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隕石坑(meteorite crater)
隕石體高速撞擊地表或其他天體表面所形成的坑穴。又稱隕石衝擊坑。在月球、水星、火星上,隕石坑是很普遍的現象。大的隕石坑又稱環形山。
地球上所發現的隕石坑比較稀少,這是由於侵蝕作用以及古老地貌被較年輕沉積物充填,使古老隕石坑不易辨認或已消失,如加拿大地盾上的隕石坑。
地球上已被確認的大隕石坑中,以美國的亞利桑那梅蒂爾坑(過去曾稱坎揚迪亞布羅坑)最有名。 坑的直徑約1240米,深170多米,坑的周圍比附近地面高出約40米。根據考察,這一隕石坑是2萬年前,由一直徑約60米、 重約10萬噸的隕石體以約20千米/秒的速度撞擊地面形成的,地球上最大的隕石坑是俄羅斯西伯利亞的波皮蓋坑,直徑約100千米。
海南白沙縣隕石坑:直徑3.7公裏,其坑唇墻的形態皆完好。此坑是我國發現的第一個隕石坑,比著名的美國亞力桑那坑和前蘇聯的愛沙尼亞的年代都久,乃是距今70萬年前一顆小行星墜落此處爆炸形成。此坑對研究古環境的變遷、古生物的演化都具有重要意義,是科學家考察旅遊的好地方。海南著名的白沙緑茶便産於此地。該茶色澤光潤,香濃味永,十分耐泡,且營養成分高,或許是吸收隕石坑靈氣之故。目前,這裏尚待建設旅遊配套設施。
隕石體高速撞擊地面或其他天體表面時産生衝擊和爆炸,使岩石熔融和氣化,並拋射出基岩物質而形成的凹坑。也稱隕石衝擊坑。在一些行星和衛星,如月球、水星、火星及其衛星表面上的大隕石坑,又稱環形山。由於大的地外物體穿過大氣層時減速不大,因而其撞擊效應是很強的。
根據對隕石坑現場的實際調查和對主要造岩礦物衝擊效應的研究,結合核爆炸和人工衝擊模擬試驗研究的結果。判定隕石坑的主要標志有:
①隕石坑一般為圓形構造。目前對地表數十個隕石坑探測的結果表明,它們多為圓形構造,較古老的坑由於受構造運動的影響也有呈橢圓形或腰子形的。
②大多數隕石坑都保存有較好的坑唇,即環形山坑緣。它是由拋射物沿坑的邊緣堆積而形成的。有一些隕石坑由於形成年代老,坑唇多被侵蝕掉,有時衝擊坑本身也被剝蝕,因而不易被識別,但殘留的強形變和震裂岩石為一圓形區域這一特點仍可被辨認。
③坑底結構較復雜。坑底的岩石在受到巨大隕石轟擊後,由於應力釋放而産生一定程度的回彈,故在一些大的隕石坑底部常出現中央隆起的狀況;由於坑底岩石遭到破壞,使人工地震波的反射極不規則;重力法的測定結果表明,隕石坑為重力負異常,而火山噴發為正異常。此外,一個巨大隕石的轟擊,有可能觸發或控製深部岩漿的侵入,如加拿大著名的鎳礦床所在地──薩德伯裏構造已被證實為一個復合構造,其深部升上來的含礦岩漿重疊在大的隕石轟擊構造之上。隕石轟擊,觸發深部岩漿上升並溢出地表充填於坑內的現象,在月球表面較常見,在地球表面亦有所見。
④常有隕石碎片或鐵-鎳珠球等殘留物存在於衝擊産物中。迄今為止,還從未在任何一個地表隕石坑中挖掘出隕石衝擊體本身,然而在質量較小的隕石所轟擊形成的坑內大都能找到它的殘留物。如目前地表已找到隕石碎片的10多個衝擊坑的直徑都較小,一般衹有幾十到上百米,最大的亞利桑那隕石坑直徑為1200米。質量大的隕石,由於它高速撞擊地表後容易爆散和蒸發,極難在坑中找到其殘片。如在直徑為24公裏的裏斯坑(爆炸能量大於 10(焦耳)中至今仍未找到隕石的殘留物。但不久前在坑底岩石的粒間裂隙內發現了鐵-鉻-鎳(含少量硅和鈣)的微細粒子及細脈,認為是由氣化了的隕石衝擊體經凝聚而形成的,這也是識別隕石坑的重要標志。
⑤角礫岩和震裂錐的存在大量的角礫岩,大都是雜亂無章地與不同的岩性碎屑混合在一起。這些角礫岩含有大量熔融的或部分熔融的玻璃質擊變岩。衝擊波通過某些岩石類型時,就産生震裂錐,單個錐體的大小,從小於1釐米到15釐米或更大,頂端稍鈍,錐體項角一般為90°,表面有很多溝槽,呈馬尾構造,錐體的頂端都有指嚮該衝擊構造中心的趨勢。在石灰岩、白雲岩、石英岩、片麻岩和頁岩等許多岩石類型中都觀察到有震裂錐。目前在地表衝擊位置上,包括薩德伯裏構造、裏斯和施泰因海姆盆地、弗林剋裏剋等數十個衝擊構造中都發現了震裂錐。現已證明,震裂錐本身已能作為隕石轟擊的獨特標志。
