隕石坑

隕石坑

隕石坑(meteorite crater)(較大的隕石坑又稱環形山)是行星、衛星、小行星或其它天體表面通過隕石撞擊而形成的環形的凹坑。隕石坑的中心往往會有一座小山,在地球上隕石坑內常常會充水,形成撞擊湖,湖中有一座小島。在地球上約有150個大的依然可以辨認出來的撞擊坑,其中直徑大於100公里的僅有5個,通過對這些撞擊坑的研究地質學家還發現了許多已經無法辨認出來的撞擊坑。

基本信息

隕石坑

岫巖隕石坑

隕石坑隕石坑
2010年7月,國際權威學術期刊《地球與行星科學通訊》(Earth and Planetary Science Letters)發表了陳鳴博士等人有關岫巖隕石坑中柯石英發現的論文。

這意味著,中國境內首個被嚴格科學證實的隕石坑獲得了國際科學界的肯定。

岫巖隕石坑被證實的訊息,在中國科學界引起不小震動,而各類媒體上沸沸揚揚的有關岫巖隕石坑的傳聞,什麼井水漂著油,土能當煤燒,讓遼寧鞍山這個叫做“羅里圈”的小山溝,變得神秘莫測。

真相究竟為何?我們採訪了這一項目的主持人———中科院廣州地球化學研究所的陳鳴博士。

隕石坑價值

2009年11月,陳鳴和他的研究小組,在位於遼東半島北部的岫巖滿族自治縣蘇子溝鎮丘陵山區一個環狀地質構造中,發現了大量超高壓礦物柯石英。大量超高壓礦物柯石英的發現為該坑的撞擊起源提供了確鑿證據。

這不是中國第一次發現疑似隕石坑,但這是第一次被科學地證實的隕石坑。

岫巖隕石坑,距離岫巖縣城東北方向直線16公里。從坑外山脊上往下望,這裡就好似一隻大碗,坑直徑約為1800米、深約150米,隕石撞擊事件發生在約5萬年前。

隕石撞擊地球,對地球生態帶來極大影響。

最著名的事件是,6500萬年前,一顆巨大的隕石落在今天墨西哥的尤卡坦半島上。無比的衝擊力使得大量灰塵被推入大氣層中,遮蔽了陽光,降低了植物的光合作用,進而造成全球各地的生態系統毀滅性效應,令地球上的大部分生物包括恐龍滅絕。之後哺乳類動物興起,才有人類文明的發軔。

天外來客與地球親密接觸後的“吻痕”———隕石坑,同樣有著重大價值。它對研究地球的形成和演化,古氣候、古環境和古生物變遷,以及成岩成礦作用等等,具有重要的科學意義。某些保存良好的隕石坑就因其特殊的科學內涵和自然景觀,被開發成為自然科學博物館、世界自然遺產和旅遊勝地。

不是每一個人都是科學家,都關心天體與地球科學,但對於普通人而言,這些宇宙運動的遺蹟,簡單直接地向我們展示了人類與太空之間的某些關聯。

羅圈坑不神秘

“坑內的許多怪事只是側面,與撞擊事件本身並沒有密切的關聯。”接受採訪的陳鳴博士對記者這樣說。

岫巖隕石坑被證實的研究成果,得到科學界認可,被譽為“2009年重要科學發現之一”。同時,也引起了社會的廣泛關注。

中央電視台科教頻道《走進科學》欄目播出了專題片“神秘的羅圈坑”。其他媒體也紛紛報導,並不約而同地提及隕石坑內的怪事。

“首先,這裡的水與外邊截然不同。村里很多人家打井取上來的水都漂著一層油,根本沒法喝。除了上面漂著一層油外,還有件怪事,就是這裡的地下埋藏著一種黑色的泥土,挖出曬乾之後表面有白色的霜,扔到火里還能燒。”

