Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геохимические свидетельства крупных ударных событий в геологической истории земли

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Геохимические свидетельства крупных ударных событий в геологической истории земли"

Российская Академия Наук

гит;

- 2 ОКТ 1995

Р Г Б О /РСТИТУТ геохимии и аналитической химии

им. В.И.Вернадского

На правах рукописи

Назаров Михаил Александрович

ГЕОХИМИЧЕСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА

КРУПНЫХ УДАРНЫХ СОБЫТИЙ В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИСТОРИИ ЗЕМЛИ

04-00-02 - геохимия

Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва 1995

Официальные оппоненты:

доктор физ.-мат. наук А.В.Витязев доктор химических наук О.Л.Кусков доктор геол.-мин. наук В.И.Фельдман

Ведущая организация:

Всероссийский научно-исследовательский геологический институт им. А.П.Карпинского

на заседании диссертационного совета Д 002.59.02 при Институте геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского Российской Академии Наук по адресу: 117975, ГСП-1, Москва, В-334, ул. Косыгина, 19.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Института геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского РАН.

Диссертация в виде научного доклада разослана ^ 1995 г.

Защита состоится

1995 г. в 10 час. 30 мин.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. геол.-мин.наук

А.П.Жидикова

Актуальность темы. Геологические исследования ударных кратеров и астрономические наблюдения за астероидами и кометами свидетельствуют о возможности неоднократного столкновения Земли с крупными космическими телами в течении геологического времени. Предполагалось [DeLaubenfels, 1956; Urey, 1973], что такие столкновения могут приводить к глобальным изменениям природной среды и климата и, следовательно, видового разнообразия биосферы, геологическая история которой представляется нам главным образом в виде биотических кризисов и сопряженных с ними событий массовых вымираний. Действительно, открытие необычайно высоких содержаний иридия в пограничных отложениях мела и палеогена [Alvarez et al.,1980] дает основания считать, что гигантское ударное событие послужило причиной великого мезозойского вымирания, которое коренным образом изменило структуру биосферы. Это открытие, возрождающее идеи катастрофизма и имеющее фундаментальное значение для понимания причин эволюции биосферы, природы климатических изменений, динамики геологических процессов и, в конечном счете, судьбы нашей цивилизации, окончательно поставило в ряд наиболее актуальных проблему оценки экологических последствий крупных ударных событий в геологической истории Земли. Настоящая работа посвящена изучению геохимических аспектов этой проблемы и представляет собой итог 14-летних исследований, проведенных автором в ГЕОХИ РАН.

Цель и задачи работы: Главная цель этого исследования -оценить возможность влияния ударных событий на эволюцию биосферы. Для достижения этой цели в качестве первого приближения необходимо установить: (1) действительно ли на рубеже мела и палеогена произошло столкновение с Землей космического тела, (2) насколько серьезным могло быть влияние этого столкновения на экологическую обстановку, и (3) существуют ли свидетельства подобных столкновений для других важнейших биостратиграфических рубежей. В связи с этим в ходе настоящего исследования решались следующие главные задачи.

1. Установить источники вещества и условия образования пограничных отложений мела и палеогена (К/Т).

2. Получить ограничения на энергию, массу и состав К/Т космического тела, размер образованного им кратера, массу кратер-ных выбросов и оценить возможные биотические последствия этого ударного события.

3. Определить возможное место К/Т коллизии.

4. Провести поиск космохимических аномалий на других геологических рубежах, отмеченных резкими биотическими кризисами.

5. Оценить возможное влияние на формирование раннего вещества земной коры интенсивной метеоритной бомбардировки,

геохимические следы которой определенно фиксируются в породах древней лунной коры.

Научная новизна работы определяется следующим.

1. Впервые проведено детальное геохимическое исследование ряда К/Т разрезов Туркмении, Казахстана, Грузии, Крыма и Дании. Впервые для К/Т рубежа получены данные о стратиграфическом распределении ГШ, ударно-метаморфизованного кварца, изотопных составов Бг и Об, установлено глобальное присутствие фуллеренов. Весь комплекс геохимических данных показывает, что образование К/Т аномалии является результатом ударного события, но распределение космического вещества и кратерных выбросов на К/Т рубеже контролируется обычными процессами седиментации.

2. На основании нового подхода даны оценки масс и концентраций избыточных элементов и кратерных выбросов, находящихся в К/Т отложениях. Получены новые ограничения на массу, состав и энергию К/Т ударника. Определен максимально возможный размер образованного им кратера.

3. Разработаны новые подходы к оценке геохронологической корреляции ударных событий и реконструкции первичных параметров ударных кратеров. Впервые представлены доказательства, что образование Карской ударной структуры (бассейн р.Кара) должно быть связанно с К/Т катастрофой.

4. Впервые проведено геохимическое исследование рубежей кембрия-венда, нория-рэта, триаса-юры и средней-верхней юры. В пограничных отложениях триаса-юры и средней-верхней юры обнаружено присутствие космической компоненты и материала кратерных выбросов.

5. Впервые измерена фоновая распространенность иридия в осадочных и архейских породах и показано, что в земной коре отсутствуют следы древней метеоритной бомбардировки.

Практическое значение. К/Т разрезы, непрерывность которых впервые показана в настоящей работе геохимическими методами, представляют собой основу для дальнейшего изучения мезозойского биотического кризиса специалистами самой различной ориентации. Предложенные в работе методы и подходы могут быть использованы для поиска и оценки масштабов других космохи-мических аномалий в осадочной оболочке Земли, датировки ударых структур и геохронологической корреляции ударных событий. Полученные результаты указывают на возможность перераспределения и концентрации К/Т платиноидов до значений, представляющих промышленный интерес. Строгий стратиграфический контроль может сделать выгодным практическое извлечение благородных металлов и некоторых других элементов из К/Т отложений. В работе показано, что длительность процессов окончательного захоронения в осадочной оболочке привнесенного материала может достигать

нескольких тысяч лет. Это обстоятельство необходимо учитывать при решении экологических проблем. Проведенное изучение демонстрирует, что ударные события представляют определенную угрозу для существования цивилизации. Вероятность столкновения Земли с крупным космическим телом очень мала, но последствия такого столкновения должны иметь драматический характер. Поэтому практическая разработка системы защиты Земли от столкновения с космическими телами представляется актуальным мероприятием.

Фактический материал. В основу работы положен материал собранный автором в ходе полевых исследований разрезов мела-палеогена, эоцена-олигоцена, триаса-юры, нория-рэта и перми-триаса в Туркмении, Крыму, Армении, Австрии, Дании и Италии. Проведены детальные полевые работы на Карской ударной структуре. В лабораторных условиях изучался материал, собранный другими исследователями в разрезах мела-палеогена (Казахстан, Грузия, Дания), келловея-оксфорда (Польша,Испания), триаса-юры (Австрия), перми-триаса (Италия) и венда-кембрия (Якутия). Были проанализированы также любезно предоставленные автору образцы различных типов осадочных пород и руд, составные пробы осадочных пород Русской платформы и архейские породы Карелии и Сибири.

Методы исследования. В работе использовался целый комплекс геохимических и физических методов исследования вещества. Элементный анализ проводился в основном методами РФА (примерно 700 анализов) и ИНАА (около 300 анализов). Содержание 1г определялось нейтронно-активационным методом в радиохимическом варианте (проведено около 250 определений). Концентрации Rh измерялись в 60 образцах методом лазерной фотоионизационной спектроскопии. Определялся изотопный состав Н (5 образцов), С и О (50 образцов), Sr и Os (7 образцов) и Nd (1 образец). Проведены определения абсолютного возраста K-Ar (20 образцов) и трековым (132 образца) методами импактитов Карской структуры. Измерены палеомагнитные характеристики 10 образцов этих импактитов. Методом хромотографии высокого давления проведено определение фул-леренов в 5 образцах К/Т отложений. Селективное растворение использовалось для выделения различных форм органического вещества и ударно-метаморфизованных минеральных зерен (изучено более 100 образцов). Для диагностики минеральных фаз и исследования их химического состава использовались традиционные методы оптической и электронной микроскопии, ИКС, и методы электрон-но-зондового микроанализа.

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 70 печатных работах и представлялись на Всесоюзных конференциях по метеоритике (Черноголовка, 1981, 1984; Таллин, 1987; Миасс, 1990; Черноголовка, 1994), на VII Космо-химическом симпозиуме (Миргород, 1983), на заседании Научного

совета по проблемам биосферы АН СССР (Москва, 1987), на заседаниях рабочей группы по проекту №199 МПГК "Редкие события в геологии" (Ашхабад, 1985; Таллин, 1986; Пекин, 1987; Вена, 1988), на Конференциях по Луне и планетам (Хьюстон, 1982, 1983, 1984, 1986, 1987, 1989, 1990,1991, 1992, 1993, 1995), на III Конференции по ядерным методам анализа (Дрезден, 1983), на Конференции по пермской системе и границе перми-триаса в Южных Альпах (Брес-ция, 1986), на Конференциях Метеоритного общества (Фаяттевилл, 1988; Вена, 1989; Копенгаген, 1992; Вайл, 1993), на Конференции Американского геофизического союза (Сан-Франциско, 1988), на Конференции Европейского геофизического союза (Майнц, 1991), на V Международной конференции по глобальным биособытиям (Гёттин-ген, 1992), на Международном симпозиуме по анализу геологических и экологических материалов (Эмблесайд, 1994), на Конференции по ударному кратерированию и эволюции Земли (Анкона, 1995).

Работа выполнена в лаборатории сравнительной планетологии и метеоритики ГЕОХИ РАН. В экспериментальных исследованиях принимали также участие сотрудники центральной лаборатории анализа вещества и лаборатории геохимии изотопов, космохимии и геохронологии ГЕОХИ РАН. Совместные исследования проводились с сотрудниками геологического факультета МГУ (кафедры палеонтологии, геохимии, исторической геологии), ГИН РАН (Москва), ПИН РАН (Москва), Физико-Технического института (Ленинград), ВСЕГЕИ (Ленинград), Института биологии моря ДВНЦ РАН (Владивосток), Института геологии Туркменистана (Ашхабад), Института геологических наук Армении (Ереван), Геологического института Грузии (Тбилиси), Геологического института Польши (Варшава), Геологической службы Австрии (Вена), Института геохимии Венского университета (Вена), Института геологии и палеонтологии (Иннсбрук), Института наук о Земле (Амстердам), Института неорганической, анапити-чекой и физической химии (Берн), Института Энрико Ферми (Чикаго) и Кафедры химии Университета Райе (Хьюстон). Отдельные аналитические работы выполнялись также в ЦНИГРИ (Москва), ОИЯИ (Дубна), Институте космохимии (Майнц), Лос-Аламоской национальной лаборатории (США), Лаборатории Л.Беркли (США).

Автор глубоко благодарен А.С.Алексееву, Д.Д.Бадюкову, Л.Д.Барсуковой, Г.М.Колесову, Е.М.Колесникоьу и Л.Л.Кашкарову, сотрудничество с которыми положило начало и определило основные направления этого исследования. Искреннюю благодарность автор выражает А.Т.Базилевскому, М.Л.Баженову, Г.А.Бекову, А.М.Бычкову, А.Л.Девирцу, С.А.Горбаренко, А.В.Иванову, Б.А.Иванову, Е.В.Забалуевой, С.Ф.Карпенко, Л.Н.Когарко, ААМигдисову, В.Л.Ма-сайтису, Л.С.Тарасову, А.А.Ульянову, Ю.А.Шуколюкову, О.И.Яковлеву за кооперацию, дружескую поддержку, помощь и обсуждение полученных результатов. Автор очень признателен А.Б.Ронову,

А.Ю.Розанову, Д.П.Найдину, Е.В.Бибиковой, М.В.Минцу, М.З.Глу-ховскому за консультации и предоставление образцов для исследования, а также К.Н.Аманниязову, А.А.Беляеву, А.Г.Григоряну, К.Ходжахмедову, которые оказали неоценимую помощь в проведении полевых исследований. С глубокой благодарностью автор вспоминает обстоятельные дискуссии с К.П.Флоренским и Г.Н.Флеровым, которые существенно повлияли на методологию этой работы. Автор также считает своим приятным долгом выразить свою искреннюю признательность зарубежным друзьям и коллегам: Р.Браднеру, Ф.Брандштеттеру, В.Брохвич-Левинскому, Х.Кёберлу, Г.Курату, Т.Нтафлосу, Р.Лагодинскому, Г.Лобитцеру, Т.Мейзелю, Д.Хейманну, Г.Палме и Э.Эндерсу за совместные лабораторные и полевые исследования, плодотворные дискуссии, предоставление образцов, а также за дружескую поддержку и финансовую помощь.

Происхождение К/Т аномалии

Подход. В оригинальной работе [Alvarez et al.,1980] содержалось довольно много вопросов, которые требовали тщательного изучения и породили богатую дискуссию, касающуюся происхождения К/Т аномалии. Во-первых, тезис о глобальном распространении 1г на рубеже мела и палеогена, предполагающий экстраординарные масштабы события, казался не столь обоснованным, поскольку аномалия была обнаружена только в трех разрезах. Это обстоятельство требовало геохимического исследования К/Т рубежа в других районах мира. Во-вторых, представлялось сомнительным, что обогащение fr - уникальное свойство К/Г отложений. Геохимия lr к тому времени была изучена плохо. Поэтому можно было предполагать, что кроме космического возможны другие источники К/Т иридия (например, вулканический) и/или процессы фракционирования вещества в осадочном цикле, способные привести к образованию К/Т аномалии. Это обстоятельство определяло необходимость основательного исследования распространенности lr в земной коре и соотношений элементов и изотопов в К/Т разрезах. Наконец, в-третьйх, и это представлялось наиболее серьезной проблемой, в оригинальной работе [Alvarez et al.,1980] не содержалось никаких доказательств существования на К/Т рубеже кратерных выбросов, присутствие которых требовало надежного обоснования.

Решение этих вопросов имело принципиальное значение для понимания происхождения К/Т аномалии и, следовательно, для разработки дальнейшей стратегии исследования К/Т события, например, необходимости оценки размеров и поиска предполагаемого К/Г кратера. Ниже изложены результаты наших усилий в изучение этих принципиальных вопросов.

Геохимия и литология К/Т разрезов. Как известно, под границей мела и палеогена (мезозоя и кайнозоя) сейчас понимается

граница Маастрихта и дания, которая по фораминиферам отвечает границе зоны АЬтЪотрЫЫ тауагоеюм (Маастрихт) и зоны аоЫъепт . еи$иЫпа (даний). В магнитостратиграфической шкале К/Т граница находится в интервале 29П обратной полярности, хотя по последним данным с К/Т рубежом может быть связан очень короткий экскурс нормальной полярности [втИ е1 а1.,1995]. Как правило, для К/Т рубежа характерен короткий (даний практически всегда лежит на Маастрихте), но глобально выраженный перерыв [Найдин, 1985; Алексеев и др., 1990]. Поэтому полные разрезы через данный рубеж очень редки. На территории бывшего СССР такие разрезы были впервые обнаружены Д.П.Найдиным и др.(1982) на Мангышлаке и нашей группой [Алексеев и др.,1988] в Туркмении. Ниже приводится геохимическая характеристика этих разрезов, а также впервые изученных нами геохимическими методами непрерывных разрезов Ютландии и Грузии и разрезов Крыма с перерывом в седиментации. Кроме того, сообщаются наши данные по разрезу Стевнс Клинт (Дания), который долгое время рассматривался в качестве стратотипа К/Т рубежа.

