澳大利亞挖了幾十年黃金的老牌礦區(qū),誰能想到,一代又一代淘金客從這里挖走無數(shù)黃金,居然沒人發(fā)現(xiàn)腳下藏著個比黃金值錢得多的大寶貝。這事剛登在國際專業(yè)期刊上,直接炸了行星地質(zhì)圈,本來是找金礦的常規(guī)操作,愣是掏出了一段埋在地下上億年的宇宙往事。
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這個挖到寶貝的地方,是西澳東部金礦區(qū),地質(zhì)圈里沒人不知道這塊地。地下埋著27億年前形成的綠巖帶,說是太古宙留下的活化石,全世界淘金客都盯著這里,澳大利亞能常年穩(wěn)坐全球黃金產(chǎn)量前排,全靠這塊寶地撐著。挖了幾十年,大家都只盯著金子,誰也沒多想腳下還有別的稀罕物。
這次發(fā)現(xiàn)從頭到尾都是意外,礦業(yè)公司本來是用重力儀掃地下密度分布,就想找找有沒有漏掉的金礦脈。結(jié)果數(shù)據(jù)出來,所有人都傻了眼,地下居然藏著個直徑約4公里的同心環(huán)狀異常,中間是不對稱高密度區(qū),外面還裹著一圈低密度的環(huán)形槽,形狀規(guī)整得離譜,普通地質(zhì)活動根本造不出這樣的結(jié)構(gòu)。
有人當(dāng)時就冒出個大膽的想法,這會不會是個被沉積物埋起來的隕石坑?光有重力數(shù)據(jù)肯定不算數(shù),研究團隊又搬來了被動地震勘探設(shè)備,相當(dāng)于給地球做了個高清B超,靠捕捉地下的微弱震動反推巖層結(jié)構(gòu)。掃完結(jié)果出來,之前的猜想直接坐實了。
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地下的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜撞擊坑的特征完全對得上,中央有向上隆起的巖體,外側(cè)是一圈深陷的環(huán)形槽,最邊上的坑緣還微微抬起。整個坑都被后來的沉積物蓋得嚴嚴實實,地表一點痕跡都看不到,也就只有儀器能掃出它的完整輪廓。
地球物理數(shù)據(jù)只能算間接線索,要實打?qū)嵉厍枚E石坑的身份,還得在巖石里找到?jīng)_擊變質(zhì)的實錘。第一份鐵證就來自鉆孔取出的巖芯和地表碎石,研究人員在好幾個樣本里都發(fā)現(xiàn)了碎裂錐。這種呈錐形發(fā)散的裂隙紋路,就是超高速沖擊波穿過巖石才會留下的標(biāo)志性印記,說是野外鑒定撞擊坑的教科書級硬指標(biāo)一點不夸張。
研究團隊把巖石磨成了微米級的薄片,放到顯微鏡下一顆一顆排查礦物。功夫沒白費,他們在一份角礫巖里發(fā)現(xiàn),17顆石這些紋路對應(yīng)的形成壓力在5吉帕到20吉帕之間,大部分集中在15到20吉帕。換個大家能聽懂的說法,相當(dāng)于一瞬間把上千噸重量壓在一枚硬幣上,普通地殼活動根本造不出這么大的壓力,也就天體撞擊能做到。
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英晶體上都有多組細密的平行紋路。用高精度晶體旋轉(zhuǎn)臺測量后,紋路的取向完全符合沖擊變質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。更精彩的發(fā)現(xiàn)藏在地下兩百米的巖芯里,團隊取出了一種富含玻璃的角礫巖,巖石里嵌著大量褐色玻璃碎塊,占比最高能到四成。有些巖塊還留著特別明顯的過渡狀態(tài),內(nèi)部還是原來的火山巖,邊緣已經(jīng)熔成了玻璃。
這是撞擊瞬間高溫把靶區(qū)巖石融化后,快速冷卻凝固留下的產(chǎn)物,行內(nèi)人管它叫隕擊熔融角礫巖,也叫蘇維特巖,是實打?qū)嵉淖矒羯矸菡J證。化學(xué)分析又給出更多線索,這些玻璃是當(dāng)?shù)貎煞N主要巖層按大約8比2的比例混合熔融形成的。
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更關(guān)鍵的是玻璃里的金屬元素,鎳、鈷、銥、鉑、鈀、銠這些元素的含量,遠遠高過周圍所有巖層。這些元素在地殼里本來就少得可憐,隕石里卻含量很高,研究人員看到數(shù)據(jù)就明白,撞擊體本身已經(jīng)在巖石里留下了清清楚楚的化學(xué)簽名。