更有人宣稱對坑內64戶人家的身體健康做了調查,或稱“天外來客”帶來了有害元素,或稱他們特別長壽。

一篇篇報導為岫巖隕石坑蒙上一層層神秘面紗,令人真假莫辨。

“隕石落在地球上,並不帶來特別的有害元素和有益元素,因此對人體健康沒有大的影響。隕石撞擊形成隕石坑,與怪事之間沒有必然的聯繫。”他說道。

事實上,坑內大量的植物死亡後不斷被埋在地下,經過千萬年變成了炭,這裡的土就變成黑色的“泥炭土”,曬乾後當然就能燃燒。位於泥炭土層中的水不能流動,水質自然不好,在燒開之後也就有浮油出現。這些“怪事”只是發生在坑內,成因都是撞擊後數萬年里自然形成的。

“被怪事”的隕石坑其實一點不怪。

結束30年的尷尬

可不可以說,岫巖隕石坑的證實背後是一份較真的執著呢?也許正是這份執著,讓陳博士和他的團隊結束了中國隕石坑研究領域長達30年的尷尬。

眾所周知,中國領土約占地球陸地總面積1/15,但是卻一直沒有證實和發現隕石坑。這成為中國地球和行星科學界多年來一直困惑的問題,也深受國際科學界的關注。“有同行的外國學者問我,中國是地質大國,為什麼隕石坑相關研究這么多年都毫無突破?”陳鳴博士回憶起在德國的歲月。

自20世紀60年代初地球表面第一個隕石坑(美國巴林傑隕石坑)被證實以來,至2009年1月,世界上已發現176個隕石坑。而中國自上世紀80年代開始,就投入大量人力物力尋找、論證境內可能存在的隕石坑。雖然先後報導過一批疑似隕石坑,但一直沒有找到隕石撞擊的關鍵證據。

什麼原因?

從客觀上說,中國地質板塊活動十分活躍,板塊俯衝、造山運動、火山作用和風化侵蝕等等,使得大量的隕石撞擊坑被侵蝕、破壞和改造。而且不少疑似隕石坑地處偏僻,條件有限,研究人員難以涉足。陳博士在選擇研究對象時也曾考慮過邊疆地區某些環狀構造,但最終也因難以開展工作放棄了。這些客觀條件限制給尋找和證實隕石坑造成一定困難。

但是,陳博士認為問題的關鍵在於“領域問題”,隕石坑研究是跨學科研究,涉及地球學、行星學和衝擊波物理學,“核心問題是衝擊辨識。地球上圓狀的地質地貌有很多,可以是火山,可以是天坑,但隕石坑卻不多,而且有本質的區別,是經過天體撞擊地表形成的,核心證據是撞擊爆炸的特殊痕跡。”現實中,國內曾從事隕石坑探索的不少行家可能缺乏這方面的物理學基礎,給證實隕石坑帶來困難。

從20世紀80年代初,國內一些科學工作者,陸續對岫巖坑進行實地考察、構造解譯、地質填圖、人工重砂樣品分析等工作,但一直未能完成確定隕石坑的論證。陳鳴回憶說,2006年底,他中斷手頭上關於天體撞擊、礦物學方面的工作,轉入隕石坑研究,“再不做,自己身體條件就不允許的了”。

專家百度百科有偏差

在採訪中,陳博士還多次談及外界對於隕石坑知識的某些偏差。如百度百科等網路資料中說,隕石坑的科學標準之一是中央必須有“中央錐”。他就此提出更正:“直徑4公里以上的隕石坑才有可能出現中央錐。”

關於判斷、證實隕石坑的標準,陳博士給出的答案和網路上的說法有些區別,“國際隕石坑科學界對隕石坑判別的診斷性證據是被撞擊靶岩發生的衝擊變質結果,關鍵證據包括撞擊形成的超高壓礦物,礦物擊變面狀頁理,礦物擊變玻璃等。坑的形態和其它地質和地球化學特徵通常作為隕石坑的附加判別依據”。