⑥礦物的衝擊效應標志。造岩礦物均顯示衝擊效應。與隕石坑有關的礦物衝擊效應為:第一,在非常高的應變率下,礦物發育有特徵的微觀和亞微觀結構,如石英、長石、雲母、輝石、角閃石、橄欖石的形變、微裂隙、微頁理和扭折條帶等構造,其中石英的和等多方向的微頁理是衝擊成因的獨特標志。第二,在固態下的相轉變,如石英轉變為柯石英和超石英,以及轉變為繼形硅氧玻璃,石墨轉變為金剛石等。第三,礦物的熱分解、熔融以及出現流動構造,特別是在同一岩石中結晶體的玻璃體並存,如石英、長石已轉變為玻璃相,而深色礦物仍保留晶質相。在強衝擊情況下,玻璃體內的難熔礦物亦發生分解,如有的坑內鈦鐵礦、金剛石、鐵板鈦礦和斜鋯石等已熔成液滴狀。
研究隕石坑的意義:
①為地球月球、水星火星及其衛星表面圓形坑和環形山構造的隕石轟擊成因假說找到依據,從而確定隕石坑的存在時間和分佈情況。同時為研究巨大隕石的撞擊,對地球和其他星球的形成,原始熱和自轉軸變遷的影響,以及為研究岩漿活動,突變事件和星球演化提供寶貴的資料。
②對礦物和岩石衝擊變質的研究,將進一步豐富岩石學、礦物學、結晶學和高溫高壓地質學的內容,並為瞭解地幔物質性狀和物理化學特點,即為地球深部的研究提供參考依據。也可以從衝擊效應特徵推定岩石受轟擊時的溫度和壓力歷史,從而對於瞭解地面及地下核試驗和人工爆破的威力,破壞半徑,以及對工程防護和對金剛石等礦物的合成具有一定實用意義。
③由於巨大隕石轟擊能引起地下岩漿上升、侵入和成礦,因而出現了把外來作用和地球深部作用聯繫起來的新成岩成礦理論。
④研究地表隕石坑的分佈形態、錐度,特別是受轟擊後的變質作用,可直接推斷隕石下降時的方向、速度、質量、以及燒蝕破裂情況,為宇宙飛船軟着陸提供依據。
世界上所有的隕石坑:
1.法國西南部的兩個隕石坑
西南部的兩個隕石坑的直徑都在200~300千米之間,彼此之間的距離衹有140千米。這兩個隕石坑可能是2億年以前同一顆小行星撞擊的産物。 這可能是迄今為止撞擊地球的最大的小行星。
2.美國亞利桑那的隕石坑
美國內華達州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是5萬年前,一顆直徑約為30~50米的鐵質流星撞擊地面的結果。這顆流星重約50萬千克、速度達到20千米/秒,爆炸力相當於2000萬千克梯恩梯(tnt),超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上産生了一個直徑約1245米,平均深度達180米的大坑。據說,坑中可以安放下20個足球場,四周的看臺則能容納200多萬觀衆。
3.墨西哥尤卡坦隕石坑
墨西哥尤卡坦半島契剋蘇勒伯隕石坑,直徑有198千米。肇事者是6500萬年前一顆直徑為10到13千米的小天體。隕石坑被埋藏在1100米厚的石灰岩底下,先被石油勘探工作者發現,隨即又被“奮進號”航天飛機通過遙感技術證實了它的存在。
4.俄羅斯通古拉斯隕石坑
俄羅斯西伯利亞通古斯地區有隕石痕跡。1908年6月30日,目擊者看見一個火球從南到北劃過天空,消失在地平綫外,地平綫上隨即升騰起火焰,響起巨大的爆炸聲。爆炸之後的幾天裏,通古斯地區的天空被陰森的橘黃色籠罩,大片地區連續出現了白夜現象。調查者相信這是一顆隕石撞擊到西伯利亞所引起的爆炸。據推測,這顆直徑小於60米的小行星或者彗星碎塊闖入大氣層,在距地面8千米的上空發生了爆炸。1947年2月12日,俄羅斯遠東城市錫霍特發生與通古拉斯相似的大爆炸,發現了100多個隕石坑,收集到8000多塊鎳鐵隕石,總重量23千克多。
5.中國隕石與隕石坑
1490年,我國就有隕石雨砸死上萬人的記載。北京以北約200千米冀蒙交界的內蒙多倫地區,有一個超大規模的坑狀地形,極有可能就是隕石坑。這個坑具有同心環狀的“波脊丘”,一個直徑為170千米的外環和一個直徑為70千米的內環,大約形成於一億三千萬年前。1976年3月8日,我國吉林省吉林市近郊發生了大規模的隕石雨,隕落區直徑70多千米,面積在400~500平方千米之間,共收集到隕石100多塊,總重2.6千克以上,其中“吉林1號”隕石重1.77千克。
