Кратер Шунак - пример структуры, образованной в твердых и хрупких породах - древних вулканитах. В Казахстане среди полупустынной низкогорной страны к северо-западу от озера Балхаш, между речками Бояулысай и Алтывайт, расположено трехкилометровое «блюдце», окруженное валом, называемое Шунак, или Аршалы. С давних пор Шунак привлекал внимание геологов, так как по форме он похож на маар. Он расположен в области девонского вулканизма, возраст которого 400 млн. лет. Поэтому сначала считали, что это древний отпрепарированный вулкан, но при бурении не было встречено вулканических жерловых пород ни внутри кратера, ни на валу. В 1976 г. Б. С. Зейлик опубликовал статью, в которой высказал предположение, что Шунак может быть метеоритным кратером. В 1977 г. после бурения и петрографической обработки материала это стало несомненным.
Я работала на Шунаке в 1977 г. После маршрутов по кратеру и его окрестностям я убедилась, что Шунак интересен тем, что здесь, благодаря редкой растительности, на аэроснимке прекрасно дешифрируются многие черты кратерной геологии и, кроме того, четко выражены полевые признаки метеоритного удара (рис. 10), например «перистая» система речек внутри кратера.
Шунак образован в девонских вулканических толщах, полого наклоненных на северо-восток. На них развита каолиновая кора выветривания донеогенового времени - белые суглинистые породы, постепенно переходящие вниз в темные лавы девона.
При взгляде на аэроснимок (см. рис. 10) бросаются в глаза два контрастных цвета: черный и белый. Белый тон имеет каолиновая кора выветривания донеогенового времени и частью вулканиты, отбеленные гидротермальными растворами. Белые породы видны на вершине и внешних склонах вала кратера, а также в долине р. Алтывайт и к востоку от кратера в прямолинейной долине. Полоса белых пород подчеркивает гребень и склон вала на юге. Здесь она покрыта более темными обломками вулканитов, выброшенных из кратера, и как бы просвечивает сквозь серый тон.
Сероватый тон имеют современные желто-бурые речные и склоновые отложения на дне кратера и в долине речки Баяулысай. Поскольку климат в районе сухой, каждый выход вод по разломам или речкам сопровождается густой растительностью, которая дает на аэроснимке черный тон, но в некоторых случаях он обусловлен резкими тенями в глубоких оврагах.
На бортах кратера видна система темных морщин - радиальных овражков. Если продолжить их с западной стороны, то они пересекаются в центре кратера. Центр пересечения восточных овражков смещен к северу на 250 - 300 м. Это связано со сдвигом по разлому (рис.11). Кроме радиальных ударных трещин, на снимке видны доударные широтные и меридиональные трещины (с жилами кварца и барита), расширенные при ударе.
Рис. 11. Геологическая карта кратера Шунак.
1 - современные отложения; 2 - каолиновая кора выветривания (палеоген?); 3 - 7 - вулканиты девона (3 - риолиты субвулканических интрузий, 4 - 7 - различные горизонты лав - от древних к молодым); 8 - аллогенная брекчия кратера Шунак; 9 - аутигенная брекчия; 10 - трещины (а - образованные при метеоритном взрыве, б - подновленные при взрыве, в - постударный молодой сдвиг под рыхлыми отложениями); 11 - грабены вокруг кратера; 12 - гребень вала кратера; 13 - оползни в кратере; 14 - восходящие источники; 15 - наклоны пластов (а) и буровые скважины (б)
На валу Шунака не встречено обычной аллогенной брекчии. Здесь разбросаны разнообразные по форме и размеру обломки лав - от грецкого ореха до плиток длиной 20 - 40 см и совершенно отсутствует мелкая фракция - песчаный материал. Наиболее часто встречаются обломки пирамидальной формы (рис. 12; в); иногда столбчатые обломки лав заострены на концах, как карандаши. Встречаются обломки с неровной поверхностью, мелко гофрированной с одной стороны (рис. 12, г). Сколы плиток лавы часто имеют ступенчатый вид, и ступеньки то примерно параллельны, то расположены веерообразно (рис. 12, б). Встречен был и отпечаток конуса разрушения (рис. 12, а). Особенно характерны конусы разрушения на почти плоских сколах обломков (рис. 13), при этом бороздки часто образуют углы 110 - 130°.
