The Azuara impact structure (Spain): new insights from geophysical and geological investigations

Zusammenfassung

Es wird über geophysikalische und geologische Untersuchungen in der Struktur von Azuara berichtet. Sie liegt in Nordost-Spanien, ist nach der gängigen Klassifikation eine wahrscheinliche komplexe Impakt-Struktur, hat einen Durchmesser von 35–40 km und ist in etwa 10 km mächtigen Sedimenten angelegt. Schweremessungen erbringen eine Restfeld-Anomalie von etwa −100μm/s² (−10 mgal) und ein Massendefizit von 1,24×10¹⁴ kg. Kleinräumige Anomalien können als Ausdruck eines inneren Ringes gedeutet werden; sein Durchmesser wäre grob halb so groß wie der des morphologischen Ringes. Einfache Modellrechnungen sind mit der Annahme einer sehr flachen Struktur anomaler Dichte verträglich. Messungen der Totalintensität des Erdmagnetfeldes geben keine Hinweise auf Störkörper, die mit der Entstehung der Struktur in Verbindung gebracht werden könnten. Nach Kartierungen und strukturgeologischen Untersuchungen ist ein tektonischer Stil gegeben, der radiale und tangentiale Elemente mit ausgeprägter horizontaler Komponente aufweist. Auswurfmassen, viele und verschiedenartige monomikte und polymikte Brekzien, dislozierte Schollen, inverse Stratigraphie und eine bis zu 80 m mächtige Megabrekzie im Bereich des morphologischen Ringes belegen ungewöhnliche und energiereiche Deformationen. Charakteristische Brekziengänge, die von vielen Impakt-Strukturen bekannt sind, durchschlagen nahezu alle stratigraphischen Einheiten. Verschiedenartige Typen und Mehrfach-Generationen von Brekziengängen treten auf. Früheren Beobachtungen von Schockeffekten in Mineralen werden neue Befunde zu Hochdruck- und Hochtemperatur-Einwirkungen hinzugefügt. Beim gegenwärtigen Stand der Kenntnisse ist es schwer, endogene Prozesse zur Entstehung der Azuara-Struktur heranzuziehen; die Annahme eines Impakts, der in das obere Eozän oder ins Oligozän datiert wird, ist zwingend. Die wesentlichen Phasen der Kraterbildung, soweit sie Lehrbuchwissen geworden sind, werden für die Azuara-Struktur erörtert.

Abstract

A progress report on geophysical and geological investigations in the 35–40 km diameter Azuara probable impact structure (northeast Spain) is given. The target is a 10 km thick sequence of Palaeozoic, Mesozoic, and Cenozoic sediments. Gravity measurements establish a negative residual anomaly of about 100μm/s² and a mass deficiency of 1.24×10¹⁴ kg. They suggest the existence of a buried inner ring with half the size of the outer ring. The result of preliminary model calculations is compatible with the assumption of a flat structure only a few kilometers deep. Measurements of the total intensity of the Earth's magnetic field do not indicate causative bodies related to the structure. Geological mapping reveals a tectonic style which is characterized by folds and faults with radial and tangential elements and a strong horizontal component. Ejecta, abundant monomict and polymict breccias, dislocated megablocks, inverted stratigraphy, and a megabreccia up to 80 m thick in the outer ring are evidence for intense and violent deformation. Networks of typical breccia dikes well-known from many impact structure cut through nearly all stratigraphical units. Various types and generations of breccia dikes occur. In addition to previously described shock deformation in quartz and mica, we present further evidence of high-pressure and high-temperature signatures in rocks. The age of the impact is estimated to be Upper Eocene or Oligocene. We conclude that the formation of the Azuara structure is difficult to explain by mechanisms other than impact, and we discuss our observations within the scope of the contact/compression, excavation, and modification stages of impact cratering with special attention directed to the peculiarities of the Azuara sedimentary target.

