در سال‌های اخیر، گزارش‌ها و ادعاهای متعددی درباره کشف دهانه‌های برخوردی شهاب‌سنگی و ساختارهای برخوردی در نقاط مختلف جهان، از جمله ایران، منتشر شده است. برخی از این کشفیات پس از انجام مطالعات دقیق زمین‌شناسی، ژئوفیزیکی و سنگ‌شناسی مورد تأیید قرار گرفته‌اند، در حالی که برخی دیگر پس از بررسی‌های علمی، منشأیی غیر از برخورد اجرام فرازمینی داشته‌اند و در حد یک ادعای بدون پشتوانه باقی می مانند.

توزیع ساختارهای برخوردی زمین. مکان‌های ۱۴۵ ساختار برخوردی زمینی که در حال حاضر شناخته شده‌اند در تصویر مشخص شده،

توزیع‌های مشاهده‌شده از اندازه و سن دهانه‌ها تحت تأثیر فرآیندهای زمین‌شناسی پس از برخورد قرار گرفته‌اند؛ سن اکثریت قریب به اتفاق ساختارهای برخوردی حفظ‌شده کمتر از ۲۰۰ میلیون سال پیش است و ساختارهای کوچک (با قطر ۰ تا ۵ کیلومتر) به شدت کمتر از حد واقعی نشان داده شده‌اند.محدود بودن مطالعات  مناطق قاره‌ای و عدم جستجوهای سیستماتیک برای ساختارهای برخوردی زیردریایی در تصویر مشاهده می شود.

در این میان، لازم است میان دو اصطلاح که گاه به اشتباه به جای یکدیگر به کار می‌روند، تفاوت قائل شویم. دهانهٔ برخوردی (Impact Crater) فرورفتگی یا دهانه‌ای است که در اثر برخورد یک جرم فرازمینی مانند شهاب‌واره، سیارک یا دنباله‌دار ایجاد شده و شکل اولیه آن هنوز تا حدی حفظ شده است. اما ساختار برخوردی (Impact Structure) مفهومی گسترده‌تر دارد و به تمام شواهد زمین‌شناسی بر جای مانده از یک برخورد اطلاق می‌شود؛ حتی اگر در اثر میلیون‌ها سال فرسایش، زمین‌ساخت یا رسوب‌گذاری، دهانه اولیه کاملاً از بین رفته باشد. بنابراین، هر دهانهٔ برخوردی یک ساختار برخوردی محسوب می‌شود، اما هر ساختار برخوردی لزوماً دیگر به صورت یک دهانه قابل مشاهده نیست.

دهانه برخوردی نوردلینگر رایس (Nördlinger Ries) 

همین تفاوت سبب می‌شود که مشاهده یک ساختار حلقوی در تصاویر ماهواره‌ای، مدل رقومی ارتفاع یا حتی در بازدیدهای صحرایی، به‌تنهایی برای اثبات وجود یک دهانه برخوردی کافی نباشد. ساختارهای حلقوی می‌توانند در اثر فرآیندهای مختلفی مانند فعالیت‌های آتشفشانی، فرایندهای تکتونیکی، نفوذ توده‌های آذرین، گنبدهای نمکی یا حتی فرسایش ایجاد شوند و ظاهری مشابه ساختارهای برخوردی داشته باشند.

از این رو، در زمین‌شناسی برخوردی، ادعای کشف یک دهانه یا ساختار برخوردی تنها زمانی پذیرفته می‌شود که شواهد قطعی برخورد، مانند آثار شوک‌دگرگونی، مخروط‌های شکست، سنگ‌های مذاب برخوردی یا امضاهای ژئوشیمیایی شهاب‌سنگی، در نمونه‌های سنگی شناسایی شوند. بدون وجود چنین شواهدی، هر ساختار تنها یک ساختار برخوردی احتمالی (Candidate Impact Structure) محسوب می‌شود و نه یک ساختار برخوردی تأییدشده.

هدف این مقاله، مرور معیارهای پذیرفته‌شده  برای شناسایی و تأیید ساختارهای برخوردی است تا بتوان میان فرضیه‌های اولیه و شواهد علمی تمایز قائل شد و از نسبت دادن منشأ برخوردی به هر ساختار حلقوی بدون پشتوانه کافی پرهیز کرد.