6.戈斯峭壁(gosses bluff)
澳大利亞探險傢戈斯於一八七三年發現了戈斯峭壁。最早光顧這個隕石坑的是生活在澳大利亞荒漠中的土著,坑中的營地遺址留下了他們當年活動的痕跡。像大多數類似的隕石坑一樣,戈斯峭壁也有從中心嚮四周輻射的地質裂縫。根據科學家對該坑形成的研究,證實它是在一億三千萬年前,遭受來自太空的撞擊形成的,撞擊物體速度極快,但密度相對較低,因而推測是彗星(由固體二氧化碳、冰塊和塵埃組成)而非小行星隕石。
最初的隕石坑直徑大約二十千米,而現在由戈斯峭壁圍合的坑徑衹有4千米,是中心坑,外圍的在億年漫長的歲月裏早已被侵蝕掉了。在坑的外邊緣有兩道堅硬的砂岩峭壁,高出平原地面一百八十米,它也是在那次彗星撞擊中形成的。地下探測表明,與之相同的岩層在地下二千米的深處,可想而知當年的撞擊有多麽強烈。
7.南極
有科學家提出,南極大陸極點附近的冰下有一個直徑240千米,深800米的隕石坑。六、七十萬年前,一顆小天體從這裏擊中地球,地軸方向和地球自轉速度因此發生了改變。研究者已在南極冰蓋上發現和回收到2.3萬塊隕石樣品。
8.塔吉剋斯坦kara kul隕石坑
這個臨近阿富汗邊界,在帕米爾高原上的隕石坑大約在1千萬年前形成,直徑45千米。
9.加拿大的clearwater lakes隕石坑
這是一對孿生隕石坑,形成在2億9千萬年以前,可能是由分裂成兩塊的小行星同時撞擊而成。隕石坑西面的那個直徑32千米,東面的那個直徑22千米。
10.加拿大的manicouagan隕石坑
隕石坑有明顯的被冰面覆蓋的環狀湖。這個隕石坑有100千米直徑,形成在2衣1千萬年前。
11.澳大利亞的walf creek隕石坑
位於北部沙漠中心。直徑875米,形成於30萬年以前,是一個比較年輕的隕石坑。坑邊高度位25米,坑的中心深度為50米。隕石坑裏至今還有鐵隕石氧化後的殘餘物質,以及高溫下沙粒熔化形成的玻璃物。
12.非洲乍得湖的aorounga隕石坑
直徑17千米,形成於2億年前。從高空拍攝的這張圖片,可以看出多次撞擊形成的一係列隕石坑痕跡。
13.納米比亞的roter kamm隕石坑
直徑2.5千米,形成於500萬年以前。
14.德國的隕石坑ries
有1500萬年歷史,現在已是一片茂盛的農田
15.南非的vredefort隕石坑
其直徑達到了3萬多米,其年代約為20億年</ca> |
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隕石坑(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,湖心則有一座小島。
在具有風化過程的天體上或者具有地殼運動的天體上,老的隕石坑會逐漸被磨滅。比如在地球上通過風化、風吹來的塵沙的堆積、岩漿撞擊坑會被掩蓋或者磨滅。在其它天體上有可能有其它效應來磨滅隕石坑。比如木衛四的表面是冰,隨着時間的流逝冰會慢慢流動,使得這顆衛星表面的隕石坑消失。
在地球上約有150個大的依然可以辨認出來的隕石坑,通過對這些隕石坑的研究地質學家還發現了許多已經無法辨認出來的隕石坑。幾乎所有具有固體表面的行星和衛星均帶有隕石坑。在有些天體上隕石坑的密度可以被用來確定相應的表面地區的形成年代。 |
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巴林傑隕石坑丹尼爾·巴林傑是第一位將一個地球上的地質形態確認為隕石坑(撞擊坑)的人:他指出美國亞利桑那州的巴林傑隕石坑是一個撞擊坑。但是當時他的理論沒有獲得很多支持者,當時大多數地質學家認為地球上沒有遺留下來的隕石坑。
