Petrography and geochemistry of the impact to post-impact transition layer at the El'gygtgyn impact structure in Chukotka, arctic Russia - Maierhofer, Karin (2018)
Der 3.6 Millionen Jahre alte Impaktkrater El’gygytgyn, welcher sich in Nord-Ost Chukotka im arktischen Russland befindet ist der bisher einzig bekannte Meteoritenkrater, der in sauren vulkanischen Gesteinen gebildet wurde. Mit einem Durchmesser von 18 km ist diese kreisförmige Impaktstruktur vom El’gygytgyn See gefüllt, der von den letzten 2.8 Million Jahren eine kontinuierliche Abfolge lakustriner Sedimente beinhaltet (Melles et al. 2011). Aufgrund dieser Besonderheiten wurde El’gygytgyn im Jahr 2009 der Mittelpunkt des International Continental Scientific Drilling Programes (ICDP). Es wurde ein Bohrkernmaterial mit einer Gesamtlänge von 642.4 m an zwei Standorten, von vier Bohrlöchern geborgen, das Sedimente und Impaktgesteine enthält. Lithostratigraphisch umfassen die Bohrkerne Sequenzen der lakustrinen Sedimente, Impaktbreckzien, und deformierte Ausgangsgesteine. The Impaktit-Bohrkern wurde ab einer Tiefe von 316.08 bis 517.30 mblf (meters below lake floor) geborgen. Die Ausgangsgesteine sind ein Teil des Okhotsk-Chukotka Vulkangürtels (OCVB) und beinhalten Lava, Tuff, Ignimbrit mit rhyolitischer, dacitischer und andesitischer Zusammensetzung, und geringe Vorkommen von Basalt. Im Zuge dieser Masterarbeit wurde die Übergangszone, von 311.467 bis 317.38 Metern unter dem Seeboden, petrographisch, sowie auch geochemisch, untersucht. Die Übergangszone findet sich zwischen den post-impakt lakustrinen Sedimenten und den Impaktsequenzen, und schließt etwa sechs Meter von losen sedimentären und vulkanischem Material mit gesonderten Klasten ein. Petrographische Untersuchgen wurden an 27 polierten Dünnschliffen aus 23 Proben mit Hilfe optischer Mikroskopie, Raman-Spektroskopie, und Rasterelektronenmikroskopie durchgeführt. Planare Brüche und planare Deformationsstrukturen konnten in einigen Quarzkörnern beobachtet werden. Überdies kann die Entdeckung von diaplektischen Quarzgläsern, Lechatelierit, Impaktgläsern, Sphärulen, und deformierte Glimmer und Amphibole, auf den Impakt zurückgeführt werden. Anschließend wurden ausgewählte Proben geochemischen Untersuchungen unterzogen. Diese beinhalteten Messungen mit Hilfe der Neutronenaktivierungsanalyse von Gesamtgesteinsproben und quantitative Analysen von Mineralen, Impaktgläsern und Sphärulen mittels der Elektronenstrahlmikrosonde (EPMA). Das Auftreten von Sphärulen, Impaktgläsern, diaplektischen Quarzgläsern mit Coesit, und Lechatelierite, schon etwa einem Meter unter dem Beginn der Übergangzone, kennzeichnet den Beginn des einheitlichen Impakt-Ejekta Sequenz. Die Ergebnisse von siderophilen interelement Verhältnissen in den Spherulen der Übergangszone zeigen, das mögliche Vorhandensein einer meteoritischen Komponente. Ähnliche Ergebnisse von Sphärulen des Impaktit-Bohrkernes wurden von Goderis et al. (2013) dokumentiert, welcher einen LL- Chondriten als wahrscheinliches Projektil vermutet. The 3.6 Ma old impact structure El’gygytgyn, located in north-east Chukotka in arctic Russia, was formed mostly in acidic volcanic rocks. The 18 km in diameter circular depression is filled with Lake El’gygytgyn (with a diameter of 12 km) that contains a continuous record of lacustrine sediments of the Arctic from the past 2.8 Ma (Melles et al. 2011). In 2009, El’gygytgyn became the focus of the International Continental Scientific Drilling Program (ICDP). This project took almost a decade to come to fruition due to financial and logistical challenges. The recovery of a total of 642.4 m of drill core from two sites, from four holes, yielded material including sedimentary and impactite rocks. Lithostratigraphically, the drill cores comprise lacustrine sediment sequences, impact breccias, and deformed target rocks. The impactite core was recovered from 316.08 to 517.30 meters below lake floor (mblf). The target rocks are part of the Late Cretaceous OkhotskChukotka Volcanic Belt and consist of lavas, tuffs, ignimbrites of rhyolitic, dacitic, and andesitic compositions, including modest intercalations of basalt. In the process of this master’s thesis, the transition zone, ranging from 311.467 to 317.38, between the post-impact lacustrine sediments and the impactite sequences, was studied petrographically and geochemically. The transition layer comprises a mixture of six meters of loose sedimentary and volcanic material containing isolated clasts. Petrographical investigations of the transition layer were conducted on 27 polished thin sections of 23 samples, using optical and electron microscopy, and raman spectroscopy. Shock metamorphic effects, such as planar fractures (PFs) and planar deformation features (PDFs), were observed in a few quartz grains. The discoveries of silica diaplectic glass hosting coesite, kinked micas and amphibole, lechatelierite, numerous impact melt shards and clasts, and spherules are associated with the impact event. Geochemical investigations of selected samples include bulk rock analyses measured via instrumental neutron activation analyses (INAA), as well as major element analyses of minerals, spherules, and melt clasts measured by electron probe micro analysis (EPMA). The occurrence of spherules, impact melt clasts, silica diaplectic glass, and lechatelierte, about one meter below the onset of the transition marks the beginning of the more coherent impact ejecta layer. The results of siderophile interelement ratios of the transition layer spherules give indications of the contribution of a meteoritical component. Similar results for spherules, but from the impactite drill core, were documented by Goderis et al. (2013), who concluded that a LL-chondrite represents the most probable projectile.