مرحله تماس/فشرده‌سازی: تولید موج ضربه‌ای و تغییر شکل پرتابه. مقطع عرضی نظری که شرایط محاسبه‌شده را بلافاصله پس از برخورد یک پرتابه بزرگ، در ابتدا کروی به یک هدف  را نشان می‌دهد. پرتابه حدود نیمی از قطر خود را به داخل هدف نفوذ کرده است و امواج ضربه‌ای شدید (فشار بر حسب گیگا پاسکال) از سطح مشترک به سمت بیرون و به داخل هدف ساطع می‌شوند. خود پرتابه به شدت فشرده شده است و امواج ضربه‌ای مشابه از سطح مشترک به سمت عقب پرتابه پخش می‌شوند. هنگامی که این موج ضربه‌ای به عقب پرتابه می‌رسد، به صورت یک موج کششی یا انبساط به جلو منعکس می‌شود و پرتابه را تخلیه می‌کند و به آن اجازه می‌دهد تا تقریباً بلافاصله به مذاب و بخار تبدیل شود. 

دلایل جست‌وجو (Reasons for the Search)

از دههٔ ۱۹۶۰، رشتهٔ زمین‌شناسی برخورد شهاب‌سنگی (meteorite impact geology) بسیار فراتر از بحث‌های اولیه دربارهٔ منشأ برخوردی چند ساختار زمین‌شناسی منفرد توسعه یافته است. امروزه برخورد شهاب‌سنگ‌ها با زمین به‌طور گسترده به‌عنوان یک فرآیند زمین‌شناسی مهم پذیرفته شده است؛ هرچند بسیاری از پیامدهای آن هنوز به‌طور کامل شناخته نشده‌اند. در همین حال، شناسایی ساختارهای برخوردی جدید از طریق کشف آثار شوک‌دگرگونی  به فرآیندی نسبتاً ساده و معمول تبدیل شده است.

امروزه جست‌وجوی ساختارهای برخوردی جدید بیش از هر چیز بر شناسایی کشفیات تازه‌ای متمرکز است که بتوانند اطلاعات مشخصی دربارهٔ چهار مسئلهٔ اساسی فراهم کنند: انتقال موج شوک (shock-wave transmission)، سازوکار دهانه‌زایی (cratering mechanics)، شرایط فیزیکی محیط برخورد، تشکیل مذاب برخوردی (impact melt formation)، پیامدهای زیست‌محیطی و زیستی، و همچنین ماهیت شار برخورد (impact flux) در طول زمان زمین‌شناسی. آخرین مورد، به‌ویژه نامطمئن و بحث‌برانگیز است، زیرا ساختارهای برخوردی نسبتاً اندکی با سن‌های کمتر از حدود ۴۰۰ میلیون سال شناسایی شده‌اند.

کشف و تعیین سن دقیق حدود ۱۰ تا ۲۰ ساختار دیگر ممکن است این امکان را فراهم کند که نرخ بمباران زمین در طول زمان با دقت بیشتری برآورد شود و مشخص گردد که آیا این برخوردها به‌صورت تصادفی رخ داده‌اند یا دارای تناوب مشخص بوده‌اند.

به همین دلایل، کشف و شناسایی ساختارهای برخوردی جدید زمینی همچنان یکی از اجزای اساسی پژوهش‌های آینده در این حوزه محسوب می‌شود.

 شناسایی ساختارهای برخوردی احتمالی (Detection of Candidate Impact Sites)

فرآیند شناسایی یک ساختار برخوردی (impact structure) جدید شامل دو مرحله است:

۱. شناسایی یک ساختار برخوردی احتمالی (candidate impact site) با استفاده از مطالعات میدانی، اندازه‌گیری‌های ژئوفیزیکی (geophysical measurements)، سنجش از دور (remote sensing)، برنامه‌های حفاری یا، در برخی موارد، به‌صورت کاملاً اتفاقی.

۲. تأیید (verification) اینکه محل مورد نظر واقعاً یک ساختار برخوردی است؛ این کار از طریق شناسایی آثار شوک‌دگرگونی (shock metamorphic effects) در سنگ‌های آن انجام می‌شود. (در برخی موارد، تأیید منشأ برخوردی را می‌توان با شناسایی یک امضای ژئوشیمیایی شهاب‌سنگی (meteoritic geochemical signature) نیز به دست آورد؛ برای مثال، وجود غلظت غیرعادی ایریدیوم (iridium) در برش (breccia) یا در سنگ‌های مذاب مرتبط با ساختار.)