1920年代美國地質學家沃爾特·布剋(Walter H. Bucher)研究了美國境內的一係列環形山,最後他認為這些環形山是有巨大的爆炸事件造成的,但是他認為這些爆炸事件是強烈的火山爆發造成的。但是1936年其他地質學家得出結論認為這些環形山可能是由撞擊造成的。
這個問題一直到1960年代依然未完全解决,這個時期的一係列研究,尤其是尤金·蘇梅剋的詳細研究提供了明確的證據證明這些環形山是由撞擊形成的,這些研究確認了一係列衹有通過撞擊纔會産生的衝擊變態,其中最知名的是衝擊石英。
使用這些研究所獲得的新的判斷手段一些地質學家開始在全世界尋找撞擊坑,到1970年他們已經初步斷定了50多個隕石坑。
雖然如此他們的結果依然很有爭議。但是當時正在進行的阿波羅計劃給科學家提供了直接的月球上的隕石坑的數據。月球上的風化極小,因此其表面的隕石坑幾乎可以無限長地保留着。由於地球與月球上的隕石坑密度應該相差不多,因此這些數據明顯地顯示了地球上應該有更多的隕石坑。
地球上已知的隕石坑的形成時間從在約1000年前到20億年以前。不過二億年以前的隕石坑很少找到,因為地質過程將大多數老的隕石坑磨滅了。大多數已知的撞擊坑位於大陸內部比較穩定的地區。水面以下海底的隕石坑很少被找到。首先因為水下勘探依然比較睏難,其次因為海底的隕石坑也比較容易被磨滅或者通過板塊運動潛沉到地球內部。
目前的估計是現在約每一百萬年在地球上會形成一至三個直徑超過20千米的隕石坑。按照這個估計目前在地球表面還有許多沒有被發現的年輕的撞擊坑。 |
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在地球上隕石坑形成的條件是一個物體以11.6km/s的速度從外空與地球相撞。在這個過程中這個物體的動能轉換為熱能,重的隕石釋放出來的能量可以達到相當於上千噸TNT爆炸所釋放出來的能量,這個能量級相當於核爆炸所釋放出來的能量。目前地震儀平均約每年紀錄到一次大於一千噸TNT能量的撞擊,這些撞擊一般發生在大洋中。
假如隕石的質量超過1000噸的話大氣層基本上對它沒有減速的作用,那麽隕石表面的溫度和壓力會非常高。球粒隕石和碳質示意圖球粒 隕石在這種狀況下會在它們與地面撞擊以前就被破壞,但是鐵-鎳金屬隕石的結構足夠強,可以與地面撞擊造成巨大爆炸。
當隕石與地面相撞時它將當地的空氣、水和岩石壓縮為極熱的等離子體。這個等離子體相外快速擴張,並迅速冷卻。它與其它被投射的物件以軌道或近軌道速度被拋出。它們甚至可以完全脫離地球的引力,有些甚至可以在其它行星表面成為隕石墜落。沒有空氣的天體表面往往還可以看到從撞擊坑相外輻射的外拋物留下的痕跡。不過在此應該提到的是關於這些輻射綫的産生原理還有其它、非撞擊的理論。
在等離子體內部非常高能的化學反應會發生,比如在地球上????水和空氣可以合成非常強的酸。等離子體內氣化的岩石會凝結成水滴形的似曜岩,這些似曜岩可以分佈到撞擊點周圍很大的範圍裏。但是也有人認為似曜岩不僅僅是撞擊産生的。比如世界上最大和最年輕的似曜岩區(位於澳大利亞周邊,約70萬年)就缺乏一個撞擊坑。假如這裏的似曜岩的確是由於撞擊所形成的,那麽這麽大的一個撞擊坑肯定不會再過去一百萬年中被磨滅。
海上撞擊所造成的危害比陸上撞擊的要大得多。大的隕石可以一直衝到海底,在海上造成巨大的海嘯。據計算尤卡坦希剋蘇魯伯的撞擊造成了50至100米高的海嘯,在內陸數千米處形成了堆積。
不論是在陸上還是海上撞擊的結果總是一個隕石坑。隕石坑有兩種形式:“簡單”的和“復雜”的。巴林傑隕石坑是一個典型的簡單隕石坑,它就是地面上的一個坑。簡單的隕石坑直徑一般都小於四千米。
復雜的隕石坑一般比較大,中央有一個中心山,周圍環繞着溝,還有一或多個邊。中心山是由於撞擊後地下的反射造成的。這樣的隕石坑有點像凍結在地面上的滴入水池裏的水滴。
不論是簡單的還是復雜的隕石坑其大小决定於隕石的大小以及撞擊處的物質。比較鬆軟的物質所形成的隕石坑比比較脆的物質所形成的隕石坑要小。隕石坑的大小和形狀隨時間變化。剛剛形成的隕石坑由於散熱而收縮。在地球表面隨時間的延續風化以及其它地質過程將隕石坑掩藏起來了。巴林傑隕石坑是地球上保存最好的隕石坑之一,但是它衹是在約五萬年前形成的。而6500萬年老的希剋蘇魯伯撞擊坑雖然是地球上最大的撞擊坑之一,但是在地球表面上已經看不到它的痕跡了。
