CRATÈRE D’IMPACT DE CHESAPEAKE

par: Charles O’Dale

• Type: Complexe
• Âge ma: 33,99 ± 0,71 Ma a–ÉOCÈNE
• Diamètre: ~ 85 b km
• Emplacement: N 37° 17′ O 76° 01′
• Métamorphisme de choc: la matrice de brèche comprend des quantités de traces de quartz choqué (Poag).

âge A (U‐Th)/He de 33,99 ± 0,71 Ma (incertitudes 2σ n = 2; écart moyen pondéré en carrés = 2,6; probabilité = 11 %), ce qui est interprété comme l’âge (U‐Th)/He de la formation de la structure d’impact de la baie de Chesapeake. (Biren et al 2019)

b Le bord du cratère de Chesapeake est une limite entre les eaux souterraines salées à l’intérieur des limites du cratère et les eaux souterraines fraîches à l’extérieur.

Il y a environ 35 millions d’années, un impacteur de 3 à 5 kilomètres de diamètre a frappé l’océan Atlantique ouest sur un plateau peu profond, créant le cratère d’impact de la baie de Chesapeake. À cette époque, le niveau de la mer était beaucoup plus élevé et le littoral se trouvait à proximité de Richmond, en Virginie. Le cratère se trouve à environ 200 km au sud-est de Washington, D.C. et est maintenant enterré à 300-500 mètres sous la partie sud de la baie de Chesapeake. L’analyse du profilage sismique a déterminé que le cratère a un diamètre de 85 km et une profondeur de 1,3 km. Il s’agit d’un cratère à anneau de crête complexe avec un rebord intérieur et extérieur, une auge annulaire à plancher relativement plat et un bassin intérieur qui pénètre dans le sous-sol. Le bassin intérieur comprend un soulèvement central entouré d’une série de vallées et de crêtes concentriques.

Un lit de gravats de brèche d’impact de 1,3 km d’épaisseur remplit le cratère et forme une mince couverture d’éjectas autour de celui-ci. Le compactage de cette brèche a produit un différentiel d’affaissement, ce qui a fait que la surface terrestre au-dessus de la brèche reste plus basse que la surface terrestre au-dessus des sédiments à l’extérieur du cratère. Une autre conséquence de l’impact est que tous les aquifères souterrains ont été tronqués et creusés par l’impact. À la place de ces aquifères se trouve un réservoir d’eau saumâtre 1,5 fois plus salée que l’eau de mer normale.

(U‐Th)/He datation sur zircon de l’éject d’impact distal de la baie de Chesapeake à partir du site ODP 1073

21 Juin 2019

Résumé

Des datations monocristallines (U-Th)/He ont été entreprises sur 21 grains de zircon détritiques extraits d’un échantillon de carottage du site 1073 du Projet de forage océanique (ODP), situé à ~ 390 km au nord-est du centre de la structure d’impact de la baie de Chesapeake. L’imagerie optique et électronique en combinaison avec la microanalyse par rayons X à dispersion d’énergie (EDS) des grains de zircon de ce sédiment de l’Éocène supérieur montre des preuves claires de métamorphisme de choc dans certains grains de zircon, ce qui suggère que ces cristaux de zircon choqués sont des éjectas distaux de la formation de la structure d’impact de la baie de Chesapeake de ~ 40 km de diamètre. Les dates (U-Th/ He) des cristaux de zircon de ce sédiment vont de 33,49 ± 0,94 à 305,1 ± 8.6 Ma (2σ), impliquant une variabilité de cristal à cristal dans le degré de réinitialisation liée à l’impact de la systématique (U‐Th) / He et d’une gamme de différentes sources possibles. Les deux grains de zircon les plus jeunes donnent un âge moyen pondéré en variance inverse (U‐Th)/He de 33,99 ± 0,71 Ma (incertitudes 2σ n = 2; écart pondéré en carrés moyen = 2,6; probabilité = 11%), ce qui est interprété comme l’âge (U‐Th)/He de la formation de la structure d’impact de la baie de Chesapeake. Cet âge est en accord avec les dates K/Ar, 40Ar/39Ar et les traces de fission des tektites du champ jonché nord-américain, qui ont été interprétées comme associées à l’événement d’impact de la baie de Chesapeake.