بسیاری از ساختارهای برخوردی که امروزه به‌خوبی شناخته شده‌اند، نخستین بار به دلیل وجود اشکال حلقوی غیرعادی در توپوگرافی یا زمین‌شناسی سنگ‌بستر (bedrock geology) مورد توجه قرار گرفتند؛ از جمله دریاچه‌های حلقوی، حلقه‌هایی از تپه‌ها، یا نواحی دایره‌ای و مجزایی که سنگ‌بستر آن‌ها نسبت به محیط اطراف دچار تغییرشکل شده بود.

برخی از ساختارهای برخوردی در سنگ‌های رسوبی کشف شدند، زیرا سنگ‌های بالاآمده در بخش مرکزی آن‌ها به گنبدهای نمکی (salt domes) شباهت داشتند و در نتیجه، طی عملیات اکتشاف نفت، به‌عنوان اهداف مناسب حفاری انتخاب شدند.

برخی دیگر از ساختارهای برخوردی به‌طور اتفاقی و در جریان نقشه‌برداری‌های زمین‌شناسی یا بررسی‌های ژئوفیزیکی منطقه‌ای کشف شدند. تعدادی از ساختارهای شناخته‌شده ــ مانند دهانه رایس (Ries Crater؛ آلمان)، سادبری (Sudbury؛ کانادا) و وردفورت (Vredefort؛ آفریقای جنوبی) ــ برای چندین دهه به‌عنوان محل وقوع فعالیت‌های آتشفشانی غیرعادی یا پدیده‌های موسوم به کریپتو ولکانیک (cryptovolcanic events) تفسیر می‌شدند.

تصویر هوایی از ساختار برخوردی (Vredefort؛ آفریقای جنوبی)

وقتی دهانه از ارتفاع ایستگاه فضایی بین‌المللی مشاهده می‌شود، تنها کمپلکس آذرین (Igneous Complex)  سادبری (Sudbury؛ کانادا) درون ساختار  سادبری (که با بیضی در تصویر  مشخص شده است) به عنوان یک رویداد برخوردی قابل شناسایی است. این ساختار در مرکز انتاریو، شمال خلیج جورجیا و شمال غربی دریاچه نیپیسینگ (Lake Nipissing) واقع شده است

تصویری از ساختار برخوردی سادبری (Sudbury؛ کانادا) به همراه ارتفاع نقاط مختلف

نمونه‌ای از نهشته‌های پرتابه دوردست (Distal Ejecta) برخورد سادبری در پارک هیل‌کرست (Hillcrest Park)، انتاریو. این نهشته‌ها از برش‌های آواری تشکیل شده‌اند و در فاصله حدود ۶۰۰ کیلومتری از ساختار برخوردی سادبری قرار دارند. به بیان دیگر مواد حاصل از انفجار برخورد (قطعات سنگ، قطرات مذاب، خاکستر و برش‌های ریز) تا حدود ۶۰۰ کیلومتر منتقل شده، در آنجا ته‌نشین شده‌اند و بعدها به سنگ تبدیل شده‌اند.

همچنین، چند ساختار که به‌شدت فرسایش یافته بودند و دیگر هیچ اثر حلقوی از آن‌ها باقی نمانده بود، تنها به دلیل وجود توده‌های پراکنده‌ای از برش‌های غیرمعمول یا سنگ‌هایی که به اشتباه «آتشفشانی» تلقی می‌شدند، شناسایی شدند.

پذیرش روزافزون برخوردهای فرازمینی به‌عنوان یکی از فرآیندهای اصلی زمین‌شناسی، و همچنین توجه فزاینده به ساختارهای برخوردی تازه کشف‌شده، موجب شده است که جست‌وجو برای یافتن ساختارهای برخوردی ناشناخته و نیز تهیه نقشه‌های نظام‌مند از ساختارهای شناخته‌شده با بهره‌گیری از روش‌های پیشرفته سنجش از دور و ژئوفیزیک، به زمینه‌ای بسیار امیدبخش برای کشف ساختارهای برخوردی ناشناخته تبدیل شود.

