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    我国科学家研究证实中国存在陨石撞击坑——这项研究填补了我国该类独特地质构造形迹的空白并在国际陨石冲击变质领域占有一席之地

    日期 2009-11-24   来源:   作者:  【 】   【打印】   【关闭

    第   10   期

    (总第428期)

     

      本文提要:中国科学院广州地球化学研究所陈鸣研究员等人在国家自然科学基金和中国科学院知识创新工程等项目资助下,通过研究于近期证实了辽宁省岫岩县存在一个直径1.8公里的陨石撞击坑。在此之前,我国国土上一直未能发现证据确凿的陨石坑。这项研究填补了我国该类独特地质构造形迹的空白,表明我国可以在国际陨石冲击变质领域占有一席之地。岫岩陨石坑保存比较完好,可为该领域研究提供一个知识、经验和实践平台。

      中国科学院广州地球化学研究所陈鸣研究员研究小组经过三年时间的探索,首次证实了我国本土上存在陨石撞击坑――岫岩陨石坑。

      陨石坑是大的流星体、小行星或慧星高速撞击行星及其卫星表面形成的凹坑或环状地质构造。在月球、火星和水星等星球表面存在大量的陨石撞击坑自然奇观。据报告,月球表面直径大于1千米的陨石坑数量超过30万个。月球和地球在宇宙中被陨石袭击的频率接近,因此地球上陨石坑的数量应是月球的十倍以上。但由于地球上活跃的地质过程,包括板块俯冲、造山运动、火山作用和风化侵蚀等,使得大量的陨石撞击坑被侵蚀、破坏和改造。尽管如此,自上世纪六十年代初期地球表面第一个陨石撞击坑(美国巴林杰陨石坑)被证实以来,迄今地球上已经发现170多个陨石撞击构造,直径由数十米到近300公里不等。陨石撞击坑对研究地球的形成和演化,古气候、古环境、和古生物变迁,成岩成矿作用等具有重要的科学意义,某些陨石坑由于其特殊的科学内涵和自然景观被开发成为自然科学博物馆、世界自然遗产和旅游胜地。

      我国的陨石坑探索起步于上世纪八十年代初,虽然先后报道过一批疑似陨石坑,但由于没有找到陨石撞击的关键证据,我国陨石坑研究一直没有取得突破。中国领土约占地球陆地总面积1/15,没有证实和发现陨石坑成为我国地球和行星科学界多年来一直困惑的问题,也深受国际科学界的关注。随着我国深空探测工程的实施,特别是看到探月卫星发回的月表环形山图像,人们在兴奋之余也许会问:月球表面存在如此众多的陨石坑,我们能否也在辽阔的中国土地上看到这样的陨石坑?这就是陨石坑赋予科学界和社会民众的魅力和吸引力。

      广州地球化学研究所是我国从事冲击变质研究的重要科研机构,在陨石和陨石坑冲击变质领域取得过系列国际水平的研究成果。该所陈鸣研究员等人于2007年初开始对岫岩疑似陨石坑展开调查和研究。岫岩坑位于我国辽东半岛北部,辽宁省鞍山市岫岩满族自治县苏子沟镇古龙村,距离岫岩县城东北方向直线16公里处。该坑坐落在低山丘陵之中,邻近山清水秀的哨子河畔。坑形态呈碗状,平面轮廓似五边形,直径1800米,坑深约150米。坑区岩石为二十亿年前形成的早元古代变质岩地层。坑缘和坑底多被浮土、残坡积物和第四系湖相沉积物覆盖。坑缘内外坡地小灌木丛生,坑底土地肥沃,庄稼长势良好。登上这个环形坑的坑缘顶部往下观望,碗状坑景色蔚为壮观,形态极具震撼性。

      在岫岩县人民政府的支持和配合下,科研人员在2007年进行的野外地质调查和室内分析中,即在纷杂的坑区地表岩石中捕捉到了撞击冲击波作用遗留的物理变化痕迹,这个发现为后续研究提供了关键科学依据和明确了后续研究技术途径。经过反复论证以后,研究小组于2009年春夏在岫岩坑内中心位置布置了一个钻孔,实施了历时五个多月的科学钻探。经过地质钻探,一方面揭示了坑体深部的地质构造,另一方面获得了珍贵的深部岩石样品。钻孔首先穿过厚度为107米由泥炭土为主组成的第四系湖泊相沉积物,然后穿越厚度达188米的松散角砾岩堆积层,然后进入坑底部的碎裂基岩。钻探揭示的坑内深部结构与国外已知同类型大小的陨石坑结构特征相吻合。

      地球表面许许多多环形坑或环形构造,它们可通过各种不同的自然作用过程形成。一个环形坑或环形构造的形成是否与陨石撞击作用有关,关键是要查明该坑岩石是否受过陨石强烈撞击伴随的冲击波作用。在强烈冲击波作用下,靶岩将发生冲击变质。国际科学界对陨石撞击坑判别明确了三项冲击变质诊断性指标:(1)矿物击变面状页理,(2)矿物击变玻璃,(3)击变矿物高压多形转变。在自然界中,除了地外天体超速撞击引起的冲击波作用外,任何其它天然过程或地质作用均不能在地质体中引发这类矿物物理变化。如能在地表环状地质构造中发现上述三类特征之一,即可确定与陨石撞击事件有关。陈鸣研究小组在岫岩坑岩石中发现了上述全部三类冲击变质特征,它们包括石英中多组击变面状页理、长石和石英击变玻璃,和冲击形成的高压矿物多形柯石英。此外,他们还发现了含岩石熔体玻璃的多相角砾岩和石质角砾岩,这类角砾岩形成与陨石撞击作用密切相关。经过对地貌、地质、构造等宏观特征和岩石矿物冲击变质等微观证据的综合分析结果,证实了岫岩坑是由陨石撞击形成的。

      科研人员通过坑内物质的放射性同位素分析,初步确定陨石撞击事件发生在5万年前。陨石撞击坑形成后,坑内曾一度发育成为小湖泊,在一万年左右的时间内快速沉积了上百米厚的湖泊相沉积物。约3.9万年前,由于东北方向坑缘缺口,湖泊水体流失,演变为碗形地形凹地。

      该坑是我国首个获得证实的陨石撞击坑。岫岩陨石撞击坑的证实,填补了中国领土上这类独特地质构造形迹的空白。作为国内首个被证实的陨石坑,岫岩陨石坑的深入研究将为我国陨石坑研究提供一个知识、经验和实践平台。岫岩陨石坑保存比较完好,大小和形态具有观赏性与震撼性,交通方便,具备开发建设成为天然陨石坑博物馆(或陨石坑地质公园)的基本条件。相信岫岩陨石撞击坑的开发利用将对当地社会与经济发展带来一定的社会和经济效益。

      《科学通报》拟于2009年第54卷22期(11月30日)刊登陈鸣等人的研究论文“岫岩陨石撞击坑的证实”。




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