Туркмения. Полные разрезы пограничных К/Т отложений были обнаружены в долине р.Сумбар и на Малом Балхане [Алексеев и др., 1988]. В первом районе наиболее интересным является разрез СМ4. В этом разрезе (рис.1) терминальный Маастрихт представлен мергелями, содержащими в верхней части (вплоть до кровли) многочисленные ядра раковин аммонитов. В основании вышележащего сум-барского горизонта (даний), сложенного мергелями с прослоями известняков, наблюдается прослой коричневой глины (6см), обогащенной в базальной части гипсом. Его нижняя граница резкая, слегка волнистая, однако на ней наблюдаются карманообразные углубления, вдающиеся в кровлю масстрихтских мергелей на 5-7 см и выполненные желто-бурым обогащенным гипсом материалом. Коричневая глина вверх через переходную зону смешанной окраски, сменяется зеленовато-серой глиной такой же мощности. Последняя постепенно переходит в мергели. Положение К/Т границы может быть уверенно определено в подошве глинистого горизонта. По простиранию этот горизонт легко прослеживается на расстояние до 3 км и затем исчезает из последовательности. При отсутствии этого слоя на К/Т границе легко фиксируется перерыв, выраженный "твердым дном" в кровле Маастрихта и появлением гальки в базальной части дания. Разрезы Малого Балхана по своему строению очень похожи на разрезы в долине р.Сумбар. Полная последовательность К/Т перехода, аналогичная описанной в разрезе СМ4, зарегестрирована на Малом Балхане в разрезе МБ5. В остальных разрезах наблюдается признаки перерыва, выраженные в исчезновении коричневой, а местами и зеленой глины.

Рис.1. Геохимическая стратиграфия Сумбарского (СМ-4) разреза, Туркмения. УМК - ударно-метаморфизованный кварц (% от общего числа зерен кварца фракции 40-200 мкм). 1 - коричневая глина; 2 -. зеленая глина.

Концентрации 1г в К/Т отложениях заметно зависят от полноты разрезов. В наиболее полных разрезах (СМ4, МБ5) концентрация 1г является максимальной (до 66 нг/г). В разрезе МБЗ, в котором отсутствует коричневая глина, концентрация Iг значительно меньше (4,5 нг/г). Еще более низкие содержания 1г (0,7 нг/г) отмечены в разрезе МБ2, где наблюдаются только реликты слоя зеленой глины. Наконец, в разрезе СМ1 с большим перерывом в седиментации содержания 1г в подошве дания составляют только 0,13 нг/г. Фоновые концентрации 1г в маастрихтских и датских известняках и мергелях менее 0,2 нг/г. Наибольшие содержания !г и наибольшие значения отношения 1г/А1, корректирующие эффект разбавления карбонатным материалом, наблюдаются в самом основании слоя коричневой глины (рис.1). Выше по разрезу они постепенно, но неравномерно падают. Изучение отдельных глинистых частиц без примеси лимонита и гипса, выделенных из основания К/Т глины в разрезе СМ4, показало, что эти частицы содержат до 100-200 нг/г !г, тогда как в кристаллах пирита, лимоните и органическом веществе содержания 1г не превышают 5 нг/г. Вместе с 1г К/Т границу маркируют (рис.1) другие сидерофильные элементы (Яе, N1, Со, Аи, платиноиды), халькофилы (Си, 2г\, Э) и мафические литофилы ("П, Сг, V, Бс). Основные породообразующие элементы, связанные с терригенной фракцией, существенных изменений на К/Т границе не проявляют. Это характерно и для редких несовместимых элементов (ТИ, II, Н^ р.з.э). Измеренное отношение 187Оз/186Оз имеет на К/Т границе резкий минимум,

указывающий на присутствие примитивного (мантийного или космического) вещества [Meisel et al., 1995], и вверх по разрезу постепенно повышается до типично коровых значений (рис.1). Отношение 87Sr/86Sr, напротив, максимально в основании дания и затем уменьшается подобно содержанию lr. Туркменские разрезы имеют очень высокую мощность пограничной глины, которая прекрасно обнажена на большой протяженности, что позволяет детально исследовать стратиграфические и латеральные вариации в пределах К/Т перехода. В этих разрезах зафиксированы самая высокая в мире поверхностная концентрация lr (580 нг/см2) и самое низкое отношение 1870s/1860s (0,1369). Высокие содержания серы и реликты фрамбоидального пирита позволяют предполагать, что образование К/Т аномалии в Туркмении происходило в условиях сероводородного заражения. При этом К/Т глина сохранилась от эрозии только в относительно небольших бассейнах.

Мангышлак. Стратиграфия К/Т отложений на п-ове Мангышлак детально исследована Найдиным и др. (1982). Нами [Nazarov et al., 1982; Назаров и др.,1983; Nazarov et al., 1993] изучались два разреза - Кошак и Кызылсай. В обоих разрезах на контакте писчего мела (Маастрихт) и известняков (даний) наблюдается тонкий (1,5-2 см) слой мергеля или глинистого известняка, в подошве которого проведена К/Т граница. В ряде случаев этот пограничный слой расщепляется и образует систему тонких прожилков в кровле Маастрихта. Писчий мел Маастрихта является сравнительно глубоководным образованием (обстановка глубокого шельфа), тогда как известняки дания более мелководны. В разрезе Кошак [Nazarov et al.,1993] lr показывает резкую аномалию (2 нг/г) в основании пограничного слоя. Затем содержания lr быстро падают до 0,1 нг/г. В разрезе Кызылсай [Назаров и др., 1983] глина находится в несколько нарушенном залегании, lr распределен в глинистом прослое очень сложно. Наибольшие содержания (6,5 нг/г) характерны для кровли этого прослоя. Высокие содержания lr сопровождаются повышенными концентрациями Ni, Со и Сг. Поверхностные концентрации lr в разрезе Кошак составляют 5,4 нг/см2, а в разрезе Кызылсай -18 нг/см2.

Ютландия. Два изученных разреза Ютландии - Нью Клев и Карьер "Дания" описаны в работе [Hakansson, Hansen, 1979]. Эти разрезы являются пелагическими и похожи на разрезы Мангышлака. В разрезе Нью Клев верхний Маастрихт представлен писчим мелом, нижний даний - мшанковыми известняками. В основании дания наблюдается слой глинистого мергеля мощностью 1-2 см, валовый образец которого был нами проанализирован [Nazarov et al.,1982; Назаров и др.,1983]. Содержание lr в нем составляет 1,6 нг/г, поверхностная концентрация - 9 нг/см2. В карьере "Дания" Маастрихт и даний представлены писчим мелом. Основание дания маркируется глинистым мергелем мощностью 1-2 см. В валовом образце этого

мергеля нами определено 1,7 нг/г Ir. Поверхностную концентрацию lr можно оценить в 9 нг/см2. Также как и в других разрезах, в К/Т пограничном слое Ютландии наблюдаются повышенные концентрации Ni, Со, Сг.

Стевнс Клинт, В этом разрезе [Christensen et al.,1973] на мшанковом мелу Маастрихта залегает пачка так называемых "рыбных глин" общей мощностью 5-7 см (редко до 20 см). Выше находятся церитиевые известняки дания. Как предполагается, образование "рыбных глин" происходило в неглубоких бассейнах, ограниченно связанных с морем, в условиях сероводородного заражения. В изученных нами [Nazarov et al.,1982; Назаров и др.,1983] образцах "рыбных глин", которые не имеют определенной стратиграфической привязки, содержания Ir изменяются от 21 до 58 нг/г, что подтверждает результаты, полученные в работе [Alvarez et al.,1980]. В электромагнитной фракции этих осадков, состоящей в основном из лимони-товых шариков, нами обнаружено до 90 нг/г Ir. По данным [Alvarez et al.,1982] поверхностная концентрация Ir в этом разрезе составляет 340 нг/см2.

Грузия. В разрезе Тетричкаро, расположенном в 40 км к юго-западу от Тбилиси, между известняками Маастрихта и дания находится тонкий (примерно 1,5-2 см) слой светлого, зеленовато-серого мергеля, сильно ожелезненного в центральной части. Валовый материал этого слоя содержит 3,5 нг/г Ir, поверхностную концентрацию 1г можно оценить в 15 нг/см2. Содержание Ir в карбонатных породах выше и ниже границы - менее 0,08 нг/г.

Крым. В Западном Крыму нами исследовались К/Т пограничные отложения в хорошо известных разрезах на р.Бельбек и у пос. Скалистое. В обоих разрезах между верхним Маастрихтом, представленном известковыми алевролитами, и известняками дания наблюдается значительный перерыв [Naidin, 1981]. В основании дания залегают известковистые глауконитовые песчаники с фосфоритовыми конкрециями. Мощность этих песчаников до 0,5 м. Все породы формировались в относительно мелководной обстановке. Изучение распределение Ir в этих разрезах не показало присутствия аномальных концентраций этого элемента. Они незначительно и не систематически варьируют по разрезу в пределах 7-100 пг/г. Только в одном образце из разреза Скалистое было обнаружено 0,7 нг/г Ir.

Таким образом, проведенное нами исследование подтвердило глобальное присутствие на К/Т рубеже аномальных (по отношению к локальному фону) концентраций Ir. Проявление этой аномалии не зависит от условий седиментации, и в литологии терминального Маастрихта не фиксируется никаких признаков изменения условий седиментации, предшествующих формированию аномалии. Она наблюдается как в отложениях, образование которых происходило в

1000 100 10

5

\ 1

0.1 0.01 0.001

10

'1 ........1 С| А 1 111 ""1 1 1 """1 ......... ' ' "'CI

Мантия / ] фуА^

| í Кора | Кора 1

1 Верхняя "1 кора 1-1 1 1 1ПЩ-Г-Г-ГПТТТТ-Г-ГТТТТ Ш 1 ПИШ| Верхняя J кора i i rmiii --г i гггтмг —г i i i in и г i м i

10 100 1000 Ni/Al*104

100001

10 100 cr/aulo4

1000

Рис.2. Соотношения нормированных к А1 концентраций 1г, М иСгв К/Т отложениях. Нанесены все известные данные. Пунктиром показана линия смешения вещества верхней кора и хондритов С1. Сплощные линии демонстрируют эволюцию содержаний элементов при образовании земной коры и мантии из хондритов С1.

Рис.3, а: Концентрации элементов, нормированные на их содержания

в хондритах CI: 1-е К/Т отложениях (табл.1 );2 -в дымах вулкана Килауэа [Olmez et al.,1986; умножено на 600000];3- в черных сланцах, Китай [Kyte et al.,1987]; 4 -в пермском песчанике Пай-Хоя [Назаров и др.,1993]; 5 - в Норильских рудах [Nal drett,Duke,1980].

б: Массы элементов на К/Т рубеже, нормированные: 1 - к массам элементов в CI астероиде, содержащем такую же массу Ir; 2 -к массам элементов в современном океане.

небольших бассейнах, ограниченно связанных с морем, так и в отложениях пелагического типа и в континентальных отложениях [Orth et al.,1981]. Аномалия отсутствует только в разрезах с перерывом в седиментации. Это означает, что образование аномалии не является результатом фракционирования вещества в осадочном цикле, т.е. К/Т иридий является привнесенным компонентом, и примитивное отношение изотопов 1870s/1860s подтверждает это заключение. Концентрации lr, однако, определяются обстановкой седиментации. В отложениях, образовавшихся в условиях и сероводородного заражения (Сумбар, Стевнс Клинт), концентрации lr значительно выше, но следует отметить, что сульфиды и органическое вещество не являются главными или единственными носителями lr в К/Т отложениях. Изотопный состав Os определенно показывает, что химический состав К/Т отложений контролируется простым смешением корового и примитивного (мантийного или космического) вещества. В то же время соотношения элементов в К/Т отложениях (рис.2,3) демонстрируют, что на К/Т рубеже должен содержаться космический, а не мантийный материал, хотя высокие (относительно хондритовых пропорций) концентрации халькофильных элементов, а также Ti и V допускают присутствие на КЛ" рубеже и других компонент (рис.3).

Земные источники иридия. Итак, геохимические свойства К/Т отложений довольно определенно свидетельствуют о присутствии в их составе космического вещества, как это и предполагалось в работе [Alvarez et al.,1980]. Тем не менее, для более глубокого понимания происхождения К/Т аномалии следует рассмотреть возможности земных источников lr и прежде всего общий бюджет этого элемента в земной коре.

В рамках настоящего исследования [Nazarov et al.,1983;1984] были определены концентрации lr в 40 образцах пород архея (в основном Балтийского щита) и в 142 образцах различных фанеро-зойских осадочных пород, включая породы, образовавшиеся в обстановке стагнации и сероводородного заражения, благоприятной для накопления lr [Назаров и др.,1983]. Кроме того, нами были проанализированы составные пробы осадочных пород, характеризующие стратиграфический разрез Русской платформы от рифея до современности и включающие около 30000 индивидуальных образцов [Ронов и др.,1972].

Концентрации lr в земной коре распределены логнормально (рис.4). Параметры этого распределения для пород архея составляют lgx=1,25 (18 пг/г), i=0,571, а для фанерозойских осадочных пород -Ig* =1,703 (50 пг/г), s=0,468. По составным пробам осадочных пород Русской платформы средняя распространенность lr определена в 44 пг/г. Полученные данные совместимы, соответственно, с

Ir (нг/г)

Рис.4. Содержания Ir в породах земной и

g : я

PI

Я 10-

Си

10-

20-

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100

№icpis-------------

.г

I I М|ш|—| iiuiu| I шIii) I !шц—I uiiuq I niau| I пин

К/Г осадки

'i нищ I 1111Щ I пиц 11 III» 1 10 100 1000

Осадочные ~ породы ~

оценкой распространенности Ir в породах Канадского щита (24 пг/г), которая была получена ранее [Shaw et al., 1976], и со средним содержанием Ir в дельтовых осадках р.Миссисипи (46 пг/г), которое было измерено позже [Fenner, Presley, 1984]. Таким образом, коровое вещество Земли примерно в 10000 раз беднее Ir по сравнению с хондритами, со-

лунной коры. Для лунных пород и К/Т держащими около 500

ядра, который удаляет Ir, обладающий резко сидерофильными свойствами, из силикатной оболочки, и последующим процессов выплавления коры из мантии, в ходе которого Ir является когерентным элементом и только в ограниченных количествах извлекается расплавом. Рис.2 иллюстрирует эволюцию содержаний Ir, Ni и Cr в ходе образования мантии и затем коры из хондритового вещества.

К/Т отложения (рис.4) резко обогащены Ir по сравнению с фанерозойскими осадочными породами и породами фундамента. Подобные содержания Ir наблюдались только в единичных образцах осадочных пород [Kucha,1982; Orth et al.,1990; Назаров и др.,1993], и в некоторых продуктах вулканических извержений [Zoller et al.,1983; Фелицын, Ваганов,1988; Koeberl,1989; Toutain, Meyer,1989]. Кроме того, они известны в ультраосновных породах и некоторых рудных местрождениях. Это означает, что К/Т аномалия могла образоваться из земного вещества только в результате интенсивного фракционирования. Действительно, весь указанный выше земной материал с высокими содержаниями Ir в той или иной степени является продуктом фракционирования (по отношению к космическому веществу) и резко отличается от К/Т отложений по соотношению элементов, находящихся на К/Т рубеже в примитивных пропорциях (рис.2,3). Эти обстоятельства делают невозможным формирование К/Т анома-лии только из земных источников путем вулканических извержений [Officer, Drake,1983;1985; McLean,1985; Неручев,1986] или другими

отложений (показаны содержания непосредственно на ЮТ границе) использованы литературные данные.