با این حال، کشف و تأیید یک ساختار برخوردی دو مرحله کاملاً مجزا هستند. یک ساختار برخوردی احتمالی ممکن است به روش‌های مختلفی، از جمله مطالعات میدانی، سنجش از دور یا بررسی‌های ژئوفیزیکی، شناسایی شود؛ اما تأیید منشأ برخوردی آن تنها زمانی امکان‌پذیر است که شواهد قطعی حاصل از برخورد شناسایی شوند؛ یعنی آثار شوک‌دگرگونی، امضاهای ژئوشیمیایی منحصربه‌فرد (unique geochemical signatures) یا هر دو، در سنگ‌های آن مشاهده شوند.

بنابراین، وجود ویژگی‌های زمین‌شناسی یا ژئوفیزیکی که صرفاً با یک ساختار برخوردی سازگار باشند ــ مانند ساختارهای حلقوی، توده‌های نفوذی پلوتونیک (plutonic intrusions) یا گنبدهای نمکی  به‌ تنهایی دلیلی قطعی بر منشأ برخوردی آن‌ها نیست. اثبات منشأ برخوردی مستلزم دسترسی مستقیم به سنگ‌ها و بررسی آن‌هاست؛ ازاین‌رو، ابتدا باید ساختار برخوردی احتمالی شناسایی و سپس نمونه‌برداری شود.

ویژگی‌های زمین‌شناسی (Geological Features)

نخستین نشانهٔ وجود یک ساختار برخوردی شهاب‌سنگی احتمالی (possible meteorite impact structure)، اغلب وجود یک ویژگی حلقوی (circular feature) نسبتاً متمایز در توپوگرافی یا زمین‌شناسی سنگ‌بستر است. این ناحیهٔ حلقوی معمولاً از نظر شکل و گاه از نظر نوع سنگ‌های سنگ‌بستر، در مقایسه با نواحی پیرامون خود، تفاوت آشکاری دارد. همچنین ممکن است این ناحیه محل تمرکز تغییرشکل‌های شدید و موضعی باشد که به‌صورت شکستگی (fracturing)، گسلش (faulting) و برش‌زایی (brecciation) ظاهر می‌شوند، یا حتی شامل سنگ‌هایی با ظاهر غیرعادی (و گاهی شبیه سنگ‌های آتشفشانی یا توده‌های نفوذی) باشد.

ویژگی‌های شاخص ساختارهای برخوردی، بسته به سن و سابقهٔ فرسایش (erosional history) آن‌ها، بسیار متفاوت است . در مورد ساختارهای برخوردی جوان که به‌اندازهٔ کافی تازه هستند و هنوز لبه‌های اصلی دهانه را حفظ کرده‌اند، شکل حلقوی آن‌ها ممکن است بسیار چشمگیر باشد. در چنین ساختارهایی، پرتابه‌های اولیه (original ejecta) و قطعات سنگی ناشی از برخورد ممکن است همچنان بر روی لبهٔ دهانه یا پیرامون آن حفظ شده باشند و حتی گاهی همین قطعات برای اثبات منشأ برخوردی ساختار کافی هستند.

انواع ساختار برخوردی

ساختار برخوردی ساده (Simple impact structure)

ساختار برخوردی ساده: برش عرضی شماتیک یک ساختار برخوردی ساده ، که شکل کاسه‌ای ساده و محل قرارگیری انواع مختلف سنگ‌های برخوردی در داخل و پیرامون ساختار را نشان می‌دهد

