Impaktit a meteorit-becsapódás által érintett kőzetek együttes elnevezése. Az (égitest-) becsapódás alapvetően felszínközeli jelenség, így az ekkor keletkezett, a becsapódás hatására átalakult kőzetek, az impaktitok csak vékony rétegben találhatók. Felosztásuk szövetük, a sokk-metamorfózis foka és összetevőik alapján történhet. A leggyakoribb impaktitok az összetört, részben megolvadt darabokat tartalmazó impakt breccsák. A kráter morfológiája mellett ezek jelenléte bizonyítja egy földtani szerkezet becsapódásos eredetét.
A becsapódás hatásai Az ütközés és az ekkor létrejövő kompressziós lökéshullám (shock wave) hatására rövid időre magas hőmérséklet (2000 °C) és magas nyomás (10–500 gigapascal) (1 GPa=10 000 atm) keletkezik, mely sokk-metamorfózist okoz. Egy-egy kőzetdarab többször is átélheti ezt az eseményt. Ha a nyomásviszonyok egy adott kőzetnél meghaladják az úgynevezett Hugoniot rugalmassági határt (Hugoniot elastic limit, HEL), a kőzet maradandó elváltozásokat szenved (residual shock effect). Ez az érték a legtöbb ásványra és kőzetre 5–10 GPa. Az egyetlen természetes felszínközeli folyamat, mely során ilyen nyomás létrejöhet, a nagysebességű (hypervelocity) becsapódás.Gucsik Arnold 2003 Terrestrial impact cratering and shock metamorfism: A review. Bul. Res. Inst. Nat. Sci. Okayama Univ. No 19 pp27-41
Az in situ hatásokon túl a becsapódás akár az egész bolygó felszínére is elteríthet mikrométer méretű gömböcskéket (mikroszferulákat, tektiteket), a nagy nyomás hatására átalakult (sokk-metamorfózist szenvedett) ásványszemcséket, illetve a becsapódó test elpárolgásából származó platinacsoport-elemekben, így irídiumban vagy a tüzek miatt hamubab gazdag port. Légkör meglétekor ezeket a szelek is szállíthatják. Vizsgálatukkal olyan becsapódási eseményre is következtetni lehet, amelynek krátere azóta eltűnt (például óceáni kérgen képződött, és azóta a lemeztektonika révén a szubdukciós zónában alábukott, majd beolvadt az asztenoszférába). A képződő impaktitok tömegének nagyobb részét a céltest átalakult kőzetei teszik ki. A céltestből és a becsapódó testből képződött impaktitok keveredhetnek is. A legmélyebbről kidobott anyagok nem a kráter végső mélységéből, hanem a tranziens kráter mélységéből erednek, melynek mélysége kb. a végső kráter átmérőjének 35%-a. A kidobott anyagok eredeti elhelyezkedésükhöz képest fordított rétegzésűek.
Az impaktitok felosztása
1. Egyetlen becsapódás hatására létrejött kőzetek
1.1 Proximális (proximal, közeli) impaktit (a proximális törmelékterítőben előforduló kőzet)
1.1.1 Sokkolt kőzet Nem breccsásodott és nem is teljes mértékben megolvadt kőzet.
1.1.2 Kőzetolvadék-breccsa (impact melt rock, melt breccia) Olvadékmátrixban törmelékeket is tartalmazó kőzet. Orosz neve tagamit.
1.1.2.1 Felosztás összetétele alapján
• 1.1.2.1.1 Törmelékgazdag (clast rich)
• 1.1.2.1.2 Törmelékszegény (clast poor)
• 1.1.2.1.3 Törmelékmentes (clast free)
1.1.2.2 Felosztás átkristályosodottsága alapján
• 1.1.2.2.1 Üveges (tektitek, impakt üvegek (lásd: disztális impaktitok!)
• 1.1.2.2.2 Kristályos (hipokristályos, holokristályos)
A szilárd anyag akkor olvad meg, amikor a lökéshullám alól felszabadult kőzet hőmérséklete magasra emelkedik. A nagyobb gravitációjú égitesteken azonos méretű kráterben több olvadék keletkezik, mint kisebb gravitációjú égitesteken. A földi kráterekben található olvadékokkal kapcsolatban (pl. Sudbury) sok vita folyik arról, hogy azok a becsapódáskor olvadtak-e meg helyben (impakt olvadékok) vagy utóvulkáni működéssel kerültek a felszínre, esetleg a becsapódás során lávafolyást is alkottak-e. A Ries-kráter esetén sikerült impakt olvadék-folyásra bukkanni (impact melt flow) (Osinski 2004). Hasonló folyásnyomokat már holdi és vénuszi kráterekben is megfigyeltek. (Az olvadékokról és üvegekről részletesen lásd: Dressler és Reimold 2001.) 60 GPa feletti nyomáson a teljes kőzetanyag maradéktalanul átolvad.
