地球自形成以來經(jīng)歷了無數(shù)小行星、彗星和大流星體的撞擊，其中一部分撞擊事件以隕石坑的形式留下記錄或遺跡。而地球上的大部分隕石坑經(jīng)歷過長時間的地質(zhì)作用已無跡可尋。
世界上第一個被確認的隕石坑
——美國巴林杰隕石坑（Barringer Meteor Crater）
2019年12月24日，國內(nèi)知名的科學(xué)期刊《科學(xué)通報》在線發(fā)表了中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所陳鳴研究員等人的論文：依蘭隕石坑：我國東北部一個新發(fā)現(xiàn)的撞擊構(gòu)造。
此文一出，雖然新聞媒體有過廣泛報道，但總體感覺大眾好像對此關(guān)注不多。其實，目前世界上一共發(fā)現(xiàn)了190個隕石坑，而中國這么大的國土面積，迄今為止僅有“遼寧岫巖隕石坑”唯一一個撞擊坑獲得了國際認可！因此，依蘭隕石坑一旦獲得國際認可，將成為我國第二個被確認的撞擊坑。
中國及周邊已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的部分隕石坑位置
（圖中白色的氣球代表隕石坑）
迄今為止中國唯一獲得國際認可的隕石坑
——遼寧岫巖隕石坑
依蘭隕石坑位于我國黑龍江省哈爾濱市依蘭縣境內(nèi)，地理坐標為：北緯46°23′03″，東經(jīng)129°18′40″。依蘭縣地處東北三江平原西部邊緣，低山丘陵地區(qū)，隕石坑位于依蘭縣城駐地依蘭鎮(zhèn)的西北方向大約18km處。
巴蘭河從西北往東南方向流經(jīng)隕石坑?xùn)|部，在離隕石坑?xùn)|南方向大約19km處注入松花江。該區(qū)域大地構(gòu)造位置屬于東亞造山帶東部，自新元古代晚期以來構(gòu)造和巖漿活動強烈，依蘭隕石坑坐落在白堊紀花崗巖基巖上。
依蘭隕石坑直徑為1850米，深度150米，坑體總體呈現(xiàn)為碗狀形態(tài)，部分坑緣缺失?，F(xiàn)存的坑緣明顯高出周圍地表，以凸起的環(huán)形山脊產(chǎn)出。
（a）隕石坑全景照片，無人機拍攝。隕石坑大部分區(qū)域被密集森林覆蓋；（b）隕石坑衛(wèi)星遙感圖像（Google Earth 2013年12月7日資料）；（c）等高線地形圖，圓形虛線表示隕石坑位置（圖片引自：陳鳴等. 科學(xué)通報，2019）
依蘭隕石坑是一個簡單碗形隕石坑，坑緣主要由松散堆積的花崗巖碎屑和花崗巖礫石構(gòu)成。除了地表廣泛發(fā)育的薄層土壤之外，隕石坑底部的主要填充物質(zhì)為撞擊產(chǎn)生的花崗巖角礫和碎屑以及湖泊相沉積物。由于南部坑緣的大規(guī)模缺失，隕石坑內(nèi)部洼地與坑外東南部一條長達數(shù)公里、而且下降坡度的寬闊槽狀凹地以及巴蘭河谷連接在一起。
（a）隕石坑底部人工溝槽揭露土壤薄層之下的花崗巖角礫堆積，溝槽深度60cm，溝槽距離坑體內(nèi)壁約為100m；（b）新鮮的花崗巖角礫（圖片引自：陳鳴等. 科學(xué)通報，2019）
根據(jù)土壤、湖相沉積物和花崗巖角礫堆積之間的產(chǎn)狀關(guān)系，研究團隊認為湖相沉積物的下伏物質(zhì)應(yīng)為花崗巖碎屑和角礫堆積。