شکل‌گیری یک ساختار برخوردی ساده (Simple impact structure). مجموعه‌ای از نمودارهای مقطع عرضی که مراحل تکامل تدریجی یک ساختار برخوردی ساده، کوچک و کاسه‌ای‌شکل را در یک لایه‌بندی افقی نشان می‌دهند: (a) مرحله تماس/فشردگی: نفوذ اولیه پرتابه و انتشار امواج شوک به سمت بیرون؛ (b) آغاز مرحله گودبرداری: ادامه گسترش موج شوک در درون هدف؛ شکل‌گیری موج کششی (موج انبساط یا رهاسازی) در پشت موج شوک، هم‌زمان با بازتاب بخش نزدیک‌به‌سطح موج شوک اولیه به سمت پایین از سطح زمین؛ برهم‌کنش موج انبساط با سطح زمین که موجب شتاب گرفتن مواد نزدیک‌به‌سطح به سمت بالا و بیرون می‌شود؛ (c) میانه مرحله گودبرداری: ادامه گسترش موج شوک و موج انبساط؛ تشکیل لایه‌ای از مواد ذوب‌شده (پوشش مذاب) در دیواره‌های  در حال گسترش؛ جریان مشخص و گسترده مواد پرتابی به سمت بیرون  از دهانه گودال؛ (d) پایان مرحله گودبرداری: حفره ایجاد شده  به حداکثر وسعت خود می‌رسد و گودالی با پوشش مذاب را تشکیل می‌دهد؛  مواد پرتابیِ نزدیک‌به‌سطح به بیشترین گستردگی می‌رسد و لبه گودال برآمده شکل می‌گیرد؛ (e) آغاز مرحله اصلاح: دیواره‌های بسیار پرشیب گودال موقت فرو ریخته و به درون بازمی‌گردند (همراه با مواد پرتابیِ مجاور گودال) تا نهشته‌ای از برشیای (breccia) مخلوط  را در داخل گودال پدید آورند؛ (f) گودال ساده نهایی: فرورفتگی کاسه‌شکلی که تا حدی با برشیاهای پیچیده و توده‌هایی از مواد ذوب‌شده بر اثر برخورد پر شده است. بازه زمانی تشکیل گودال موقت (a تا d) چند ثانیه و زمان شکل‌گیری گودال نهایی (e تا f) از چند دقیقه تا چند ساعت است. تغییرات بعدی، بازتاب‌دهنده فرآیندهای زمین‌شناختی معمولِ فرسایش و پر شدن گودال هستند.

 دهانه برخوردی ساده در ماه (A simple lunar impact crater):  این دهانه کوچک و به‌خوبی حفظ‌شده با نام مولتکه (Moltke)  قطر ۷ کیلومتری دارد و  ویژگی‌های معمول دهانه‌های برخوردی ساده را نشان می‌دهد: طرح کلی دایره‌ای، شکل کاسه‌مانند، لبه‌ای مرتفع و توده‌های ناهموار مواد پرتاب‌شده  در پیرامون لبه. این ساختار در شرایط گرانش نسبتاً ضعیف ماه به شکل یک دهانه ساده پدید آمده است؛ حال آنکه ساختاری با همین قطر در شرایط گرانش قوی‌تر زمین، به صورت دهانه‌ای مرکب (complex crater) با یک برآمدگی مرکزی شکل می‌گرفت. (تصویر مأموریت آپولو ۱۰)

ساختار برخوردی مرکب  (complex impact structure)

شکل‌گیری یک ساختار برخوردی مرکب. مجموعه‌ای از برش‌های عرضی که روند تکامل یک ساختار برخوردی بزرگ و مرکب را در یک بستر هدف با لایه‌بندی افقی نشان می‌دهند: (a) تشکیل دهانه گذرا (اولیه) بزرگ در اثر فرآیند حفاری، تقریباً مشابه تشکیل دهانه گذرا در ساختارهای کوچک‌تر است  (b) شکل‌گیری اولیه برآمدگی مرکزی (Central Uplift) در مرحله بعدیِ تغییر شکل (اصلاح)؛ (c) آغاز ریزش پیرامونی، همراه با ادامه رشد برآمدگی مرکزی و همچنین نازک شدن و گسترش لایه مذاب اولیه (به رنگ سیاه) بر روی سنگ‌های برآمده؛ (d) ساختار نهایی که از نوع «برآمدگی مرکزی» است، شامل برآمدگی مرکزی از سنگ‌های عمقی‌تر بوده و توسط دشتی نسبتاً هموار و لبه‌ای پلکانی (تراس‌دار) احاطه شده است؛ این لبه پلکانی ناشی از حرکت به سمت داخل در امتداد گسل‌های عادی پله‌ای است. برآمدگی مرکزی توسط نهشته‌ای حلقوی از برش‌های آلوژنیک (allogenic و مذاب برخوردی (سیاه‌رنگ) احاطه شده است؛ این نهشته ممکن است در خودِ قله مرکزی وجود نداشته باشد. لایه‌ای از مواد پرتابی (که با نقطه مشخص شده) سنگ‌های هدف را در اطراف ساختار می‌پوشاند. قطر ساختار نهایی — که در لبه بیرونی و فراتر از بیرونی‌ترین گسل اندازه‌گیری می‌شود — ممکن است ۱.۵ تا ۲ برابر قطر دهانه گذرای اولیه باشد. این ریخت‌شناسیِ «قله مرکزی» در ساختارهای زمینی با قطر تقریبی ۲ تا ۲۵ کیلومتر مشاهده می‌شود؛ در ساختارهای بزرگ‌تر، معمولاً یک یا چند حلقه هم‌مرکز در داخل دهانه شکل می‌گیرد

