C., Hancox P.J., 2002, Kgagodi Basin: The first impact structure recognized in Botswana, Meteoritics & Planetary Science, 37, s. 1765 1779. Bringemeier D., 1994, Petrofabric examination of the main suevite of the Otting Quarry, Nördlinger Ries, Germany, Meteoritics, 29, s. 417 422. Buchner E., Schmieder M., 2010, Steinheim suevite A first report of melt-bearing impactites from the Steinheim Basin (SW Germany), Meteoritics & Planetary Science, 45, s. 1093 1107. Deutsch A., Masaitis V.L., Langenhorst F., Grieve R.A.F., 2000, Popigai, Siberia-well preserved giant impact structure, national treasury, and world s geological heritage, Episodes, 23, s. 3 11. Dressler B.O., Reimold W.U., 2001, Terrestrial impact melt rocks and glasses, Earth-Science Reviews, 56, s. 205 284. Engelhardt W.V., Arndt J., Fecker B., Pankau H.G., 1995, Suevite breccia from the Ries crater, Germany: Origin, cooling history and devitrification of impact glasses, Meteoritics, 30, s. 279 293. Feldman V.I., Granovsky L.B., Sazaonova L.V., Nikishina N.N., Butenko T.G., Naumova I.G., 1979, Some peculiarities of geochemistry of impactites of Janisjarvi, S-W Karelia, and Kara, Polar Ural, astroblemes, Lunar and Planetary Science, 10, s. 382 384. French B.M., 1998, Traces of catastrophe: A handbook of shock-metamorphic effects in terrestrial meteorite impact structures, Lunar and Planetary Institute Contribution, 954, NASA Technical Report. Grieve R.A.F., Osinski G.R., Chanou A., 2015, The suevite conundrum: a general perspective, LPI Contribution, 1861, s. 1036. Gurov E.P., Gurova E.P., Sokur T.M., 2002, Geology and petrography of the Zapadnaya impact crater in the Ukrainian Shield, w: J. Plado, L.J. Pesonen (Eds.) Impacts in Precambrian Shields, s. 173 188, Springer, Berlin, Heidelberg. Gurov E.P., Koeberl C., Reimold W.U., 1998, Petrography and geochemistry of target rocks and impactites from the Ilyinets crater, Ukraine, Meteoritics & Planetary Science, 33, s. 1317 1333. Kalleson E., Dypvik H., Riis F., Nilsen O., 2013, The melt-bearing impactites of the Ritland structure, Norway Implications for melt formation in small impact craters, Meteoritics & Planetary Science, 48, s. 1678 1701.
98 Uwagi o zmienności suewitów Kelley S.P., Spray J.G., 1997, A late Triassic age for the Rochechouart impact structure, France, Mereoritics & Planetary Science, 32, s. 629 636. Kieffer S.W., Schaal R.B., Gibbons R., Horz R., Milton D.J., Dube A., 1976, Shocked basalt from Lonar impact crater, India, and experimental analogues, Proc. Lunar Sci. Conf. 7 th, s. 1391 1412. Koeberl C., Bhandari N., Dhingra D.,Suresh P.O., Narasimham V.L., Misra S., 2004, Lonar impact crater, India: Occurrence of a basaltic suevite? Lunar and Planetary Science, 35, no. 1751. Koeberl C., Reimold W.U., Shirey S.B., 1994, Saltpan impact crater, South Africa: Geochemistry of target rocks, breccias, and impact glasses, and osmium isotope systematics, Geochimica et Cosmochimica Acta, 58, s. 2893 2910. Kosina R., 2015, Impaktyty struktury Popigaj, Syberia, Acta Societatis Metheoriticae Polonorum, 6, s. 74 89. Kumar P.S., 2005, Structural effects of meteorite impact on basalt: Evidence from Lonar crater, India, Journal of Geophysical Research, 110, s. 1 10. Lambert P., 2010, Target and impact deposits at Rochechouart impact structure, France, GSA Special Papers, 465, s. 509 541. Masaitis V.L., 2003, Obscure-bedded ejecta facies from the Popigai