在坑底中心土壤和湖相沉積物界面附近采集樣品，經(jīng)過14C年齡測定，研究團隊認為隕石坑內(nèi)的湖泊消失于大約1萬年前。
隕石撞擊的證據(jù)：石英沖擊變質(zhì)特征
研究團隊前期將隕石坑沖擊變質(zhì)特征研究重點放在了對石英面狀變形頁理（PDFs）的調(diào)查。依蘭隕石坑的基底巖石為堿性長石花崗巖，花崗巖的石英含量約占35%。靶區(qū)巖石豐富的石英含量為調(diào)查撞擊產(chǎn)生的沖擊波效應(yīng)提供了理想的樣品。
石英面狀變形頁理是近幾十年來國際科學(xué)界在地球隕石坑判別中使用最廣泛的沖擊變質(zhì)診斷性證據(jù)之一。
研究團隊在130個碎屑樣品制作的薄片中，54個薄片發(fā)現(xiàn)了含有石英面狀變形頁理（PDFs）的石英顆粒。
巖石和礦物碎屑中含面狀變形頁理（PDFs）的石英顆粒
（a）花崗巖碎屑中石英發(fā)育一組平行于(0001)PDFs（NE-SW方向），單偏光；（b）石英晶體碎片含2組PDFs（分別為北東-南西和北北西-南南東方向），單偏光；（c）石英晶體碎片含3組PDFs（分別為北西-南東、北-南和北東東-南西西方向）的石英，單偏光；圖中的符號Qz代表石英，F(xiàn)sp代表長石（圖片引自：陳鳴等. 科學(xué)通報，2019）
他們在依蘭隕石坑中發(fā)現(xiàn)的石英PDFs特征比較典型，頁理薄層明銳和平直，單層頁理厚度為1~2μm，同組頁理之間的間距為1~8μm，頁理延伸至整個石英顆?；虿糠智懈钍㈩w粒。
盡管研究團隊在前期已經(jīng)取得了突破，但是在隕石撞擊成坑的時間、坑底是否存在撞擊成因的角礫巖、撞擊坑南部坑緣消失的原因等方面還需要進一步開展工作。
目前已知的是依蘭隕石坑形成在白堊紀花崗巖基巖上，據(jù)此可以確定撞擊成坑事件應(yīng)發(fā)生在白堊紀花崗巖形成之后（即6600萬年以后）。但是隕石撞擊的具體時間，還有待進一步研究進行確認。
雖然依蘭隕石坑內(nèi)底部堆積的花崗巖質(zhì)撞擊角礫巖中石英PDFs的發(fā)現(xiàn)提供了礦物沖擊變質(zhì)的確鑿證據(jù)，但是目前采集到的大部分樣品沖擊變質(zhì)程度相對較弱。
相關(guān)研究表明，與依蘭隕石坑規(guī)模大小相似的隕石坑中的強烈沖擊變質(zhì)物質(zhì)，通常大量產(chǎn)出在坑底撞擊角礫巖單元的底部位置。因此，研究團隊后續(xù)擬于2020年3月份進行實地鉆井勘探，以期獲得隕石坑底部的強烈沖擊變質(zhì)物質(zhì)。
隕石坑南緣出現(xiàn)大規(guī)模缺失的原因
依蘭隕石坑顯示出奇特的侵蝕地形地貌特征：隕石坑大部分坑緣保存狀態(tài)良好，但坑體南部缺失了一段長度達2km的坑緣，占坑緣總長度約三分之一。
研究團隊目前認為南部坑緣的大規(guī)模缺失與特定外部地質(zhì)營力的方向性侵蝕作用和搬運作用有關(guān)，并推測南部坑緣的大規(guī)模侵蝕和移去很可能與冰川作用有關(guān)。
但是，1萬年前我國東北地區(qū)是否存在大規(guī)模的冰川作用尚存疑問，因此坑緣的破壞到底是冰川侵蝕還是別的原因，還需要進一步開展工作進行回答。
美編：趙亞楠
校對：張騰飛