有些火山口看上去像隕石坑,而大理石除可以通過撞擊形成外也可以通過其它過程形成。不爆炸性的火山口一般很容易與撞擊坑區分,因為它們形狀不規則,而且還有岩漿流和其它火山物質。衹有金星上的隕石坑也有融化的物質流淌。
隕石坑最不同的標志是岩石受到的衝擊變態如碎裂屑錐、熔化的岩石和晶體變形。比較睏難的是至少在簡單的隕石坑裏這些物質比較趨嚮於被深埋。但是在復雜的撞擊坑裏可以在中心上射的部分找到它們。
隕石坑的特徵一般有:
·撞擊坑底部有一層“大理石化”的岩石。
·碎裂屑錐,這是岩石上V形的凹坑,尤其在細粒的岩石上容易産生這樣的碎裂屑錐。不過一些學術論文報道說在火山噴射物中也有碎裂屑錐。
·高溫岩石比如溶化過得硬和焊在一起的沙塊、似曜岩以及溶化的岩石飛濺後形成的玻璃。不過有些學者懷疑似曜岩可以作為撞擊坑的特徵。在一些火山地帶也有似曜岩被發現,此外似曜岩一般比典型的撞擊岩石要幹。撞擊後溶化的岩石類似火山岩,但是它們包含有沒有溶化的岩層的碎片,組成不尋常的、大面積的覆蓋面,它們的化學成分也比從地球深處噴出來的火山岩要復雜。此外它們往往含有在隕石中比較多的微量元素如鎳、鉑、銥、鈷等。
·礦物中的微壓力變形。這包括石英和長石中晶體破裂、高壓物質如金剛石的形成、衝擊石英的變形如重矽石和斜矽石。
除火山外地下核爆炸也會造成類似於隕石坑的坑。事實上世界上坑最密集的地區是美國的內華達測試基地。 |
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根據對隕石坑現場的實際調查和對主要造岩礦物衝擊效應的研究,結合核爆炸和人工衝擊模擬試驗研究的結果。判定隕石坑的主要標志有:
①隕石坑一般為圓形構造。目前對地表數十個隕石坑探測的結果表明,它們多為圓形構造,較古老的坑由於受構造運動的影響也有呈橢圓形或腰子形的。
②大多數隕石坑都保存有較好的坑唇,即環形山坑緣。它是由拋射物沿坑的邊緣堆積而形成的。有一些隕石坑由於形成年代老,坑唇多被侵蝕掉,有時衝擊坑本身也被剝蝕,因而不易被識別,但殘留的強形變和震裂岩石為一圓形區域這一特點仍可被辨認。
③坑底結構較復雜。坑底的岩石在受到巨大隕石轟擊後,由於應力釋放而産生一定程度的回彈,故在一些大的隕石坑底部常出現中央隆起的狀況;由於坑底岩石遭到破壞,使人工地震波的反射極不規則;重力法的測定結果表明,隕石坑為重力負異常,而火山噴發為正異常。此外,一個巨大隕石的轟擊,有可能觸發或控製深部岩漿的侵入,如加拿大著名的鎳礦床所在地──薩德伯裏構造已被證實為一個復合構造,其深部升上來的含礦岩漿重疊在大的隕石轟擊構造之上。隕石轟擊,觸發深部岩漿上升並溢出地表充填於坑內的現象,在月球表面較常見,在地球表面亦有所見。
④常有隕石碎片或鐵-鎳珠球等殘留物存在於衝擊産物中。迄今為止,還從未在任何一個地表隕石坑中挖掘出隕石衝擊體本身,然而在質量較小的隕石所轟擊形成的坑內大都能找到它的殘留物。如目前地表已找到隕石碎片的10多個衝擊坑的直徑都較小,一般衹有幾十到上百米,最大的亞利桑那隕石坑直徑為1200米。質量大的隕石,由於它高速撞擊地表後容易爆散和蒸發,極難在坑中找到其殘片。如在直徑為24公裏的裏斯坑(爆炸能量大於 10(焦耳)中至今仍未找到隕石的殘留物。但不久前在坑底岩石的粒間裂隙內發現了鐵-鉻-鎳(含少量硅和鈣)的微細粒子及細脈,認為是由氣化了的隕石衝擊體經凝聚而形成的,這也是識別隕石坑的重要標志。
⑤角礫岩和震裂錐的存在大量的角礫岩,大都是雜亂無章地與不同的岩性碎屑混合在一起。這些角礫岩含有大量熔融的或部分熔融的玻璃質擊變岩。衝擊波通過某些岩石類型時,就産生震裂錐,單個錐體的大小,從小於1釐米到15釐米或更大,頂端稍鈍,錐體項角一般為90°,表面有很多溝槽,呈馬尾構造,錐體的頂端都有指嚮該衝擊構造中心的趨勢。在石灰岩、白雲岩、石英岩、片麻岩和頁岩等許多岩石類型中都觀察到有震裂錐。目前在地表衝擊位置上,包括薩德伯裏構造、裏斯和施泰因海姆盆地、弗林剋裏剋等數十個衝擊構造中都發現了震裂錐。現已證明,震裂錐本身已能作為隕石轟擊的獨特標志。
