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陨石坑:地球上的宇宙礼物盒(4)

 蒋建军书斋 2014-08-13

  内蒙古锡林郭勒盟多伦县境内有一个神秘的“环形水系”,外环直径达100多公里。对于这一奇特地貌,有人认为是陨石撞击的杰作。此外,多伦县曾是火山活动频繁之地,也有学者认为多伦环可能是火山地貌。争议多年,至今尚无定论。

  贵州息烽环形构造遥感

  贵州省息烽县有一个古老的环形构造,几年前因为滑翔爱好者的“发现”和谈论,它再次吸引了公众的注意。的确,这一带的山地不似普通的“层峦叠嶂”,有着奇特的环形结构。有学者认为,这一环形构造应该是古老盆地的涡旋构造。

  听着关于岫岩科考的种种回忆细节,我仿佛进入了一个困难丛生的悬疑案件——除了资金紧张、缺乏支持外,陈鸣的团队还遇到了其他种种障碍。例如,为了获得地层深处的新鲜岩石证据,他们进行了地质钻探。一般来说,一个三四百米深、直径11厘米的岩芯孔,钻探队20天左右就能完工,可在岫岩却整整打了5个月。厚层的淤泥和疏松的砾岩层成为拦路虎,只要钻头离开岩层,钻洞就迅速被淤泥和散碎的砾岩填满了。几次反复后,技术人员只好用钢管和泥浆浇筑“护壁”,才能往下缓慢推进。

  “压力很大,可我们真的非常幸运,只打了一个孔,就找到了拥有核心证据的岩石。”陈鸣说。

  经过验证,三类典型的陨石坑“DNA”,岫岩陨石坑全部符合,证明了其撞击起源的出身。而从拿到确切证据,到论文发表,还经历了一段漫长的日子。“我力求严谨,好让这次中国陨石坑之梦不再落空。”2010年7月,中国境内首个陨石坑终于获得了“身份证”。

  陈鸣告诉我,不仅仅是岫岩陨石坑,许多大型陨击构造的确定都经历过数十年的反复探索。美国巴林杰陨石坑和德国里斯陨石坑曾在相当长的时间里被认为是火山活动的结果,南非Vredefort陨石坑在被提出陨击成因后过了30年才得到确认。至于为何如此,他解释道,陨石坑研究有发展和成熟的历程;此外,判断一个地表环形结构是不是陨石坑,也是一个综合、复杂的过程。宏观证据如外形是否为环形、碗状,坑内有无砾石层等,微观则是需要找到岩石和矿物冲击变质的证据。其他如地层层序相反、陨石碎片、特殊元素地球化学异常等也可作为判定参考。而在所有这些证据中,被撞击靶岩发生的冲击变质结果才是核心的诊断性证据,其他的都是附加判别依据。

  这样严苛的判断标准是有原因的,在地球环境中,环形构造的形成原因很多,好似悬疑案件中巨大的干扰信息——地壳地质构造变动、喀斯特天坑、盆地、冰斗、火山口、地表岩石的风化剥蚀等都能形成环形构造。它们的形貌看起来和陨石坑十分相似,“基因”却是大相径庭。以中国来说,曾被疑似为陨石坑的贵州息烽环形构造后被学者证实为古老的盆状向斜在构造作用下形成的涡旋构造,而粤北始兴县的“龙斗攀”环形坑则是山间河谷型侵蚀盆地。而在这所有的干扰中,微观的冲击变质证据有着独特的优势——以矿物击变面状页理为例,在地球上除了陨石撞击和核爆炸,任何其他地质作用包括火山喷发、构造运动和地球深部高温高压等都不可能在矿物中产生这种特殊的矿物变形特征。

  雷公墨和白沙环形构造 一对未解之谜

  海南白沙黎族自治县有一处疑似陨石坑,这里茶园青葱,土地肥沃,但“血统”未明。在这片大地上还有一种争议颇多的“宝贝”——雷公墨。关于它更是众说纷纭,不少研究者认为,雷公墨是陨击形成的,但反对者则称它更可能是火山的产物。图中近景是两块黝黑的雷公墨,远景是白沙疑似陨石坑。它们是海南大地的一对秘密。