нг/г 1г. Как известно, это обеднение объясняется процессом сегрегации земного

процессами. Напротив, высокие содержания 1г в К/Т отложениях легко объясняются присутствием в них нескольких процентов богатого 1г космического вещества. Эта модель не требует привлечения процессов фракционирования.

Проблема кратерных выбросов. Таким образом, геохимические данные убедительно свидетельствуют о событии аккреции космического вещества на К/Т рубеже. В принципе возможны несколько способов такой аккреции, но оригинальная работа [Alvarez et al.,1980], скорее для объяснения природы К/Т биотического кризиса, чем в соответствии с геохимическими данными, предположила, что аккреция произошла ударным путем и, следовательно, весь К/Т пограничный материал должен быть измененным материалом кратерных выбросов. Однако вскоре было замечено [Kyte et al.,1980], что содержание lr в пограничном слое сильно превышает наблюдаемое его содержание в земных импактитах. Поэтому предполагалось [Kyte et al.,1980], что К/Т аномалия образовалась в результате события, подобного Тунгусской катастрофе, т.е. взрыва в атмосфере комет-ного тела. Такое событие не требует присутствия в К/Т осадках кратерных выбросов. Альтернативное объяснение предлагалось в работе [O'Keef, Ahrens,1981], в которой на основании модельных расчетов было показано, что доля вещества ударника в дальних кратерных выбросах может существенно увеличиваться. Эта модель поддержала оригинальный сценарий [Alvarez et al.,1980] но нуждалась в обосновании присутствия вещества кратерных выбросов на К/Т рубеже. Нами были исследованы обе эти возможности.

Тунгусская катастрофа. Для оценки модели атмосферного взрыва мы исследовали распределение lr в отложениях торфа из эпицентра Тунгусского события. Полученные данные [Korina et al., 1987; Назаров и др.,1990] указывают на заметное обогащение этим элементом слоя торфа, образовавшегося в 1908 г. Содержание lr в этом слое составляют 17,2 пг/г, что значимо выше фоновых концентраций lr (3,8±1,8 пг/г (1с)), измеренных нами в торфе выше и ниже катастрофного слоя. Эти содержания находятся также за пределами 2а вариации земного фона, расчитанного на основании зольности торфа в каждом проанализированном слое. Трудно предполагать, что наблюдаемая аномалия является результатом процессов химического фракционирования в торфяных отложениях, поскольку она не сопровождается увеличением или уменьшением концентраций других элементов и не связана с физическими границами, которое выделяются в изученной колонке. Так, граница вечной мерзлоты отчетливо маркируется Се и К, но не lr. Повышенные концентрации lr, измеренные в нижележащем пожарном горизонте, сопровождаются повышенными концентрациями других элементов и высокой зольностью. Таким образом, химические и возрастные данные

свидетельствуют о том, что установленная аномалия связана своим происхождением с Тунгусским событием. Они согласуются с экцес-сом 1г, зафиксированным в антарктическом льду 1908 г., и подчеркивают глобальный характер Тунгусской катастрофы [СапараШу,1983]. Следовательно, модель атмосферного взрыва К/Т болида [Ку1е е1 а!., 1980] представляется возможной, но как показали дальнейшие исследования, она не является необходимой.

Химические признаки кратерных выбросов. По химическому составу материал кратерных выбросов не должен существенно отличаться от местной терригенной компоненты К/Т разрезов, что создает серьезные трудности идентификации вещества выбросов геохимическими методами. В работе [вЛтоге е1 а1.,1984] впервые было отмечено повышенное содержание в КЯ разрезах мафических литофилов (Т|, V, вс), что указывает на возможность присутствия материала базальтовых кратерных выбросов и, следовательно, удара К/Т болида по океанической коре. В разрезах Туркмении П, также как и V, отчетливо маркируют КЛ" границу (рис.1), что усиливает это предположение.

Минералогические признаки кратерных выбросов. Идея надежной идентификации кратерных выбросов на К/Т границе впервые была предложена нами [Ыагагоу е1 а).,1982; Назаров и др., 1983] и заключалась в диагностике зерен ударно-метаморфизован-ных минералов в нерастворимой фракции К/Т отложений.' Однако первые проведенные нами поиски оказались безрезультатными, и эта идея была впервые реализована Бохором и др. [ВоЬог е! а1.,1984], которые обнаружили зерна ударно-метаорфизованного кварца (УМК) и полевого шпата в континентальных К/Т отложениях штата Монтана. Позднее такие же зерна были открыты нашей группой в разрезах Туркмении, Мангышлака [Вафкоу е! а1.,1986], Дании, Италии и Грузии, но их содержание оказалось значительно меньше. Однако наша группа впервые определила стратиграфическое распределение зерен УМК на К/Т рубеже в Сумбарском разрезе (СМ-4), которое в основных чертах повторяет распределение 1г (рис.1) и позволяет сделать следующие принципиальные заключения.

1. Высокое отношение зерен УМК к общему числу кварцевых зерен той же гранулометрической фракции, зафиксированное на К/Т рубеже, указывает на привнос УМК в эти отложения, поскольку данное отношение определяется только процессами разбавления терригенным кварцем и, поэтому, кварцевая аномалия (рис.1) не могла возникнуть в результате процессов механического обогащения фонового УМК, содержания которого крайне малы и не превышают 5*10"4% от общего числа зерен кварца во фракции 40-150 мкм осадочных пород [Бадюков, Назаров,1987; Вас^икоу, №:гагоу,1989].

2. Наблюдаемая аномалия УМК указывает на приток материала кратерных выбросов в К/Т отложения, поскольку кварц подобного

облика не образуется в других известных геологических процессах. Событие привноса имело глобальное значение, т.к. к настоящему времени УМК зафиксирован во всех полных К/Т разрезах.

3. Корреляция и стратиграфическая ассоциация УМК-lr означает, что К/Т аномалия возникла не в результате процессов фракционирования или добавления специфического земного материала, а образовалась в результате ударного (кратерообразующего) события. При этом стратиграфическое распределение элементов и кратерных выбросов определяется не изменнием условий седтментации или скорости их поступления, а контролируется простым смешением с нормальным осадочным материалом, т.е. фиксация аномалии осуществляется в ходе обычных процессов осадконакопления.

4. К/Т болид или, по крайней мере, его фрагмент ударил по континентальной, содержащей кварц, мишени.

Диагностика в К/Т отложениях кратерных выбросов обеспечила недостающее обоснование импактной модели К/Т события. Позднее эта диагностика была усилена находкой стишовита [McHone.1989], а также ударных стекол плавления, имеющих андезитовый состав, проявляющий признаки смешения с карбонатным материалом [Sigurdsson et а!., 1991]. Петрографическое исследование фрагментов ударно-метаморфизованных пород с К/Т границы, проведенное нами [Badjukov et al.,1992], а также геохимические и изотопные характеристики К/Т ударных стекол [Nazarov et al.,1992; Premo, Izett, 1992] указывают на возможность присутствия в К/Г мишени осадочных формаций складчатых зон (терригенного флиша и яшмоидов). Такой характер К/Т мишени совместим также с вероятным присутствием в К/Т выбросах базальтового материала, типичного для складчатых поясов, хотя для объяснения данной особенности К/Т выбросов можно допустить формирование отдельного кратера в области океанической коры.

Параметры К/Т ударного события

Подход. Итак, геохимические данные дают труднооспоримые доказательства кратерообразующего события на К/Г рубеже, которое привело к глобальному распространению космического вещества и кратерных выбросов. Правда, можно допустить несколько одновременных ударных событий, но, в качестве первого шага, для оценки биотических последствий этого столкновения и поиска К/Т кратера (или кратеров) необходимо оценить общую массу и энергию ударнит ка и максимально возможный (модельный) размер образованного им кратера. Эти параметры связаны уравнениями кратерной механики. Массу ударника можно расчитать по глобальному количеству lr в К/Т отложениях, если принять некоторое наиболее вероятное значение концентрации lr в ударнике [Alvarez et al., 1980], а затем при наиболее вероятных значениях скорости ударника можно получить

I »

ограничения на его энергию и размер кратера. Другой подход, впервые предложенный нами [Назаров и др.,1988], состоит в оценке глобальной массы кратерных выбросов, что дает возможность определить размеры кратера, а затем массу и энергию ударника. Оба подхода содержат много неопределенностей, связанных с оценкой: (1) глобального количества Ir и кратерных выбросов; (2) содержания lr в ударнике; (3) состава пород мишени и (4) скорости ударника. В этой работе мы исследовали возможные ограничения на значения этих параметров.

Глобальное количество иридия. Первоначально предполагалось [Alvarez et al., 1980], что глобально было разнесено лишь 20% вещества ударника, которое равномерно отложилось по всей поверхности Земли. Компьютерное моделирование ударных событий [O'Keef et al., 1982] показывает, однако, что в момент столкновения вещество ударника практически полностью испаряется и, таким образом, может быть мобильным в атмосфере. Для проверки этой идеи мы исследовали [Nazarov et al.,1990; Назаров и др.,1993] распределение Ir в кратерных отложениях Карской ударной структуры. Установлено, что в зювитах нижних фаций отношения Ir/Cr, Ir/Ni соответсвуют мантийным, тогда как в зювитах верхних фаций и в кластических отложениях, перекрывающих зювиты, наблюдается резкое увеличение этих отношений в сторону космических пропорций. Это показывает, что космический Ir связан с высокоскоростной фракцией кратерных выбросов и практически полностью покидает кратер. Таким образом, следует принять, что весь иридий К/Т. ударника находится в пограничных отложениях этого возраста.

С другой стороны, остается неизвестным, насколько процессы атмосферной транспортировки способны обеспечить равномерное распределение материала ударника по поверхности Земли. Кроме того, после осаждения космического вещества из атмосферы процессы латерального переноса неизбежно должны были привести к его перераспределению, и космический lr должен был мигрировать из областей эрозии в области седиментации. Отсутствие аномальных концентраций Ir в К/Т разрезах с перерывом в седиментации является ярким свидетельством этих процессов. Это означает, что аномалия Ir окончательно фиксируется в ходе обычных процессов седиментации, что подтверждается особенностями стратиграфического распределения Ir и материала кратерных выбросов на К/Т границе. Таким образом, финальное распределение Ir по поверхности Земли в результате его переотложения должно быть неоднородным и фактически таковым и является (рис.4). Поэтому поверхностные концентрации Ir (нг/см2) не соответствуют плотности атмосферных выпадений космического вещества и для корректной оценки глобальной массы Ir необходимо интегрирование его латерального распределения.

В результате процессов латерального транспорта поверхностные концентрации 1г должны равняться нулю в областях эрозии и в сущности могут достигать очень высоких значений, представляющих промышленный интерес, в областях локальной седиментации. Необычыйно высокие содержания 1г в Сумбарских разрезах являются примером такого обогащения. Такое распределение поверхностных концентраций 1г по поверхности Земли можно описать показательным законом [Назаров и др., 1988]. Интегрирование этого распределения приводит к оценке глобальной массы Iг, которая составляет (3,7±1,2) 1011 г.

К сожалению, поверхностные концентрации 1г, которые являются результатом эмпирического интегрирования стратиграфического распределения 1г, определены не для всех К/Т разрезов. Чаще указываются максимальные содержания этого элемента непосредственно на К/Т границе. Этот параметр также может быть использован для оценки глобальной массы 1г. Действительно, стратиграфическое распределения 1г довольно хорошо описываются экспонентой (рис.1), предполагающей, что фиксация Iг в осадке контролируется кинетикой первого порядка (закон радиоактивного распада). Тогда, если время (г) выразить отношением Я/у, стратиграфическое распределение 1г можно описать уравнением

С*=С°ехр(-#/у£) (1)

где у=с?Я/с/г - скорость седиментации, С°г и С" - концентрации 1г непосредственно на К/Т границе при Я=0 и выше по разрезу на дистанции Я, скорректированные на фон, К - постоянная, имеющая размерность времени и соответствующая по смыслу времени пребывания элемента в океане. Это распределение легко интегрируется [Назаров и др., 1988] и приводится к виду

М1г=ТмКС°р (2)

где М,г - глобальная масса 1г, Т - общая площадь областей К/Т седиментации, С]Г - глобальная, средняя концентрация 1г непосредственно на К/Т границе и р - плотность осадков. Произведение \К можно оценить по эмпирическим данным и уравнению (1). Используя этот путь [Назаров и др.,1988], глобальное количество 1г можно оценить в (5,2±1,5)1011 г при р=2,2 г/смЗ и Г»4,М0*4 м2 (80% площади Земли [Ронов, 1980]). Полученные оценки глобальной массы 1г совпадают в пределах их точности и являются независимыми. Поэтому их можно объединить, что дает М1г = (4,5 ± 1,0)* 1011 г и

С7°= 11,2±2,4 нг/г. Совпадение оценок М,п полученных разными методами, позволяет предполагать, что фиксация 1г на К/Т рубеже действительно контролировалась кинетикой первого порядка.

Состав К/Т болида. Состав или по крайней мере физическую природу К/Т болида можно установить по соотношениям концентраций элементов, находящихся в пограничных отложениях этого возраста. Однако в ходе седиментации возможно как некоторое фракционирование элементов, так и поступление их из разных источников.. Выше указывалось, что фракционирование элементов в К/Т отложениях не было существенным, но смешение вещества разных источников представляется возможным. Следовательно, для реконструкции состава ударника лучше использовать соотношения глобальных масс элементов, а не их концентраций.

Содержания 1г в К/Т отложениях изучены значительно полнее, чем содержания других элементов. Поэтому ограничения на значения глобальных масс элементов на К/Т рубеже точнее могут быть получены не прямым интегрированием, а по их корреляционным связям с 1г, полагая что фиксация элементов, также как и 1г, определяется кинетикой первого порядка. Этот подход позволяет оценить и степень фракционирования элементов через соотношения их параметров К. Так, на основе комбинаций уравнений (1) и (2), записанных для различных элементов, можно показать, что

с°Е=ъс1мЕ/м1г (3)

(4)

7 = (С°У1-Ь)Ь(МЕ/М1Г) (5)

где СЕ,С1г - концентрации некоторого элемента и 1г в К/Т

отложениях, ССЕ и С]г - их фоновые содержания, - средняя концентрация некоторого элемента на К/Т рубеже за вычетом фона,/ - доля корового материала, рассчитанная как отношение содержаний А1 (или К) в К/Т образце и в земной коре, Ь = К[Г1КЕ. Уравнения типа (4) легко решаются регрессионными методами, что дает возможность определить значения параметров в уравнениях (3) и (5). Результаты этих расчетов приведены в таблице 1.

Полученные значения Ь очень близки к 1. Это указывает на близость значений К для различных элементов. Если считать, что глобальный поток вещества в бассейны седиментации составляет 2,4*1016 г/год [Лисицын, 1984], то по уравнению (1) легко показать, что время полуосаждения 1г (1^*1112) составит 1150±350 лет. Поскольку значения Ь близки к 1, то время полуосаждения других элементов также составит примерно 1000 лет, за исключением Аи и ударно-метаморфизованного кварца, половина массы которых должна быть зафиксирована в осадках за 2700±900 лет и 480±160 лет соответственно. Таким образом, захоронение космического вещества и кратерных выбросов в пограничных отложениях мела и палеогена происходит не мгновенно, а довольно продолжительное время.

Близость значений К означает также, что в ходе образования К/Т аномалии существенного фракционирования элементов не происходило. В отсутствии фракционирования соотношения масс элементов, которые начали осаждаться немедленно после К/Т события, должны соответствовать соотношениям концентраций элементов в пограничных К/Т отложениях (уравнение (3) при ¿=1), что и соответствует действительности (рис.3). При этом, если источником элементов является только вещество болида, то соотношения концентраций элементов в этих отложениях не должны отличаться от таковых в ударнике. Поэтому, если не принимать во внимание разбавление карбонатным материалом, то состав пограничных К/Т отложений должен определяться простым бинарным смешением космической компоненты и вещества верхней коры, что соблюдается по крайней мере для некоторых элементов (рис.2). Однако в целом такая простая бинарная модель смешения может бьгГь недостаточной. Анализ баланса масс (табл.1, рис.3) не исключает возможности, что источником некоторых элементов могла быть

Таблица 1.

