地外撞击作用与地球灾变环境

撞击理论是美国物理学家Alvarez等(1980)根据白垩系-第三系(K/T)界线粘土层中发现的贵金属元素铱的异常所提出的。十几年过去了,科学家们围绕着这一理论开展了广泛的争论和多方面的研究,取得了不少成果。到目前为止,在世界各地白垩系-第三系界线上发现的铱异常已有百余处。不少地方还发现了冲击变质矿物和冲击层。研究还发现显生宙以来生物的大量绝灭和地外物体的撞击具有近乎一致的周期性,大约为26Ma。最近又在墨西哥Yucatan半岛发现了一个隐伏的环形构造,被认为是与K-T撞击事件有关的陨击坑。虽然如此,撞击理论仍面临着不少问题。特别是关于异常铱的来源、陨击坑的确定、撞击作用对地球环境的影响以及生物绝灭的机制等方面还存在着不少疑问。深入的研究工作仍待继续。

K/T界线铂族元素丰度异常与地外撞击事件

遍布全球的Ｋ／Ｔ界线粘土层不仅存在着铱的丰度异常，其它铂族元素的含量也异常高，并且基本上保持着类似与地外物质中的丰度分布模式。实验表明，在粘土层中铂族元素主要呈可交换离子相和难溶金属相的形式存在，而在硫化物和硅酸盐相中的含量却很低。这与铂族元素来源于地外物体撞击的成因解释是一致的。此外，在铂族元素异常层位上普遍有超高温矿物变种（富镁铁尖晶石）、冲击变质矿物和玻璃陨石与其伴生。这些现象为Ｋ／Ｔ界线地外撞击事件的确定提供了无可争议的地质证据。

天门山震旦/寒武系界线上地外撞击事件痕迹

从湘西北天门山震旦—寒武系界线上发现的冲击砾裂、冲击角砾、冲击岩脉、微球粒撞击玻粒(microirghi-zites)、微球粒玻璃陨石(microtektites),特别是陨石碎屑残迹现象,可能表明:在震旦—寒武系界线上曾经发生过地外撞击的事件。

地外撞击球粒的成因探讨──以K/T界面事件为例

本文对KTB地层中富含尖晶石的地外撞击球粒的成份、矿物组成、构造特点等进行了系统研究，通过陨石消熔模拟实验的分析，以及陨石消融成因模式和撞击汽云凝聚成因模式的对比研究，认为该类球粒在成因上既有消融成因的球粒，又有撞击汽云凝聚成因的球粒，并且可能同时存在另外一种成因机制的球粒．

地外撞击诱发的气候循环和新冰期的形成

考虑全球反照率随温度的变化 ,利用零维能量平衡模式 ,对撞击能量与其诱发的气候循环和新冰期形成之间的关系进行了计算模拟研究 .当撞击坑的直径大于 1 5～ 2 0km ,全球气温在 1a的时间里会产生快速的降温 ,降温幅度取决于撞击能量的大小 .大约不到 1 0 0a的时间 ,下降趋势逐渐减缓 ,全球气温缓慢上升 ,并稳定在 2 5 0K .如果没有别的因素影响 ,这一平衡温度将会稳定地存在较长一段时间 ,有可能导致地球上冰期气候的形成 .结合新生代以来 6次撞击事件 ,包括 6 5Ma的白垩纪 /第三纪 (K/R)和 2 .4Ma的第三纪 /第四纪 (R/Q)界线事件以及距今 34Ma ,1 5Ma ,1 .1Ma和 0 .73Ma前的北美玻璃陨石、捷克斯洛伐克玻璃陨石、象牙海岸玻璃陨石和澳 -亚玻璃陨石事件的古气候变化记录 ,估算巨大地外撞击作用诱发的冷期—回升—正常的古气候循环 ,每一阶段所需的时间为 1 0 4 ～ 1 0 5a.多期次的 2 .4Ma撞击事件可能是诱发第四纪特有的、频繁激烈的周期性冰期

K/T界面冲击层的岩石矿物特征及其对论证地外撞击事件的意义

分布在世界各地的K／T界面剖面，尽管形成环境各异，但彼此之间的岩石矿物特征却有许多共同之处。对于大多数剖面来说，界面粘土层的底都普遍存在着一个结构特别的冲击层。冲击层的厚度在全球的分布并不均匀，北美和加勒比海地区可达2～50cm，而其它地区则只有几厘米。冲击层的厚度可能反映了距离撞击坑的远近。详细的岩石与矿物学研究结果表明，在北美和加勒比海地区冲击层实际上具有双层结构特征。上面的一层称为火球层，除了富集Ir和其它地外指示元素外，还含有大量的烟灰和富Ni镁铁尖晶石。下面的溅射层则含有大量的冲击玻璃球粒（玻璃陨石）和冲击变质矿物。K／T界面冲击层的发现为Ir异常的地外撞击成因解释提供了更为直接的物理证据。