⑥礦物的衝擊效應標志。造岩礦物均顯示衝擊效應。與隕石坑有關的礦物衝擊效應為:第一,在非常高的應變率下,礦物發育有特徵的微觀和亞微觀結構,如石英、長石、雲母、輝石、角閃石、橄欖石的形變、微裂隙、微頁理和扭折條帶等構造,其中石英的和等多方向的微頁理是衝擊成因的獨特標志。第二,在固態下的相轉變,如石英轉變為柯石英和超石英,以及轉變為繼形硅氧玻璃,石墨轉變為金剛石等。第三,礦物的熱分解、熔融以及出現流動構造,特別是在同一岩石中結晶體的玻璃體並存,如石英、長石已轉變為玻璃相,而深色礦物仍保留晶質相。在強衝擊情況下,玻璃體內的難熔礦物亦發生分解,如有的坑內鈦鐵礦、金剛石、鐵板鈦礦和斜鋯石等已熔成液滴狀。 |
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①為地球月球、水星火星及其衛星表面圓形坑和環形山構造的隕石轟擊成因假說找到依據,從而確定隕石坑的存在時間和分佈情況。同時為研究巨大隕石的撞擊,對地球和其他星球的形成,原始熱和自轉軸變遷的影響,以及為研究岩漿活動,突變事件和星球演化提供寶貴的資料。
②對礦物和岩石衝擊變質的研究,將進一步豐富岩石學、礦物學、結晶學和高溫高壓地質學的內容,並為瞭解地幔物質性狀和物理化學特點,即為地球深部的研究提供參考依據。也可以從衝擊效應特徵推定岩石受轟擊時的溫度和壓力歷史,從而對於瞭解地面及地下核試驗和人工爆破的威力,破壞半徑,以及對工程防護和對金剛石等礦物的合成具有一定實用意義。
③由於巨大隕石轟擊能引起地下岩漿上升、侵入和成礦,因而出現了把外來作用和地球深部作用聯繫起來的新成岩成礦理論。
④研究地表隕石坑的分佈形態、錐度,特別是受轟擊後的變質作用,可直接推斷隕石下降時的方向、速度、質量、以及燒蝕破裂情況,為宇宙飛船軟着陸提供依據。 |
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地球上所發現的隕石坑比較稀少,這是由於侵蝕作用以及古老地貌被較年輕沉積物充填,使古老隕石坑不易辨認或已消失,如加拿大地盾上的隕石坑。
地球上已被確認的大隕石坑中,以美國的亞利桑那巴林傑坑(過去曾稱坎揚迪亞布羅坑)最有名。坑的直徑約1240米,深170多米,坑的周圍比附近地面高出約40米。根據考察,這一隕石坑是2萬年前,由一直徑約60米、 重約10萬噸的隕石體以約20千米/秒的速度撞擊地面形成的,地球上最大的隕石坑是俄羅斯西伯利亞的波皮蓋坑,直徑約100千米。
世界上所有的隕石坑:
1.法國西南部的兩個隕石坑
西南部的兩個隕石坑的直徑都在200~300千米之間,彼此之間的距離衹有140千米。這兩個隕石坑可能是2億年以前同一顆小行星撞擊的産物。 這可能是迄今為止撞擊地球的最大的小行星。
2.美國亞利桑那的隕石坑
美國內華達州亞利桑那隕石坑。這個隕石坑是5萬年前,一顆直徑約為30~50米的鐵質流星撞擊地面的結果。這顆流星重約50萬千克、速度達到20千米/秒,爆炸力相當於2000萬千克梯恩梯(TNT),超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上産生了一個直徑約1245米,平均深度達180米的大坑。據說,坑中可以安放下20個足球場,四周的看臺則能容納200多萬觀衆。
3.墨西哥尤卡坦隕石坑
墨西哥尤卡坦半島契剋蘇勒伯隕石坑,直徑有198千米。肇事者是6500萬年前一顆直徑為10到13千米的小天體。隕石坑被埋藏在1100米厚的石灰岩底下,先被石油勘探工作者發現,隨即又被“奮進號”航天飛機通過遙感技術證實了它的存在。
4.俄羅斯通古拉斯隕石坑