柯石英是在超高壓條件下形成的二氧化矽天然礦物。在隕石撞擊引起的高溫超高壓條件下,地表岩石中的常見造岩礦物石英有可能轉變為高密度的柯石英。地球上第一個被確定的隕石撞擊坑(巴林傑隕石坑)就主要歸因於柯石英的發現。地球上大約15%的隕石坑中已經找到撞擊形成的柯石英。柯石英被國際科學界確定為地表隕石撞擊構造的診斷性證據之一。

在隕石坑地層295米深處發現的角礫岩,是經過隕石撞擊而形成的石頭。它顯示了強烈的衝擊變質特徵,這也是證實隕石坑的重要證據之一。

隕石撞擊還會引起石英的變化,形成石英擊變面狀頁理。在自然界中,石英擊變面狀頁理的形成,僅可通過大規模隕石撞擊引起的衝擊波作用而形成。石英在衝擊波作用下發生變形和局部的非晶化轉變。這是礦物受衝擊而產生的一種特殊效應,任何其他地質作用都不能複製這種效應。 而他們的研究小組,正是在岫巖隕石坑找到了這三個關鍵證據。

萬年前的故事

“研究過程一定非常困難吧?”

聽到這句很落俗套但不能不問的問題,這位研究組領頭人揮了揮手,笑了一笑:“已經講得足夠多了”,“最大的困難是現場鑽探,碎石多,打不下去。”

他還是簡單地補充了一句,算是給記者一個交代。

歷時3年,他們的努力終於得到回報。

研究結果表明,岫巖隕石撞擊坑區岩石為20億年前形成的早元古代變質岩。通過對坑內物質的放射性同位素分析,初步確定隕石撞擊事件發生在5萬年前。事件來自一個直徑不超過100米的隕石,撞擊深度為400—600米,擊碎的岩石回落形成近200米厚的礫岩層。

隕石撞擊坑形成後,坑內積水形成了小湖泊並沉積了上百米厚的湖泊沉積物。大約在3.9萬年前,地勢較低的岫巖坑東部形成了缺口,積水流出並侵蝕山體,最後湖泊消失,演變為如今所看到的碗形凹地。

岫巖坑的證實,填補了中國領土上這類獨特地質構造形跡的空白。但是,陳博士說,工作並未結束。“有關這個隕石坑撞擊物理化學效應、撞擊實踐年代學、撞擊構造等還有大量的工作要繼續完善,”他說,“當然,我希望國內在這個領域還有更多的突破。”

相較於工作上的困難和成績,陳鳴博士似乎更願意談論他對隕石坑的看法。

對岫巖隕石坑的後續科學研究及開發前景,從專家到政府到民間,都有種種構想和建議。岫巖隕石坑保存完好,大小和形態具有觀賞性與震撼性,交通方便,不少意見認為,它具備開發成為天然隕石坑博物館(或隕石坑地質公園)的基本條件。

對此,陳博士持樂觀其成的態度,“德國的里斯隕石坑,面積之大幾乎看不出坑形。但是遊人卻是不論季節,絡繹不絕。我甚至見到很多日本人、韓國人。我當時就想,假若中國有,亞洲人又何必跑到歐洲去看呢?”

同時,他也認為,僅僅只看到它的旅遊價值就太局限了,它甚至可以作為一個地標,對提高全民科學素質發揮長期影響。

“隕石坑能把人類和太空的距離拉近,天體依然神秘,天體撞擊依然神秘,但它們就在我們身邊。”

海南隕石坑

位於白沙黎族自治縣城東面的白沙農場境內,距縣城6公里。此坑是我國發現的第一個隕石坑,距今70萬年前一顆小行墜落此處爆炸形成,直徑3.7公里,坑唇牆形成完好,對研究古環境的變遷、古生物的演化都具有重要意義,是科學考察旅遊的好地方。海南著名的白沙綠茶便產於此地,該茶色澤光潤,香濃味永,十分耐泡,營養成分高。

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