Fe 0,47 (26)

Ni 97 (22)

Со 8,5 (23)

Сг 39,2 (24)

Ti 219 (28)

V 17,4 (32)

S 1,51 (41)

Zn 17,7 (48)

Си 7,0 (59)

As 5,9 (34)

Sb 0,49 (23)

Re 2,9 (48)

Аи 1,2 (20)

Ru 10,5

Rh 4,75 (27)

Pd 11,2(27)

Os 10,2 (28)

Ir 11,2 (21)

Pt 14,6 (29)

Геохимические параметры К/Т отложений

МЕ/М1г

4,4*105 (20) 9,7*103 (11) 1,0*103 (17) 4,4*103 (18) 2,4*104 (32) 1,6*103 (38) 9,8*105 (38) 1,7*103 (65) 8,5*102 (72) 4,3*102 (31) 5,6*101 (15) 2,8*10-4 (54) 2,6*10-1 (15) 9,3*10-1 3,1*10-1 (22) 1,5*100(20) 8,6*10-1 (23) 1,0*10° 2,2*10° (24)

МЕ

2,0*1017 (30) 4,4*1015 (25) 4,5*1014 (29) 2,0*1015 (25) 1,1*1016(36) 4,7*1014 (68) 4,4*1017 (43) 7,7*1014 (77) 3,8*1014 (76) 1,9*1014 (37) 2,5*1013 (28) 1,3*1011 (54) 1,2*1011 (25) 4,2*1 ОН 1,4*1011 (28) 6,6*1011 (30) 3,9*1011 (31) 4,5*1011 (22) 1,0*1012 (30)

0,97 (7,2) 0,89 (3,4) 0,74 (8,1) 0,80 (7,7) 0,81 (12,3) 0,94 (10,6) 1,37 (14,6) 0,93 (18,3) 0,73 (24,6) 1,20 (10,0) 0,78 (6,4) 0,89(21,4) 0,42 (14,3)

1.06(8,5) 0,68 (7,4) 1,06 (5,7) 1,00

0,58 (10,3)

N

108 111 104 115 39 26 16 22 11 39 76 13 41 2 19 13 18 34 13

Cg - средняя концентрации элементов непосредственно на К/Т границе за втетом фона: FeuS - масс.%, Аи, Re, Ru, Rh, Pd, Ir, Os, Pt - нг/г, остальные - мкг/г. N - число анализов. В скобках указана ошибка (%) данных оценок.

морская вода. Действительно, глобальные массы As, Sb, Re, S и Au, зафиксированные на К/Т границе, существенно ниже, чем в современном океане. Достаточно удалить менее 10% этих элементов из океана, чтобы объяснить наблюдаемое их количество на К/Т границе. Глобальная масса V также меньше, чем в современном океане. Однако океанический источник для V может быть принят только отчасти, поскольку необходимо удалить около 50% V из морской воды, что кажется сомнительным. Массы Fe, Со, Cr, Ni, Zn, Cu, Ir и Ti (и вероятно платиноидов) равны или превышают их массу, содержащуюся в воде океана. Таким образом, эти элементы могли иметь только частично океаническое происхождение. За исключением Ti, их основным источником мог быть материал болида. Титан обладает значительно большей распространенностью в земной коре, чем в космическом веществе, и, как отмечалось выше, повышенные концентрации Ti (также как и V) могут быть объяснены присутствием в К/Т осадках материала кратерных выбросов основного состава.

Таким образом, только соотношения масс Fe, Со, Ni, Cr, Zn, Cu и платиноидов могут быть приняты во внимание при обсуждении состава К/Т ударника, поскольку другие элементы могут быть связаны с иными источниками, например, морской водой и кратерными выбросами. Соотношения этих элементов очень близки к хондрито-вым (рис.3). Напротив, элементы, которые могут иметь земное происхождение, не находятся в хондритовых пропорциях. Основная проблема, возникающая при принятии хондритового состава болида, заключается в том, что К/Т космическая компонента отчетливо обеднена Ni. Так, Ni/Ir отношение в К/Т отложениях составляет 9700±1100 (табл.1), тогда как в CI хондритах оно равно 20200. Столь резкое обеднение Ni никогда не наблюдалось в хондритовых метеоритах. Подходящее Ni/Ir отношение могут иметь железные метеориты, но обычно они практически не содержат Сг, который присутствует на ЮТ границе в хондритовых соотношениях с Ir (рис.3). Среди железных метеоритов только редкие Fe-FeS разновидности (например, Mundrabilla) имеют хондритовое Cr/lr отношение, так как Сг обладает в них халькофильными свойствами. Однако известные Fe-FeS метеориты не обеднены Ni. Таким образом, из-за низкого содержания Ni К/Т космический материал отличается от вещества известных типов каменных и железных метеоритов.

Тем не менее, можно ожидать, что составы крупных космических тел, каким был К/Т болид, могут несколько отличаться от состава метеоритов. Эти различия могут быть следствием образования крупных тел в результате аккреции разнородного вещества, конденсация которого происходила при различных температурах и давлениях в протопланетной туманности, сепарации металла и силикатов в ходе аггломерации, а также фрагментации более крупных и испытавших, до этого дифференциацию родительских тел. Поэтому состав К/Т бо-

лида следует интерпретировать, принимая во внимание вероятность смешения различных составляющих метеоритного вещества.

Ограниченность фазового состава метеоритов позволяет легко оценить (во всяком случае, предельные по отношению к содержанию Ir) модели состава КЯ астероида. Так, разумно считать, что суммарное содержание Ni может дать количество металлической фазы, в состав которой должны входить все платиноиды и часть Fe. Поскольку в К/Т компоненте Ni/Fe отношение меньше хондритового, а в космическом металле оно равно или больше хондритового, то, следовательно, в К/Т болиде часть Fe должна содержаться в неметаллической фазе. Это Fe можно связать либо с троилитом, либо с силикатами. Очевидно, верхний предел содержания Ir в К/Т болиде будет получен при принятии Fe-FeS модели и наиболее богатого Fe металла. Такой металл при хондритовом отношении Ni/Fe должен содержать Fe - 94,7, Ni - 5,3 (масс.%) и 5,4 мкг/г Ir, что совместимо с составом ПАВ железа. Состав КЯ астероида в этом случае должен быть следующим: металл - 30, сульфид - 68, добреелит - 2 масс.%, а содержание в нем Ir - 1,6 мкг/г. Интересно, что этот состав близок к эвтектическому в системе Fe-FeS.

Нижний предел содержаний Ir в КЯ болиде определяется смешением бедного Fe металла с наиболее магнезиальными силикатами. Подходящей силикатной компонентой в этой модели является ассоциация силикатов Н хондритов, которые наиболее богаты Мд. Минимальное содержание Fe в металле определяется химией конденсации: при наблюдаемом в КЯ компоненте Ni/Ir отношении металл в равновесии с солнечным газом должен содержать: Fe - 86,5, Ni - 13 мас.% и 13,4 мкг/г Ir. Такое тело должно иметь следующий состав: металл - 2, хромит - 0,2, оливин - 47,5, пироксен - 37,2, плагиоклаз - 13 мас.% и содержание Ir 0,3 мкг/г. Таким образом, опираясь на две эти крайние модели состава, можно считать, что содержание Ir в КЯ астероиде должно находиться в пределах 0,3-1,6 мкг/г. Однако нельзя исключить и кометную природу КЯ болида которая предполагалась разными исследователями [Hsü,1980; Kyle et al.,1980]. Содержания Ir в таком ударнике скорее всего должно быть менее 0,3 мкг/г, т.к. кометы вероятно не содержат более 50% хондритового материала.

Масса КЯ болида и размер кратера. Основываясь на полученных ограничениях на концентрацию Ir в КЯ теле и KonH4ecfee этого элемента в КЯ отложениях, можно легко определить массу астероида, которая должна заключаться в пределах от 2,8*1017 г (Fe-FeS состав) до 1,5*1018 г (силикатный состав). Возможный диаметр такого астероида от 4,6 (Fe-FeS состав, плотность 5,6 г/см3) до 9,8.[ш (силикатный состав, плотность 3 г/см3). Масса и диаметр кометного тела должны быть превышать значения, указанные для силикатного тела. Размер кратера определяется массой и скоростью ударника,

причем скорость может находиться в пределах 10-75 км/с при наиболее вероятных значениях для астероидых тел 20-25 км/с. Кроме того, на размер кратера оказывает влияние угол удара, значение которого для К/Т тела пока оценить невозможно. Согласно Базилевскому и др. (1983), диаметр кратера (Д км) составляет D = (5*10-24Д/р£/2)0,294 (6)

где Мр - масса ударника (г) и U его скорость (см/с). Это уравнение дает: минимальный диаметр (Fe-FeS тело, 27=10 км/с) - 65 км, максимальный (силикатное тело, 17=75 км/с) - 340 км, и наиболее вероятные пределы (¿7=25 км/с) - 110-180 км. Размер кратера, который образован кометным телом должен превышать 340 км. Таким образом, подход, основанный на определении количества космического вещества в К/Т отложениях, дает некоторые ограничения на параметры К/Т события только в случае удара астероида, но не позволяет установить их верхние пределы в случае столкновения Земли с кометным телом.

Масса кратерных выбросов и размер кратера. Предложенный нами подход [Назаров и др., 1988] основывается на количестве кратерных выбросов, которое определяется диаметром кратера [Базилевский и др., 1983]

D = 1,81*1 (Г5 (М,)1/3 (7)

где Ме . масса кратерных выбросов (г), D - диаметр кратера (км). Этот путь имеет определенные преимущества, т.к для него не требу; ется информации о массе ударника, его скорости и угле падения. Кроме того, если масса выбросов известна, то в сочетании с уравнением (6) можно получить ограничения на энергию, массу и/или скорость ударника.

В настоящее время только избыток Ti и УМК может быть использован для оценки количества кратерных выбросов. Для этого необходимо знать содержание Ti и кварца в породах мишени и определить глобальную массу этих компонентов в К/Т отложениях. Кроме того, необходимо оценить долю глобальной компоненты выбросов от их общего количества, т.к. большая часть кратерных выбросов остается в месте события и не подлежит глобальному разносу.

Масса избыточного Ti на К/Т границе была расчитана выше и представлена в таблице 1. Это дает минимальную оценку массы выбросов, находящихся в К/Т отложениях, - (1,2±0,4)*1018 г, если мишень имела состав океанической коры. Максимальную оценку - (3 ±1)*1018 г получим при условии, что мишень отвечает по составу верхней коре. Количество УМК (размер 40-200 мкм) на КЛГ границе определено только для Сумбарского разреза СМ-4 (рис.1). Используя эти данные и подход, основанный на уравнениях (3), (4) и (5),

глобальное количество УМК на КЯ рубеже можно оценить в (1,3± 0,4)*1014 г. Однако реальное количество кварца в К/Т выбросах должно быть больше, поскольку не все зерна УМК имеют систему планар-ных элементов, благоприятно ориентированную для идентификации в одной плоскости шлифа, и, кроме того, далеко не весь кварц в выбросах несет следы ударных деформаций. По экспериментальным и петрографическим данным [Бадюков, 1983; Вальтер,Рябенко,1977] доля кварцевых зерен, имеющих планарные системы, при обычном способе наблюдения, составляет в импактированном материале только 2-5% от их общего числа. Учитывая это обстоятельство, общее количество кварца, поступившее в К/Т отложения из мишени, можно оценить в (2,6-6,5)*1015 г. В этом случае масса глобальной компоненты КЯ выбросов составит (1,7-4,3)*1016 г (для мишени, отвечающей по составу верхней коре). Если же мишень имела средний состав коры или состав нижней коры, то данная оценка соответственно возрастет до (0,4-1)»1017 г и (0,7-2)*1017 г.

Полученные оценки дают ограничения на количество глобальной компоненты кратерных выбросов фракции 40-200 мкм по кварцу и фракции <200 мкм по Ти Для расчета общей массы выбросов необходимо воспользоваться особенностями их гранулометрического состава, который определяется [0'Keefe е1: а1., 1982; капоу, ВазИеуэку, 1983] уравнениями

й<2=С*2™ (8)

= (2500± 1200)£><0,б9±0,03) (9) где (2<г - масса выбросов с размером обломков менее 2\ С -константа, 2м - размер максимального куска (см), £> - диаметр кратера (км). Решение системы уравнений (7), (8), (9), используя данные по Т|, приводит к Ме= (3-8)* 1021 г и 260-360 км. Данные по УМК для мишени, имеющей состав верхней коры, позволяют получить Ме=4,6*1019 г и £>=65 км. Если УМК и "П пришли из одной мишени, то такая мишень должна содержать примерно 6% материала верхней континентальной коры и 94% материала океанической коры. Масса выбросов и диаметр кратера для этой мишени соответственно составляют (3±1,6)*1021 г и 250±50 км. Однако если континентальный материал отсутствовал в ^-содержащей мишени, то необходимо допустить образование отдельного кратера в области развития кварц-содержащих пород диаметром >65 км.

Полученные ограничения на размер КЯ кра-тера означают, что этот кратер должен иметь диаметр не менее 100 и не более 400 км. В оценке этого верхнего предела и состоит преимущество предложенного нами подхода [Назаров и др., 1988]. Наиболее

(нг/г) 10000

1000 -

100

10 -=

20 40 . 60

Скорость (км/с) Рис.5. Содержания Ir в ударнике Mjf/Mp), образующем кратер 100,250 и 400 км, при различных скоростях его движения. Расчитано по уравнению(6), используя полученное значение глобальной массы Ir. Пунктиром показана область возможных содержаний Ir в KIT астероиде.

вероятный размер модельного К/Т кратера -около 250 км. Энергия образования такой структуры, т.е. кинетическая энергия ударника, которую можно оценить используя уравнение (6), составляет около 9*1023 дж. Рис. 5 показывает, что такой кратер может быть образован "медленным" (при скорости 10-40 км/с) кометным ударником, содержащим 20-300 нг/г 1г, имеющим массу (0,15-2,2)*1019 г и диаметр 14-35 км при плотности 1 г/смЗ, или "быстрым" (при скорости >40 км/с) астероидом с массой (0,3-1,5)*Ю19 г и размером 5-10 км.

Проблема К/Т кратера Подход. После открытия вещества кратерных выбросов проблема К/Т кратера приобрела ключевое значение как для окончательного обоснования импактного сценария К/Т события, так и для определения характера этого события. Как было показано выше, размер модельного К/Т кратера должен быть довольно большим, но можно допустить, что К/Т болид испытал разрушение перед столкновением с Землей и это привело к формированию нескольких кратеров меньшего размера. При этом геохимические данные демонстрируют, что по крайней мере один из таких кратеров должен образоваться в континентальной коре или содержать в мишени континентальный материал. Еще на первых этапах К/Т исследований предполагалось {Масайтис,Мащак,1982; Ней,1982], что с К/Т событи-ем может быть связано образование Карской ударной структуры, имеющей приемлемые, хотя и спорные, значения возраста. Очевидно, для проверки этого предположения необходимо и достаточно показать синхронность К/Г события и Карской структуры. Очевидно также, что существующие методы датирования не могут обеспечить

достаточной точности для идентификации синхронности. Кроме того, точно неизвестен и возраст КЯ границы, который находится в интервале 64-67 млн.лет. Это обстоятельство и составляет главную проблему в определении КЛ" кратера.