 این دهانه برخوردی مرکب (complex impact) و بزرگ به نام شرودینگر (Schrödinger) با قطر ۳۲۰ کیلومتر در سمت پنهان ماه و در نزدیکی قطب جنوب آن واقع شده است. با وجود قدمت زیاد و فرسایش شدید، این عارضه همچنان ویژگی‌های متمایز ساختارهای برخوردی مرکب و بزرگ را حفظ کرده است: یک برآمدگی مرکزی و دیواره‌های پلکانی. با این حال، در این ساختار عظیم، برآمدگی مرکزی به شکل حلقه‌ای از قله‌های داخلی با قطر حدود ۱۵۰ کیلومتر (که با فلش مشخص شده‌اند) دیده می‌شود؛ وضعیتی که تضاد آشکاری با قله مرکزی ساده‌تر در ساختارهای مرکب کوچک‌تر دارد. 

یک دهانه برخوردی مرکب در ماه (A complex lunar cratert) :  این دهانه نسبتاً جوان تئوفیلوس (Theophilus)  قطر ۱۰۰ کیلومتر دارد و دارای ویژگی‌هایی است که به‌خوبی حفظ شده‌اند و مشخصه ساختارهای برخوردی مرکب  (complex impact structure) شامل : یک برآمدگی مرکزی، طرح کلی دایره‌ای‌شکل و کنگره‌دار، دیواره‌هایی با پله‌های ناهموار و احتمالاً رسوبات ناشی از رانش  در داخل لبه دهانه، و همچنین رسوبات پرتابی تپه‌مانند (ناهموار) درست در بیرون لبه دهانه را دارا می باشند. آن میله مارپیچ‌مانند در سمت چپ و مرکز تصویر، بازوی ابزار فضاپیمای آپولو ۱۶ است که این عکس مداری توسط آن گرفته شده است. (تصویر آپولو ۱۶)

بیشتر بخوانید:

رمزگشایی از قدمت دهانه برخوردی ولف کریک

کوارتز شوک شده در یک دهانه برخوردی نروژی

دهانه‌ برخوردی شهاب

در ساختارهای قدیمی‌تر، که در آن‌ها لبهٔ اصلی دهانه و مواد پرتابه بر اثر فرسایش از بین رفته‌اند، شکل حلقوی بر جای مانده از برش‌ها و سنگ‌های مذاب که دهانهٔ اولیه را پر کرده‌اند، ممکن است همچنان جلب توجه کند.

در مراحل پیشرفته‌تر فرسایش، هنگامی که خود سنگ‌های میزبان نیز برداشته شده‌اند، ممکن است الگوی حلقویِ تغییرشکل شدید و برش‌زایی ــ که در ساختارهای بزرگ‌تر با بالاآمدگی مرکزی (central uplift) همراه است ــ همچنان قابل تشخیص باشد. این وضعیت به‌ویژه در ساختارهایی که در سنگ‌های رسوبی تشکیل شده‌اند، رایج است. در ساختارهای بسیار فرسایش‌یافته، مشخصهٔ حلقوی ممکن است تنها از طریق تغییرشکل‌های غیرمعمول یا سنگ‌های دگرگونی (metamorphic rocks) قابل تشخیص باشد؛ برای مثال، وجود شبه‌تاکیلیت (pseudotachylite) در سنگ‌بستر، حتی اگر ساختار بعداً بر اثر فعالیت‌های زمین‌ساختی پس از برخورد تغییر شکل یافته باشد (مانند سادبری در کانادا).

تعداد اندکی از ساختارهای برخوردی آن‌چنان عمیق فرسایش یافته‌اند که دیگر هیچ شکل حلقوی مشخصی از آن‌ها باقی نمانده است. این ساختارها تنها به‌صورت بقایای پراکنده‌ای از برش‌های غیرمعمول یا سایر سنگ‌های تغییرشکل‌یافته وجود دارند و در بسیاری از موارد ــ مانند روششوآر (Rochechouart، فرانسه) و گاردنوس (Gardnos، نروژ) ــ آثار شوک‌دگرگونی (برای مثال، مخروط‌های شکست (shatter cones) یا ویژگی‌های تغییرشکل صفحه‌ای (planar deformation features; PDFs) در کوارتز) تنها پس از آن شناسایی شدند که خود سنگ‌ها برای نخستین بار به‌طور دقیق توصیف شده بودند.

