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陨石撞击的过程及几个典型陨石坑的形成

2024-12-20 12:04:17 编辑:join 浏览量:529

陨石撞击的过程及几个典型陨石坑的形成

1.陨石撞击的过程

简单来说,即撞击,抛射,成坑,塌陷四个阶段。

如图1、图2,为陨石坑所形成的几个阶段。

你可以把陨石坑的形成过程想象成水珠滴落到水面上,然后在水面上形成的涟漪一样。可以看到水波的中心也会鼓起来。

2.如何判断陨石撞击坑的存在

(1)有震裂锥的存在,其具有明显条纹的锥形构造,条纹高度从1厘米到几米,从锥顶到侧翼延申呈马尾状,它的存在表明该处受到过猛烈的高压撞击。如图3所示。

(2)矿物存在层状变形特征:组成岩石的主要矿物颗粒结构出现狭窄层状玻璃质,它们平行排列,这是矿物微观结构的证据。

(3)出现高压下的矿物相,如石英转变为柯石英。

3.典型的陨击构造

(1)希克苏鲁伯陨击构造

是一个位在墨西哥尤卡坦半岛的撞击陨石坑,埋藏在地表之下。这个陨石坑的名称,取自于陨石坑中心附近的城市希克苏鲁伯;希克苏鲁伯在马雅语意为“恶魔的尾巴”。根据推测,陨石坑整体略呈椭圆形,平均直径约有180公里,是地球表面最大型的撞击地形。希克苏鲁伯陨石是全世界所有已知爆炸事件中规模排名第一的,规模相当于100兆吨黄色炸药( TNT当量)。

从岩石的同位素研究得知,希克苏鲁伯陨石坑的年代约为6,500万年前,时当白垩纪与古近纪交接时期。由于该陨石坑的规模与年代,希克苏鲁伯陨石坑常被认为是造成白垩纪-第三纪灭绝事件的成因,并造成恐龙等生物的灭绝。当时一颗直径10km的小行星或彗星以45°角撞击,破环了尤卡坦半岛的大部分。 希克苏鲁伯撞击事件会引发大规模海啸,并使大量高热灰尘进入大气层,而撞击地点会在数秒内被撞击后再度落下的喷出物覆盖。撞击体的碎片与再度落下的喷出物,会造成全球性的火风暴。而极大的撞击波可能引发各地的地震与火山爆发。撞击事件会造成大量的灰尘进入大气层,长时期遮蔽阳光,妨碍植物进行光合作用,而在食物链上层的草食性动物、肉食性动物也跟着灭亡,造成生态系统的瓦解。撞击事件也可能造成大量的二氧化碳进入大气层中,形成明显的温室效应。该撞击很可能引起了地球自转和公转特征的改变,例如日地距离的变化,导致太阳光照强度下降,也引起了印度的火山长时间的活跃的喷发。总之多种因素,导致气候变得更加寒冷干燥温差增大等,植物光合作用下降,不利于生物的生存。如图5的模拟图。

希克苏鲁伯陨击的发现是在1978年,地质学家格伦·彭菲尔德(Glen Penfield)在墨西哥湾利用飞机进行地磁学调查,替墨西哥石油公司从事石油探勘工作。格伦·彭菲尔德发现在尤卡坦半岛外海的海床之下,有个直径达70公里的对称环状地形,如图4。随后他调阅于1960年代制作的尤卡坦半岛重力异常图,发现尤卡坦半岛也有一个弧状地形,两者组成一个完整的圆形结构,直径达180公里宽,中心接近希克苏鲁伯。

(2)巴林杰陨击构造

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方圆约1公里、深174米的大坑,如图6所示。它就是著名的巴林杰陨石坑,被称为“全世界第一个被科学家确认的陨石坑”。

过去科学家一直认为,它是一个死火山口。但是1903年,美国采矿工程师巴林杰提出它是由一块陨石在大约5万年前撞击地球而形成的陨石坑的看法,得到科学家的确认,此后该坑被命名为“巴林杰陨石坑”。梅洛诗教授与英国伦敦帝国大学的科学家加雷思.科林斯使用数学模型进行陨石撞击地球的计算,澄清了以下四个问题:

第一,他们发现形成巴林杰陨石坑的天外来客是一颗初始重量为30万吨、直径为40-50米的镍铁质陨石,如图7。

第二,在进入大气后到达 14公里高度时,该岩石的一半粉碎为碎片,而另一半保持完整,并以大约每秒钟12公里的速度坠向地面。

第三,计算发现,所形成的碎片逐渐扩展,在5公里高度形成了一个直径为200米的岩石碎片云,形状如同一块大烙饼。

第四,虽然陨石每秒钟12公里的速度并不算是很低,但却不足以导致岩石熔化。

(3) 弗里德堡陨击构造

弗里德堡陨石坑的直径大约是250至300公里,大于直径约200公里的索德柏立盆地和直径约170公里的希克苏鲁伯陨石坑,如图8。因此弗里德堡陨石坑是目前地球上已确认最巨大的撞击结构。虽然位在南极洲的威尔克斯地陨石坑直径可能达到远大于弗里德堡陨石坑的500公里,但目前尚未确认。弗里德堡陨石坑的年代超过20亿年(约20.23±0.04亿年),形成于古元古代,是地球上最古老、曾被列为最大的陨击构造之一,因此该撞击坑是已知地球年代第二古老的撞击坑,只比俄罗斯卡累利阿共和国的苏阿夫湖撞击坑的年代(约24亿年)少3亿年。该撞击坑的中心最早被认为是因为火山爆发造成的穹丘;但在1990年代中期发现了该地是撞击坑的证据,因为在附近瓦尔河的河床发现了震裂锥。

虽然在太阳系中多环结构的撞击坑相当常见,但在地球上这是少数几个多环结构的撞击坑。因为侵蚀作用和板块运动等地质作用会将地球上大多数的多环结构撞击坑摧毁。虽然原来的坑已经被剥蚀,但从照片仍可以辩其痕迹。该撞击坑由三个同心环组成,内环直径为180km。据推算,它是由一颗直径10km的小行星撞击形成的。

以上材料引用自

标签:陨石坑,陨石,撞击

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