1.1.3 Impakt breccsa (impact breccia) A legtömegesebb impaktitok breccsák, amelyek állhatnak megolvadt és csak összetört kőzetek darabjaiból. A breccsa rosszul osztályozott és tömeges megjelenésű. Vulkáni megfelelőjük a piroklasztit breccsa. Legnagyobb darabjai a sánc közelébe kidobott megablokkok.
A becsapódáskor a kőzetek megolvadnak ill. szögletes darabokra törnek. Ha az olvadék gyorsan hűl le, amorf szerkezetű üveg keletkezhet. A törmeléket a megszilárdult olvadék cementálja össze, ezzel breccsa keletkezik. Litológia alapján a monomikt breccsa egyetlen fajta, helyben feldarabolódott kőzettípusból épül fel. A polimikt breccsa többféle, eltérő körülmények közt (pl. máshol) keletkezett kőzetet tartalmaz. Szövetük finomszemcsés mátrixból és törmelékszemcsékből áll. A klasztikus breccsa elsősorban különálló törmelékekből áll, az olvadékbreccsa (impact melt breccia) alapvetően egybeolvadt kőzetekből áll össze. A holdi breccsákban lévő törmelékdarabok nagy része maga is korábban keletkezett breccsa, így gyakran kialakulhat a breccsa a breccsában szerkezet. A holdi breccsák nagy része a többszöri becsapódási esemény következtében polimikt szerkezetű (Meyer 1987, Stoffer 1980).
A kráter belsejében található breccsalencse (kráterkitöltő breccsa) törmelékekből és megolvadt kőzetek (impact melt rock) keverékéből áll; amelyre később még üledékek is települnek. Összetevői ballisztikusan, nagy szögben kivetett és a kráterbe visszahullt törmelék (fallback), megszilárdult olvadékdarabok, a magas kráterfalról, krátersáncről beomlott, nem metamorfizálódott és nem megolvadt kőzettörmelék, későbbi krátersánc-csuszamlással a kráterbe visszatért, korábban a sáncra kilökődött törmelék.
1.1.3.1 (Par)autochton (autochtonous=authigenic) breccsa: összetevői nem mozdultak el jelentős mértékben eredeti helyükről
Monomikt (egy összetevőjű) breccsa
• 1.1.3.1.1 Kataklasztos (nyíró igénybevétel hatására, mozgási felületek mentén összetört szövetű). Általában sokk metamorfózis nem érte, csak mechanikusan összetört. A kráter alatti (par)autochton (kb. helyben maradó) területeken fordul elő vagy az allochton kőzetekben nagyobb törmelékdarabokban (megablokkokban)
1.1.3.2 Allochton (allochtonous=allogenic) breccsa. Összetevői eredeti helyükről elmozdultak.
Polimikt (több összetevőjű) breccsa (egykomponensű célkőzet esetén értelemszerűen monomikt): A célkőzet különböző tartományaiból származó, különféle mértékű sokk metamorfózison átesett litikus törmeléket és ásványszemcséket tartalmazó kőzet, mely elszállítódott és átkeveredett, majd lerakódott a kráterben vagy körülötte, vagy telérek formájában benyomódott az alapkőzetbe.
Klasztikus mátrixú breccsa
• 1.1.3.2.1 Litikus breccsa (lithic breccia, néha neve fragmental breccia): olvadékok nélküli, különböző erősséggel sokkolt polimikt kőzet- és ásványdarabokat tartalmazó törmelék. A Ries-kráternél helyi neve Bunte (=tarka, németül) breccsa, mely elnevezést más krátereknél is használják. Vegyesen tartalmazza az átütött rétegek kőzeteit, ezen belül többet a mélyebbről, kevesebbet a felszínközeli rétegekből származók közül. Milliméterestől több méteres blokkokig (megablokk) mindenféle méretű darabokat tartalmazhat. Valószínűleg a proximális törmelékterítő és másodlagos kráterek kidobta törmelékek keveréke, melyet turbulens törmelékárak mozgattak. A Ries-kráternél közvetlenül a sánc külső részén található.
• 1.1.3.2.2 Suevit vagy suevitbreccsa (néha neve kevert breccsa – mixed breccia) polimikt, (üledékes és kristályos) kőzettörmeléket, ásványtörmelékeket, valamint amorf (üveges) és kristályos olvadékdarabokat tartalmazó breccsa. Nevének eredete Svábföld latin neve [Suevia]; típushelye a Ries-kráter. Suevitbreccsa elhelyezkedhet a kráterben (krátersuevit: crater suevit vagy fallback suevit) vagy azon kívül (kidobott suevit: Ejecta vagy fallout suevit). Míg a hullott suevitben vannak “hőpajzs alakú” tektitek, a krátersuevitben értelemszerűen nincsenek. A suevit az eróziónak kevéssé ellenálló, jól faragható kőzet. A kidobott suevit vulkáni bombákhoz hasonló sötét üvegdarabokat is tartalmaz. A kidobott suevitet a Ries-kráternél világosbarnás színe és alakja miatt flädle-nak [tehénlepény] nevezik (tsz.: fläden). (Az elnevezést más krátereknél is használják.)
