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陨石撞击构造作用的研究现状与前景

游振东 刘嵘

游振东, 刘嵘, 2008. 陨石撞击构造作用的研究现状与前景. 地质力学学报, 14 (1): 22-36, 21.
引用本文: 游振东, 刘嵘, 2008. 陨石撞击构造作用的研究现状与前景. 地质力学学报, 14 (1): 22-36, 21.
YOU Zhen-dong, LIU Rong, 2008. RESEARCH ON IMPACT TECTONICS AND IMPACTITES:STATUS AND PROSPECTS. Journal of Geomechanics, 14 (1): 22-36, 21.
Citation: YOU Zhen-dong, LIU Rong, 2008. RESEARCH ON IMPACT TECTONICS AND IMPACTITES:STATUS AND PROSPECTS. Journal of Geomechanics, 14 (1): 22-36, 21.

陨石撞击构造作用的研究现状与前景

基金项目: 

国家自然科学基金项目 40272032

详细信息
    作者简介:

    游振东(1928-), 男, 教授, 岩石学专业, 长期从事变质地质学研究.E-mail:zdyou@tom.com

  • 中图分类号: P512.6

RESEARCH ON IMPACT TECTONICS AND IMPACTITES:STATUS AND PROSPECTS

  • 摘要: 当陨石撞击地球表面时, 它所引起的瞬时(1秒至1微秒)动态高压(数十至数百个吉帕)和高温(大于1500℃), 必然导致陨石撞击坑(astroblems)的生成并使周围岩石发生变质作用, 这便是撞击变质作用(impact metamorphism)。目前关于撞击构造(impact tectonics)作用研究的主要进展涵盖如下四个方面:1.撞击坑的构造形貌及形成机制; 2.撞击变质作用及撞击变质岩; 3.撞击作用的数值模拟和实验研究; 4.撞击作用的经济地质意义。陨击作用研究不仅具有学术意义, 还具有实际的经济地质意义。南非的Vredefort-Witwatersrand是最老的撞击构造, 它以丰富的金铀矿床而闻名; 加拿大的肖德贝里(Sudbury)以同撞击作用期的大型铜镍矿床著称; 如今北美、中美不少地区正在探索与陨击期后构造有关的油气储集。此外, 许多陨击变质岩可以供作建筑材料。不少撞击坑已经辟为旅游胜地, 如德国的Nordlingen Ries撞击坑。我国撞击构造的研究已有不少进展。20世纪90年代初发现了海南白沙陨击坑, 此外内蒙古的多伦、江苏的太湖和辽宁的岫岩罗圈里等地也发现有陨击构造的证迹, 不过, 都尚待进一步的工作予以证实。全球撞击构造研究经验可以借鉴的是, 在长期构造稳定区较易于发现陨击坑; 不少撞击构造被隐伏在第四纪或更老的沉积物之下, 所以采用人造卫星发回资料解译地球表面的照片, 加上地球物理勘探, 可以有效地确定研究靶区, 在此基础上再加强岩石学、构造学研究予以确认。

     

  • 图  1  简单陨石撞击坑(上)和复杂陨石撞击坑(下)细点:抛出物; 小三角:碎块堆积; 黑色:熔岩; 不规则细纹:坑底的裂隙(据Hamilton, 2001)[5]

    Figure  1.  Simple impact crater (upper)and complex impact crater (lower)(after Hamilton, 2001)[5]

    图  2  美国Arizona州Meteor crater (航空照片NASA 2005)[6]

    Figure  2.  Meteor crater in Arizona, United States (aero-photograph from NASA 2005)[6]

    图  3  加拿大的肖德贝里(Sudbury)巨型陨石撞击坑。上图:陨石撞击构造及撞击变质岩的分布; 下图:主要矿床的分布(据Reimold, 2005, Fig. 8)[7]

    Figure  3.  Sudbury large scale impact crater.upper:impact tectonics and the distribution of impactites; lower:distribution of major ore deposits (after Reimold, 2005, Fig. 8)[7]

    图  4  Popigai陨石坑后撞击作用期的构造图。不同的断块的规模大小、隆升高度均不相同(据Maschak and Naumov, 2005)[8]