Предложенный нами [Nazarov et al., 1992; Назаров и др., 1993] подход к решению этой проблемы заключается в следующем. Основываясь на геохронологических данных, проще установить максимально возможную разницу возрастов (ниже время t) двух событий, чем показать их синхронность, т.е. равенство t= 0. Действительно, при имеющейся точности геохронологических методов время t составит несколько млн.лет, и возможные различия в возрас-те даже в несколько десятков тыс.лет, которые не могут быть измерены, но которые существенны для определения синхронности, не сильно изменят значения этого параметра. Тогда решение проблемы сводится к простому вопросу: сколько различных событий при наблюдаемой скорости их реализации возможны за время t. Если эта скорость велика, то очевидно синхронность двух некоторых событий будет маловероятной. Напротив, если эта скорость очень мала, то рассматриваемые события могут быть коррелятными.

Таким образом, рассматриваемая проблема не имеет однозначного решения. Однако можно оценить вероятность, с которой К/Т событие и событие образования некоторого кратера могут быть синхронными или асинхронными. Обычно считается, что кратериро-вание - пуассоновский процесс. Тогда вероятность P(j) реализации j независимых ударных событий за интервал времени t равна

Р0) = ^-*ехр(-&) (Ю)

где К - скорость кратерирования. В качестве нулевой гипотезы предположим, что К/Т событие и интересующее нас ударное событие имеют разный возраст в пределах интервала времени t. Однако в этом же интервале времени возможны и другие ударные события, которые нам пока неизвестны. Тогда для оценки нулевой гипотезы нужно расчитать вероятность (P(j>l)) двух и более ударных событий, которая равна 1-Р(0)-Р(1). Если эта вероятность мала, например <5%, то нулевую гипотезу следует отвергнуть и интересующий нас кратер следует считать К/Т кратером. Легко видеть, что искомая вероятность зависит от г и скорости кратерирования (К). Последняя обычно выражается числом кратеров диаметром >D (км), образующихся ежегодно на всей поверхности Земли, и равна [Hughes, 1979] 1I(1400D2). Соответственно скорость образования

кратеров размером от О] до £>2 (^>£>2) на некоторой части q земной поверхности будет составлять

Следовательно, искомая вероятность является также функцией размера кратера и площади возможного района К/Г события. Таким образом, для решения проблемы необходимо определить параметры г, Б и т.е. степень соответствия интересующеге нас кратера ожидаемому КЛ" кратеру по возрасту, размеру и локализации на земной поверхности.

Разработанный подход и был использован нами для оценки возможной связи К/Т события и Карской структуры, которая была нами тщательно изучена комплексом геологических и геохимических методов.

Морфология. Как предполагалось [Геология астроблем,1980], в состав Карской структуры входят Карский кратер, расположенный на северо-востоке Пай-Хоя в нижнем течении р.Кары, и непосредственно соседствующий с ним Усть-Карский кратер, большая часть которого находится на дне Байдарацкой губы (рис.6). Первоначальная оценка диаметра Карского кратера (60 км) определенно занижена. Последние реконструкции [Магагоу а1., 1989; Мащак и др., 1990], учитывающие неотектонический наклон и глубину эрозии этого кратера, показывают, что его диаметр составляет 65 км. Диаметр Усть-Карского кратера полагался равным 25 км [Геология астроблем,1980], однако надежных оснований для этого значения не приводилось, и возможны другие реконструкции [Магагоу е1 а1„ 1989]. Таким образом, вопрос о размере Карской структуре сводится к вопросу о статусе Усть-Карского кратера, т.е. о полосе зювитов, обнажающихся на побережье Байдарацкой губы. Практически возможны три варианта: (1) эти зювиты принадлежат Усть-Карскому кратеру, размер которого необходимо определить; (2) эти зювиты представляют собой за-кратерные выбросы Карской структуры; (3) эти. зювиты - остатки зювитового покрова внешнего кольца Карской структуры, которая имела больший размер, но была сильно эродирована.

Анализ этих возможностей приводит к следующему. Усть-Карский кратер не существует. Этот кратер не выражается в геофизических полях [Пономарев, Маркитантов,1991]. По данным бурения, мощность усть-карских зювитов не превышает 100 м и они не имеют сплошного распространения вдоль береговой линии Байдарацкой губы. Вне пределов Усть-Карского и Карского кратеров (на р.Сядь-ма-Яха) обнаружены зювиты, находящиеся в геологической позиции, аналогичной усть-карским зювитам. Карский кратер в имеющихся

(11)

Рис.6. Карская ударная структура диаметром 120 км. Показана также центральная депрессия (внутреннее кольцо) диаметром 65 км. Штрихпунктирная окружность - предполагаемая позиция Усть-Карского кратера. Кружками обозначены главные обнажения им-пактитов.

реконструкциях не имеет зоны террас, которая типична для всех ударных кратеров и должна перекрывать Усть-Карский кратер.

В то же время усть-карские зювиты и зювиты р.Сядьма-Яха не могут рассматриваться как закратерные выбросы Карской структуры. Эти выбросы должны были бы перекрывать или замещать меловые отложения, которые составляли верхний чехол мишени к моменту удара. Однако к настоящему времени все меловые отложения, а также и верхние горизонты пермских пород, в районе Карской структуры полностью эродированы и, следовательно, фация кратерных выбросов не могла сохраниться. Таким образом, следует считать, что Карская структура представлена только одним сильно эродированным кратером.

Для определения первоначальных размеров этого кратера нами [Ыа2агоу е! а1.,1991; Назаров и др.,1993] был проведен статистический анализ топографии Карской структуры. Используя карты масштаба 1:100000, исследовались изменения высот вдоль 60 радиусов, проведенных из физического центра (центрального поднятия) Карского кратера с шагом 6°. Высоты определялись через 1 км вплоть до расстояния 90 км от центра структуры. Полученный

200

?

6100

о

и

« о

средний альтиметрический профиль (рис.7) показывает, что топография района Карской структуры отчетливо центрирована относительно центра удара вплоть до дистанции 60 км. Это выражается в существовании круговой депрессии диаметром (по краю) 120 км, состоящей из внутренней части диаметром 65 км и внешнего кольца шириной 27 км. Внутренняя часть имеет плоский рельеф с плохо

выраженной центральной край кратер* горкой и соответствует Зснатеррм^»^^ КарСКОМу Кратеру В ПрвЖ-нем понимании [Геология вщтреш«* астроблем,1980]. Рельеф

депрве«^/ внешнего кольца характери-

зуется террасовидными ус-о го 4о, со зо тупами, которые, вероятно, ,--•'•• связаны с кольцевыми

Расстояние от центра кратера (км) разл0мамИ( декорирОВаННЫ-Рис.У.Средти алътиттртескии про- ш кол ой системой реч. филь Карской ударной структуры. ных Д0/]ИН (рис 6 7). Все

обнажения усть-карских зювитов и зювиты р.Сядьма-Яха находятся в пределах этого внешнего кольца. Полученные морфологические особенности Карской структуры характерны для сложных ударных кратеров, которые всегда имеют центральную депрессию и зону террас [Ме1озЬ,1989]. Для земных кратеров диаметр центральной депрессии (Ос) связан с внешним диаметром кратера (Ог) соотношением 0С=0,570Г [1_акоту,1990]. Следовательно, если диаметр центральной депрессии Карской структуры равен 65 км, то её внешний диаметр должен составлять 114+8 км, что с учетом точности данной зависимости полностью соответствует оценке, полученной по альтиметрическому профилю. Таким образом, можно заключить, что Карская структура имеет диаметр около 120 км. Усть-Карский кратер не существует, а относимые к нему зювиты являются остатками зювитового покрова, заполнявшего внешнюю часть структуры и почти полностью уничтоженного эрозией.

Геология и химия. Геологический разрез в районе Карской структуры включает мощную толщу палеозойских осадочных пород, имеющих возраст от ордовика (кембрия ?) до перми включительно, и нижележащий комплекс протерозойских метаосадочных и вулка-ногенно-осадочных пород. К моменту ударного события палеозойские породы перекрывались мезозойскими (главным образом меловыми) кремнисто-глинистыми отложениями мощностью менее 500 м, которые к настоящему времени полностью эродированы.

Пермские породы представляют собой типичный флиш, переходящий вверх в угленосную молассу и состоящий из песчаников,

алевролитов и аргиллитов. Его образование связано с накоплением продуктов эрозии поднимавшихся на востоке Уральских гор [Юдович,1981]. В центральной части Пай-Хоя пермские отложения эродированы, а в районе пос. Усть-Кара их мощность оценивается примерно в 9 км. По сравнению со средним составом верхней коры пермские породы характеризуются более высоким содержанием когерентных литофильных элементов (Ti, Se, Cr, Ni, Со, V и др.) и более низким несовместимых элементов (К, Rb, Na, р.з.э. и др.), что указывает на присутствие в этих породах базальтового и ультраосновного материала, источником которого, очевидно, является офио-литовый комплекс Уральских гор [Nazarov et al., 1989, 1992; Badjukov et al., 1991; Назаров и др., 1993].

Другие палеозойские породы (ордовик-карбон) представлены известняками, разнообразными сланцами, песчаниками, яшмами. Общая мощность этого комплекса около 5 км [Елисеев и др.,1984]. В связи с пестрым литологическим составом довольно трудно получить надежную среднюю оценку химического состава пород этого возраста. Основываясь на наших анализах [Nazarov et al.,1989, 1992;Badjukov et al.,1991 ¡Назаров и др.,1993] и литературных данных [Юдович,1981; Masaitis et al.,1989], можно ожидать, что в среднем породы ордовика-карбона по сравнению с пермскими должны отличаться более высоким содержанием Са и более высокими отношениями Si/Al и K/Na. Состав отложений этого возраста должен быть ближе к составу обычных осадочных пород, в отличие от пермской флишевой формации, образовавшейся без существенного

фракционирования в ходе осадкообразования.

Ударные расплавы в Карской структуре представлены тагамитами и стеклами в зювитах. По химическому составу как тагамиты, так и большая часть стекол наследуют состав пермского флиша, доминирующего в мишени, и проявляют тенденцию смешения с карбонатным материалом (рис.8). Другая и менее распространенная группа расплавов образовалась по породам допермского возраста и имеет химический состав, который

30-

<ь о

20-

3

%

и

10-

Расплавы пермских пород +

+ Кара о К/Т стекла

, -н- ++ + Расплавы % + ÍL допермских V >> пород

-т+| Л ! . I I I ? I tt ,Vt

40

60 80 Si02, мас.% Рис.8. Составы ударных расплавов Карской структуры и К/Т стекол.

100

контролируется смешением известняков и яшм. Все расплавы, содержащие допермскую компоненту, по сравнению с пермскими породами обогащены Са, Мп и имеют высокое К/Ыа отношение. Таким образом, зона ударного плавления проникала через пермские породы. Основываясь на распространенности стекол различного состава, долю ударного расплава допермского состава можно оценить в 15%. В химическом составе зювитов также отчетливо фиксируется материал пермских и допермских пород, причем доля последних значительно больше в зювитах, расположенных в южной части структуры, что указывает на более интенсивное проникновение зоны экскавации в допермский комплекс в близи Пай-Хоя. Однако ^ зона экскавации не достигла протерозойских пород, поскольку их* обломки в зювитах не наблюдались.

Основываясь на содержании допермской компоненты в ударном расплаве, можно рассчитать глубину зоны плавления, а затем и размер кратера, если известна мощность пермских пород к моменту удара [Вафикоу е! а!., 1991; Назаров и др., 1993]. Сопоставление современных наклонов подошвы пермских отложений и днища кратера показывают, что к моменту удара подошва перми уже была наклонена к ССВ под углом 11° и, следовательно, вблизи осевой зоны Пай-Хоя мощность пермских отложений должна быть меньше. . Очевидно, этот наклон связан с орогенными движениями в триасово-юрское время [Устрицкий,1982]. Учитывая современный характер залегания пермских пород, их доимпактную мощность в центре удара можно было бы оценить в 3 км. Однако это минимальная оценка, поскольку вследствии интенсивной эрозии современные мощности пермских отложений значительно меньше тех, которые существовали в этом районе к моменту удара.

- Абсолютную глубину эрозии можно оценить, предполагая, в соответствии с геологическими данными, что зювиты в северной части центральной депрессии, погребенные под перекрывающими отложениями, не затронуты эрозией и их кровля практически совпадает по высоте с кровлей пермских отложений за пределами депрессии. Тогда, используя уравнения морфометрии лунных кратеров [Ме1озЬ,1989], описывающих глубину днища кратера (т.е. кровли зювитов) относительно окружающей поверхности, легко оценить глубину эрозионного среза, если известен первоначальный диаметр кратера. Последний, как указывалось выше, является функцией глубины зоны плавления и эрозионного среза. Таким образом, получаем систему уравнений, решение которой приводит к следующим оценкам: эрозионный срез в северной части кратера - 3 км, глубина зоны плавления - 10 км, диаметр кратера - 110 км. Полученная реконструкция строения мишени к моменту удара, геометрия переходной воронки, зоны плавления и зоны экскавации показана на рис.9. Следует отметить, что зона экскавации в южной

Рис.9. Реконструкция структуры мишени к моменту удара, размеров переходной воронки, зоны плавления (тснечная дуга) и зоны экскавации (пунктир).

части структуры проникает в отложения ордовика-карбона, но не достигает протерозойского комплекса, что находится в соответствии с геологическими и геохимическими данными.

Итак, геологические и геохимические данные подтверждают результаты геоморфологического изучения, согласно которому Карская структура имеет диаметр около 120 км. Кроме того, Карская структура расположена в пределах складчатого пояса. В её мишени доминирует терригенный флиш с некоторым количеством карбонатных пород и яшм. Ударные расплавы Карской структуры определенно содержат карбонатную компоненту и по химическому составу (рис.8), содержанию микроэлементов и М-вг изотопному составу близки к К/Т стеклам [Ыагагоу а1.,1992;Назаров и др.,1993]. Следовательно, Карская структура находится в области возможного расположения искомого К/Т кратера.

Возраст. По данным биостратиграфического изучения [А1е1«ееу а1.,1989; Назаров и др.,1993] можно заключить, что возраст Карской структуры определенно не древнее начала кампана (83 млн.лет), поскольку в зювитах присутствуют обломки опок и опоковидных глин, которые надежно могут быть датированы сантоном или даже нижним кампаном. Более того, очень возможно, что возраст Карской структуры не больше раннего Маастрихта (70 млн.лет), т.к. терминальные зювиты содержат элементы ранне-маастрихтского комплекса фораминифер. Проблема, однако, заключается в том, что материал терминальных зювитов может быть переотложен. Верхний предел возраста структуры определить трудно, т.к. перекрывающие зювиты отложения состоят преимущественно из переотложенного материала. Очевидно только, что базаль-ные части перекрывающих отложений образовались позже раннего Маастрихта, т.к. в них присутствуют фоссипии этого возраста. Выше по разрезу в заполняющих отложениях указывались диатомовые

водоросли эоцена [Папулов,Шатров,1975]. Поэтому накопление перекрывающих отложений должно было проиходить не позже эоцена, т.е. в интервале поздний маастрихт-палеоцен. Следовательно, возраст Карской структуры должен находится в пределах 55-83 или даже 55-70 млн.лет. Нижний предел возраста можно уточнить. Характер фоссилий, наблюдаемых в зювитах и перекрывающих отложениях, указывает на существование в районе события морского бассейна начиная по крайней мере с раннего сантона по ранний Маастрихт включительно. Позже морскйе условия должны были смениться континентальными, что согласуется с палеогеографическими реконструкциями для территории Западной Сибири и Ямала [Галеркина и др.,1982]. Следовательно, для уточнения нижнего предела возраста достаточно установить, образовался кратер на суше или на море. Определения изотопного состава водорода в тагамитах и стеклах [Nazarov et а!.,1991] показали, что все изученные образцы, включая их высокотемпературные газовые фракции, содержат только метеорную воду (6D от -100 до -141 % ). Это означает, что Карский кратер образовался на суше и, поэтому, не должен быть древнее 70 млн.лет.