鎖定撞擊體身份的關(guān)鍵一步很快來了,研究團隊用鉻和銥的比值排除了球粒隕石的可能,數(shù)據(jù)正好落在巖漿型鐵隕石的成分范圍內(nèi)。鎳和鈷的比例,也和西澳本地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的11塊鐵隕石的平均成分對得上。
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結(jié)合元素混合模型估算,沖擊玻璃里的隕石物質(zhì)占比大概三成。不過研究團隊也很坦誠,撞擊體的具體成分沒法百分百確定,換個模型計算,比例最高能逼近八成。把所有證據(jù)湊到一起看,當(dāng)年砸向地球的,大概率就是一顆鐵隕石。
玻璃里還有個挺有意思的細節(jié),大量球狀的方解石顆粒嵌在硅酸鹽玻璃里。研究人員推測,最可能的解釋是撞擊高溫下,碳酸鹽熔體和硅酸鹽熔體發(fā)生了液態(tài)分離,就像油和水互不相溶,冷卻后就留下了這種獨特結(jié)構(gòu)。當(dāng)然也不能完全排除是撞擊后熱液蝕變沉淀出來的,不過球狀形態(tài)和裂隙分布更支持液態(tài)分離的說法,這種微觀結(jié)構(gòu)在撞擊巖研究里屬于非常珍貴的素材。
這場撞擊到底發(fā)生在多久以前,目前還沒有精確的定年結(jié)果,只能劃出大致范圍。被砸的綠巖形成于27億年前,撞擊肯定不可能比這更早,上面蓋著的沉積層經(jīng)過孢粉分析,形成于早白堊世,說明撞擊最晚也發(fā)生在早白堊世,算下來至少也有一億年歷史,更古老的可能性也沒被排除。
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別看時間跨度模糊,它的身份已經(jīng)足夠特殊。它是目前全球已知的,保留有鐵隕石地球化學(xué)證據(jù)的最古老、規(guī)模最大的撞擊坑之一。按常理說,鐵隕石的化學(xué)痕跡只能在年輕的小型撞擊坑里找到,年代一久,隕石物質(zhì)早就被稀釋風(fēng)化得差不多了。能在這么古老的大坑里把證據(jù)完整保存下來,說它是奇跡真不過分。
這個被命名為奧拉班達的撞擊構(gòu)造,一下子拿到了好幾個含金量很高的研究標(biāo)簽。它四公里的直徑,正好卡在簡單撞擊坑向復(fù)雜撞擊坑過渡的臨界區(qū)間,地下還完整保留了中央隆起結(jié)構(gòu),完全就是研究撞擊坑形態(tài)演化的天然教科書。
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它還是澳大利亞首個發(fā)現(xiàn)的保存完好的里斯型隕擊熔融角礫巖地點,這種巖石以德國里斯坑命名,全球只有少數(shù)遺址有過詳細記錄。對行星地質(zhì)學(xué)家來說,多一個這樣的樣本,就能多拼一塊理解地球早期演化的拼圖。
更讓人激動的是,它是全球第二個完全形成于太古宙綠巖帶的撞擊坑。這套27億年的古老火山巖,和火星表面大片古老巖層的特征非常接近,是研究火星早期撞擊過程的天然類比實驗室。現(xiàn)在各國都在推進火星探測項目,奧拉班達在地球上給人類提供了一個絕佳的練手場地,這份價值真的沒法用金錢衡量。
這事說起來也有意思,本來就是金礦勘探的副產(chǎn)品,根本不是專門找撞擊坑的考察項目。這也忍不住讓人遐想,全球還有多少古老的撞擊坑,正藏在礦區(qū)、沙漠或者平原的地下,從來沒被人類發(fā)現(xiàn)?現(xiàn)在國內(nèi)深部探測和行星科學(xué)的投入越來越大,塔里木盆地、華北克拉通這些古老地塊,說不定哪天也能蹦出同樣的驚喜。
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挖金子最后挖出了埋藏億年的宇宙記憶,地球這份禮物藏得夠深,也足夠意外。
參考資料:中國國家地理 遠古撞擊坑的意外發(fā)現(xiàn)
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