  身份可疑的辽宁“陨石山”

  东北以陨石雨著称,吉林陨石博物馆吸引了众多爱好者,而在距离沈阳不远处,还有一处被称为“陨石山”的地方。当地人认为,山上的诸多巨石也是天外来客。不过,这座所谓的“陨石山”并未获得科学界的公认。一位资深学者称,中国目前对陨石和陨石坑的研究和命名都有诸多不科学不严谨之处。在“陨石热”的背后,实则一片混沌,科普工作仍任重道远。

  今天,笼罩在“圈里”大海碗之上的层层迷雾终于消散,中国陨石第一坑的曲折身世和底细也终于呈现于世人面前——从地面向下,先是107米厚的湖泊相沉积物,再往下则是厚度为188米的冲击角砾岩,然后才是碎裂的基岩。通过放射性同位素定年分析,这一撞击事件约发生在距今5万年前,击中岫岩的陨石直径不超过100米,却爆发出数百颗原子弹的威力。这巨大的能量不仅让陨石在天际大冲撞一刻化为无数碎片和气化,还撞出来一个直径1800米、深度近500米的大坑。在漫长的岁月里,这个坑曾发育成为湖泊,3.9万年前坑缘出现了缺口,遂逐渐演变为今天的碗形凹地。这也解释了“圈里”的种种怪现象——大坑里水源丰富,植被茂盛,使土壤变成了含碳量较高的黑色泥炭土,易燃烧。泥炭土层中的水不流动,所以水质不好,所谓浮油则可能是腐殖质。

  这个漫长的故事说完了,可我心中的疑问仍在生长着。似乎感觉到了这一点,陈鸣老师补充道:“陨石坑的发现往往与一个区域的地质地貌有关,目前看来,发现陨石坑较多的国家大都位于古老地块、地质活动不太多的地方,如北美、北欧、澳大利亚等。中国地质构造活动十分活跃,板块俯冲、造山运动、火山作用和风化侵蚀等都会侵蚀、破坏陨石坑,难以寻觅也就在意料之中。另一个重要的原因是,陨石坑研究是多学科的交叉,涉及地质、地球物理、地球化学、同位素年代学、环境地质等诸多领域,中国虽然先后报道过一批疑似陨石坑,但由于科研能力、资金支以及国际交流等方面存在欠缺,所以在岫岩陨石坑之前一直没能找到关键证据。”

  至此,这件悬疑案件终于在我心中真相大白了。

  岫岩陨石坑 寂寞的宇宙吻痕

  作为天外来客和地球亲密接触的痕迹,陨石坑也被形象地称为“宇宙的吻痕”。国际科学界已经公认,陨石坑对研究地球古环境和古生物变迁以及成岩成矿作用等都具有重大意义。今天,不少陨石坑已成为访客如织的科普基地。2013年的初春,我们的摄影师再次来到了辽宁岫岩陨石坑。“中国第一陨石坑”的身份已经确定三四年了,可它仍然冷落而寂寥,村民收集的柴禾寂寞地躺在山梁上,等待着花开的时节。

  “陨石坑除了成矿、成湖,也是博物馆和旅游胜地,且具有重大的科学意义。它们带来的丰富宇宙信息也异常珍贵,在美国,陨石坑是航天员们重要的训练基地,也是研究宇宙飞船如何软着陆的试验场。”陈鸣道。

  对于岫岩陨石坑,他希望这个“大海碗”能成为中国的陨石坑博物馆。“德国的里斯陨石坑几乎看不出坑形,却举世闻名,访客络绎不绝。中国这么大,却没有一个类似的科普基地,实在是遗憾。”

  在采访结束时,他郑重地说,中国很可能不止一个陨石坑,有待人们继续发现和证实。而关于岫岩陨石坑的深入研究工作,也不过算是刚刚启程。

  陨石坑,地球上宇宙礼物的魔盒,它们还会带给人类怎样新鲜的宝藏,激发出怎样的惊喜呢?

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