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A Volcanic Ash Layer in the Nördlinger Ries Impact Structure (Miocene, Germany): Indication of Crater Fill Geometry and Origins of Long‐Term Crater Floor Sagging
Journal of Geophysical Research: Planets ( IF 3.9 ) Pub Date : 2021-03-17 , DOI: 10.1029/2020je006764
Gernot Arp 1 , István Dunkl 1 , Dietmar Jung 2 , Volker Karius 1 , Réka Lukács 3 , Lingqi Zeng 1 , Andreas Reimer 1 , James W. Head 4
Affiliation  

Since its recognition as an impact structure 60 years ago, no volcanics were anticipated in the circular depression of the 14.8 Ma old Nördlinger Ries. Here, we describe for the first time a volcanic ash‐derived clinoptilolite‐heulandite‐buddingtonite bed within the 330 m thick Miocene lacustrine crater fill. Zircon U‐Pb ages of 14.20 ± 0.08 Ma point to the source of the volcanic ash in the Pannonian Basin, 760 km east of the Ries. The diagenetically derived zeolite‐feldspar bed occurs in laminated claystones of the Ries soda‐lake stage and represents the first unequivocal stratigraphic marker bed in this basin, traceable from marginal surface outcrops to 218 m below surface in the crater center. These relationships demonstrate a deeply bowl‐shaped geometry of crater fill sediments, not explainable by sediment compaction and corresponding stratigraphic backstripping alone. Since most of the claystones formed at shallow water depths, the bowl‐shaped geometry must reflect 134 +23/−49 m of sagging of the crater floor. We attribute the sagging to compaction and closure of the dilatant macro‐porosity of the deeply fractured and brecciated crater floor during basin sedimentation and loading, a process that lasted for more than 0.6 Myr. As a result, the outcrop pattern of the lithostratigraphic crater‐fill units in its present erosional plane forms a concentric pattern. Recognition of this volcanic ash stratigraphic marker in the Ries crater provides insights into the temporal and stratigraphic relationships of crater formation and subsidence that have implications for impact‐hosted lakes on Earth and Mars.

中文翻译:

NördlingerRies撞击结构(中新世,德国)中的火山灰层:表明火山口填充的几何形状和长期火山口地板下垂的成因

自从60年前被确认为撞击结构以来,预计在14.8 Ma老的NördlingerRies的圆形凹陷中不会有火山爆发。在这里,我们首次描述了330 m厚的中新世湖相火山口填充物中的火山灰衍生的斜发沸石-赤铁矿-辉长岩床。锆石U-Pb年龄为14.20±0.08 Ma,指向里斯以东760公里的Pannonian盆地的火山灰源。渗碳-沸石-长石床存在于里斯苏打-湖阶段的层状粘土中,代表了该盆地中第一个明确的地层标记床,可追溯到边缘地表露头到火山口中心以下218 m。这些关系表明火山口填充沉积物呈碗状深几何形状,仅仅靠沉积物压实和相应的地层反冲是无法解释的。由于大多数粘土岩是在浅水深度形成的,因此碗形几何形状必须反映出火山口底板下垂的134 + 23 / −49 m。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。由于大多数粘土岩是在浅水深度形成的,因此碗形的几何形状必须反映出火山口底板下垂的134 + 23 / −49 m。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。由于大多数粘土岩是在浅水深度形成的,因此碗形的几何形状必须反映出火山口底板下垂的134 + 23 / −49 m。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。碗形的几何形状必须反映出火山口地面下垂的134 + 23 / −49 m。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。碗形的几何形状必须反映出火山口地面下垂的134 + 23 / −49 m。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。我们认为下垂是由于盆地沉积和装填过程中深部破裂和角砾化的火山口底板膨胀和宏观孔隙的扩张和闭合所致,这一过程持续了超过0.6 Myr。结果,岩石地层坑填充单元在其当前的侵蚀面中的露头模式形成了同心模式。Ries火山口中这种火山灰地层标志的认识为洞察火山口形成和下沉的时间和地层关系提供了见解,这些关系对受地球和火星撞击的湖泊具有影响。
更新日期:2021-04-11
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