    Figure  4.  Popigai post-impact tectonics.Different fault blocks with various sizes and heights of uplift (after M aschak and Naumov, 2005)[8]

    图  5  瑞芬地盾和地台区陨石撞击坑的分布剖面图(据Puura and Plado, 2005)[9]

    ①~ ③为大陆区撞击坑, ④~ ⑤为沉没区水下撞击坑; ①撞击发育于结晶岩区; ②和④陨石撞击于沉积岩区; ③和⑤陨石撞击进入沉积岩和结晶岩区

    Figure  5.  Typical impact geological settings in the Svecofennian domain (after Puura and Plado, 2005)[9]

    ①~ ③Impact craters in the continent; ④~ ⑤ Subaqueous impact craters in sunken areas.① Impact occurred in the crystalline basement; ② and ④ Meteorites impacted sedimentary cover; ③ and ⑤ Meteorite impacts occurred in sedimentary and crystalline terrains

    图  6  陨击变质作用范围及各类陨击效应的P-T范围, 阴影区为正常变质作用变质相的PT范围(据French, 2003)[3]

    Figure  6.  PT field of impact metamorphism and various impact effects as compared with normal metamorphism (shaded area)(after French, 2003)[3]

    图A  德国Ries陨击坑石英冲击玻璃中的柯石英(C)沿裂隙分布(据French, 2003)[3]

    图A.  Coesite inclusions (C) along fractures in quartz diaplectic glass from Ries, Germany (after French, 2003)[3]

    图B  美国Meteor crater受撞击的cocconino砂岩石英颗粒布满面状变形构造(据French, 2003)[3]

    图B.  Impacted Cocconino quartzite in the Meteor crater, Arizona.Quartz grains are full of PDFs (after French, 2003)[3]

    图C  Ries撞击花岗岩中石英中多组的PDFs : A{1013}或{0113}, B{1011}或{0111}(据French, 2003)[3]

    图C.  Multiple sets of PDFs in quartz from impacted granite, Ries Germany:A [1013] or {0113}.B {1011}or {0111} (after French, 2003)[3]

    图D  德国Ries陨击坑的陨击角砾岩, 除了长石、石英之外还有鲕状灰岩的残片, 视域直径3.8mm(R梅森教授提供)

    图D.  Suevite from the Ries Crater, Besides feldspar and quartz there are fragments of oolitic limestone. Field width 3. 8mm (on courtesy of Prof.R Mason)

    图E  德国Ries陨击坑陨击花岗岩中的陨击熔融体, 视域直径3.8mm (R梅森教授提供)

    图E.  Impact melt in impact granite, Ries crater. FW = 3. 8mm (on courtesy of Prof.R Mason)

    图F  假玄武玻璃(露头照片)充填于破碎的石英岩角砾之间。Sudbury.右上地质锤表示比例尺(据Trench, 2003, Chapter 5)[3]

    图F.  Pseudotachylite glass (outcrop) filled in a fractured quartzite.Hammer at the upper right corner of the picture denotes the scale (after French, 2003, Chapter 5)[3]

    图  7  震裂锥:加拿大Haughton撞击构造细粒石灰岩中的震裂锥。具分散型马尾状条纹, 角顶向上, 图宽10cm (据French, 2003)[3]

    Figure  7.  Shatter cone in fine-grained limestone of the Haughton impact structure, Canada.Note the dispersed horse tail-like striae with apices pointing upward.Width 10cm (after French, 2003)[3]

    表  1  瑞芬地区陨石撞击坑保存程度分级(据Puura and Plado, 2005)[9]

    Table  1.   Preservation level of impact craters in the Svecofennian crustal domain (after Puura and Plado, 2005)[9]

    附录1  世界著名含金属矿床的陨击构造

    附录1.   Impact structures in world-famous metal deposits

    附录2  世界著名与碳氢资源有关的陨击构造

    附录2.   World-famous impact structures related to hydrocarbon resources

    附录3  世界著名具非金属矿产资源及其他经济效益的陨击构造

    附录3.   World-famous impact structures where there are nonmetallic mineral resouces and other economic benefits

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  • 收稿日期:  2008-02-14
  • 刊出日期:  2008-03-28

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