Resumen

Se presenta un informe detallado sobre las investigaciones geofísicas y geológicas realizadas en la probable estructura de impacto (compleja) de Azuara, con un diåmetro de 35–40 Km. Las medidas gravimétricas establecen una anomalia residual de alrededor de −100 μm/s² (−10 mgal) y una deficiencia de masa de 1.24×10¹⁴ Kg. Estas medidas sugieren la existencia de un anillo interno soterrado con un diámetro cuyo valor es la mitad del anillo externo. El resultado de los cálculos en un modelo preliminar es compatible con la admisión de una estructura plana de únicamente pocos kilómetros de profundidad. Las medidas de intensidad total de campo magnético terrestre descartan la presencia en profundidad de un cuerpo causante de la estructura. El mapa geológico revela un estilo tectónico caracterizado por pliegues y fallas con elementos radiales y tangenciales, y un fuerte componente horizontal. Ejecta, abundantes brechas monomícticas y polimícticas, megabloques dislocados, estratigrafia invertida, y una megabrecha de más de 80 m. de espesor loealizada en el anillo externo, constituyen evidencias de una deformación intensa y violenta. Redes de típicos diques de brecha, bien conocidos en otras estructuras de impacto, cortan casi todas las unidades estratigråficas. Pueden observarse varios tipos y generaciones de diques de brecha. Además de la previamente descrita deformación por efecto de choque en granos de cuarzo y mica, nosotros presentamos evidencias adicionales de efectos en las rocas generados a altas presiones y temperaturas. La edad de la estructura puede ser o Eoceno superior o Oligoceno. Concluimos que la formación de la estructura de Azuara es difícil de explicar por cualquier otro mecanismo que no sea un impacto, y discutimos nuestras observaciones dentro del ámbito de los estadios de contacto/compresión, excavación, y modificatión (presentes en la craterización por impacto), haciendo hincapié en las peculiaridades del objetivo sedimentario de Azuara.

Краткое содержание

Сообщаются данные ге офизических и геолог ических исследований в район е структуры Азуара. Эта структура расположена на север овостоке Испании; ее классифиц ируют, как вероятную сложную им пактовую структуру; диаметр ее составляе т 35–40 км и она заполнена седиментами, мощност и в примерно 10 км. Измерение силы тяжес ти указало на аномали ю остаточного поля в пр имерно -100 μm/s² (−10 mgal) и дефицит массы в 1,24 х 10²⁴ кг. Мелкомасштабные аномалии можно рассм атривать, как внутреннее кольц о; его диаметр примерн о на половину меньше, че м таковый морфологич еского кольца. Простые рассч еты на модели согласуются с предпо ложением, что аномаль ная плотность указывает на очень неглубокую структуру. Изменения общей интенсивности земного магнитного п оля не дали никаких ук азаний на наличие возмущающ их тел, которые можно было бы связать с образованием струк туры. После картирования и структурно-геологич еских исследований получи ли тектоническую систему, при которой р адиальные и тангенциальные элем енты явно связаны с горизонтальной компонентой. Выбросы, многочисленные и разнообразные моно миктические и полимиктические бре кчии, дислоцированны е глыбы, обратная страт играфия и мощная мега брекчия до 80 м в регионе морфол о гического кольца говорят о необ ычных и энергетическ и мощных деформациях. Х арактерные жилы брекчий, известные по многим структурам им пактов, пронизывают почти-чт о все стратиграфичес кие единицы. Отмечены жил ы брекчий различных типов и мно гих поколений. К прежн им данным об эффектах шо ка в минералах добавлены новые данн ые о влиянии высокой температуры и высоко го давления. По данным сегодняшнего дня тру дно предположить вли яние эндогенных процессо в при образовании структуры Азуара (Azuara). Пр едполагают, что импакт имел место в верхнем эоцене, или в олигоцене. Обсуждают ся важнейшие фазы образования кратера, поскольку они стали азбучными истинами.