La plupart des rivières de la région, comme le Rappahannock, coulent vers le sud-est pour se jeter dans l’Atlantique. En revanche, les rivières York et James font des virages serrés vers le nord-est où le bord extérieur du cratère traverse la péninsule inférieure de York-James. Les déviations brusques des cours inférieurs des rivières James et York (indiquées par les petits cercles sur la carte ci-dessus) coïncident avec le bord du cratère Chesapeake. La cause de ces déviations est l’affaissement différentiel de la roche de campagne par rapport à la brèche dans le cratère d’impact de la baie de Chesapeake, forçant un affaissement structurel au-dessus de la brèche en affaissement. Les déviations fluviales sont au « bord » de cet affaissement.

De septembre à décembre 2005, l’ICDP, en collaboration avec l’United States Geological Survey, a foré un forage profond, d’une profondeur cible de 2,2 km, dans la structure d’impact de la baie de Chesapeake, en Virginie, aux États-Unis. Baie de Chesapeake, au ca. diamètre de 85 à 90 km (Poag et al. 2004), est parmi les plus grandes de la Terre et, à 35 Ma d’âge, l’une des structures d’impact les mieux préservées connues sur Terre. Il a été formé dans un socle cristallin cible à 3 couches recouvert par une séquence de couverture sédimentaire bien stratifiée, à son tour sous un océan peu profond de ca. profondeur d’eau de 200 m. Ainsi, la séquence cible est très similaire à celle de l’impact de Chicxulub, bien que la profondeur d’eau du cratère de la baie de Chesapeake soit beaucoup plus grande. La structure de la baie de Chesapeake présente un intérêt pour un certain nombre de géodisciplinaires. Son emplacement sur une marge continentale passive a permis d’éviter les perturbations tectoniques post-impact. Les dépôts marins ont repris immédiatement après l’impact, entraînant un enfouissement rapide des formations d’impact et donc une bonne conservation. La partie supérieure de la lentille de brèche à l’intérieur du cratère a été largement retravaillée par les forces environnementales immédiatement après l’impact, y compris les courants de haute énergie et peut-être le tsunami. Des forages ont été effectués dans le fossé du cratère, mais à proximité du soulèvement central, afin d’obtenir une séquence d’impactites et de sédiments post-impact aussi épaisse et aussi intacte que possible. L’objectif était d’atteindre le fond du cratère, principalement afin d’étudier la barométrie de choc, les effets hydrothermaux sous le cratère et les éventuelles injections de brèche / brèche in situ.

Coésite dans les suévites de la structure d’impact de la baie de Chesapeake 1
John C. Jackson, J. Wright Horton Jr., I-Ming Chou, Harvey E. Belkin
RÉSUMÉ
L’apparition de coésite dans les suévites de la structure d’impact de la baie de Chesapeake est confirmée in situ dans une variété de domaines texturaux par spectroscopie Raman pour la première fois et dans des grains séparés mécaniquement par diffraction des rayons X. Les microtextures de coésite identifiées in situ étudiées sous lumière transmise et au microscope électronique à balayage révèlent de la coésite sous forme de grains de la taille d’un micromètre (1-3 µm) dans la silice amorphe des clastes de fusion par impact et sous forme de grains de la taille d’un micromètre et d’agrégats polycristallins dans les grains de quartz choqués. Les grains de quartz porteurs de coésite sont présents à la fois de manière idiomorphique avec des marges de grain d’origine intactes et sous forme de grains fortement tendus qui ont subi une déformation plastique produite par choc. La coésite se trouve généralement dans les grains de quartz déformés plastiquement dans des domaines qui apparaissent bruns (grillés) en lumière transmise et rarement dans le quartz de texture sphéroïdale. La coésite s’est probablement développée par un mécanisme de transformation à l’état solide à partir du quartz précurseur. La spectroscopie Raman a également montré une série de pics non identifiés associés à des grains de quartz choqués qui représentent probablement des phases de silice non identifiées, y compris peut-être une phase de type moganite qui n’a pas été associée auparavant à la coésite.