Проведенные определения K-Ar возраста [Nazarov et al., 1989; Kolesnikov et al., 1990; Колесников и др., 1990] дают значения, в интервале 66-120 млн. лет. Сообщались и более низкие возраста, но в целом большая часть наших и литературных данных находится в пределах 66-78 млн.лет. Высокая дисперсия K-Ar данных создает основное препятствие для корректной оценки возраста Карской структуры. Эта дисперсия намного превышает точность измерений и может быть вызвана либо потерей радиогенного Аг в ходе вторичных изменений импактитов, либо присутствием избыточного радиогенного Ar. Исследуя эту проблему, мы установили, что модельные возраста свежих и измененных образцов существенно не отличаются. Следовательно, процессы вторичного изменения не являются причиной высокой дисперсии K-Ar датировок. Эти процессы либо тесно связаны во времени с ударным событием, либо сопровождались захватом вторичными фазами избыточного радиогенного Ar. Таким образом, высокая вариация K-Ar датировок скорее всего связана с присутствием в ударных расплавах избыточного радиогенного Ar и определяется различными концентрациями этого аргона и/или вариациями содержания К при одинаковых концентрациях избыточного радиогенного Ar. Присутствие избыточного Ar в ударных расплавах может быть результатом их неполной дегазации и/или захвата радиогенного Ar ударными расплавами при их остывании в толще горячих кратерных выбросов, которые должны быть насыщены Ar вследствие дегазации пород мишени. Для определения количества избыточного Ar в ударных расплавах и истинного значения их

возраста был проведен изохронный анализ. Статистическая обработка всех имеющихся K-Ar данных показала, что они могут быть подразделены на четыре изохронные группы, имеющие разные концентрации избыточного Ar, но статистически одинаковые возраста: 65,6±0,5, 67,3±4,9, 70,4±2,7, 66,5±3,8 млн.лет. Объединяя эти оценки в соответствии с их точностью, получим наилучшую оценку возраста Карского события - 65,68±0,44 млн.лет.

39дГ-40аг возраст карских ударных расплавов был определен в работах [Koeberl et al.,1990; Trieloff,Jessberger,1992]. Значения возраста, полученные в первой работе, находятся в пределах 70,680,6 млн.лет, причем этот разброс намного превышает точность измерений. Наиболее вероятным возрастом считается интервал 71-75 млн.лет и, возможно, рубеж кампана и Маастрихта. При этом отмечается, что возраст кратера не может быть менее 70 млн лет, т.к. 39Аг-40Аг изохронный анализ не указывает на присутствие избыточного аргона в изученных образцах. Значения 39Аг-40Аг возраста, полученные во второй работе, заключены в пределах 69,3-71,7 млн. лет и в связи с небольшой дисперсией представляются более надежными. Эти датировки не совместимы как с К/Т, так и кампан-мааст-рихтским возрастом Карского события. Объединяя все имеющиеся 39Аг-40дг данные согласно их точности, получим среднюю оценку 39Аг-40аг, равную 71,46+0,69 млн.лет (ранний Маастрихт).

Для определения трекового возраста [Назаров и др., 1993; Кашкаров и др., 1994] было изучено 132 фрагмента стекла, в которых было идентифицировано 1040 треков спонтанного деления и подсчитано 21609 треков вынужденного деления. Значения возраста расчи-таны для каждой частицы с использованием константы спонтанного деления 23SU - 7,03*1017 год-1. Среднее значение составляет 64,62± 2,19 млн.лет. На основании полученных данных, впервые в практике трековых исследований, удалось построить трековую изохрону, которая дает значения возраста - 64,51 ±2,23 млнлет. Объединение этих независимых оценок дает значение 64,57±1,56 млн.лет.

Карская структура и ЮТ событие. K-Ar и трековая датировки Карского события совместимы с биостратиграфическими ограничениями и указывают на его К/Т возраст. Однако 39Аг-40Аг данные свидетельствуют о более древнем (маастрихтском) возрасте структуры. Если считать, что все полученные возрастные оценки имеют одинаковый вес, то средняя оценка возраста Карской структуры составит 67,27±1,97 млн.лет. Следовательно, максимально возможная (с вероятностью 99%) разница в возрасте (время г) Карского и К/Т события равна 8,3 млн.лет, если это различие вообще существует. Допустим, что диаметр К/Т кратера не меньше диаметра Карской структуры (120 км) и не больше 400 км, как это следует из геохимических данных. Тогда по уравнениям (10) и (11) легко

расчитать вероятности двух и более ударных событий данного масштаба и различного возраста в течение 8,3 млн.лет на всей поверхности Земли, в районах развития кварц-содержащих пород и в районах складчатых поясов. Эти вероятности соответственно составляют менее 5,5,1,7 и 0,22%. Очевидно, эти вероятности очень малы и, следовательно, можно заключить, что Карскую структуру можно рассматривать как К/Т кратер и, почти несомненно, как К/Т кратер, содержащий в мишени континентальный материал (или один из таких кратеров). В качестве альтернативы этому заключению можно только предположить, что скорость кратерирования 61,5-73,0 млн.лет назад была существенно выше. В этом случае К/Т биотичекий кризис - следствие некоторой метеоритной бомбардировки и Карское событие является эпизодом этой бомбардировки. Такая модель, похоже, не подтверждается геохимическими исследованиями К/Т отложений, в которых пока достоверно не обнаружены признаки нескольких метеоритных ударов. Вероятно, однако, что К/Т возраст может иметь погребенная, возможно, ударная структура Чиксулуб, расположенная на п-ове Юкатан и имеющая диаметр около 170 км [НЛЬеЬгапс! е! а1.,1995]. Эта структура сейчас тщательно изучается.

Таким образом, следует заключить, что Карский кратер есть искомый К/Т кратер, или он образован фрагментом К/Т ударника, испытавшего разрушение перед столкновением с Землей, либо поток кратерообразующих тел в конце мезозоя был увеличен. В любом случае проведенное исследование впервые идентифицировало ударную структуру, тем или иным способом но связанную с К/Т событием. Этот результат подтверждает ударную гипотезу великого мезозойского вымирания и является предметом дальнейших исследований, которые должны определить конкретный сценарий событий, происходивших на рубеже мела и палеогена.

Проблема биотического кризиса

Подход. Итак, на К/Т рубеже произошло крупное ударное событие. Следы этого ударного события коррелируют в геологической летописи с существенными и резкими изменениями видового состава биоты [Алексеев, 1983;1984]. По крайней мере это относится к изменениям в составе фораминифер и нанопланктона. Изменения в составе макрофауны являются предметом дискуссий. Однако многие мезозойские семейства, демонстрируя деградацию, не переходят рубеж, отмеченный геохимической аномалией, или исчезазают еще до него. Наблюдаются и переходящие виды, но тем не менее факт биотического изменения существует, и это изменение совпадает с геохимическим событием. Это совпадение можно считать случайным, если не показать причинную связь. Разумеется, гибель биоты не могла быть причиной ударного события и, следовательно, только рассмотрение последствий ударного события представляет интерес.

■ 1 11 г 1 1 i 1 1 1 1 1 1 со лнвчяая инсоляция (гоп) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 атмосфера

к/т событие к/г событие

тегиэюй поток (поп)

извержение " ...... 1 тамборы | спрепинг (год)

землетрясение ____ перевозка грузов(гоп)

ядерный взрыв, новая земля шштштт. эрозия (гоп)

тунгусская катастрофа извержение тамборы

тайфун кармен т гималайское землетрясение

—• оползень уасгаран "1 г 1 г г г г 1 i г 1 1 ■ оползень уасхаран .... . ,,. ... . .. ..

шЯ>

При анализе этого вопроса возможны три подхода. Первый подход является довольно общим и оценочным, но может быть более убедительным и предполагает простое сравнение энергии ударного события с энергией нормальных геологических процессов, обеспечивающих эволюцию биосферы. Второй подход основан на моделировании возможных последствий К/Т импакта. Наконец, третий подход включает геохимический анализ изменения экопогичес-

Рис. 10. Величины энергии и переноса массы некоторых геологических и техногенных процессов.

кой обстановки, зафиксированной в К/Т разрезах.

Энергия К/Т события. Рис.10 показывает,что энергия К/Т события по крайней мере в 104 раз превосходит энергию крупнейших вулканических извержений и в 106 раз больше энергии самых сильных землетрясений. Она сопоставима с общей сейсмической энергией Земли (или энергией теплового потока), выделяющейся за 105-107 лет и не очень сильно уступает энергии солнечной инсоляции, получаемой в год всей поверхностью Земли. Масса перемещенного при взрыве материала на несколько порядков превышает массу вещества, переносимую другими геологическими процессами и примерно отвечает массе атмосферы. При этом принципиально важно, что вся энергия удара выделяется в течении первых минут, т.е. по своей мощности К/Т коллизия является уникальным геологическим событием. Скорость геохимических процессов в биосфере очень высока по сравнению с их скоростью в других оболочках Земли [Ярошевский,1985] и, следовательно, биосфера легко адаптируется к эволюционным изменениям экологической обстановки. Поэтому только катастрофическое и очень мощное событие могло привести к драматическим биотическим изменениям.

Модельные последствия. Существует богатая литература по оценке экологических последствий К/Т удара. Целесообразно кратко перечислить высказанные соображения, хотя только некоторые из них находят подтверждение в геологических разрезах. Предполага-

ш

10

ется, что наиболее очевидным следствием удара должно быть помутнение атмосферы и, следовательно, понижение уровня солнечной инсоляции [Alvarez et al., 1980]. Расчеты [Toon et al., 1982] показывают, что большое количество пыли остается в атмосфере в течение 3-6 месяцев. При этом освещенность слишком низка для фотосинтеза в течение года. Такое понижение уровня солнечной инсоляции должно привести к гибели фитопланктона и далее к гибели других организмов вследствии разрыва пищевых цепей. Температура на поверхности Земли близка к точке замерзания воды, но океан в силу своей высокой теплоемкости заметно не охлаждается. Развитие этих процессов могло быть усилено появлением в атмосфере, вследствие развития пожаров, большого количества сажи [Wolbach et al.,1986]. В случае попадания ударника в океан или в мишень богатую летучими или в случае кометного события должны произойти серьезные изменения в химии атмосферы -и гидросферы и развитие парникового эффекта [Emiliani et al.,1981; Crutzen,1987]. Разрушение озонового экрана в результате окисления атмосферного азота при распространении ударной волны могло бы вызвать усиление космической радиации и выпадение кислотных дождей [Lewis et al.,1982]. Испарение серы, содержащейся в ударнике и мишени, привело бы к сходным последствиям [Brett,1992]. При падении астероида в океан должно возникнуть гигантское цунами высотой около 5 км, которое за 27 часов обогнет земной шар, но после прохождения половины окружности Земли её высота уменьшится до 150 м [Ahrens.O'Keefe, 1982]. Скорость штормовых ветров может достигать 500 км/ч [Emiliani et al., 1981].

Геохимические свидетельства. Довольно тщательные геохимические исследования К/Т отложений пока не привели к формированию достаточно полной согласующейся картины климатических и физических последствий ударного события. Это обстоятельство связано как, со слабыми возможностями геохимических методов реконструкции палеоклиматической обстановки, так и с недостаточной полнотой геологической летописи.

Наиболее детально в К/Т разрезах изучен изотопный состав С и О валового карбонатного материала и раковин планктонных и бентосных фораминифер. Типичная картина стратигрфического распределения изотопов С и О наблюдается в разрезе Сумбар (рис.1). Впечатляющий сдвиг отмечается в изотопном составе С (примерно на 2), что обычно интерпретируется как свидетельство кратковременного и резкого (более чем наполовину) сокращения продуктивности поверхностных вод океана [Hstt et al.,1982]. Изотопный состав О на К/Т рубеже обычно облегчен, что связывается с повышением температуры воды, но для некоторых разрезов отмечается и утяжеление изотопного состава О. Интересно, что раковины планктонных и бентосных фораминифер в К/Т глине не отличаются по изотопному составу С и О, и это обстоятельство, как предполагается [Hsii et

al.,1982], свидетельствует о выравнивании температурного градиента в океане в результате понижения интенсивности солнечной инсоляции.

Другим важнейшим компонентом К/Т разрезов, указывающим на развитие стрессовой ситуации, является присутствие сажи и древесного угля. Эти формы элементарного С в аномальных концентрациях установлены на К/Т рубеже практически во всех разрезах. Их привнос, оцененный в нашей совместной работе [Wolbach et al., 1990], составляет 11 мг/см2. Поразительно, что изотопный состав элементарного С заключен в очень узких пределах (513С меняется от -25,00 до -26,04), что указывает на земной (фотосинтетический) источник С. Предполагается, что присутствие сажи и древесного угля связано с развитием обширных штормовых пожаров, генерированных К/Т ударным событием. По существующим оценкам [Wolbach et а!.,1990], для накопления данного количества углерода необходимо сжечь примерно 10% биомассы в течении года. Это представляется довольно большим количеством. Кроме того, дополнительные проблемы возникают с механизмом поджигания и развития глобального пожара. Стратиграфическое распределение сажи и древесного угля в разрезе Сумбар (рис.1) довольно сложно. Максимальные содержания сажи отмечаются выше границы, на контакте коричневой и зеленой глины, но К/Т рубеж также маркируется некоторым повышением содержания элементарного С. В одном из разрезов Новой Зеландии, где стратиграфическое распределение элементарного С также удалось изучить [Wolbach et al.,1990], пик элементарного углерода совпадает с пиком Ir. Эти распределения указывают на возможность возникновения пожаров одновременно с осаждением материала кратер-ных выбросов. Совместно с частицами сажи и древесного угля на К/Т рубеже обнаружены также фуллерены Сбо и С70. Исследования, проведенные с участием автора [Heymann et al.,1995], показали, что фуллерены имеют глобальное распространение. Среднее количество С50 на К/Т рубеже составляет 1,5 нг/см2, и отношение С70/С60 находится в пределах 0,21-0,36. Образование фуллеренов можно рассматривать как результат либо глобального пожара, либо конденсации испаренного при взрыве углерода мишени и ударника [Heymann et al.,1995].

Принципиальной и совершенно загадочной характеристикой К/Т отложений является обогащение их карбонатного материала радиогенным Sr. Измеренный в нашей работе [Meisel et al.,1995] профиль отношения 87Sr/86Sr в разрезе Сумбар (рис.1) показывает прекрасную корреляцию с распределением вещества ударника и кратерных выбросов. Наблюдаемая аномалия объяснялась [Macdou-gall,1988] поступлением радиогенного Sr из древнего корового материала в результате выщелачивания вызванного кислотными дождями. Такой процесс находит подтверждение в изотопном составе

азота К/Г отложений [Gardner et al.,1992] и кажется наиболее правдоподобным. Однако эта интерпретация не согласуется с очень низким отношением 1870s/1860s, наблюдаемым в К/Т отложениях. Поэтому имеется альтернативная возможность - объяснить высокое отношение 87Sr/86Sr смешением с космическим веществом. Эта модель требует присутствия 10-20% космического вещества в базальной части К/Т глины в разрезе Сумбар при содержании Sr в карбонатном материале 500-700 мкг/r, и представляется вероятной.

