研究陨石的沉积学意义

如题所述

陨石是天外来客,是迄今为止人类直接以太阳系获得的主要物质。越来越多的事实说明,地球的形成与宇宙的影响是分不开的,原始地球各圈层的形成与太阳系的形成和发展有密不可分的联系。因此,研究陨石对于人类认识地球的起源、成分、结构和演化有很重要的科学意义。研究陨石的沉积学意义如下:

1.是认识沉积圈层中关键地层界线上特殊沉积层成因的钥匙

自1979年Alvarez在意大利和丹麦的白垩系/古近系界线上发现特殊黏土层沉积后,先后又在前寒武系/寒武系界线(张勤文等,1984;许靖华等,1986)和二叠系/三叠系(孙亦因等,1984;徐道一等,1985,柴之芳等,1986)界线上也发现有特殊沉积的黏土层。这些黏土层中铱(Ir)的含量异常高,而地球上铱(Ir)的含量非常低。1980年,卢斯·阿尔瓦里斯与他的同事提出小行星碰撞说以解释白垩系/古近系界线上黏土层成因和界线处的生物群集灭绝。以此开始,地球科学家对陨石撞击地球产生的后果有了更强烈的兴趣。

2.是地球表面一些盆地形成的动力

陨石坑(Meteorite Crater)(较大的陨石坑又称环形山)是行星、卫星、小行星或其他天体表面通过陨石撞击而形成的环形的凹坑(图11-11)。

图11-11 陨石坑的形成过程示意图

在地球上由陨石撞击所形成的陨石坑内内常常会充水,形成撞击湖,在湖泊中发生湖相沉积。所以,地球、月球、水星、火星及其卫星表面圆形坑和环形山构造形成的动力即为陨石轰击成因。同时,在这一过程中巨大陨石的撞击,对研究地球和其他星球的形成、原始热和自转轴变迁的影响,以及为研究岩浆活动,突变事件和星球演化可提供宝贵的资料。

3.阐明了地球表面板块运动的动力来源

板块构造学说是20世纪60年代提出的一种新的全球构造学说。1968年勒皮雄根据各方面的资料,首先将全球岩石圈划分成六大板块,即太平洋板块、欧亚板块、印度-澳大利亚板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块。除太平洋板块几乎完全是海洋外,其余五大板块既包括大块陆地,又包括大片海洋。随着研究工作的进展,又有人进一步在大板块中划分出许多小板块。如美洲板块分为北美板块和南美板块,东太平洋单独划分为一个板块,欧亚板块中分出东南亚板块以及菲律宾、阿拉伯、土耳其、爱琴等小板块。

已有的研究成果表明,板块运动与小行星碰撞地球关系密切,正是小行星高能量碰撞地球导致地壳破裂形成板块,并使板块在硅镁层上漂移运动。

4.认识包括所有恐龙在内的许多地球生物灭绝的原因

在地球沉积圈层演化过程中,发生过多次的生物绝灭事件。其中,65Ma前地球上发生的恐龙灭绝事件,研究认为这可能是由于一个巨大的小行星或彗星对地球的撞击的结果(65Ma前有一颗小行星撞到了墨西哥尤卡坦半岛上)。美国最近的计算机模拟也表明了这一点。直到12年前,这个巨大的陨石坑才被发现。以2001年12月起,德国波茨坦地理研究中心开始了这方面的研究。这个天体可能以相当于100亿颗原子弹的冲击力在地球表面撞出了几千米深的裂缝。撞击的碎片纷纷散落,引起了强烈地震、海啸、大洪水和大火灾。这次碰撞产生的大量灰尘和气体混合到大气中,遮天蔽日,使气候出现反常。先是大火,再是冰川,接下来又是难以忍受的炙热。这场生态灾难造成了植物群和动物群的灭绝,其中包括恐龙。

5.丰富沉积学内容和理论

将来自天外降落在地球表面的陨石及由陨石撞击地球形成的陨石坑纳入到沉积学的研究领域,将进一步丰富沉积学的研究内容,深化沉积学的理论体系。

6.有助于认识地球上生命的起源

据2010年3月31日俄罗斯国际文传电讯社报道,俄拉沃奇金行星防护中心的科学家叶甫盖尼·德米特里耶夫宣布,他在坠落于俄罗斯通古斯卡和克拉斯诺图兰地区的陨石中找到了已经石化的生物片段。他认为,这些已经石化了的生物片段是证明有外星生命存在的有力证据。这些特殊的“骨架”片段均非常微小,只能在显微镜下才能看到。德米特里耶夫认为,它们可能来自于木星或是其他巨星行星的某颗卫星。

通过对来自不同地点的陨石标本进行分析,德米特里耶夫得出结论,在那些孕育出这些陨石的行星上可能也曾或是至今仍存在有由水构成的海洋。如果他的结论最终得到证实,那么地球上最早的生命形态很可能来自于地球以外的某个地方(据2010年3月31日09:57腾讯科技,俄科学家称:找到证明外星存在生命的证据)(图11-12,图11-13)。所以,通过陨石研究对于探讨地球上生命起源意义重大。

总之,对于陨石及陨石坑的研究对探讨地球的形成和演化,古气候、古环境和古生物变迁,以及成岩成矿作用等都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。所以,深化对陨石研究不仅是沉积学的重要任务,也是地区科学的重要任务之一;研究成果具有重大的理论意义和实际价值。

图11-12 包含有疑似地外遗骸的陨石碎片

图11-13 微镜下看到的疑似地外生命的骨骼片段

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