俄羅斯西伯利亞通古斯地區有隕石痕跡。1908年6月30日,目擊者看見一個火球從南到北劃過天空,消失在地平綫外,地平綫上隨即升騰起火焰,響起巨大的爆炸聲。爆炸之後的幾天裏,通古斯地區的天空被陰森的橘黃色籠罩,大片地區連續出現了白夜現象。調查者相信這是一顆隕石撞擊到西伯利亞所引起的爆炸。據推測,這顆直徑小於60米的小行星或者彗星碎塊闖入大氣層,在距地面8千米的上空發生了爆炸。1947年2月12日,俄羅斯遠東城市錫霍特發生與通古拉斯相似的大爆炸,發現了100多個隕石坑,收集到8000多塊鎳鐵隕石,總重量23千克多。
5.中國隕石與隕石坑
1490年,我國就有隕石雨砸死上萬人的記載。北京以北約200千米冀蒙交界的內蒙多倫地區,有一個超大規模的坑狀地形,極有可能就是隕石坑。這個坑具有同心環狀的“波脊丘”,一個直徑為170千米的外環和一個直徑為70千米的內環,大約形成於一億三千萬年前。1976年3月8日,我國吉林省吉林市近郊發生了大規模的隕石雨,隕落區直徑70多千米,面積在400~500平方千米之間,共收集到隕石100多塊,總重2.6千克以上,其中“吉林1號”隕石重1.77千克。是世界上第二大隕石坑。
6.戈斯峭壁(Gosses Bluff)
澳大利亞探險傢戈斯於一八七三年發現了戈斯峭壁。最早光顧這個隕石坑的是生活在澳大利亞荒漠中的土著,坑中的營地遺址留下了他們當年活動的痕跡。像大多數類似的隕石坑一樣,戈斯峭壁也有從中心嚮四周輻射的地質裂縫。根據科學家對該坑形成的研究,證實它是在一億三千萬年前,遭受來自太空的撞擊形成的,撞擊物體速度極快,但密度相對較低,因而推測是彗星(由固體二氧化碳、冰塊和塵埃組成)而非小行星隕石。
最初的隕石坑直徑大約二十千米,而現在由戈斯峭壁圍合的坑徑衹有4千米,是中心坑,外圍的在億年漫長的歲月裏早已被侵蝕掉了。在坑的外邊緣有兩道堅硬的砂岩峭壁,高出平原地面一百八十米,它也是在那次彗星撞擊中形成的。地下探測表明,與之相同的岩層在地下二千米的深處,可想而知當年的撞擊有多麽強烈。
7.南極
有科學家提出,南極大陸極點附近的冰下有一個直徑240千米,深800米的隕石坑。六、七十萬年前,一顆小天體從這裏擊中地球,地軸方向和地球自轉速度因此發生了改變。研究者已在南極冰蓋上發現和回收到2.3萬塊隕石樣品。
8.塔吉剋斯坦Kara Kul隕石坑
這個臨近阿富汗邊界,在帕米爾高原上的隕石坑大約在1千萬年前形成,直徑45千米。
9.加拿大的Clearwater Lakes隕石坑
這是一對孿生隕石坑,形成在2億9千萬年以前,可能是由分裂成兩塊的小行星同時撞擊而成。隕石坑西面的那個直徑32千米,東面的那個直徑22千米。
10.加拿大的Manicouagan隕石坑
隕石坑有明顯的被冰面覆蓋的環狀湖。這個隕石坑有100千米直徑,形成在2億1千萬年前。
11.澳大利亞的Walf Creek隕石坑
位於北部沙漠中心。直徑875米,形成於30萬年以前,是一個比較年輕的隕石坑。坑邊高度位25米,坑的中心深度為50米。隕石坑裏至今還有鐵隕石氧化後的殘餘物質,以及高溫下沙粒熔化形成的玻璃物。
12.非洲乍得湖的Aorounga隕石坑
直徑17千米,形成於2億年前。
13.納米比亞的Roter Kamm隕石坑
直徑2.5千米,形成於500萬年以前。
14.德國的隕石坑ries
有1500萬年歷史,現在已是一片茂盛的農田 。
15.南非的vredefort隕石坑
其直徑達到了3萬多米,其年代約為20億年。 |
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恐竜是地球上出現過的最大的陸地脊椎動物。它們突然滅絶的謎團看來已經被慢慢地揭開。原因可能是因為6500萬年前有一顆小行星撞到了墨西哥尤卡坦半島上。美國最近的計算機模擬也表明了這一點。直到12年前,這個巨大的隕石坑纔被發現。從2001年12月起,德國波茨坦地理研究中心開始了這方面的研究。這個天體可能以相當於100億顆原子彈的衝擊力在地球表面撞出了幾公裏深的裂縫。撞擊的碎片紛紛散落,引起了強烈地震、海嘯、大洪水和大火災。這次碰撞産生的大量灰塵和氣體混合到大氣中,遮天蔽日,使氣候出現反常。先是大火,再是冰川期,接下來又是難以忍受的炎熱。這場生態災難造成了植物群和動物群的滅絶,其中包括恐竜。 |