Таким образом, энергетические параметры К/Т ударного события и результаты моделирования последствий этой коллизии позволяют предполагать, что это событие могло вызвать серьезные деформации в структуре биосферы. Имеющиеся геохимические данные об изотопном составе С, О, Sr, N и распределении элементарного С действительно свидетельствуют об измененнии экологической обстановки после ударного события. Однако масштабы и характер этих изменений, также как и конкретные физические причины, механизм и кинетика мезозойского вымирания все еще остаются неясными.

Геологические рубежи

Подход. Импактный сценарий мезозойского биотического кризиса представляется весьма убедительным. Поэтому возникает небходимость геохимического исследования других геологических рубежей, с которыми ассоциируют события массовых вымираний. Статистическое изучение эволюции разнообразия органического мира [Raup,Sepkoski,1982] выявило, в добавлении к К/Т кризису, еще несколько событий массовых вымираний, которые приурочены к границам ордовика-силура, франа-фамена, перми-триаса, нория-рэта, триаса-юры и эоцена-олигоцена. Однако в сущности любой геологический рубеж: отражает некоторое биотическое событие, масштабы которого, правда, обычно неизвестны, и перед исследователями стоит гигантская задача понимания природы биотических изменений, ассоциирующих с геологическими границами. 6 настоящей работе мы провели геохимическое изучение рубежей олигоцена-эоцена, кело-вея-оксфорда (средней и верней юры), триаса-юры, нория-рэта, перми-триаса и кембрия-венда, имея в виду прежде всего определение распространенности (г и УМК. Кроме того, мы исследовали проблему ранней метеоритной бомбардировки земной коры, геохимические следы которой определенно установлены в лунных материковых породах.

Эоцен-олигоцен. С рубежом эоцена-олигоцена ассоциируют заметные биотические изменения и глобальное похолодание [Keller, 1983]. Несколько ниже принятой позиции границы в океанических разрезах была обнаружена аномалия lr, а также несколько горизонтов микротектитов [Asaro et а!.,1982; Keller et al.,1987]. На этом же

стратиграфическом уровне было обнаружено обогащение 1г и присутствие зерен УМК в разрезе Массигнано в Италии [С1утег е! а1.,1995]. Эта аномалия предположительно связывается с образованием Попи-гайского кратера (100 км) и кратера Чизпик (80 км). Нами был исследован эоцен-олигоценовый разрез Кызылджар в Крыму. В этом разрезе верхний эоцен представлен мощной (145 м) толщей интенсивно биотурбированных мергелей белоглинской свиты. Нижний олигоцен начинается алевритовыми известковыми глинами кызыл-джарской свиты, залегающими с размывом. Концентрации 1г были измерены в 22 образцах, отобранных из основания кызылджарской свиты и верхов белоглинской толщи на уровнях, отвечающих наиболее заметным изменениям комплексов фораминифер. Во всех изученных образцах содержания 1г не превышают фоновых. Микротектиты также не были обнаружены. Таким образом, граница эоцена и олигоцена на территории России требует более обстоятельного исследования.

Средняя-верхняя юра. Этот рубеж, соответствующий границе келловея и оксфорда, не отмечается очень сильным изменением биоса. Однако он хорошо прослеживается в Европе и был исследован нами в разрезах Рикла, и Позуел де Кампо (Испания), а также Врзосова и Заласс (Польша) по просьбе В.Брохвич-Левинского (Варшава). Во всех разрезах на границе кепловея-оксфорда отмечается значительный перерыв. На сильно корродированной поверхности кепповейского известняка залегает нодулярный слой (10 см), который перекрывается строматолитами (10 см). Выше наблюдается чередование известняков и мергелей оксфорда. Проведенные анализы показали присутствие аномальных концентраций 1г во всех отобранных валовых образцах. Максимальные концентрации (2,4 нг/г) установлены в пограничном материале разреза Рикла, в других разрезах они составляют 0,5-1 нг/г. Результаты наших анализов позже были подтверждены лабораториями Беркли и НАСА [ВгосНилсг-Ьеуутзк!" е{ а1.,1986], и, самое интересное, - в работе [ВгосЬ\л/Ю2-1_е\мпзк1 et а1.,1987] было сообщено о находке УМК на рубеже келловей-оксфорд. Последнее обстоятельство исключает формирование данной аномалии 1г в результате земных процессов и прямо указывает на присутствие кратерных выбросов на келловей-оксфордском рубеже. Масштабы этого ударного события остаются неясными, но, несомненно, данная граница нуждается в тщательном изучении.

Триас-юра. Массовое вымирание на рубеже триаса и юры (рэта и геттанга) - один из крупнейших биотических кризисов, возможно даже более драматичный, чем великое мезозойское вымирание. К сожалению, масштабы этого вымирания плохо изучены в связи с практически полным отсутствием непрерывных разрезов пограничных отложений триаса-юры, что представляет собой характерную и загадочную особенность данного рубежа. Временные рамки триас-юрского вымирания остаются дискуссионными. Предполагается, что

этот кризис был длительным и начался еще в триасе с границы норий-рэт, но существуют, данные, указывающие и на резкий, катастрофический характер этого вымирания [Hallam, 1990]. С рубежом триаса-юры коррелирует значительное сокращение морских бассейнов, открытие крупных рифтов, которое предшествовало формирование современного океана, интенсивный трапповый вулканизм Кароо в Ю.Африке. К настоящему времени в мире известно всего четыре разреза, которые содержат наиболее позднюю фауну триаса и наиболее раннюю фауну юры. С биостратиграфической точки зрения наиболее полно изучен разрез Кенделбахграбен, Австрия, геохимическое исследование которого впервые было проведено в данной работе.

В разрезе Кендлбахграбен терминальный триас представлен кессенскими слоями (в верхней части - известняки). Выше залегают так называемые препланорбисовые слои (чередование известняков, мергелей и песчаников) мощностью около 6 м. В их основании находится слой серой глины (2,4 м), залегающей , с перерывом непосредственно на гессенском известняке. Препланорбисовые слои согласно перекрываются: известняками, в которых установлена типичная фауна нижнего лейаса. Граница триаса-юры помещена в основании серой глины [Golebiowski.Brownstein,1988]. В нашей работе [Badjukov et al.,1987:1988] детально исследована геохимия серой глины и всех прослоев мергелей в препланорбисовых слоях. Всего было проанализировано 30 образцов. Содержания 1г изменяются от 0,01 до 0,29 нг/г, причем наибольшие концентрации обнаружены в пограничной серой глине. Иридий довольно хорошо коррелирует с р.з.э., слабо с. V, Cr, Ti, Ni, Zn, As, отчасти с К, Rb, Со, Си и совершенно не связан с S. Корреляция ir-р.з.э. при фоновых содержаниях It отмечалась [Orth et al.,1990] в некоторых осадочных породах и объяснялась концентрацией lr в фосфатном материале. Другой сидерофильный элемент - Rh, для которого практически отсутствуют данные по его фоновой распространенности, определен в изученных образцах в количествах 0,3-5,5 нг/г (среднее - 1,7 нг/г) и довольно хорошо коррелирует с Со. Во всех образцах серой глины обнаружены редкие зерна УМК, которые, однако, не наблюдались в глинистом, прослое из основания планорбисовых слоев. Концентрация этих зерен составляет 0,015% относительно всех кварцевых зерен, среди которых присутствуют также и тектонически деформированные фрагменты. Идентификация зерен УМК была позднее подтверждена американскими исследователями [Bice et al., 1992]. Присутствие УМК и несколько повышенные содержания !г указывает на возможность ударного события вблизи триас-юрского рубежа, Однако остаются неясными масштабы и время этого события, поскольку. в разрезе Кенделбахграбен совершенно очевиден перерыв в седиментации и зерна УМК, скорее всего, являются переотложенными. В другом австрийском разрезе триаса и

4 J

юры Фонсьёх, который имеет сходную стратиграфию и также очевидные признаки перерыва, никаких зерен УМК и высоких содержаний 1г нами не обнаружено. Аномальных содержаний 1г не установлено также в триас-юрском разрезе Англии [Orth et а!.,1990].

Норий-рэт. Как указывалось выше, начало триас-юрского кризиса может быть связано с рубежом нория и рэта. Эта граница была исследована нами в разрезе Гейссо (Австрия), который предлагается в качестве стратотипа данного рубежа. В этом разрезе обнажаются примерно 100 м кессенских слоев. Нижняя часть разреза представлена черными сланцами с прослоями известняков. Выше залегают массивные коралловые известняки мощностью 12 м, которые перекрываются серыми глинистыми известняками. Граница нория и рэта помещается в кровлю коралловых известняков, на которой, кажется, без видимого перерыва залегает слой серого мергеля (10 см), выше которого находится глинистый известняк. В данном разрезе мы проанализировали 13 образцов, составляющих непрерывный профиль через слой серого мергеля. Содержание 1г в проанализированных образцах варьирует очень незначительно и не превышают фоновых концентраций. Содержание других элементов в этом мергеле также почти не меняется по разрезу. Зерен УМК не обнаружено.

Пермь-триас. С рубежом перми и триаса связано исчезновение примерно 92% видов и около 52% семейств морских организмов [Raup and Sepkoski, 1982]. Несомненно, это крупнейший в истории Земли биотический кризис. С этим рубежом ассоциирует также раскол Гондваны, интенсивный трапповый вулканизм в Сибири, обширная регрессия и резкое падение ö^c в поверхностных слоях океана [Holser et al.,1991]. Наиболее полные разрезы пограничных отложений перми и триаса известны в Китае, Армении, Азербайджане и Альпах. В этой работе мы исследовали [Alekseev et al.,1983] собранный нами материал из разреза Советашен в Армении и образцы из разреза Сан-Антонио в Доломитовых Альпах (Италия), переданные нам Р.Брандером (Иннсбрук).

В разрезе Советашен верхняя часть слоев с Paratirolites представлены серым известняком, который перекрывается нодулярным красным глинистым известняком. На последнем согласно залегает тонкий (20 см) слой красного мергеля, содержащего ромбоэдрические кристаллы кальцита. Верхняя часть этого мергеля более известковая и содержит мелкую гальку известняка. Выше мергеля наблюдается строматолитовый известняк, который перекрывается тонкослоистыми известняками с нижнетриасовыми аммонитами и Claraia. Границу перми-триаса принято помещать в основание зон Otoceras по аммоноидеям и Hindeodus parvus по конодонтам. Этот уровень по данным изучения конодонтов соответствует основанию слоя красного мергеля. Содержания 1г в этом слое, выше и нижележащих

•

известняках (проанализировано 15 образцов) находятся в пределах 0,003-0,04 нг/г, т.е. не превышают земного фона. Интересно, что 1г/А1 отношение увеличивается в кровле каждого слоя, отражая, вероятно, уменьшение скорости седиментации. Зерен УМК в пограничном мергеле не обнаружено. Содержание других элементов типично для осадочных пород. Необычным является поведение Ва, содержание которого резко падает в основании триаса. Принципиального химического изменения состава терригенного материала в изученной последовательности не наблюдается и, поэтому, можно предположить, что уменьшение содержания Ва связано с изменением условий седиментации и, скорее всего, солености морской воды, что должно препятствовать его осаждению [11пс1о\лгеМ, 1963].

В разрезе Сан-Антонио верхняя пермь представлена формацией Беллерофон, сложенной в основном доломитами. Выше находятся отложения формации Верфен, относящейся уже к триасу и включающей известняки доломиты и мергели. В основании этой формации выделен горизонт Тесеро, состоящий из оолитовых и мергелистых доломитов. Граница перми-триаса находится внутри этого горизонта, но ее точная позиция вызывает дискуссии. Нами [Вгапс}ег е* а1., 1988] было проанализировано 18 образцов карбонатных пород, аргиллитов и глин, которые могут ассоциировать с рубежом перми и триаса. Образцы отобраны из интервала от -3,42 м до +1,27 м по отношению к границе Беллерофон/Верфен. Содержания 1г варьируют от 0,035 до 0,6 нг/г. Они превышают обычный фон но не являются исключительно аномальными. Наибольшие содержания 1г наблюдаются в прослоях глин и сопровождаются повышенными концентрациями Сг, Со, Бс, "П и в ряде случаев халькофилов. Можно предполагать, что наблюдаемые повышенные концентрации 1г связаны с присутствием базальтового или ультраосновного материала. Зерен УМК в этом разрезе не обнаружено.

Фоновые концентрации 1г установлены также в разрезах перми-триаса в Китае [Аэаго е1 а1., 1982; 21юи, Ку1е, 1988], Австрии [ОЛИ е1 а1.,1991], Пакистане [Хи, Уап,1991], Индии [В!папс1ап е1 а1.,1991].

Венд-кембрий. Граница кембрия-венда отвечает началу появления скелетных форм и, следовательно, является одним из важнейших биостратиграфических рубежей. Разрез Улахан-Сулугур на р.Алдан является одним из лучших разрезов через эту границу [Розанов, 1976]. Образцы из этого разреза а также соседнего разреза Дворцы, полученные от А.Ю.Розанова, и были изучен в настоящей работе [Ыагагоу е{ а1.,1983]. Верхний венд в данном разрезе представлен брекчированным доломитом. На его эродированной поверхности залегает глауконитовый доломит мощностью до 20 см. Выше наблюдается слой доломита с редкими скоплениями глауконита. Этот слой перекрывается с вероятным разрывом в седиментации глауконитовым известняком, содержащем многочисленные

фоссилии. Как полагается, граница венда-кембрия находится в основании глауконитового доломита. Нами было проанализировано 16 образцов, отобранных как из пограничного слоя, так и выше и ниже по разрезу. Пограничный материал отчетливо обогащен lr (0,17 нг/г) относительно локального фона, однако это обогащение не является значительным по отношению к вариациям содержаний 1г в земной коре и не является свидетельством увеличения аккреции космического вещества на данном рубеже. Возможны и другие причины этой аномалии, например, замедленмие скорости седиментации. Поиски зерен УМК в этом разрезе не проводились.

В работе [Orth et al.,1990] были проанализированы 3 китайских разреза пограничных отложений венда и кембрия. Только в одном из них найдены высокие содержания lr (2,9 нг/г), которые сопровождаются очень высокими концентрациями халькофилов. Эта аномалия (рис.За) имеет определенно земное происхождение [Orth et al., 1990; Kyte et al.,1987].

Другие границы. Группой [Orth et al.,1990] исследовалось содержание lr на границах биомеров Палмера (верхний кембрий), кембрия-ордовика, ордовика-силура, силура-девона, франа-фамена, девона-карбона, среднего и верхнего карбона, сеномана-турона. Аномальных содержаний lr для этих рубежей не сообщается.

Таким образом, хотя для К/Т рубежа аргументация импактного сценария представляется достаточно обоснованной, для других геологических границ, с которыми ассоциируют явления массовых вымираний, достоверных свидетельств ударных событий пока не обнаружено. Признаки присутствия материала кратерных выбросов и/или космического вещества определенно установлены для рубежей триаса-юры и келловея-оксфорда, но масштабы этих событий остаются неясными и требуют дальнейшего изучения. Довольно определенно и, возможно, глобально зафиксированы признаки ударного события вблизи рубежа эоцена-олигоцена. Однако влияние этого импакта на изменение биотической и климатической обстановки еще требуется установить. Сейчас представляется очевидным заключение, что ударные события не являются единственным фактором, ответственным за эволюцию биосферы.

