Sanna Alwmark
Postdoc
Terrestrial consequences of hypervelocity impact – shock metamorphism, shock barometry, and newly discovered impact structures
Författare
Summary, in Swedish
Svensk sammanfattning
Efter mer än 50 år av utforskande av rymden och studier av ett växande antal kända nedslagskratrar på jorden så har bildandet av nedslagskratrar utvecklats från att anses vara en sällsynt geologisk företeelse till en fundamental del av jordens, och solsystemets, historia.
I dag vet vi att nedslagskratrar är en av de vanligaste landformerna på himlakroppar i inre solsystemet, samt på de flesta av gasplaneternas månar och de isiga kropparna i Kuiperbältet. På jorden förstörs nedslagskratrar av destruktiva processer så som plattektonik och erosion, eller döljs av yngre sediment, vegetation eller vattenmassor. Men faktum är att vår jord och de andra kropparna i inre solsystemet till och med bildades genom upprepade kollisioner mellan små partiklar. Dessa växte sig större och större under solsystemets tidiga historia för att bilda protoplaneter. Vår måne bildades sedan genom en enorm kollision mellan den tidiga jorden och en himlakropp stor som planeten Mars. Efter de första dramatiska hundratals miljoner åren i jordens historia som präglades av frekventa kollisioner med andra himlakroppar så stabiliserades inflödet av kraterbildande kroppar till jorden och mer konventionella geologiska processer så som bergskedjeveckning och vulkanism tog över som dominerande landformsbildare. Det här betyder dock inte att nedslagsprocessen har avstannat, den är högst aktiv, något som till exempel kan illustreras av kollisionen mellan kometen Shoemaker-Levy och Jupiter 1994, och den kommer att fortsätta att vara det i framtiden.
Bildandet av en nedslagskrater innefattar extremt höga tryck och temperaturer som inte kan uppnås under någon annan geologisk process, och som inte heller till fullo kan återskapas i experiment. Det här kan illustreras av den enorma förödelsen som nedslaget i slutet på kritperioden resulterade i, då bland annat dinosaurierna dog ut. Eftersom en kollision mellan jorden och en annan himlakropp stor nog att bilda en stor nedslagskrater aldrig någonsin har bevittnats av människan, är vi beroende av studier av kända nedslagskratrar för att förstå den här betydelsefulla, och grundläggande, processen.
Forskningsresultaten som presenteras i den här avhandlingen kretsar kring nedslagskratrar och de processer som råder vid bildandet av dessa strukturer. Genom fältobservationer, mikroskopstudier och numerisk modellering så har Europas största nedslagsstruktur Siljan, belägen i Dalarna, undersökts. I dag är Siljanstrukturen djupt eroderad efter att ha varit exponerad på jordytan under årmiljoner. Trots detta så finns mineralogiska strukturer bevarade i berggrunden i området som vittnar om de extremt höga tryck och temperaturer som rådde när kratern bildades. I avhandlingen undersöks så kallad chockad kvarts för att karakterisera dess utbredning och bestämma de chocktryck som målberggrunden i Siljan utsattes för vid nedslaget. Med hjälp av de uppskattade chocktrycken och numerisk modellering så har vi kunnat rekonstruera den ursprungliga nedslagskratern och bland annat bestämt dess storlek till 60 km i diameter, samt att den bildades av en projektil som var ungefär 5 km i diameter. Vi bedömer också med hjälp av resultaten, att den kristallina berggrunden i nuvarande Siljansområdet vid tidpunkten för nedslaget överlagrades av ungefär 2,5 kilometer sediment, samt att det idag saknas ca. tre kilometer av strukturen på grund av erosion. I avhandlingen presenteras också bevis, i form av chockad kvarts funnen i målberggrund, för att strukturerna Målingen (Jämtland) och Hummeln (Småland) är bildade genom nedslag.
Vidare diskuteras även observationer och problem associerade med inmätningar och presentation av chockad kvartsdata. Dataseten är viktiga både för identifiering av nedslagskratrar samt för bestämning av chocktryck.
Dessutom presenteras också en artikel som diskuterar större frågeställningar rörande inflödet av kraterformande kroppar till jorden under de senaste 500 miljoner åren. Genom analys av väldaterade nedslagskratrar kan vi dra slutsatsen att det i dagsläget saknas bevis för en cyklisk eller periodisk influens i inflödet av projektiler till jorden.
Efter mer än 50 år av utforskande av rymden och studier av ett växande antal kända nedslagskratrar på jorden så har bildandet av nedslagskratrar utvecklats från att anses vara en sällsynt geologisk företeelse till en fundamental del av jordens, och solsystemets, historia.
