Azuara impact structure (Spain), Ries impact structure (Germany): impact as a geologic process
A few kilometers outside the northern ring of the Azuara impact structure near Belchite, a handful of isolated large blocks of Jurassic limestones emerge from the post-impact Upper Tertiary Ebro basin sediments. Quarrying in these blocks has enabled instructive insight into the drastic impact deformations experienced by very large rock volumes. | |
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Image A shows part of a large quarry located at UTM coordinates 0687000, 4583000. The visible length in the image is roughly 300 m. The limestones are drastically destroyed through and through to form a more or less continuous breccia displaying grit (gries) brecciation and mortar texture (see Images B – E). | ![]() |
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Comparable strong and continuous deformations (Images F, G) can be observed in a limestone quarry located in another block at UTM coordinates 0683000, 4583000. | |
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H and I Ries impact structure; Iggenhausen quarry | |
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Comment: The Azuara region and the Jurassic limestones underwent Alpidic tectonics with some folding and block faulting, but we emphasize that Alpidic tectonics can not possibly have caused these disastrous deformations over hundreds of meters. Impact cratering is the only reasonable process to have produced this impressive geologic scenario, and the same deformations are well known to occur in large allochthonous limestone megablocks ejected from the 25km-diameter Ries impact structure (Germany) (Images H, J; Iggenhausen quarry).We suggest that those geologists from the Zaragoza university and the Center of Astrobiology (Madrid) vehemently refusing an Azuara impact visit these highlighting outcrops. Since they like to contrast the Azuara structure with the Ries crater (see their MAPS paper referred to in the Controversy section), they will get a lot of illustrative material.There is one more point we want to refer to. As already said, impact is the only reasonable geologic process that explains these desastrous and voluminous deformations. In other words, there’s actually no need for the well documented strong shock effects in Azuara polymictic breccias to establish Azuara as an impact structure (see below in the Archives and http://www.impact-structures.com/impact-spain/the-azuara-impact-structure/shock-effects-shock-metamorphism-in-rocks-from-the-azuara-impact-structure/ ). The outcrops under discussion here are as well a convincing proof.Usually, the impact nature of a structure under discussion is established by the occurrence of shock metamorphism. Reasonably, it is argued that there are no endogenetic processes known to produce, e.g., diaplectic glass or planar deformation features (PDFs) in quartz. Likewise, we argue that there are no endogenetic geologic processes known to have catastrophically destroyed the Jurassic limestones near Belchite. Therefore, geologists should be aware of their competence to establish in some cases an impact structure from pure field evidence. The time has come to give up the very limited point of view of some impact researchers that TEM analyses of PDFs or geochemical signature of the projectile are the ultimate requirement for establishing an impact structure. |
Rubielos de la Cérida impact structure (Spain): impact melt glass from the central uplift
Rubielos de la Cérida impact structure, Spain: at the crater floor
This peculiar fold is exposed in a region of an extended megabreccia near the village of Barrachina in the Rubielos de la Cérida impact structure. The fold is portrayed by a competent, however heavily brecciated Lower Tertiary limestone layer. The core of the fold is a pulp of nearly pulverized carbonate rock without any regular internal structure. Only a few limestone fragments are preserved.
Interpretation: The exposure is assumed to be located at or near the crater floor of the Rubielos de la Cérida impact structure (for more details see:
where giant rock masses moved in the excavation and modification stage of impact cratering to form the now exposed megabreccia. The fold is interpreted to be the result of a high-pressure injection of extremely brecciated material from below. A tectonic origin of this peculiar structure is hardly to understand. Local geologists (from the Zaragoza university and the Center of Astrobiology, Madrid) suggest collapse by dissolution of gypsum to have produced the megabrecciation – need we comment?
Azuara impact structure (Spain) – Ries impact structure (Germany)
Ries impact structure (Germany); Azuara and Rubielos de la Cérida impact structures (Spain)
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![]() Aguilón; Jurassic limestones (Azuara structure). Note the bedding in the base speaking against a tectonic fault.
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![]() near Santa Eulalia; Muschelkalk limestones (Rubielos de la Cérida structure). Note the block of bedded limestone floating in the highly brecciated material. |
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In all three cases, a tectonic interpretation of the layering offers considerable difficulties. |
Rubielos de la Cérida impact structure (Spain)
Azuara impact structure, Spain: shock metamorphism
Highly shocked polymictic dike breccia (near Santa Cruz de Nogueras, 30660971E, 4553223N). Typical shock effects in the breccia are![]() |
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C: Planar deformation features (PDFs) in quartz grains; sandstone fragment from the shocked breccia. Photomicrograph, plane polarized light; the field is 800 µm wide. Note the large number of grains showing PDFs, their high density, the small spacing and the multiple sets. Up to five sets of different PDF orientation per grain have been observed in the dike breccia.