موقعیت ساختار برخوردی روششوار (Rochechouart) 

نقشهٔ ساختار برخوردی روششوار

وسعت تقریبی ساختار برخوردی گاردنوس (Gardnos، نروژ) که با بیضی قرمز نشان داده شده است. منظره دهانه از شرق به غرب. در دهه ۱۹۹۰،  این ساختار را به عنوان یک دهانه برخوردی باستانی تشخیص داده شد.

امروزه گاردنوس در نروژ  به عنوان یک جاذبه گردشگری شناخته می شود که  محل برخورد یک شهاب سنگ غول پیکر در گذشته های دور بوده 

انباشت دانش زمین‌شناسی در طول سال‌ها، به‌ویژه مقالاتی که به توصیف برش‌های غیرمعمول و سنگ‌هایی با ظاهر «آتشفشانی» پرداخته‌اند، می‌تواند زمینه‌ای ارزشمند برای جست‌وجوی ساختارهای برخوردی ناشناخته فراهم کند.

تغییرشکل صفحه‌ای (planar deformation features: PDFs) در کوارتز،  یک مجموعه از PDFها در کوارتزِ  واقع در نزدیکی لبه دهانه برخوردی (Xiuyan) چین

 ویژگی‌های ژئوفیزیکی (Geophysical Features)

برخورد شهاب‌سنگ باعث خردشدگی (Brecciation) و شکستگی شدید (Fracturing) سنگ‌های بستر می‌شود و سپس دهانه توسط برش‌های برخوردی و رسوبات بعد از برخورد پر می‌شود. این فرایندها باعث تغییر در خواص فیزیکی سنگ‌ها شده و در داده‌های ژئوفیزیکی قابل شناسایی هستند.

ناهنجاری گرانشی (Gravity Anomaly)

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های ساختارهای برخوردی، وجود ناهنجاری گرانشی منفی (Negative Gravity Anomaly) است.

علت این ناهنجاری عبارت است از:

• کاهش چگالی سنگ‌ها در اثر شکستگی و برش‌زایی
• وجود برش‌های برخوردی و رسوبات کم‌چگال که دهانه را پر کرده‌اند.

در نتیجه، بسیاری از دهانه‌های برخوردی، به‌ویژه دهانه‌های ساده، در نقشه‌های  به صورت یک ناهنجاری منفی تقریباً دایره‌ای دیده می‌شوند.

با این حال، وجود ناهنجاری گرانشی منفی به‌تنهایی دلیل قطعی برخوردی بودن یک ساختار نیست. در ساختارهای برخوردی بزرگ و پیچیده، بالا‌آمدگی سنگ‌های عمیق و پرچگال در بخش مرکزی (Central Uplift) می‌تواند این ناهنجاری را کاهش داده یا حتی آن را به ناهنجاری مثبت تبدیل کند.

نقشه ناهنجاری گرانشی بوگه (BOUGUER)دهانه هولفورد (Holleford Crater) نشان می‌دهد که خطوط هم‌مقدار ناهنجاری به‌طور تقریباً دایره‌ای آرایش یافته و از شکل کلی ساختار برخوردی پیروی می‌کنند. در مرکز دهانه، یک ناهنجاری گرانشی منفی با دامنه‌ای در حدود ۲ میلی‌گال مشاهده می‌شود. مدل‌سازی این ناهنجاری نشان می‌دهد که دهانه با لایه‌ای به ضخامت تقریبی ۲۵۰ متر از مواد با چگالی متوسط کمتر از سنگ‌های پرکامبرین اطراف، مانند رسوبات و سنگ‌های خردشده ناشی از برخورد، پر شده است.

ناهنجاری مغناطیسی (Magnetic Anomaly)

رفتار میدان مغناطیسی در ساختارهای برخوردی بسیار متنوع است و الگوی ثابتی ندارد.

در برخی ساختارها:

• خردشدگی و اختلاط سنگ‌ها باعث کاهش یا از بین رفتن امضای مغناطیسی می‌شود.
• ساختار برخوردی به صورت یک ناحیه دایره‌ای با شدت مغناطیسی کمتر یا تصادفی دیده می‌شود.

