Experimentos de impacto sobre conglomerados sintéticos

Con la finalidad de comprobar si los rasgos observados en los cantos del Buntsandstein podrían ser producidos por deformación de impacto en conglomerados, fueron realizados (Michael Hilt) nuevos experimentos de choque en el Instituto para Dinámicas de alta velocidad de Fraunhofer (Ernst-Mach-Institut) sito en Freiburg, Alemania. Se utilizó un único cañón para acelerar proyectiles de acero – de forma cónica truncada – del calibre 45. Como objetivos se utilizaron dos esferas de cuarzo (cristal de roca, de 14 mm diámetro) en contacto, inmersas en una matriz sintética de epoxy.

 

Corte por la mitad realizado en los puntos medios de las dos esferas de cuarzo de una de las muestras recuperadas (disparo número 4).

Cinco disparos fueron realizados a velocidades de impacto comprendidas entre 25 y 115 m/s, correspondiendo a valores de presión de impacto iniciales entre 0.55 y 2.5 Gpa. Las muestras recuperadas fueron cortadas por la mitad a través de los puntos medios de las dos esferas, y las secciones delgadas fueron realizadas en el plano de corte. A partir del examen de los cortes y de las secciones delgadas se han realizado los esquemas de debajo, que muestran los rasgos más significativos del disparo 1 y 4.

El disparo número 1 (36 m/s; 0.8 Gpa) dio lugar a la pérdida de la parte superior de la esfera impactada por el proyectil. La mitad inferior de la esfera se caracteriza por presentar dos conjuntos de fracturas más o menos perpendiculares. El primer conjunto originado de fracturas esta orientado paralelo a la trayectoria de impacto, mientras que las fracturas abiertas del segundo conjunto formado se desarrollan de modo perpendicular al impacto. Una estrecha y abrupta zona definida de intensa deformación existe en el eje de la esfera superior, donde se presentan las fracturas planares (clivaje) y la microbrechiación por debajo del tamaño microscópico. La esfera inferior experimenta menos deformación. No obstante, el impacto único da lugar al menos a cinco fragmentos distribuidos sobre la superficie de la esfera no directamente impactada por el proyectil.

Las esferas recuperadas del disparo número 4 (53 m/s; 1.2 Gpa) están casi totalmente preservadas dentro de su matriz, aunque sus interiores se hallan densamente dañados. Sorprendentemente, la zona directamente afectada por el impacto se halla en su mayor parte no perturbada. Un cuerpo truncado, de morfología cónica se formo por desplazamiento de la esfera a lo largo de una fractura de espalación, y esta rodeado por una zona de pérdida de material de morfología anular. Un modelo similar puede ser observado en el contacto con la esfera inferior. Daño extremo local aparece en el interior, incluyendo zonas con aspecto de embudo (en forma de Y en 2-D) donde el cuarzo muestra microbrechiación con una fuerte reducción del índice refractivo, múltiples conjuntos de fracturas planares (clivaje), mosaicismo, y pequeños pedazos (aproximadamente de 100 mm de tamaño) isotropizados (cuarzo diaplectico). En pocos casos, existen débiles indicios de formación de PDFs. Además, se ha desarrollado un patrón de fractura general (como el discutido para el disparo 1).

 A B

Microfotografías de una esfera de cuarzo impactado (A, disparo 2; nicoles cruzados; el campo ocular es de 7 mm de ancho) y de un canto de cuarcita impactado del Buntsandstein (B; luz paralela; el campo ocular es de 15 mm de ancho). Obsérvese el patrón de fractura similar, especialmente las zonas de fuertes deformaciones con forma de embudo (en forma de Y en 2-D). Nótese también la zona mayoritariamente sin perturbar sita inmediatamente bajo el punto de impacto en la esfera de cuarzo que recuerda el abultamiento central de los cráteres presentes en el canto.