I dag vet vi att nedslagskratrar är en av de vanligaste landformerna på himlakroppar i inre solsystemet, samt på de flesta av gasplaneternas månar och de isiga kropparna i Kuiperbältet. På jorden förstörs nedslagskratrar av destruktiva processer så som plattektonik och erosion, eller döljs av yngre sediment, vegetation eller vattenmassor. Men faktum är att vår jord och de andra kropparna i inre solsystemet till och med bildades genom upprepade kollisioner mellan små partiklar. Dessa växte sig större och större under solsystemets tidiga historia för att bilda protoplaneter. Vår måne bildades sedan genom en enorm kollision mellan den tidiga jorden och en himlakropp stor som planeten Mars. Efter de första dramatiska hundratals miljoner åren i jordens historia som präglades av frekventa kollisioner med andra himlakroppar så stabiliserades inflödet av kraterbildande kroppar till jorden och mer konventionella geologiska processer så som bergskedjeveckning och vulkanism tog över som dominerande landformsbildare. Det här betyder dock inte att nedslagsprocessen har avstannat, den är högst aktiv, något som till exempel kan illustreras av kollisionen mellan kometen Shoemaker-Levy och Jupiter 1994, och den kommer att fortsätta att vara det i framtiden.
Bildandet av en nedslagskrater innefattar extremt höga tryck och temperaturer som inte kan uppnås under någon annan geologisk process, och som inte heller till fullo kan återskapas i experiment. Det här kan illustreras av den enorma förödelsen som nedslaget i slutet på kritperioden resulterade i, då bland annat dinosaurierna dog ut. Eftersom en kollision mellan jorden och en annan himlakropp stor nog att bilda en stor nedslagskrater aldrig någonsin har bevittnats av människan, är vi beroende av studier av kända nedslagskratrar för att förstå den här betydelsefulla, och grundläggande, processen.
Forskningsresultaten som presenteras i den här avhandlingen kretsar kring nedslagskratrar och de processer som råder vid bildandet av dessa strukturer. Genom fältobservationer, mikroskopstudier och numerisk modellering så har Europas största nedslagsstruktur Siljan, belägen i Dalarna, undersökts. I dag är Siljanstrukturen djupt eroderad efter att ha varit exponerad på jordytan under årmiljoner. Trots detta så finns mineralogiska strukturer bevarade i berggrunden i området som vittnar om de extremt höga tryck och temperaturer som rådde när kratern bildades. I avhandlingen undersöks så kallad chockad kvarts för att karakterisera dess utbredning och bestämma de chocktryck som målberggrunden i Siljan utsattes för vid nedslaget. Med hjälp av de uppskattade chocktrycken och numerisk modellering så har vi kunnat rekonstruera den ursprungliga nedslagskratern och bland annat bestämt dess storlek till 60 km i diameter, samt att den bildades av en projektil som var ungefär 5 km i diameter. Vi bedömer också med hjälp av resultaten, att den kristallina berggrunden i nuvarande Siljansområdet vid tidpunkten för nedslaget överlagrades av ungefär 2,5 kilometer sediment, samt att det idag saknas ca. tre kilometer av strukturen på grund av erosion. I avhandlingen presenteras också bevis, i form av chockad kvarts funnen i målberggrund, för att strukturerna Målingen (Jämtland) och Hummeln (Småland) är bildade genom nedslag.
Vidare diskuteras även observationer och problem associerade med inmätningar och presentation av chockad kvartsdata. Dataseten är viktiga både för identifiering av nedslagskratrar samt för bestämning av chocktryck.
Dessutom presenteras också en artikel som diskuterar större frågeställningar rörande inflödet av kraterformande kroppar till jorden under de senaste 500 miljoner åren. Genom analys av väldaterade nedslagskratrar kan vi dra slutsatsen att det i dagsläget saknas bevis för en cyklisk eller periodisk influens i inflödet av projektiler till jorden.
Avdelning/ar
- Berggrundsgeologi
Publiceringsår
2016
Språk
Engelska
Publikation/Tidskrift/Serie
Litholund theses
Issue
28
Fulltext
- Available as PDF - 48 MB
- Download statistics
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Lund University, Faculty of Science, Department of Geology, Lithosphere and Biosphere Science
Ämne
- Natural Sciences
Nyckelord
- Impact cratering
- Impact structure
- Shock metamorphism
- Shock barometry
- Quartz
- Planar deformation features
- Siljan
- Målingen
- Hummeln
Status
Published
Handledare
- Ulf Söderlund
- Ludovic Ferrière
- Matthias Meier
- Anders Scherstén
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISSN: 1651-6648
- ISBN: 978-91-87847-29-5
- ISBN: 978-91-87847-28-8
Försvarsdatum
2 december 2016
Försvarstid
09:15
Försvarsplats
Geocentre II, lecture hall “Pangea”, Sölvegatan 12, Lund
Opponent
- Thomas Kenkmann (Prof. Dr.)