در برخی دیگر:

• تشکیل سنگ‌های مذاب برخوردی یا بالا‌آمدگی سنگ‌های دارای خاصیت مغناطیسی، باعث ایجاد ناهنجاری مغناطیسی مثبت یا منفی می‌شود.

بنابراین، داده‌های مغناطیسی باید همراه با سایر شواهد زمین‌شناسی تفسیر شوند نه به تنهایی.

بررسی‌های مغناطیسی انجام‌شده توسط Geological Survey of Canada  در دهانه هولفورد (Holleford Crater) نشان می‌دهد که در داخل ساختار برخوردی، کمینه‌ای از ناهنجاری مغناطیسی وجود دارد. این ناحیه در نقشه مغناطیس‌سنجی هوابرد (Aeromagnetic Map) با یک دایره مشخص شده است (Grieve، ۲۰۰۶).

وجود کمینه مغناطیسی معمولاً بیانگر این است که سنگ‌های داخل دهانه در مقایسه با سنگ‌های اطراف، مغناطیس‌پذیری کمتری دارند. کمینه ناهنجاری مغناطیسی دهانه هولفورد عمدتاً ناشی از پرشدگی دهانه با رسوبات و برش‌های برخوردی با مغناطیس‌پذیری کمتر از سنگ‌های  پرکامبرین اطراف است.

مطالعات لرزه‌ای (Seismic Studies)

روش‌های لرزه‌ای می‌توانند ساختمان داخلی ساختارهای برخوردی را نشان دهند.

ویژگی‌های مهم عبارت‌اند از:

• فرونشست لایه‌های سنگی در اطراف دهانه
• گسیختگی و آشفتگی بازتاب‌های لرزه‌ای
• وجود بالا‌آمدگی مرکزی
• اثبات کم‌عمق بودن ساختار و نبود ارتباط آن با گوشته یا پوسته زیرین

مطالعات لرزه‌ای به‌ویژه برای شناسایی ساختارهای برخوردی مدفون در زیر رسوبات بسیار ارزشمند هستند.

جمع‌بندی بخش ژئوفیزیک

داده‌های ژئوفیزیکی ابزار بسیار مؤثری برای کشف ساختارهای برخوردی احتمالی هستند، اما به‌تنهایی منشأ برخوردی را اثبات نمی‌کنند. تأیید نهایی تنها زمانی امکان‌پذیر است که نمونه‌های سنگی برداشت شده و شواهد قطعی مانند آثار شوک‌دگرگونی یا امضاهای ژئوشیمیایی بررسی شوند.

۷.۳. تأیید ساختارهای برخوردی (Verification of Impact Structures)

تأکید می شود که در آینده بسیاری از ساختارهای برخوردی جدید ابتدا از طریق داده‌های ژئوفیزیکی یا تصاویر ماهواره‌ای شناسایی خواهند شد، اما اثبات منشأ برخوردی فقط با بررسی مستقیم سنگ‌ها امکان‌پذیر است.

بهترین شواهد تأییدکننده عبارت‌اند از:

1. مخروط‌های شکست (Shatter Cones) که معتبرترین شاهد صحرایی برخورد هستند.
2. آثار شوک‌دگرگونی در کانی‌ها، به‌ویژه ویژگی‌های تغییرشکل صفحه‌ای (PDFs) در کوارتز.
3. وجود کانی‌های پرفشار مانند کوزیت (Coesite) و استیشوویت (Stishovite) یا شیشه‌های برخوردی.
4. سنگ‌های مذاب برخوردی (Impact Melt Rocks) که محصول مستقیم برخورد هستند.
5. امضاهای ژئوشیمیایی شهاب‌سنگی

نتیجه‌گیری

پیام اصلی این مقاله بسیار روشن است:

ویژگی‌های زمین‌شناسی، ژئوفیزیکی و تصاویر ماهواره‌ای فقط یک ساختار را به عنوان “ساختار برخوردی احتمالی” معرفی می‌کنند؛ اما اثبات قطعی برخوردی بودن آن تنها با شواهد سنگ‌شناسی، آثار شوک‌دگرگونی و شواهد ژئوشیمیایی امکان‌پذیر است.

منبع: کتاب Traces of Catastrophe  اثر Bevan M. French