中国境内发现首个陨石坑 具重大科研意义

• 发表于：2010-11-14 09:30:29
• 作者:痛打秋草组发短信加好友更多作品

    岫岩陨石坑钻孔剖面图

    岫岩陨石坑地理图

    撞击模拟图

    石英击变面状页理

    显微镜下的柯石英

    角砾岩岩芯

    陈鸣博士接受羊城晚报记者采访

    羊城晚报记者 朱绍杰 李艳文

    2010年7月，国际权威学术期刊《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）发表了陈鸣博士等人有关岫岩陨石坑中柯石英发现的论文。

    这意味着，中国境内首个被严格科学证实的陨石坑获得了国际科学界的肯定。

    岫岩陨石坑被证实的消息，在中国科学界引起不小震动，而各类媒体上沸沸扬扬的有关岫岩陨石坑的传闻，什么井水漂着油，土能当煤烧，让辽宁鞍山这个叫做“罗里圈”的小山沟，变得神秘莫测。

    真相究竟为何？近日，我们采访了这一项目的主持人―――中科院广州地球化学研究所的陈鸣博士。

    1　陨石坑―――价值重大

    2009年11月，陈鸣和他的研究小组，在位于辽东半岛北部的岫岩满族自治县苏子沟镇丘陵山区一个环状地质构造中，发现了大量超高压矿物柯石英。大量超高压矿物柯石英的发现为该坑的撞击起源提供了确凿证据。

    这不是中国第一次发现疑似陨石坑，但这是第一次被科学地证实的陨石坑。

    岫岩陨石坑，距离岫岩县城东北方向直线16公里。从坑外山脊上往下望，这里就好似一只大碗，坑直径约为1800米、深约150米，陨石撞击事件发生在约5万年前。

    陨石撞击地球，对地球生态带来极大影响。

    最著名的事件是，6500万年前，一颗巨大的陨石落在今天墨西哥的尤卡坦半岛上。无比的冲击力使得大量灰尘被推入大气层中，遮蔽了阳光，降低了植物的光合作用，进而造成全球各地的生态系统毁灭性效应，令地球上的大部分生物包括恐龙灭绝。之后哺乳类动物兴起，才有人类文明的发轫。

    天外来客与地球亲密接触后的“吻痕”―――陨石坑，同样有着重大价值。它对研究地球的形成和演化，古气候、古环境和古生物变迁，以及成岩成矿作用等等，具有重要的科学意义。某些保存良好的陨石坑就因其特殊的科学内涵和自然景观，被开发成为自然科学博物馆、世界自然遗产和旅游胜地。

    不是每一个人都是科学家，都关心天体与地球科学，但对于普通人而言，这些宇宙运动的遗迹，简单直接地向我们展示了人类与太空之间的某些关联。

    2　罗圈坑不神秘

    “坑内的许多怪事只是侧面，与撞击事件本身并没有密切的关联。”接受采访的陈鸣博士对记者这样说。

    岫岩陨石坑被证实的研究成果，得到科学界认可，被誉为“2009年重要科学发现之一”。同时，也引起了社会的广泛关注。

    中央电视台科教频道《走进科学》栏目于今年8月播出了专题片“神秘的罗圈坑”。其他媒体也纷纷报道，并不约而同地提及陨石坑内的怪事。

    “首先，这里的水与外边截然不同。村里很多人家打井取上来的水都漂着一层油，根本没法喝。除了上面漂着一层油外，还有件怪事，就是这里的地下埋藏着一种黑色的泥土，挖出晒干之后表面有白色的霜，扔到火里还能烧。”

    更有人宣称对坑内64户人家的身体健康做了调查，或称“天外来客”带来了有害元素，或称他们特别长寿。

    一篇篇报道为岫岩陨石坑蒙上一层层神秘面纱，令人真假莫辨。

    “陨石落在地球上，并不带来特别的有害元素和有益元素，因此对人体健康没有大的影响。陨石撞击形成陨石坑，与怪事之间没有必然的联系。”他说道。

    事实上，坑内大量的植物死亡后不断被埋在地下，经过千万年变成了炭，这里的土就变成黑色的“泥炭土”，晒干后当然就能燃烧。位于泥炭土层中的水不能流动，水质自然不好，在烧开之后也就有浮油出现。这些“怪事”只是发生在坑内，成因都是撞击后数万年里自然形成的。