D: Planar fractures (PFs; cleavage) in quartz. Photomicrograph, xx nicols; the field is 450 µm wide. Note that at least six sets of different orientation can be observed. Cleavage in quartz is very uncommon in tectonically deformed quartz. In rare cases, rhombohedral fracturing is observed to occur in rocks which underwent strong regional metamorphism. In rocks from impact structures, PFs in quartz belong to the regular shock inventory. E: Kink bands in biotite from the shocked polymictic breccia. Photomicrograph, crossed nicols; the field is 840 µm wide. – Although kink bands can form under static conditions of strong regional metamorphism, the high frequency of the kink bands shown here, their narrow width, and their high kink-angle asymmetry point to shock deformation. The shock-metamorphic effects shown here correspond to a broad range of shock pressures. The melt glass, however, shows that parts of the breccia must have experienced shock peak pressures exceeding 500 kbars (50 GPa).
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Rubielos de la Cérida impact structure, Spain:
Rubielos de la Cérida impact structure, Spain:
Part of a large (some 300 m size) quarry exposing limestones (Muschelkalk Fm.) drastically destroyed through and through (A).
Within the completely brecciated rocks (displaying gries brecciation and mortar texture), white blocks (up to cubic-meter size) of carbonate material (B) are intercalated.
The low-density, highly porous material shows a distinct vesicular texture (C – the field is 7 mm wide).
Interpretation: A compressive strength of perhaps 150 – 200 MPa (= 1.5 – 2 kbar) for these massive and dense Muschelkalk limestones assumed, they must have experienced pressures clearly exceeding these values not only locally but throughout the huge volume. Whereas a tectonic origin can be excluded without any doubt, deformations like that are expected to occur in the cratering process (excavation and/or modification stage) of large impact structures. The intercalated white vesicular material is considered to be the relics from decarbonization and/or carbonate melt produced by shock or strong frictional heating.
¿No son los rasgos de deformación planar (PDFs) curvos, rasgos de deformación planar?
Las PDFs son estructuras de deformación por choque planares presentes en los minerales (especialmente en el cuarzo) bajo la forma de lamelas isotrópicas de espaciado pequeño que siguen los planos cristalográficos (Fig. 1). Pueden estar decoradas por inclusiones de fluidos o de minerales como efecto del recalentamiento.
Fig. 1. Estructuras de deformación planar en el cuarzo; estructura de impacto de Ries. Microfotografía realizada con nícoles cruzados; la anchura de campo es de 460 µm.
De acuerdo con los conocimientos actuales, las PDFs no se pueden formar por procesos geológicos endogenéticos (esto es, ligados a la actividad terrestre “normal”). De este modo, la presencia de PDFs juega un papel importante en el establecimiento o verificación de estructuras de impacto auténticas. Llegados a este punto, surge un problema. En el pasado, las PDFs curvas habían sido repetidamente declaradas como estructuras no ligadas a un origen por impacto. Podemos mencionar a este respecto el artículo redactado por Reimold, W.U. & Koeberl, C. (2000): Critical Comment on: A.J. Mory et al. ‘Woodleigh, Carnavon Basin, Western Australia: A New 120 km Diameter Impact Structure EPSL v. 184, pp. 353-357. En dicho artículo podemos leer: “No obstante, los terminus “planar” y “localmente curvados” representan una contradicción. Existen diversos artículos en la literatura (e.g. [2, 3] que demuestran que las lamelas que no son planares no son evidencia diagnóstica de choque”.
¿Cuáles son los hechos? En general, las PDFs presentes en el cuarzo acostumbran a ser rectas y paralelas (Fig. 1) debido a la existencia de planos cristalográficos en la red no deformada del cristal. No obstante, y como es bien conocido, los cristales de cuarzo pueden sufrir deformaciones plásticas que dan como resultado una deformación de la red cristalina. En sección delgada estas deformaciones son fácilmente visibles bajo la forma de extinción ondulante al rotar la platina del microscopio polarizante. En este caso, y de un modo obvio, los “planos” cristalográficos del cristal no son ya planos.
¿Qué sucede cuando una onda de choque afecta granos de cuarzo que previamente ya estaban deformados y genera PDFs? Pensamos que de acuerdo con la definición de las PDFs, éstas se desarrollaran con respecto a la red cristalina deformada y, por tanto, serán curvas.