impact structure, Siberia: Lithological features and mode of origin, w: C. Koeberl, F. Martinez-Ruiz (Eds.) Impact Markers in the Stratigraphic Record, s. 137 162, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg. Master S., 1999, Evidence for an impact origin of the Ambar Lake structure: A smaller companion crater to the Lonar impact crater, Maharashtra, India, Meteoritics & Planetary Science, 34, supplement, s. 78. Mayr S.I., Popov Y., 2015, Petrophysical characteristics of impaktites, LPI Contributions, 1861, s. 1017. Nikol skiy A.P., Naumov V.P., Korobko N.I., 1983, Pervomaysk iron-ore deposit in the Krivoy Rog and its transformation by impact metamorphism, International Geology Review, 25, s. 1304 1315. Osinski G.R., 2004, Impact melt rocks from the Ries structure, Germany: an origin as impact melt flows? Earth and Planetary Science Letters, 226, s. 529 543. Osinski G.R., 2005, Hydrothermal activity associated with the Ries impact event, Germany, Geofluids, 5, s. 202 220. Osinski G.R., Grieve R.A.F., Spray J.G., 2004, The nature of the groundmass of surficial suevite from the Ries impact structure, Germany, and constraints on its origin, Meteoritics & Planetary Science, 39, s. 1655 1683. Osinski G.R., Grieve R.A.F., Collins G.S., Marion C., Sylvester P., 2008, The effect of target lithology on the products of impact melting, Meteoritics & Planetary Science, 43, s. 1939 1954. Osinski G.R., Grieve R.A.F., Chanou A., Sapers H.M., 2016, The suevite conundrum, Part 1: The Ries suevite and Sudbury Onaping Formation compared, Meteoritics & Planetary Science, 51, s. 2316 2333. Raitala, J., 1997, Impact vs. post-impact metamorphosis in impactite garnet, Lunar and Planetary Science Conference, 28, s. 1151 1152. Reimold W.U., Koeberl C., Partridge T.C., Kerr S.J., 1992, Pretoria Saltpan crater: Impact origin confirmed, Geology, 20, s. 1079 1082. Reimold W.U., Koeberl C., Brandt D., 1997, Suevite at the Roter Kamm impact crater, Namibia, Meteoritics & Planetary Science, 32, s. 431 437.
Romuald KOSINA 99 Reimold W.U., Koeberl C., Reddering J.S.V., 1998, The 1992 drill core from the Kalkkop impact crater, Eastern Cape Province, South Africa: stratigraphy, petrography, geochemistry and age, Journal of African Earth Sciences, 26, s. 573 592. Salminen J., Donadini F., Pesonen L.J., Masaitis V.L., Naumov M.V., 2006, Paleomagnetism and petrophysics of the Jänisjärvi impact structure, Russian Karelia, Meteoritics & Planetary Science, 41, s. 1853 1870. Sapers H.M., Osinski G.R., Banerjee N.R., Ferriere L., Lambert P., Izawa M.R.M., 2014, Revisiting the Rochechouart impact structure, France, Meteoritics & Planetary Science, 49, s. 2152 2168. Schmieder M., What is suevite? (www.suevite.com). Sharpton V.L., Krochuk R.V., Herrick R.R., 2013, Characterization and morphological reconstruction of the Terny impact structure, central Ukraine, Meteoritics & Planetary Science, 48, s. 806 818. Stöffler D., 2015, The Suevite conundrum: New concepts for the Ries crater A retake, LPI Contribution, 1861, s. 1002. Stöffler D., Grieve R.A.F., 1994, Classification and nomenclature of impact metamorphic rocks: A proposal to the IUGS subcommission on the systematics of metamorphic rocks, Lunar and Planetary Science, 25, s. 1347 1348. Vishnevsky S.A., Raitala J., Gibsher N.A., Öhman T., Pal chik N.A., 2006, Impact tuffisites of the Popigai astrobleme, Russian Geology and Geophysics, 47, s. 715 733.