1 La préservation métastable de la coésite et de la stishovite nécessite un refroidissement rapide avant l’amorphisation. La stishovite est instable au-dessus d’environ 300-600 ° C, tandis que la coésite est stable jusqu’à environ 1100 ° C, ce qui suggère que les grains de quartz étudiés ici ont été trempés à des températures post-choc relativement élevées dépassant la plage de stabilité de la stishovite, mais dans la plage de stabilité facilitant la conservation de la coésite.

Météorologie & Science planétaire 24 Mars 2016

Établir le lien entre la structure de l’impact de la baie de Chesapeake
et le champ parsemé de tektites en Amérique du Nord: Les preuves isotopiques Sr-Nd
Alexander DEUTSCH1 et Christian KOEBERL
Résumé — La structure de l’impact de la baie de Chesapeake, qui est vieille d’environ 35 Ma, a déjà été proposée comme cratère source possible du cratère nord-américain tektites (NAT). Nous présentons ici des données sur les principaux éléments et les éléments traces, ainsi que les premières données isotopiques Sr-Nd pour des échantillons de carottes de forage et d’affleurements de lithologies cibles, de brèches de remplissage de cratère et de sédiments post-impact de la structure d’impact de la baie de Chesapeake. Les sédiments non consolidés, d’âge Crétacé à Éocène moyen, ont ∍Srt = 35,7 Ma de +54 à +272, et ∍Ndt = 35,7 Ma allant de -6,5 à -10,8; un échantillon du sous-sol granitique avec un âge modèle TNdCHUR de 1,36 Ga a donné unSrSrt = 35,7 Ma de +188 et un ∍Ndt = 35,7 Ma de -5,7. La brèche Exmore (remplissage du cratère) peut être expliquée comme un mélange des sédiments cibles mesurés et du granite, plus un composant encore indéterminé. Les sédiments post-impact de la formation de Chickahominy ont des âges du modèle TNdCHUR légèrement plus élevés d’environ 1,55 Ga, ce qui indique une contribution de certains matériaux plus anciens. Les bédiasites nouvellement analysés ont les paramètres isotopiques suivants: +104 à +119 (∍Srt = 35,7 Ma), -5,7 (dtNdt = 35,7 Ma), 0,47 Ga (TSrUR) et 1,15 Ga (TNdCHUR), ce qui est en excellent accord avec les données publiées précédemment pour des échantillons du champ parsemé de NAT. Les roches cibles avec une composition isotopique Sr hautement radiogénique, comme requis pour expliquer les caractéristiques isotopiques des tektites du site 612 du Deep Sea Drilling Project (DSDP), ne faisaient pas partie de la suite d’échantillons analysée. Sur la base des nouvelles données isotopiques, nous excluons toute relation entre les NA tektites et le cratère d’impact de Popigai, bien qu’ils aient des âges identiques dans les erreurs 2s. Cependant, la structure de la baie de Chesapeake est maintenant clairement définie comme le cratère source des tektites nord-américaines, bien que l’ensemble de données actuel n’inclut évidemment pas toutes les lithologies cibles qui ont contribué à la composition des tektites.

Météorologie & Science planétaire 41, Nr 5, 689-703 (2006)