    “被怪事”的陨石坑其实一点不怪。

    3　结束30年的尴尬

    可不可以说，岫岩陨石坑的证实背后是一份较真的执著呢？也许正是这份执著，让陈博士和他的团队结束了中国陨石坑研究领域长达30年的尴尬。

    众所周知，中国领土约占地球陆地总面积1／15，但是却一直没有证实和发现陨石坑。这成为中国地球和行星科学界多年来一直困惑的问题，也深受国际科学界的关注。“有同行的外国学者问我，中国是地质大国，为什么陨石坑相关研究这么多年都毫无突破？”陈鸣博士回忆起在德国的岁月。

    自20世纪60年代初地球表面第一个陨石坑（美国巴林杰陨石坑）被证实以来，至2009年1月，世界上已发现176个陨石坑。而中国自上世纪80年代开始，就投入大量人力物力寻找、论证境内可能存在的陨石坑。虽然先后报道过一批疑似陨石坑，但一直没有找到陨石撞击的关键证据。

    什么原因？

    从客观上说，中国地质板块活动十分活跃，板块俯冲、造山运动、火山作用和风化侵蚀等等，使得大量的陨石撞击坑被侵蚀、破坏和改造。而且不少疑似陨石坑地处偏僻，条件有限，研究人员难以涉足。陈博士在选择研究对象时也曾考虑过边疆地区某些环状构造，但最终也因难以开展工作放弃了。这些客观条件限制给寻找和证实陨石坑造成一定困难。

    但是，陈博士认为问题的关键在于“领域问题”，陨石坑研究是跨学科研究，涉及地球学、行星学和冲击波物理学，“核心问题是冲击辨识。地球上圆状的地质地貌有很多，可以是火山，可以是天坑，但陨石坑却不多，而且有本质的区别，是经过天体撞击地表形成的，核心证据是撞击爆炸的特殊痕迹。”现实中，国内曾从事陨石坑探索的不少行家可能缺乏这方面的物理学基础，给证实陨石坑带来困难。

    从20世纪80年代初，国内一些科学工作者，陆续对岫岩坑进行实地考察、构造解译、地质填图、人工重砂样品分析等工作，但一直未能完成确定陨石坑的论证。陈鸣回忆说，2006年底，他中断手头上关于天体撞击、矿物学方面的工作，转入陨石坑研究，“再不做，自己身体条件就不允许的了”。

    4　专家说：百度百科有偏差

    在采访中，陈博士还多次谈及外界对于陨石坑知识的某些偏差。如百度百科等网络资料中说，陨石坑的科学标准之一是中央必须有“中央锥”。他就此提出更正：“直径4公里以上的陨石坑才有可能出现中央锥。”

    关于判断、证实陨石坑的标准，陈博士给出的答案和网络上的说法有些区别，“国际陨石坑科学界对陨石坑判别的诊断性证据是被撞击靶岩发生的冲击变质结果，关键证据包括撞击形成的超高压矿物，矿物击变面状页理，矿物击变玻璃等。坑的形态和其它地质和地球化学特征通常作为陨石坑的附加判别依据”。

    柯石英是在超高压条件下形成的二氧化硅天然矿物。在陨石撞击引起的高温超高压条件下，地表岩石中的常见造岩矿物石英有可能转变为高密度的柯石英。地球上第一个被确定的陨石撞击坑（巴林杰陨石坑）就主要归因于柯石英的发现。地球上大约15%的陨石坑中已经找到撞击形成的柯石英。柯石英被国际科学界确定为地表陨石撞击构造的诊断性证据之一。