¿Qué sucede cuando una onda de choque afecta a un cristal de cuarzo no deformado y produce PDFs rectas y paralelas, experimentando con posterioridad una deformación plástica post-choque? De acuerdo con los críticos de las PDFs curvas, es cierto que la red esta deformada mostrando extinción ondulante, pero las PDFs deben permanecer rectas. Pero, no obstante, como ya no siguen la orientación cristalográfica, estas PDFs no son PDFs. ¿Todo bien? Nosotros, al contrario, vemos los hechos de una manera más simple y predecimos PDFs curvadas que reflejan la deformación de la red cristalina.
Dado que un impacto puede afectar a un objetivo previamente tectonizado, no deberían ser sorprendentes PDFs curvas en cuarzos pre-choque deformados plásticamente. Por otra parte, PDFs curvas desarrolladas por deformación plástica post-choque son de esperar durante el mismo proceso de impacto (durante los estadios de excavación y modificación) no excluyendo una acción tectónica posterior con el consecuente curvado de las PDFs.
Fig.2. Dos conjuntos de PDFs ligeramente curvadas en un cuarzo. Microfotografía realizada a nícoles cruzados; la anchura de campo es de alrededor de 1.5 mm. – Canto de cuarcita chocado procedente del cráter 004 del campo de cráteres de impacto de Chiemgau (ver. http://www.chiemgau-impact.com).
Concluimos y expresamos (lo cual hemos estado realizando desde have varios años) que las PDFs curvadas (Fig.2) deben pertenecer al inventario de choque de las estructuras de impacto y que ellas deben ser consideradas diagnósticas si el curvamiento está correlacionado con la extinción ondulante proveniente de la orientación cristalográfica. En la Fig. 3 mostramos microfotografías obtenidas mediante rotación de la platina del microscopio de polarización (a nícoles cruzados), donde puede observarse de manera clara como las PDFs curvadas esran íntimamente asociadas con la extinción ondulante.
Fig.3. PDFs curvadas estrechamente relacionadas con la extinción ondulante de un grano de cuarzo. Microfotografías tomadas mediante la rotación a intervalos de la platina del microscopio de polarización. Se trata del mismo canto de cuarcita de la Fig. 2.
Entre Marzo y Abril del año 2000, la Dra. Ann Therriault (del Geological Survey of Canada, colobarodora del Dr. R.A.F. Grieve) realizó un extenso análisis sobre las PDFs procedentes de muestras sedimentarias de la estructura de impacto española de Azuara. Analizó cuarzos de un clasto intensamente chocado procedente de un dique de brechas y de clastos procedentes de la Fm. Pelarda. Entre los 48 conjuntos de PDFs identificados halló las siguientes direcciones: 9.3 % basales, 40.7 % ω, 12.9 % π, 12.9 % ξ, 7.4 % r,z y subordinados s, x and m. La Dra. Ann Thierrault mencionó de manera explícita en su informe “….algunas PDFs curvadas!!” (ver Fig. 4, y para el histograma de las PDFs: http://www.impact-structures.com/impact-spain/the-azuara-impact-structure/shock-effects-shock-metamorphism-in-rocks-from-the-azuara-impact-structure/).
Fig. 4. Conjuntos de PDFs curvadas presents en un cuarzo; cantos de cuarcita procedentes de la Fm. Pelarda, eyecta de la estructura de impacto de Azuara (España).
Queremos añadir que a pesar de todo existen otros investigadores de impactos que si estan al corriente de los peculiares procesos post-impacto que acaecen en las rocas del objetivo. Queremos destacar aquí el abstract sobre la estructura de impacto de Charlevoix publicado en el LPSC XXXV (2004) (http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2004/pdf/1730.pdf ). En la Fig. 1 del artículo pueden observarse unas preciosas PDFs curvadas paralelas a {0001} ( que hemos copiado en nuestra Fig. 5). En el mismo texto, los autores del abstract, citan: “ Las estructuras de deformación planar (PDFs) curvadas pueden ser el reflejo del continuo curvamiento de la red cristalina (Fig.1)”
Fig. 5. Estructuras de deformación planar (PDFs) curvadas halaldas en un cuarzo de la estructura de impacto de Charlevoix (de Trepmann y Spray, 2004).
De hecho y estrictamente hablando, “las estructuras de deformación planar curvas” son una contradicción de términos. Esta circunstancia puede ser corregida si pensamos que en realidad las PDFs hacen referencia a la red cristalina y no a una definición matemática de planos. Ante esto, parece necesario una redefinición de los términos.