Confirmation d’un composant météoritique dans les roches de fusion par impact de la structure d’impact de la baie de Chesapeake, Virginie, États-Unis – Preuves provenant de la systématique isotopique et des EP de l’osmium
S.R. Lee, J.W. Horton Jr. et R.J. Walker
Résumé
Les rapports isotopiques de l’osmium et les concentrations d’éléments du groupe du platine (EP) des roches de fusion par impact dans la structure d’impact de la baie de Chesapeake ont été déterminés. Les roches fondues par impact proviennent de la partie creusée d’une section de cratère inférieur de brèche suévitique à clastes cristallins dans un trou d’essai scientifique de 823 m au-dessus du soulèvement central de Cape Charles, en Virginie. Les rapports 187Os/188Os des roches d’impact-fonte vont de 0,151 à 0,518. Les concentrations en éléments du rhénium et du groupe du platine (EGP) de ces roches sont de 30 à 270?? des concentrations plus élevées que dans le gneiss du sous-sol et, avec les isotopes de l’osmium, indiquent une composante météoritique importante dans certaines roches fondues par impact. Étant donné que les abondances d’EGP dans les roches fondues par impact sont dominées par les matériaux cibles, les rapports inter-élémentaires des roches fondues par impact sont très variables et non chondritiques. La nature chimique du projectile pour la structure d’impact de la baie de Chesapeake ne peut pas être limitée pour le moment. Les calculs de mélange de modèles entre les composants chondritiques et crustaux suggèrent que la plupart des roches fondues par impact comprennent une composante météoritique en vrac de 0,01 à 0,1% en masse. Plusieurs roches de fusion par impact avec les rapports initiaux 187Os / 188Os les plus bas et les concentrations d’osmium les plus élevées auraient pu être produites par des ajouts de 0,1% à 0,2% d’un composant météoritique. Dans ces échantillons, jusqu’à 70% de l’Os total peut être d’origine météoritique. Aux proportions calculées d’une composante météoritique (0,01-0.1% en masse), aucun mélange des roches cibles étudiées et des sédiments ne peut reproduire les abondances d’EGP observées des roches fondues par impact, ce qui suggère que d’autres processus d’enrichissement en EGP ont fonctionné avec la contamination météoritique. Les explications possibles sont 1) la participation de matériaux cibles non échantillonnés avec une abondance élevée d’EGP dans les roches fondues par impact, et 2) des fractionnements variables d’EGP pendant les événements syn-à post-impact.

The Meteoritical Society, 2006.

Pétrographie, minéralogie et géochimie des sables graveleux profonds dans le noyau B d’Eyreville, structure d’impact de la baie de Chesapeake
Katerina Bartosova, Susanne Gier, J. Wright Horton Jr., Christian Koeberl, Dieter Mader et Henning Dypvik
Résumé
Les carottes de forage ICDP–USGS d’Eyreville dans la structure d’impact de la baie de Chesapeake ont atteint une profondeur totale de 1766 m et comprennent (de bas en haut) des schistes et des granites/pegmatites dérivés du sous-sol, des brèches d’impact, principalement du sable graveleux et des blocs cristallins peu lithifiés, une dalle granitique, des brèches sédimentaires et des sédiments postimpacts. La section de blocs de sable graveleux et cristallin forme un intervalle d’environ 26 m d’épaisseur qui comprend un bloc d’amphibolite et des blocs de gneiss cataclastiques et de suévite. Trois sables graveleux (basal, moyen et supérieur) sont distingués dans cet intervalle. Les sables graveleux sont mal triés, supportés par des clastes et généralement massifs, mais un tri grossier et des couches subtiles et discontinues se produisent localement. Le quartz et le feldspath K sont les principaux minéraux de la taille du sable et la smectite et la kaolinite sont les principaux minéraux argileux. D’autres grains minéraux ne se produisent qu’en quantités accessoires et les clastes lithiques sont clairsemés (seulement quelques% en volume). Les sables graveleux sont riches en silice (~80% en poids de SiO2). Les tendances avec la profondeur comprennent une légère diminution du SiO2 et une légère augmentation du Fe2O3. Le sable graveleux basal (sous le bloc de cataclasite) a une teneur en SiO2 plus faible, moins de feldspath K et plus de mica que les sables supérieurs, et il contient plus de clastes lithiques et de particules fondues qui sont probablement retravaillées à partir de la suévite sous-jacente. Le sable graveleux moyen (sous le bloc d’amphibolite) est plus fin, contient des minéraux argileux plus abondants et présente des compositions chimiques plus variables que le sable graveleux supérieur (au-dessus du bloc). Nos résultats minéralogiques et géochimiques suggèrent que les sables graveleux sont des dépôts avalancheux provenant probablement de la formation non marine du Potomac dans la partie inférieure de la couche sédimentaire cible, contrairement aux diamictons polymictoniques plus élevés dans le noyau qui ont été interprétés comme des flux de débris de resurgissement océanique, ce qui est en accord avec les interprétations précédentes. La minéralogie et la géochimie des sables graveleux sont typiques d’une source de marge continentale passive. Il n’y a pas de mélange perceptible avec les sédiments marins (pas de microfossiles marins glauconites ou paléogènes notés) lors de la remobilisation et de la redéposition de l’impact. Le bloc d’amphibolite non bloqué et le bloc de cataclasite pourraient provenir des parties extérieures du cratère transitoire.
Météorologie et Science planétaire 2010