陕西段家坡黄土剖面沉积界线铱的赋存状态及其对N/Q地外撞击事件的启示

采用悬浮沉降法对陕西段家坡黄土剖面第三系—第四系界线样品进行了粒级分选，然后用中子活化分析方法测定了铱和其他微量元素在不同粒级中的含量。实验结果显示，铱在不同粒级物质中的含量按以下顺序增加：粗粉砂（３０～１０５μｍ）＜砂粒（＞１０５μｍ）＜细粉砂（２～３０μｍ）＜粘土（＜２μｍ）。在粘土颗粒物质中，铱的最高含量达８５６ｐｇ／ｇ，较全岩样品富集约１５倍。除了金之外，其他元素（包括Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ等亲硫元素）在不同粒级中的分布形式与铱显著不同。很显然，铱和其他元素有着不同的来源，界线黄土中铱的异常富集不可能由火山活动或者表生地球化学作用所形成，而极有可能和上新世末（２．４ＭａＢＰ）发生在南太平洋的地外撞击事件有关。这一实验结果表明，南太平洋Ｎ／Ｑ地外物体撞击事件产生的爆炸尘埃可能扩散到了北半球。作为一种近似，以黄土剖面Ｎ／Ｑ界线附近铱的剩余通量作为全球平均，可以估计该撞击物体相当于一直径为２．６ｋｍ的Ｃ１型碳质球粒陨石球体。

地外物体撞击与地球演化

本世纪50年代以前,在地质科学中占绝对统治地位的是均变论,人们在地质记录中观察到的所有大的变化,如大面积的岩浆喷溢、造山运动、大陆冰川作用、生物灭绝、大陆分裂、板块运动等。

天门山震旦/寒武系界线上可能撞击事件目标地层展布与分析

可能发生在中国扬子地台震旦—寒武系界线上地外撞击事件的目标地层应该是湘西北天门山震旦—寒武系界线上的Ni-Mo多金属元素富集层及其相对应的层位。文中分析了这一目标地层的展布和地质特征。这一特殊层位对于上下地层沉积环境的演变有着重要的意义。

撞击地层学及其研究进展

地质历史中的地外物体撞击地球事件可在撞击点、近源区和远源区分别形成撞击坑熔融岩体、近源溅射岩席及海啸沉积和远源溅射层等一系列撞击地层层序。撞击地层有其独特的物理学和化学特征,与正常沉积作用、火山喷发和板块碰撞等成因的地层显然有别。通过对撞击地层层序的时空变化、所包含的撞击成因矿物、撞击微球粒和微玻璃陨石以及古生物和地球化学异常等的研究,可以了解撞击事件的发生频率、幅度和撞击天体的性质等,也为探索生物和地球环境的灾难性变化及其起因提供了新的思路。

大撞击＝大灭绝？

地外天体的撞击看起来越来越像是地球生命史上还没有破案的最大谋杀事件的罪魁祸首.

天体化学:地球起源与演化的几个关键问题

以近几年天体化学研究取得的一些重要成果，论述了对于认识地球的起源和演化进程的重要意义。地球主要由一套具有独立化学成分组成的硅酸盐质星子群随机碰撞吸积而成。地球的星子堆积形成方式和初始化学成分的不均一性制约着地球后期的非均一、非均变演化过程。以１８００Ｍａ为转折点，地球的演化具明显的两阶段演化特征：早期以初生壳体———星子源地体的形成和发展为特点，后期以岩石圈板块运动为特点。地球演化史中的地外撞击事件，是太阳系形成机制———碰撞吸积作用的继续，是地质历史生物、沉积、岩浆、构造等演化的重要营力之一。

灾变环境与铂族元素核分析技术

概述了由核分析技术测定铱在研究灾变环境中的应用 ,提出了白垩纪 /第三纪生物绝灭事件的地外撞击理论 。

我国动高压物理应用于地球科学的研究进展

20世纪80年代末,经福谦院士开创了我国动高压物理在地球科学和空间科学中的应用研究这两大动高压研究的新领域("开天"、"辟地"),并领衔我国迄今唯一的地球深部物质科学重大研究项目———地球内部几个重要界面物质的高温高压物性研究,指导了我国超高速碰撞与空间碎片防护的研究。系统介绍了在经福谦院士指导下,我国应用冲击波技术对下地幔矿物(Mg,Fe)SiO3钙钛矿和MgO-FeO体系的高压相变和高压状态方程、铁的高压熔化线、外地核中轻元素的限定、地外物体撞击地球等几个热点问题研究取得的进展。谨以此文缅怀经福谦院士辞世一周年。