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TUhjnbcbe - 2022/4/16 18:37:00
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中国科学院广州地球化学研究所和奥地利维也纳大学的科学家在7月29日的《陨石学与行星科学》学术期刊(MeteoriticsandPlanetaryScience)上发表封面文章,详细地报告了依兰陨石坑的发现及其主要地质特征、撞击证据和形成历史,初步推断这是地球上近十万年以来所发生的规模最大的一次天体撞击事件。

7月29日的《陨石学与行星科学》封面(来源:MeteoriticsPlanetaryScience)

陨石坑(陨击坑、环形山)是太阳系的岩质行星和卫星上具有标志性的地质特征。月球、水星,乃至火星表面都称得上满目疮痍,那么我们地球上为什么没有那么多陨石坑呢?地球和其他行星一样,在长达数十亿年的演化历程中也经历过无数次小行星、彗星的撞击,但是在异常活跃的地质活动、大气活动、生物活动和人类活动的作用下,完整保留下来的并不多。目前,全球范围内被发现的陨石坑将近个,然而作为陆地面积占世界1/15的中国,却只有一个辽宁岫岩陨石坑得到了确认。研究人员普遍认为,基于多样性的自然地理和地质环境,在我国发现新陨石坑的可能性极大。

全球已被确认的陨石坑分布(来源:GeorgeGorczynski)

年末,中国科学院广州地球化学研究所陈鸣领导的一个团队在《中国科学通报》(ChineseScienceBulletin)上发表论文,宣布在小兴安岭西南部、中国东北黑龙江省依兰县内发现了一个直径米、深度米的陨石坑,坐标为46°23′03″N,°18′40″E。从高空俯瞰,该陨石坑呈现为一座月牙形环形山,蔚为壮观。陨石坑的大部分坑缘保存状态良好,但占总长度约1/3的南部坑缘缺失。坑区大部分面积被茂密的白桦树林覆盖,仅局部区域被开发为大豆和玉米耕地。巴兰河从西北往东南方向流经陨石坑东部。在随后的2年里,研究人员进行了多次实地考察分析,还邀请经验丰富的钻探队伍协助钻探钻探取样。

航拍依兰陨石坑(来源:陈鸣等.依兰陨石坑:我国东北部一个新发现的撞击构造.)

该区域大地构造位置属于东亚造山带东部,构造和岩浆活动强烈。研究表明,依兰陨石坑坐落在白垩纪花岗岩基岩上,主要的沉积岩包括新元古代晚期、二叠纪、侏罗纪、白垩纪、新生代和第四纪等地层。进一步研究发现,该陨石坑的真实深度达到米。坑底上部覆盖着厚约米的湖泊相沉积物,这表明那里曾经有一个湖泊。坑底下部充填有厚约米的角砾花岗岩碎片。在~米深的角砾化花岗岩单元中发现了花岗岩的熔融产物,包括熔融以及熔融后重结晶的花岗岩碎屑、泡状玻璃和水滴状玻璃,显示出明显的冲击变质作用。根据碳-14年龄测定,这是一个非常年轻的陨石坑,撞击事件发生在距今仅4.9±0.32万年前。而那个曾经拥有过的湖泊大约在一万年前消失了。

依兰陨石坑区域地质示意图。1为二叠纪碱性花岗岩;2为白垩纪碱性花岗岩;3为花岗岩角砾堆积;4为第四纪土壤;5为第四纪冲积层;6为陨石坑位置(来源:陈鸣等.依兰陨石坑:我国东北部一个新发现的撞击构造.)

据研究人员介绍,这是一次极高强度的撞击事件,碰撞所释放出来的能量超过了万吨TNT炸药的爆炸当量。撞击冲击波构造了一个巨大的碗形凹坑,并且瞬间将地表以下厚达数百米、体积超过4亿立方米的花岗岩体撕成粒度为毫米级的碎屑,这种破碎程度在地球陨石坑中极为罕见。陨石坑的深度与直径之比是判断其形成的相对年龄的重要依据之一类。从测量数据来看,依兰陨石坑真实深度与直径的比值达到了地球上同类型陨石坑之最。因此,基于这些依据,研究认为认为依兰陨石撞击事件应该是地球近十万年以来所发生的规模最大的一次。

依兰陨石坑样本中岩石和矿物的冲击变质特征。Qz为石英,Fsp为长石。(来源:陈鸣等.依兰陨石坑:我国东北部一个新发现的撞击构造.)

鉴于这次撞击事件发生在旧石器时代中期末段,当时黑龙江中南部地区草原茂盛、森林密布、动物繁盛,并且附近已经有人类活动的踪迹,同时,还活跃着猛犸象等哺乳动物群。所以,这次星球撞击引发的巨大爆炸,应该会导致陨石坑及其周边方圆几十千米甚至更大范围内的生态环境灾难。同时,依兰陨石坑还显示出了奇特的侵蚀地形地貌特征。陨石坑大部分坑缘保存状态良好,但坑体南部一段长度达2千米的坑缘缺失不见。一般,构造运动、山体崩塌不会造成陨石坑坑缘的大规模缺失,所以大概率存在长期的方向性侵蚀作用或搬运作用。考虑到陨石坑环形洼地与坑外东南部存在一条长达数千米并且呈下降坡度的宽阔槽状凹地,它与巴兰河谷相连通,因此推测坑缘的缺失可能与流水作用或冰川作用有关。不过,并没有证据表明曾经有河流直接流经该陨石坑所在区域;陨石坑湖泊的蓄水容量也很有限,流水搬运效果没有那么明显,所以流水作用可能性不高。研究人员主张冰川在其中发挥了重要作用。因为地球最后一个冰河时期终止时间大概就是距今1万年前,这与考古发现长毛猛犸象和披毛犀活动时间,以及依兰陨石坑湖泊消失事件吻合。如果是这样,那么依兰陨石坑的最新发现,也为中国东北古代低海拔冰川活动提供了新的证据。

依兰陨石坑附近等高线地图。(来源:陈鸣等.依兰陨石坑:我国东北部一个新发现的撞击构造.)

参考资料:

[1]Yilancrater,China:Evidenceforanoriginbymeteoriteimpact(doi:10./maps.)

[2]地球近十万年来最大规模的星球碰撞事件发生在黑龙江省依兰县

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