La structure du canyon Toms, plateau continental externe du New Jersey : Un cratère d’impact possible de l’Éocène supérieur

C.Wylie PoagL.J. Poppe
Résumé
La structure du canyon Toms (~ 20-22 km de large) est située sur le plateau continental externe du New Jersey sous 80-100 m d’eau, et est enterrée par ~ 1 km de strates sédimentaires de l’Éocène supérieur à l’Holocène. La structure présente plusieurs caractéristiques typiques des cratères d’impact terrestres (sol plat; rebord à failles surélevé; remblai sédimentaire bréchié), mais plusieurs autres caractéristiques sont atypiques (couverture d’éjectas inhabituellement mince; absence de bassin intérieur, anneau de pic ou pic central; être presque entièrement rempli de brèche). Les analyses sismostratigraphiques et biostratigraphiques montrent que la structure s’est formée au cours du biochron foraminifère planctonique P15 du début à la fin de l’Éocène moyen. L’unité de remplissage est en corrélation stratigraphique avec les éjecteurs d’impact creusés à proximité au site 612 du Projet de forage en haute Mer (DSDP) et aux sites 903 et 904 du Programme de forage océanique (ODP) (22 à 35 km au sud-est de la structure du canyon Toms). L’unité de remplissage du canyon Toms est également en corrélation avec la brèche Exmore, qui remplit le cratère d’impact de la baie de Chesapeake beaucoup plus grand (diamètre de 90 km; 335 km au sud-ouest). Sur la base de nos analyses, nous postulons que la structure du canyon de Toms est un cratère d’impact, formé lorsqu’un amas de météorites relativement petites s’est approché du site cible portant ~ N 50 ° E et a frappé le fond marin obliquement.

Site du projet de forage en haute mer 612 événement bolide: Nouvelles preuves d’un dépôt de vagues d’impact de l’Éocène supérieur et d’un site d’impact possible, côte est des États-Unis

W. Wei, C. Wylie Poag, Lawrence J. Poppe, David W. Folger, David S. Powars, Robert B. Mixon, Lucy E. Edwards, andScott Bruce
Résumé
Un remarquable lit rocheux marin polymictique de 60 m d’épaisseur de > est réparti sur > 15 000 km2 sous la baie de Chesapeake et la plaine côtière moyenne de l’Atlantique environnante et le plateau continental intérieur. Les grandes variétés de lithologies clastiques et d’assemblages microfossiles proviennent d’au moins sept unités stratigraphiques connues du Crétacé, du Paléocène et de l’Éocène. La matrice caillouteuse de support contient des assemblages divers de microfossiles ainsi que des quantités infimes d’éjectas d’impact. Les microfossiles les plus jeunes du lit rocheux sont d’âge Éocène précoce-tardif. Sur la base de ses caractéristiques inhabituelles et de son équivalent stratigraphique à une couche d’éjecteurs d’impact sur le site 612 du projet de forage en haute Mer (DSDP). Il est postulé que ce lit de rochers a été formé par un puissant train de vagues généré par des bolides qui a parcouru l’ancienne plate-forme intérieure et la plaine côtière du sud-est de la Virginie.

