探索星球奥秘被认证为全球陨石坑冰川遗址关于“依兰陨石坑”的那些事

依兰招商 2023-03-02 10:23:17

2021年7月29日,国际学术期刊Meteoritics and Planetary Science(《陨石学与行星科学》)以封面文章发表了由中国科学院广州地球化学研究所与奥地利维也纳大学的科学家联合撰写的研究成果Yilan crater,China:Evidence for An origin by meteorite impact(《中国依兰陨石坑:撞击起源的证据》)。该成果着重探究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。

至此,这个被依兰当地百姓称为“圈山”的陨石坑,终于可以向人们讲述它最原本的故事。

4.9万年前,一颗直径约100米的小行星超高速撞击地表,成为地球近10万年以来最大规模的撞击事件。

星球碰撞释放出来的能量超过1000万吨TNT炸药的爆炸当量,相当于一次性投放500-800个广岛原子弹。

威力巨大的冲击波在一瞬间将地表以下体积超过4亿立方米的花岗岩体撕裂成为碎片,并形成了一个直径1850米,坑缘高出地表150米,真实深度达579米巨大的碗形凹坑,其真实深度与直径的比值更是达到了地球同类型陨石坑之最。

(a)陨石坑全景照片,无人机拍摄。陨石坑大部分区域被密集森林覆盖;(b)陨石坑卫星遥感图像(Google Earth 2013年12月7日资料);(c)等高线地形图,圆形虚线表示陨石坑位置(图片引自:陈鸣等. 科学通报,2019)

不仅如此,依兰陨石坑还展示出了一种奇特的地形地貌特征。

虽然陨石坑的大部分坑缘保存状态良好,但坑体南部坑缘发生了方向性的大规模侵蚀和搬运,造成占总长度约三分之一坑缘(2公里)的缺失。而这竟与距今大约1万年前末次冰河时期发生的冰川作用有关,并在其后的研究中认证为全球唯一一处陨石坑冰川遗址。

要知道,我国自上世纪80年代开始陨石坑的调查,2009年由中国科学院广州地球化学研究所证实了我国存在的第一个陨石坑(岫岩陨石坑),但之后10年一直没有新的陨石坑发现。

中国第一个获得国际认可的陨石坑——辽宁岫岩陨石坑 PIC/中科院地质地球所

2019年初,中国科学院广州地球化学研究所研究员陈鸣教授通过卫星图片核对,发现依兰县有存在陨石坑的可能性。经过6月19日、7月17日先后两次的实地考察调研,2019年12月24日,陈鸣研究员等人的论文《依兰陨石坑:我国东北部一个新发现的撞击构造》在国内知名科学期刊《科学通报》上发表。

为进一步确定陨石坑撞击的准确时间,研究陨石坑的深部地质构造,了解陨石撞击后地质演化历史,2020年5月6日,中国科学院广州地球化学研究所特邀请具有丰富钻探经验的辽宁省冶金地质四零四队有限责任公司进行科学钻探。

钻探现场 PIC/新闻夜航

这次钻探需要穿透横向沉积层、再穿越撞击以后岩石坍塌形成的碎片,也就是角砾层、接着穿透基岩层,再往下50米就达到目的了。

可原本预计45天就可以完成的钻探任务打一开始就困难重重,一个月的时间才完成了总工作量的15%不到。

钻探现场 PIC/新闻夜航

由于整个陨石坑十分“年轻”,底部岩石松散,容易发生坍塌、卡钻等事故,导致钻探队70-80%的时间都在处理这个问题。虽然最后成功采集到研究所需的直接证据,但整个过程的困难程度在国内的钻探历史上都可以说是前所未有的。

聊了这么多,或许很多人仍然不理解国家为什么要在陨石坑研究上花费如此多的精力,这对我们来说又有什么意义呢?咱们来看看陈鸣教授怎么说。

01了解太阳系星球地质特征及演化历史

陨石坑是太阳系许多固态星球表面广泛存在的一种宇宙地质构造形迹,是一种宇宙动力地质作用的产物。通过研究星球表面的陨石坑发育特点,可获得有关星球表面地质构造、地质活动状况、地质环境、地质年代以及演化历史等方面的信息。

02陨石坑地质特征及形成机制

地球陨石坑与地外星球上的陨石坑属于同一种成因类型的地质构造。通过对地球石坑的研究,人们可以在地球上了解到太阳系星球表面陨石坑的基本特征和形成机制,为行星科学发展提供相关知识积累,并为现代深空探测提供相关的地质依据。

例如,20世纪60年初刚获得证实的美国巴林杰陨石坑和德国里斯陨石坑等地球陨石坑及时地成为了美国阿波罗探月工程宇航员登月前的野外地质地貌学习和训练基地。

美国巴林杰陨石坑 PIC/中科院地质地球所

03探索地球地质历史时期重大古环境及古生物突变事件

对地球陨石坑的研究可为探索地球地质历史时期发生的某些重大星球撞击事件的地质和环境效应,撞击事件与古生物和古环境重大变迁事件之间的关系等提供重要的信息。

例如,6500万年前发生在墨西哥尤卡塔半岛( Yucatan Peninsula)的一次巨大星球撞击事件可能是导致白垩纪一古近纪生物绝灭事件的主要原因。

04开拓经济矿产资源

地球陨石坑研究开拓了经济矿产资源勘探开发的新领域。经过长期的探索,人们逐渐揭示出地球上某些矿产资源与星球撞击作用或陨石坑地质构造之间有着密切的成因和空间联系,而陨石坑也成为了日益受到全社会高度关注的类矿产资源勘探场所。

05高温超高压条件下岩石和矿物性质的变化

地球深部物质组成和结构特征是地球与行星科学中的一个重要探索领域,而地球陨石坑岩石和矿物冲击效应研究则为地球深部物质组成研究开辟了个新的途径。研究陨石坑岩石和矿物的冲击变质效应可为探知地球深部超高压和高温环境下物质的组成和结构提供重要信息,成为人类了解地球深部物质的一扇窗口。

06天然的科普教育基地

地球陨石坑是一类具有重要科学知识普及价值的宇宙地质奇观,这类地质构造的开发利用有助于加深人们对相关宇宙知识以及地球与行星科学知识的了解。如美国巴林杰陨石坑、德国里斯陨石坑、南非茨槐英陨石坑等。

而就如何做好依兰陨石坑后续的规划、开发、保护工作,陈鸣教授也给出了具体的建议:“从它的成因上或者形貌上,和地外星球很多表面上的环形构造、环形坑是一样的成因,可以作为以后国内的一个行星科学研究基地,也可以作为一个撞击物质变化的高温高压研究基地。把这个陨石坑研究完善以后,看看能不能把它作为一个陨石坑地质公园。”

PIC/百度

6000年的历史积淀造就了依兰这样一座古风古韵的小城。

清澈见底的巴兰河蜿蜒流淌,东山云海见证了每一个日出和日落,记载着“徽钦二帝”血与泪的五国城引得无数游人伤怀怅然。

但是我们可以预见到在不久的将来,这座美丽又不失温情的小城会因为陨石坑的后续开发及保护工作吸引更多的目光。

到时候,咱们就“坑上见”吧~!

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