1.1.3.3 Dimikt (két összetevőjű) breccsa
Telérbreccsa
• Impakt pszeudtachilit (~es breccsa): a kráter alatt lévő kőzetben telérekben található breccsa. Finomszemcsés mátrixban sokkolt és nem sokkolt ásványokat és kőzettörmeléket tartalmaz. Dimikt breccsának (két összetevőjű) nevezik. Jellemzői a sötét, sűrű megolvadt mátrixban levő lekerekített és szögletes alapkőzet-darabok. Először Shand (1916) írta le őket Vredefortból. (Eredeti leírása szerint ez tachilit-szerű, telérekben előforduló, sötétszürke vagy fekete, afanitos (finomszemcsés) szövetű, vele éles határvonalban találkozó, különféle, lekerekített és szögletes zárványokat tartalmazó kőzet). A becsapódás alatt az ütközés keltette lökéshullámok hatására törésekben (esetleg szuper-törésekben – super faults) mint telérekben jön létre, ahová olvadék nyomul (vagy ahol olvadék keletkezik) és keveredik párhuzamosan létrejövő kőzettörmelékekkel. A törések villámcsatornához hasonlóan elágazók lehetnek (Dressler, Reimold 2004). Elméleti meggondolások szerint a vetődésekben súrlódási olvadással (friction melting – tektonikus pszeudotachilit), “hagyományos” impakt olvadékként és/vagy sokkbreccsásodással keletkezik (Dressler, Sharpton 1997). A legújabb magyarázat szerint a becsapódás hője törések, és már meglévő inhomogenitások mentén, kaotikus, robbanásszerű módon, törések és súrlódás nélkül terjed, így pszeudotachilit a becsapódás pillanatától elsőként jön létre a breccsatípusok közül (Dressler, Reimold 2004). A Földön típuspéldái a 2,02 milliárd éves Vredefort szerkezetből és Sudburyból is ismertek (Reimold 1995b, Dressler, Reimold 2004). Hegycsuszamláshoz kötődő, súrlódásos hővel keletkező pszeudotachiliteket írtak le több helyről, melyet hyalomylonitnek neveznek. A Ries-kráter pszeudotachiltjeinek helyi elnevezése Explosionsbreccie (Dressler, Reimold 2004). A becsapódásos pszeudotachilitek keletkezésének mikéntjéről ma is vita folyik.
1.2 Disztális (distal, távoli) impaktit (a disztális törmelékterítőben vagy azon túl előforduló kőzetek)
1.2.1 Konszolidálódott disztális impaktit: impakt üvegek:
• 1.2.1.1 (Impakt) tektit (=megolvadt, görögül): impakt üveg, amely földi becsapódások ballisztikusan kidobott (“szétfröccsent”), gyorsan lehűlt olvadékcseppjeiből áll, amelyek a proximális (közeli) törmelékterítőn túl nagy területet beborító szórásmezőkben találhatók. Méretük cm-es vagy mm-es nagyságrendű tektitek. Utóbbi elnevezése mikrotektit, amelyeket általában mélytengeri üledékben lehet megtalálni. Egyes meghatározások szerint mikrotektit az 1 mm-nél kisebb tektit. Ritkán tíz cm-nél nagyobb üvegbombák is előfordulnak.
A tektit definíciója szerint 1) amorf üveg, 2) homogén kőzet- (nem ásvány-) olvadék, 3) sok lechatelieritet tartalmaz, 4) földrajzilag kiterjedt szórásmezőkben fordul elő (nem csak egy-két különálló helyen), 5) a disztális törmelékterítő része, nem fordul elő a kráterhez közel ill. impakt kőzetekben (pl. suevitbreccsában), 6) vízben és földönkívüli anyagban szegény, 7) a célterület felszínén jön létre. Ha a fentiek közül egy vagy több feltételnek nem felel meg egy üveg, azt impakt üvegnek nevezhetjük (Montanari, Koeberl 2000).
Az impakt üvegek kémiai és izotópösszetétele azonos a forráskőzetével. Ez a tulajdonsága jól használható a távolra jutó tektiteknél a forráskráter helyének megtalálásában. Kormeghatározásukkal (40Ar/39Ar, K-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd, U-Th-Pb, fission track [hasadványnyom] stb. módszerekkel) a becsapódás időpontját adhatjuk meg megközelítőleg. Az impakt üvegekre jellemző a hólyagüregesség (vesicular), vagyis gázbuborékok keletkezése.