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yunshikeng
隕石坑
meteorite crater
隕石體高速撞擊地面或其他天體表面時産生衝擊和爆炸,使岩石熔融和氣化,並拋射出基岩物質而形成的凹坑。也稱隕石衝擊坑。在一些行星和衛星,如月球、水星、火星及其衛星表面上的大隕石坑,又稱環形山。由於大的地外物體穿過大氣層時減速不大,因而其撞擊效應是很強的。例如,一個直徑7米、重約1000噸的物體以10~20公裏/秒的速度穿過大氣層而撞擊地球表面,所産生的能量相當於2萬噸TNT炸藥的爆炸能量,這與世界上第一顆原子彈的能量差不多,所形成的衝擊坑直徑大於 200米。撞擊的動能(K)决定於隕石的質量(M)和衝擊速度(□),即:
□爆炸試驗表明,隕石坑的直徑D與衝擊體爆炸的能量W之間有如下的關係式:
D=49W 0.294。一般說來,坑的直徑約為衝擊體直徑的50倍,而被震裂和拋出坑外的岩石體積約為衝擊體體積的幾百倍。拋射物沉降區的直徑約為坑直徑的兩倍。
近20多年來,地球表面上所發現的隕石坑數目劇增,據統計,有110個左右。其中最著名的是美國亞利桑那隕石坑(如圖亞利桑那隕石坑)。隕石坑大小不一,小的如沙特阿拉伯的瓦巴隕石坑,直徑約100米;大的如加拿大的馬尼誇根和南非(阿紮尼亞)的弗裏德堡構造。地表最大的隕石坑是蘇聯西伯利亞的波皮蓋坑,直徑為100公裏。
判定隕石坑的標志 根據對隕石坑現場的實際調查和對主要造岩礦物衝擊效應的研究,結合核爆炸和人工衝擊模擬試驗研究的結果。判定隕石坑的主要標志有:
① 隕石坑一般為圓形構造。目前對地表數十個隕石坑探測的結果表明,它們多為圓形構造,較古老的坑由於受構造運動的影響也有呈橢圓形或腰子形的。
② 大多數隕石坑都保存有較好的坑唇,即環形山坑緣。它是由拋射物沿坑的邊緣堆積而形成的。有一些隕石坑由於形成年代老,坑唇多被侵蝕掉,有時衝擊坑本身也被剝蝕,因而不易被識別,但殘留的強形變和震裂岩石為一圓形區域這一特點仍可被辨認。
③ 坑底結構較復雜。坑底的岩石在受到巨大隕石轟擊後,由於應力釋放而産生一定程度的回彈,故在一些大的隕石坑底部常出現中央隆起的狀況;由於坑底岩石遭到破壞,使人工地震波的反射極不規則;重力法的測定結果表明,隕石坑為重力負異常,而火山噴發為正異常。此外,一個巨大隕石的轟擊,有可能觸發或控製深部岩漿的侵入,如加拿大著名的鎳礦床所在地──薩德伯裏構造已被證實為一個復合構造,其深部升上來的含礦岩漿重疊在大的隕石轟擊構造之上。隕石轟擊,觸發深部岩漿上升並溢出地表充填於坑內的現象,在月球表面較常見,在地球表面亦有所見。
④ 常有隕石碎片或鐵-鎳珠球等殘留物存在於衝擊産物中。迄今為止,還從未在任何一個地表隕石坑中挖掘出隕石衝擊體本身,然而在質量較小的隕石所轟擊形成的坑內大都能找到它的殘留物。如目前地表已找到隕石碎片的10多個衝擊坑的直徑都較小,一般衹有幾十到上百米,最大的亞利桑那隕石坑直徑為1200米。質量大的隕石,由於它高速撞擊地表後容易爆散和蒸發,極難在坑中找到其殘片。如在直徑為24公裏的裏斯坑(爆炸能量大於 1021焦耳)中至今仍未找到隕石的殘留物。但不久前在坑底岩石的粒間裂隙內發現了鐵-鉻-鎳(含少量硅和鈣)的微細粒子及細脈,認為是由氣化了的隕石衝擊體經凝聚而形成的,這也是識別隕石坑的重要標志。
⑤ 角礫岩和震裂錐的存在。大量的角礫岩,大都是雜亂無章地與不同的岩性碎屑混合在一起。這些角礫岩含有大量熔融的或部分熔融的玻璃質擊變岩。衝擊波通過某些岩石類型時,就産生震裂 |
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- : meteor crater
- n.: crater
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