陨石坑(er)
陨石体高速撞击地表或其他天体表面所形成的坑穴。又称陨石冲击坑。在月球、水星、火星上,陨石坑是很普遍的现象。大的陨石坑又称环形山。
地球上所发现的陨石坑比较稀少,这是由于侵蚀作用以及古老地貌被较年轻沉积物充填,使古老陨石坑不易辨认或已消失,如加拿大地盾上的陨石坑。
地球上已被确认的大陨石坑中,以美国的亚利桑那梅蒂尔坑(过去曾称坎扬迪亚布罗坑)最有名。坑的直径约1240米,深170多米,坑的周围比附近地面高出约40米。根据考察,这一陨石坑是2万年前,由一直径约60米、重约10万吨的陨石体以约20千米/秒的速度撞击地面形成的,地球上最大的陨石坑是俄罗斯西伯利亚的波皮盖坑,直径约100千米。
海南白沙县陨石坑:直径3.7公里,其坑唇墙的形态皆完好。此坑是我国发现的第一个陨石坑,比著名的美国亚力桑那坑和前苏联的爱沙尼亚的年代都久,乃是距今70万年前一颗小行星坠落此处爆炸形成。此坑对研究古环境的变迁、古生物的演化都具有重要意义,是科学家考察旅游的好地方。海南著名的白沙绿茶便产于此地。该茶色泽光润,香浓味永,十分耐泡,且营养成分高,或许是吸收陨石坑灵气之故。目前,这里尚待建设旅游配套设施。
陨石体高速撞击地面或其他天体表面时产生冲击和爆炸,使岩石熔融和气化,并抛射出基岩物质而形成的凹坑。也称陨石冲击坑。在一些行星和卫星,如月球、水星、火星及其卫星表面上的大陨石坑,又称环形山。由于大的地外物体穿过大气层时减速不大,因而其撞击效应是很强的。
根据对陨石坑现场的实际调查和对主要造岩矿物冲击效应的研究,结合核爆炸和人工冲击模拟试验研究的结果。判定陨石坑的主要标志有:
①陨石坑一般为圆形构造。目前对地表数十个陨石坑探测的结果表明,它们多为圆形构造,较古老的坑由于受构造运动的影响也有呈椭圆形或腰子形的。
②大多数陨石坑都保存有较好的坑唇,即环形山坑缘。它是由抛射物沿坑的边缘堆积而形成的。有一些陨石坑由于形成年代老,坑唇多被侵蚀掉,有时冲击坑本身也被剥蚀,因而不易被识别,但残留的强形变和震裂岩石为一圆形区域这一特点仍可被辨认。
③坑底结构较复杂。坑底的岩石在受到巨大陨石轰击后,由于应力释放而产生一定程度的回弹,故在一些大的陨石坑底部常出现中央隆起的状况;由于坑底岩石遭到破坏,使人工地震波的反射极不规则;重力法的测定结果表明,陨石坑为重力负异常,而火山喷发为正异常。此外,一个巨大陨石的轰击,有可能触发或控制深部岩浆的侵入,如加拿大著名的镍矿床所在地──萨德伯里构造已被证实为一个复合构造,其深部升上来的含矿岩浆重叠在大的陨石轰击构造之上。陨石轰击,触发深部岩浆上升并溢出地表充填于坑内的现象,在月球表面较常见,在地球表面亦有所见。
④常有陨石碎片或铁-镍珠球等残留物存在于冲击产物中。迄今为止,还从未在任何一个地表陨石坑中挖掘出陨石冲击体本身,然而在质量较小的陨石所轰击形成的坑内大都能找到它的残留物。如目前地表已找到陨石碎片的10多个冲击坑的直径都较小,一般只有几十到上百米,最大的亚利桑那陨石坑直径为1200米。质量大的陨石,由于它高速撞击地表后容易爆散和蒸发,极难在坑中找到其残片。如在直径为24公里的里斯坑(爆炸能量大于10(焦耳)中至今仍未找到陨石的残留物。但不久前在坑底岩石的粒间裂隙内发现了铁-铬-镍(含少量硅和钙)的微细粒子及细脉,认为是由气化了的陨石冲击体经凝聚而形成的,这也是识别陨石坑的重要标志。
⑤角砾岩和震裂锥的存在大量的角砾岩,大都是杂乱无章地与不同的岩性碎屑混合在一起。这些角砾岩含有大量熔融的或部分熔融的玻璃质击变岩。冲击波通过某些岩石类型时,就产生震裂锥,单个锥体的大小,从小于1厘米到15厘米或更大,顶端稍钝,锥体项角一般为90°,表面有很多沟槽,呈马尾构造,锥体的顶端都有指向该冲击构造中心的趋势。在石灰岩、白云岩、石英岩、片麻岩和页岩等许多岩石类型中都观察到有震裂锥。目前在地表冲击位置上,包括萨德伯里构造、里斯和施泰因海姆盆地、弗林克里克等数十个冲击构造中都发现了震裂锥。现已证明,震裂锥本身已能作为陨石轰击的独特标志。
⑥矿物的冲击效应标志。造岩矿物均显示冲击效应。与陨石坑有关的矿物冲击效应为:第一,在非常高的应变率下,矿物发育有特征的微观和亚微观结构,如石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石的形变、微裂隙、微页理和扭折条带等构造,其中石英的和等多方向的微页理是冲击成因的独特标志。第二,在固态下的相转变,如石英转变为柯石英和超石英,以及转变为继形硅氧玻璃,石墨转变为金刚石等。第三,矿物的热分解、熔融以及出现流动构造,特别是在同一岩石中结晶体的玻璃体并存,如石英、长石已转变为玻璃相,而深色矿物仍保留晶质相。在强冲击情况下,玻璃体内的难熔矿物亦发生分解,如有的坑内钛铁矿、金刚石、铁板钛矿和斜锆石等已熔成液滴状。