    在陨石坑地层295米深处发现的角砾岩，是经过陨石撞击而形成的石头。它显示了强烈的冲击变质特征，这也是证实陨石坑的重要证据之一。

    陨石撞击还会引起石英的变化，形成石英击变面状页理。在自然界中，石英击变面状页理的形成，仅可通过大规模陨石撞击引起的冲击波作用而形成。石英在冲击波作用下发生变形和局部的非晶化转变。这是矿物受冲击而产生的一种特殊效应，任何其他地质作用都不能复制这种效应。 而他们的研究小组，正是在岫岩陨石坑找到了这三个关键证据。

    5　万年前的故事

    “研究过程一定非常困难吧？”

    听到这句很落俗套但不能不问的问题，这位研究组领头人挥了挥手，笑了一笑：“已经讲得足够多了”，“最大的困难是现场钻探，碎石多，打不下去。”

    他还是简单地补充了一句，算是给记者一个交代。

    历时3年，他们的努力终于得到回报。

    研究结果表明，岫岩陨石撞击坑区岩石为20亿年前形成的早元古代变质岩。通过对坑内物质的放射性同位素分析，初步确定陨石撞击事件发生在5万年前。事件来自一个直径不超过100米的陨石，撞击深度为400―600米，击碎的岩石回落形成近200米厚的砾岩层。

    陨石撞击坑形成后，坑内积水形成了小湖泊并沉积了上百米厚的湖泊沉积物。大约在3.9万年前，地势较低的岫岩坑东部形成了缺口，积水流出并侵蚀山体，最后湖泊消失，演变为如今所看到的碗形凹地。

    岫岩坑的证实，填补了中国领土上这类独特地质构造形迹的空白。但是，陈博士说，工作并未结束。“有关这个陨石坑撞击物理化学效应、撞击实践年代学、撞击构造等还有大量的工作要继续完善，”他说，“当然，我希望国内在这个领域还有更多的突破。”

    相较于工作上的困难和成绩，陈鸣博士似乎更愿意谈论他对陨石坑的看法。

    对岫岩陨石坑的后续科学研究及开发前景，从专家到政府到民间，都有种种设想和建议。岫岩陨石坑保存完好，大小和形态具有观赏性与震撼性，交通方便，不少意见认为，它具备开发成为天然陨石坑博物馆（或陨石坑地质公园）的基本条件。

    对此，陈博士持乐观其成的态度，“德国的里斯陨石坑，面积之大几乎看不出坑形。但是游人却是不论季节，络绎不绝。我甚至见到很多日本人、韩国人。我当时就想，假若中国有，亚洲人又何必跑到欧洲去看呢？”

    同时，他也认为，仅仅只看到它的旅游价值就太局限了，它甚至可以作为一个地标，对提高全民科学素质发挥长期影响。

    “陨石坑能把人类和太空的距离拉近，天体依然神秘，天体撞击依然神秘，但它们就在我们身边。”

    世界上著名的陨石坑

    美国巴林杰陨石坑

    它是地球上第一个被确认的陨石坑。大约5万年前，一颗直径40米、重达30万吨的小行星，以每秒25公里的高速冲进地球大气层，在如今的美国亚利桑那州留下直径约1.2公里、深174米的大坑。

    里斯陨石坑

    位于德国西南部，直径为25公里，是最年轻的大陨击坑之一。该坑缘高出坑底约200米，看不到坑中央的上拱，但高于周围约50米的一些丘构成直径约12公里的不规则环。它是在150万年前的陨击事件中成坑的，但很快被沉积岩覆盖，100万年（或200万年）前覆盖层因剥蚀移走，因此，坑的结构保存良好。

    加拿大清水湖

    魁北克省加拿大地盾上的两个环形湖（陨石坑），大约是在2.9亿年前由一对小行星在哈得孙海湾附近发生撞击形成。它们成为旅游胜地，是因为点缀的大量小岛形成了一系列美丽的小岛链。

    塔吉克斯坦喀拉库尔湖

    喀拉库尔湖位于海拔3900米的塔吉克斯坦帕米尔山脉中，直径25公里，靠近中国边境。这个湖是在大约500万年前的一次陨石撞击中形成的。