Древняя бомбардировка. Результаты изучения лунного вещества показывают, что первичная кора Луны была модифицирована интенсивной метеоритной бомбардировкой более 3,9-4,0 млрд.лет назад. Это дает основание предполагать, что формирование земной коры также происходило на фоне интенсивной бомбардировки, которая могла оказать серьезное влияние на характер корообразующих процессов [Флоренский и др.,1982]. Для диагностики следов этого процесса представляется необходимым еще раз рассмотреть полученные нами данные по распространенности lr в

. •

древних архейских породах и осадочной оболочке Земли, состав которой хорошо отражает состав корового вещества.

Породы, сходные по содержанию 1г с лунными материковыми брекчиями, содержащими в среднем 4 нг/г 1г, отсутствуют среди изученных пород архея (рис.4 ). Распространенность 1г в последних сравнима с его распространенностью в лунных первичных породах, хотя породы архея по средним концентрациям вероятно несколько беднее 1г. Это может быть следствием более высокой степени фракционирования вещества земной коры и позволяет полагать, что 1г в архейских породах является преимущественно эндогенным. Единственная пока находка импактных отложений в архейских толщах [Lowe, Byerly,1988] не ослабляет этого заключения. Осадочные породы по распространенности lr сопоставимы с архейскими и первичными лунными породами, но по средним значениям осадки отчетливо богаче lr. Наблюдаемое различие может быть легко объяснимо вкладом фоновых выпадений космического вещества в ходе седиментации, как это допускается для океанических осадков, содержащих в среднем 310 пг/г Ir [Crocket,Kuo,1979]. Действительно, при притоке хондрито-вого материала CI 0,024 мг/см2 в 1000 лет, содержащего 514 нг/г 1г [Crocket,Kuo,1979], мощности осадочной оболочки на платформах 2,4 км [Ронов.Ярошевский, 1976] и времени их образования 1 млрд.лет, содержание космического 1г в осадочных породах должно составить 26 пг/г, что легко объясняет наблюдаемый в них избыток lr по сравнению с породами фундамента. Таким образом, некоторое обогащение lr фанерозойских осадочных пород не является свидетельством присутствия в земной коре космического вещества, привнесенного на стадии ранней метеоритной бомбардировки.

Отсутствие "лунного" избытка lr в коровом веществе Земли означает, что возраст поверхностного вещества земной коры, должен быть менее 3,9-4,0 млрд.лет (время окончания ранней метеоритной бомбардировки). Этот "иридиевый" возраст, независимо подтверждающий датировки изотопной геохронологии, можно интерпретировать как время появления на поверхности Земли пород, содержание 1г в которых определялось только процессами выплавления их из мантии либо как время удаления lr из предшествующего корового вещества.

Если наблюдаемая земная кора образовалась менее 3,9 млрд.лет назад, можно полагать, что метеоритная бомбардировка препятствовала образованию устойчивой литосферы. Основываясь на лунных данных (мощность импактитов 25 км, длительность бомбардировки 0,5 млрд.лет, содержание lr в импактитах 4 нг/г), интенсивность потока вещества CI на поверхность Земли > 4 млрд.лет назад можно оценить в 0,1 мг/см2 в год (4,8*10"4 мм/год), что существенно больше фанерозойского потока, но много ниже скорости выпадения атмосферных осадков в Сахаре (50 мм/год).

Энергия этого потока при скорости аккреции 10 км/с составляет 1 ,Э*10~7 вт/см2. Это на порядок меньше современного теплового потока из недр Земли. Следовательно, ранняя метеоритная бомбардировка не могла препятствовать образованию литосферы, постоянно производя её механическое разрушение или поддерживая на поверхности Земли ликвидусные температуры.

С другой стороны, геохимические данные показывают, что содержания Iг в породах архея не коррелируют со степенью их метаморфизма. Поэтому 1г мог эффективно удаляться из корового вещества, в основном процессами магматического фракционирования. Это требует переплавления протокоры после её образования, что несовместимо с изотопными данными [Мурбат, 1980], которые указывают на образование древнейших архейских пород непосредственно из мантийных источников, а не из фракционированного корового вещества. Следовательно, если кора существовала до 4 млрд.лет назад, то она либо была перекрыта наблюдаемым комплексом коровых пород, либо поглащалась мантией. Таким образом, из полученных данных следует, что эволюция лунной и земной коры существенно различались. В противоположность лунной коре, наблюдаемые горизонты земной коры не были переработаны ранней метеоритной бомбардировкой. В то время, когда лунная кора уже практически сформировалась, процессы корообразования на Земле были еще активны.

Заключение

Результаты проведенных исследований могут быть сведены к следующим основным защищаемым положениям.

1. Образование К/Т аномалии связано с падением космического тела (или группы тел). Состав КЯ отложений в основном определяется смешением космического вещества, кратерных выбросов и местного терригенного и карбонатного осадочного материала. Распределение космического вещества и кратерных выбросов на КЯ рубеже является неоднородным и контролируется в конечном счете латеральным переносом в ходе обычных процессов седиментации.

2. Максимально возможный диаметр КЯ кратера не превышает 400 км, но можно допустить одновременное образование нескольких ударных структур меньшего размера. При этом по крайней мере один кратер должен содержать в мишени континентальный (вероятно осадочный) материал.

3. Карская ударная структура является КЯ кратером или одним из КЯ кратеров. В противном случае поток кратерообразующих тел в конце мезозоя должен быть существенно более интенсивным и мезозойский биотический кризис следует рассматривать как результат всплеска метеоритной бомбардировки.

4. По энергетическим параметрам К/Т ударное событие намного превосходит все известные геологические процессы. Событие такого масштаба могло бы оказать существенное влияние на состояние биосферы. Имеющиеся данные об изотопном составе С, О и распределении элементарного С действительно указывают на изме-ненние экологической обстановки после ударного события.

5. Для других геологических границ, с которыми ассоциируют явления массовых вымираний, достоверных свидетельств ударных событий не обнаружено. Признаки присутствия материала кратерных выбросов и/или космического вещества наблюдаются для рубежей триаса-юры, келловея-оксфорда и эоцена-олигоцена, но требуют дальнейшего изучения для оценки их региональной значимости. Можно полагать, что ударные события не являются единственным фактором, ответственным за эволюцию биосферы.

6. В отличие от лунной коры, коровое вещество Земли не несет геохимических следов ранней интенсивной бомбардировки. Это предполагает, что процессы корообразования на Луне и Земле были сильно различны во времени: когда лунная кора уже сформировалась, процессы фракционирования вещества на поверхности Земли были еще активны.

Основные публикации

1. Барсукова Л.Д.,Колесов Г.М.,Назаров М.А.,Найдин Д.П.,Алексеев А.С. Космическая катастрофа 65 млн.лет назад: сравнительное изучение разрезов Дании и Мангышлака. Тезисы докл. XVIII Всесметеоритюй конференции. М., 1981, с.44.

2. Nazarov М.А., Barsukova L.D.,Kolesov G.M.,Naidin D.P.,Alekseev A.S. Extraterrestrial event at the CT boundary: New geochemical and minera-logical data. Lunar and Planet. Sci. XIII, 1982, 580-581.

3. Назаров M.A.,Барсукова Л.Д.,Колесов Г.М.,Найдин Д.П.,Алексеев А. Происхождение иридиевой аномалии на границе маастрихтского и датского ярусов. Геохимия, 1983, №8,1160-1178.

4. Alekseev A.S.,Barsukova L.D.,Kolesov G.M.,Nazarov M.A.,Grigoryan A.G. The Permian-Triassic boundary event:Geochemical investigaron of the Transcaucasia section. Lunar and Planet. Sci. XIV, 1983, 3-4.

5. Nazarov M.A.,Barsukova L.D.,Kolesov G.M.,Alekseev A.S. bidium abundances in the Precambrían-Cambrian boundary deposite and sedimentary rocks of Russian platform. Lunar and Planet. Sci. XIV, 1983, 546-547.

6. Назаров M.А..Барсукова Л.Д.,Колесов Г.М.,Алексеев A.C. Геохимия иридия: некоторые ограничения на раннюю историю земной коры. Тезисы докл. XIXBcec. конференции по метеоритике, М., 1984, 31-33.

7. Nazarov М.A.,Barsukova L.D.,Kolesov G.M.,Alekseev A.S. Data of iridium geochemistry: Implication for the early history of the Earth crast. Lunar and Planet. Sci. XV, 1984, 593-594.

8. Барсукова Л.Д.,Колесов Г.М.,Малофеева Г.И.,Назаров М.А.,Марчева Е.

Нейтронно-активационное определение иридия в осадочных породах с предварительным сорбционным концентрированием. Журнал анал. химии, 1986, t.XLI, вьга.5, 874-878.

9. Badjukov D.D.,Nazarov M.A.,Suponeva I.V. Shocked quartz grains from К/Г boundary sediments. Lunar and Planet. Sci. XVII, 1986,18-19.

10. Nazarov M.A.,Barsukova L.D.,Kolesov G.M.,Nizhegorodova I.V.,Alekseev A.S.,Amanniyazov K.N. Cretaceous/Tertiary event: Geochemistry of Turkmenia K/T sections. Lunar and Planet.Sci. XVII, 1986, 605-606.

11. Бадюхов Д.Д.,Назаров M.A. Возможное содержание ударно-преобразованного вещества в осадочных породах Земли. Тезисы докл. XX Всес. метеоритной конференции, М.Д987,19-20.

12. Badjukov D.D.,Lobitzer Н.,Nazarov M.A. Quartz grains with planar features in the Triassic-Jurassic boundary sediments from Northern Limestone Alps, Austria. Lunar and Planet. Sci. XVIII, 1987, 38-39.

13. Алексеев A.C.,Назаров M.A..Барсукова Л.Д.,Колесов Г.М.,Нижегоро-дова И.В.,Аманниязов К.Н. Граница мела и палеогена на юге Туркмении и её геохимическая характеристика. Бюлл. Моск.Об-ва испытателей природы, отд.геол., 1988, т.63, вып.2, 55-69.

14. Назаров М.А., Бадюков Д.Д., Барсукова Л.Д., Алексеев А.С. Параметры мел-палеогенового ударного события. Бюлл. Моск. Об-ва испытателей природы, отд.геол., 1988, т.63, вып.4, 33-53.

15. Bekov G.I.,Letokhov V.S.,Radaev V.N.,Badyukov D.D.,Nazarov M.A. Rhodium distribution at the Cretaceous-Tertiary boundary analyzed by ultrasensitive laser photoionization. Nature, 1988,v.332,146-148.

16. Koeberl C.,Nazarov M.A.,Murali A.,Shaipton V.,Burke K. The Kara impact structure (USSR) and the K/T boundary event.Meieonft"cs,1988,v.23,291-92.

17. Badjukov D.D.,Bazhenov M.L.,Nazarov M.A. Paleomagnetism of impactites of the Kara impact crater: Preliminary results. Lunar and Planet. Sci. XX, 1989, 34-35.

18. Nazarov M.A.,Badjukov D.D.,Kolesnikov E.M.,Barsukova L.D.,Kolesov G. Geology, geochemistry and geochronology of the Kara impact structure. Meteoritics, v.24,1989, 307.

19. Nazarov M.A.,KolesnikovE.M.,Badjukov D.D.,Masaitis V. Potasium-Ar-gon age of the Kara impact event. Lunar and Planet. Sci. XX, 1989,766-767.

20. Алексеев A.C.,Бадюков Д.Д.,Назаров M.A. Граница мела и палеогена и некоторые события на этом рубеже. В кн. "Импактные кратеры на рубеже мезозоя и кайнозоя". П., Наука, 1990, 8-24.

21. Колесников Е.М.,Назаров М.А.,Бадюков Д.Д.,Корина М.И.,Смоляр М. Мясникова В.Л.,Алексеев А.С.,П1уколюков Ю.А. Калий-аргоновый возраст Карских кратеров и их связь с мел-палеогеновым ударным событием. Геохимия, 1990, №4,495-505.

22. Масайтис В.Л.,Назаров М,А.,Бадюков Д.Д.,Иванов Б. Импактные события на рубеже мезозоя и кайнозоя: интерпретация данных. В кн. "Импактные кратеры на рубеже мезозоя и кайнозоя". Л.,Наука, 1990, 146-167.

23. Назаров М.А..Корина М.И.,Барсукова Л.Д.,Колесников Е.М.,Супонева И.В.,Колесов Г.М. Вещественные следы Тунгусского болида. Геохимия, 1990, №5, 627-639.

24. Kolesnikov Е.М.,Nazarov M.A.,Badjukov D.D.JLebedeva L.M.,Myasniko-va V.L. Current results of potassium argon dating of the Kara impact structure. Lunar and Planet. Sci. XXI, 1990, 649-650.

25. Wolbach W.S.,Anders E.,Nazarov M.A. Fires at the К/Гboundary: Carbon at the Sumbar,Turkmenia,site. Geoctum.CosmochimActa,1990,v.54,1133-46.

26. Nazarov M.A.,Badjukov D.D.,Barsukova L.D.,Alekseev A. Reconstruction of original morphology of the Kara impact structure and its relevance to the К/Г boundary event. Lunar and Planet. Sci. XXII, 1991,959-960.

27. Nazarov M.A.JDevirts A.L.,Lagutina E.P.,Alekseev A.S.,Badjukov D.,Shu-kolyukov Yu. A. The Kara impact structure: Hydrogen isotopic composition in the impact melts and constraints on the impact age. Lunar and Planet. Sci. XXII, 1991, 961-962.

28. Badjukov D.D.,Nazarov M.A.,Guseva E.V. Shocked rock fragments from К/Г boundary clay and their relevance to the Kara impact event. Lunar and Planet. Sci. XXIII, 1992, 51-52.

29. Nazarov M.A.,Badjukov D.D.,Alekseev A.S. The Kara structure as a possible KIT impact site. Lunar and Planet. Sci. XXIII, 1992, 969-970.

30. Nazarov M.A.,Badjukov D.D.,Barsukova L.D.,Kononkova N.N., Romashe-va T.V. Chemical relationship between Kara crater rocks and К/Г glasses. Lunar and Planet. Sci. XXIII, 1992, 971-972.

31. Nazarov M.A.,Kaipenko S.F.,Ljalikov A.V.,Smolyar M.I.,Kolesnikov E.M., Barsukova L.D. The Kara impact structure:Nd-Sr isotopic composition of an impact melt. Lunar and Planet. Sci. XXIII, 1992, 973-974.

32. Назаров М.А.,Бадюков Д.Д.,Алексеев A.C.,Колесников Е.М.,Кашкаров JLJI.,Барсукова Л.Д.,Супонева И.В.,Колесов Г.М. Карская ударная структура и её связь с мел-палеогеновым событием. Бюлл. Моск. Об-ва испытателей природы, отд.геол.Д993, т.68, №3,13-32.

33. Nazarov M.A.,Badjukov D.D.,Barsukova L.D.,Kolesov G.M., Naidin D.P. The Koshak section: Evidence for element fractionation and an oxidation event at the К/Г boundary. Lunar and Planet. Sci. XXIV,1993,1051-1052.

34. Кашкаров Л.Л.,Назаров М.А.,Коненкова Н.Н. Трековый возраст Карской ударной структуры. Геохимия, 1994, №7, 928-936.

35. HeymannD.,Nazarov М.A.,Korochantsev A.,Smit J. The Chicxulub event: Did it produce a global layer of fullerenc-bcaring sediments. Lunar and Planet. Sci. XXVI, 1995, 597-598.

36. Meisel T.,Krahenbuhl U.,Nazarov M.A. A combined osmium and strontium isotopic study on the Cretaceous/Tertiary boundary at Sumbar,Turkmenistan: A test for an impact vs. a volcanic hypothesis. Geology,1995,v.23,N4,313-16.