Все эти приметы взрывного разрушения похожи на те, что видны в Соболевском кратере. Они помогают определить метеоритную природу структуры уже в поле, до лабораторной обработки, не только геологам, но и людям без геологического образования.
На восточном борту Шунака виден характерный тип импактных нарушений. Это - зоны своеобразных комковатых брекчий, причем обломки в каждой такой зоне брекчий имеют примерно одинаковый размер - обычно 3 - 5 см, реже - около 1 см. Небольшие осыпи таких брекчий похожи на каменные реки - курумы.
Северо-восточнее выводной долинки у самого дна располагается низкий (несколько метров) уступ, на склоне которого встречаются комковатые брекчии, зияющие трещины шириной до 20 см и свалы глыб с текстурой грис, т.е. выходы аутигенной брекчии. Восточнее этого уступа расположен следующий, крутая стенка которого покрыта блестящей коркой пустынного загара, напоминающей красный лак.
Нижний уступ с аутигенной брекчией представляет собой почти погребенный оползень, а поверхность с коркой красного загара - это трещина его отрыва. Над уступом с красной коркой начинается гребень вала. Северо-западнее, внутри кратера вдоль борта воронки протягивается длинная (700 - 800 м) гряда, представляющая собой молодой оползень. На его крутом фронтальном склоне к центру кратера видна комковатая отдельность, текстура грис, особенно - в свалах глыб у подножия. Верхняя поверхность оползня, полого наклоненная от центра кратера, покрыта белой каолиновой корой выветривания. Плоскость отрыва оползня - обрыв, покрытый многочисленными конусами разрушения. Их рельеф подчеркивается блестящей пленкой пустынного загара, но здесь она не красная, а черная. На севере кратера пониженный и пологий вал прорезан узкой долинкой - разломом, который на снимке подчеркивается черным озерком и полосой растительности. По нему-то и сдвинута на север восточная часть кратера, а на юге вдоль него образована выводная долина. Внутри кратера скв. 104 на продолжении разлома вскрыла водный источник с таким напором, что долгое время из нее бил фонтан высотой более 1 м.
На западе кратер примыкает и вершине, хорошо видной на аэроснимке. На юго-западе две глубокие расщелины - широтная и меридиональная - являются расширенными доударными трещинами. На внешнем, южном склоне вала видны россыпи глыб свежих, темных девонских лав на белой каолиновой коре выветривания.
К северо-западу и к востоку от Шунака расположены грабены, огибающие кратер, с белым тоном на снимке. Северо-западный грабен с внешней стороны оконтуривается почти прямой границей днища долины, а на юго-востоке маркируется рядом восходящих источников. На западе грабен ограничен нарушением, по которому развит овраг. Второй, восточный грабен также дешифрируется по белесой каолиновой коре выветривания. По замерам залеганий трещин отдельности и полос течения лав, вулканиты образуют вокруг кратера сводообразную структуру диаметром не менее 8 км.
О трещинах и разломах, созданных метеоритным ударом в кратере, известно довольно много. Общий план трещиноватости выявлен при массовых замерах, сделанных группой геологов МГУ. Кроме крутых радиальных здесь имеются две главные системы концентрических трещин. Одни из них круто наклонены от кратера и образуют свод, другие наклонены к центру, и в них наблюдаются зеркала скольжения. По таким трещинам сместились крупные оползни на северо-востоке и востоке кратера.