CRATÈRES SANS IMPACT

DISCOVER Vol. 19 No 01, Janvier 1998 Par Carl Zimmer Jeudi 1er janvier 1998

À l’extrême nord de la toundra sibérienne se trouve un lieu énigmatique appelé Popigai. Les hautes falaises le long des rivières sont faites de roche qui montre des signes d’une fois avoir été complètement fondue, et les images satellites révèlent que la toundra forme en fait une dépression géante en forme d’anneau de 60 miles de diamètre – ce qui suggère que Popigai est un vaste cratère de météorite. En juillet dernier, une équipe de scientifiques canadiens et russes a annoncé avoir déterminé quand la météorite a frappé: il y a 35,7 millions d’années, donnez ou prenez 200 000 ans. Ils ont calculé cette date à partir de la quantité d’argon radioactif qui s’était désintégré dans les roches depuis leur resolidification après l’impact. Fait remarquable, en 1995, d’autres chercheurs avaient épinglé l’âge d’un cratère de 50 milles de large maintenant enterré dans la baie de Chesapeake presque exactement au même moment.Ces deux impacts — les deux plus importants au cours des 65 derniers millions d’années, et parmi les plus importants de tous les temps — ont frappé la Terre d’un double coup de poing soudain qui aurait même pu être simultané. Les impacts de cette taille sont si rares que le moment n’était certainement pas une coïncidence; peut-être qu’une paire d’astéroïdes liés gravitationnellement a croisé le chemin de la Terre. Les deux impacts semblent s’être fait sentir dans le monde entier: l’impact de Popigai a probablement été responsable de couches de débris qui ont été déterrées dans les années 1980 en Italie, tandis que le cratère de Chesapeake est probablement responsable de morceaux de quartz dispersés de la Géorgie à la Barbade.L’impact le plus célèbre de tous est, bien sûr, celui qui s’est produit il y a 65 millions d’années à la fin du Crétacé, creusant un cratère de 125 milles de large au large de la côte du Yucatán. La plupart des chercheurs conviennent maintenant qu’il a anéanti les dinosaures et de nombreuses autres formes de vie. On pourrait penser, alors, que l’explosion combinée de Popigai et de Chesapeake aurait eu un effet tout aussi énorme, et il y a environ 35 millions d’années, il y avait en effet des changements radicaux en cours. Les algues, les crustacés et les mollusques disparaissaient en grand nombre, tandis que les baleines primitives étaient remplacées par des groupes modernes. Sur terre, les forêts denses ont cédé la place à des habitats plus ouverts, et les premiers mammifères et primates à sabots ont été supplantés par de nouvelles formes. Dans les années 1980, lorsque les géologues italiens ont découvert pour la première fois des couches de débris d’impact qui semblaient coïncider avec ces extinctions, certains chercheurs pensaient avoir trouvé un autre pistolet extraterrestre fumant.Depuis lors, cependant, les paléontologues ont montré qu’il y avait en fait deux pics d’extinction, l’un il y a 37 millions d’années et l’autre il y a 33 millions d’années. Ni l’un ni l’autre ne coïncide avec les impacts de Popigai-Chesapeake. Celui à 37 millions est beaucoup trop tôt — rien n’a encore frappé la Terre — et celui à 33 millions est 2 millions d’années trop tard, explique Donald Prothero, paléontologue à l’Occidental College de Los Angeles. En fait, lorsque les impacts se sont produits il y a 35,7 millions d’années, rien ne s’est passé. Les tailles du cratère de Popigai et du cratère de Chesapeake sont toutes deux assez impressionnantes, dit Prothero, mais les animaux s’en fichaient. Ils l’ont traversé.Selon Prothero, ces extinctions ont probablement été causées par un refroidissement global à long terme et des changements de la circulation océanique provoqués par la dérive des continents. Les nouvelles dates sur les impacts, soutient-il, remettent en question la tendance inspirée du Crétacé à lier les impacts aux extinctions de masse en général. Ça ne pourrait pas être plus évident. C’est un cas d’impacts majeurs qui n’ont eu aucun effet, alors que des extinctions majeures se produisaient. La plupart des soi-disant corrélations entre impacts et extinctions ont été assez effilochées. Si vous prenez du recul, vous pouvez voir que ce train en marche pour tout blâmer sur les impacts était prématuré.

1. D.S. Powars et T.S. Bruce, USGS, Fév. 2000; LES EFFETS DU CRATÈRE D’IMPACT DE LA BAIE DE CHESAPEAKE SUR LE CADRE GÉOLOGIQUE ET LA CORRÉLATION DES UNITÉS HYDROGÉOLOGIQUES DE LA PÉNINSULE INFÉRIEURE DE YORK-JAMES, VIRGINIE
2. Poag C. Wylie 1999, Envahisseur de Chesapeake
3. C. Wylie Poag, Christian Koeberl et Wolf Uwe Reimold; Le Cratère de la baie de Chesapeake: Géologie et géophysique d’une structure d’impact sous-marin de l’Éocène supérieur USGS