Шок-метаморфизм в породах кратера Шунак выражен четко. В обломках кварца из шлифов аллогенной брекчии отмечаются планарные элементы, а в мелкой дресве В. И. Фельдман обнаружил осколочки свежего силикатного стекла. Стекло девонских вулканитов рас-кристаллизовано, а свежее стекло, по-видимому, связано с метеоритным ударом. При просмотре шлифов девонских лав из бортов воронки в кварцевых вкрапленниках постоянно отмечаются планарные трещины, отсутствующие на удалении 3 км от кратера. Кроме того, на валу найден обломок кварцевой жилы, где кварц имеет грубые трещины, параллельные осям кристаллов, а под микроскопом видны перпендикулярные к этой спайности открытые планарные трещины, подкрашенные пленками оранжево-бурых оксидов железа.
Глубинная структура и рельеф истинного дна кратера установлены по данным гравиметрического и магнитометрического профилирования. Воронка кратера двойная, с углами наклона дна во внутренней части 30 - 35°, внешней 20 - 27°. Над кратером зафиксирована округлая в плане отрицательная гравитационная аномалия, обусловленная малоплотными озерными отложениями. В центре кратера аномалия несколько меньше, что, по-видимому, связано с уплотнением глин. Однако возможно, что причиной может быть и присутствие в центре небольшого тела тагамитов.
Трещиноватые породы под дном кратера имеют мощность 0,7 км. Глубина до центра тяжести всего 0,4 км, что типично для метеоритных структур. Масса выброшенного материала, по расчетам А. И. Дабижи, равна (2,6 ÷ 3,1) х 108 т. Диаметр линзы брекчий на дне около 1 км. Мощность аллогенных брекчий до 63 м. Средняя мощность заполняющего комплекса 180 м. Его разрез вскрыт буровыми скважинами в центре кратера. На аллогенных брекчиях лежит тонкий горизонт переотложенных брекчий - крупнообломочных конгломератов. Выше залегает 100-метровая толща микрослоистых озерных отложений, состоящих из годовых пар - зимних прослоев белых песчаников и летних черных углистых алевролитов 0,5 - 2 мм мощностью. При средней мощности годового прироста 1,5 мм 100 м осадков должны были накопиться примерно за 65 - 70 тыс. лет. В керне скважин видны части крупных листьев платанов, определены виды, родственные нашим шиповникам, буку. Возраст растительности отвечает миоцену, т. е. не более 25 - 30 млн. лет. Над микрослоистыми озерными осадками залегают неслоистые зеленоватые глины (с мелкими угнетенными пресноводными раковинами - гастроподами) мощностью около 10 м, над ними - около 20 м красных глин без фауны. Верхние 50 м сложены четвертичными желто-бурыми суглинками, супесями и галечниками, которые отлагаются в кратере Шунак и в наше время. Оползни должны быть также отнесены к комплексу заполнения.
По истории осадконакопления можно предположить такую последовательность постударных событий на Шунаке. Сначала отлагались микрослоистые озерные осадки, причем вокруг кратера росли широколиственные леса. Надо обратить внимание на то, что в этой толще нет остатков озерной фауны, а растительные остатки, несмотря на сравнительно молодой возраст, углефицированы; в нижней части толщи встречаются прожилки эпидота с кристаллами пирита. Очевидно, температура пород во время отложения эпидота и пирита была около 100'С, что обусловило отсутствие фауны и последующую быструю углефикацию растительных остатков. После быстрой смены условий начинают отлагаться зеленые глины с однообразной угнетенной фауной. Зеленоватый оттенок глин указывает на похолодание, бывшее в Казахстане в начале миоцена (примерно 25 млн. лет назад), а позднейшее образование глин ярко-красных оттенков, лишенных органических остатков, связано с сухим пустынным климатом (5 - 10 млн. лет назад) в конце миоцена. В районе Шунака климат и сейчас довольно сухой, полупустынный, но цвет осадков желто-бурый, а пленки пустынного загара - черные. Черная корка загара находится на плоскости отрыва более молодого оползня, который датируется, таким образом, четвертичным временем.
На примере Шунака видно, что при образовании метеоритного кратера в твердых хрупких вулканитах цокольный вал представляет собой сводообразную структуру без лежачей синклинали. Оконтуривающие грабены здесь не дуговые, а несколько приспособленные к региональным разломам, частично прямолинейные.
