白垩-第三纪界线样品异常铱的赋存状态及其地质意义

 通过对地质样品中铱的赋存状态研究及对残渣相中微粒的透射电镜分析,得出:在K-T界线样品中铱主要存在于残渣相中,不利于地球化学过程富集铱;铱在残渣相的富集与有机不溶物的存在没有必然联系;白垩-第三纪的生物绝灭事件中有火山活动参与;K-T界线事件的触发物为地外物质撞击。最后提出了K-T界线样品异常铱来源于地外物质撞击和火山喷发的混合模型。     

白垩-第三纪界线样品异常铱的赋存状态及其地质意义

通过对地质样品中铱的赋存状态研究及对残渣相中微粒的透射电镜分析,得出:在K-T界线样品中铱主要存在于残渣相中,不利于地球化学过程富集铱;铱在残渣相的富集与有机不溶物的存在没有必然联系;白垩-第三纪的生物绝灭事件中有火山活动参与;K-T界线事件的触发物为地外物质撞击。最后提出了K-T界线样品异常铱来源于地外物质撞击和火山喷发的混合模型。     

天然富勒烯及其在P-T界线地层的研究进展

富勒烯（Fullerene）为除金刚石和石墨外碳元素的第三种同素异形体,自Kroto等1985年发现以来,对富勒烯的研究一直是世界性的热点话题,并在多个方面取得重要进展。它具有稳定的封闭笼状结构,被认为在星际空间广泛存在。富勒烯的形成条件特殊,普通的地球环境和地质过程不利于富勒烯的生成。1992年天然富勒烯在俄罗斯前寒武纪地层桑加岩（Shungite）中被发现,引起了人们对天然富勒烯研究的兴趣。随着富勒烯在陨石和撞击构造中的发现,人们更加关注事件地层中富勒烯存在的可能性以及它们的可能来源。二叠纪—三叠纪（P-T）之交发生了地质历史上规模最大的生物灭绝事件,因此,学者十分关注P-T界线地层中是否能检测到天然富勒烯的的存在。文章回顾了富勒烯在陨石、撞击构造、K-T界线地层和P T界线地层的研究进展,并重点对P-T界线富勒烯的存在问题进行讨论,指出从样品采集到样品测试,每一个环节都可能影响富勒烯的检出。P-T界线地层富勒烯可能源于陨石撞击、天然大火等极端地质事件,而包裹在富勒烯碳笼的稀有气体的同位素组成提供了进一步区分的重要证据。事件地层中普遍存在富勒烯,表明天然富勒烯可以作为地层中发生过重大灾变事件的重要的地球化学指标,而具有异常稀有气体同位素组成的富勒烯则是地外撞击事件的最直接证据。     

天、地、生研究的新进展

近十余年来,科学界以天、地、生等多学科密切相配合为研究手段,深入研究了地史时期各主要地质界线上的重大地质事件.迄今已查明在11条地质界线上不同程度地存在着铱等痕量元素富集、稳定同位素异常、微球粒、焚烧灰烬、冲击变质矿物及撞击坑,并伴随着生物大绝灭.认为在一些地质界线上(如白垩—第三系界线).很可能发生过天体撞击地球事件.正是由于众多灾变事件的伴生和复合,构成了特大灾变群,造成了罕见的灾变环境,导致了生物大绝灭及生物群的迅速更替.     

巨大撞击的地质灾变效应

地球演化过程中,不断受到地外物体的撞击。迄今为止,地球上已发现近百个大小不一、年龄各异的撞击坑。据地球及类地行星撞击坑记录和 Appollo 小行星、彗星轨道计算,在显生宙中,大约每0.14Ma 便有一个直径大于10km 的撞击坑在地球表面形成;直径超过100km 的撞击坑约100Ma 产生一次;一些足以产生全球强烈灾变效应的巨大撞击事件的频率     

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。     

巨大撞击对地球演化的系统灾变效应

综述了巨大地外物体撞击事件对地球产生的一系列剧烈灾变效应，包括撞击事件诱发或产生的各类地质作用变化、古气候波动、古生物灭绝和古地磁倒转等。同时指出，全面深入地研究巨大撞击的灾变效应对认识地球演化和发展具有重要意义。     

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。     

川北江油-广元-带二叠系-三叠系界线粘土岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

选择川北江油滚柴坡和广元上寺、杨家湾二叠系-三叠系界线剖面为研究对象,利用中子活化法分析了粘土岩样品中稀土元素的组成.通过对稀土元素丰度、标准配分模式和特征参数的比较研究,探讨了稀土元素地球化学与自然环境突变的关系.结果表明,各剖面的?Eu、?Ce、∑LREE/∑HREE-∑REE、Eu/∑REE-∑LREE/∑HREE、球粒陨石标准化曲线图解和La-Th-Sc三元图解一致反映了界线事件的存在及界线时期稀土元素的地球化学特征与环境突变的关系.同时,通过对3条剖面稀土元素地球化学特征与标准剖面的对比研究,认为P/T(二叠系/三叠系)界线事件时期环境不仅受中酸性火山作用的影响,还可能受(碱性)基性-超基性或地外溅射物的影响.研究结果为从元素地球化学的角度探讨这一重要地质时期的灾变事件提供了新的资料.     

混合成因模式——中国南方二叠-三叠系界线地层元素地球化学及其启示

本文通过对中国南方9条二叠—三叠系界线剖面样品的微量元素地球化学及其异常的研究,提出一个关于二叠—三叠系界线粘土层成因的混合模式。即认为界线粘土岩层是小行星撞击事件和中、酸性火山喷发事件的混合产物。在其物质来源上,撞击溅射产物与火山灰的比例大体为3:7。     

前寒武纪-寒武纪界线附近的撞击假说及其对生物圈的影响

根据化石记录可知,大量复杂生物类群迅速出现在早寒武世,这就是所谓的寒武纪生命大爆发.在此之前,有距今6亿年前的前寒武纪末埃迪卡拉生物群化石出现,此后的70～80 Ma里,生命就以上升了一个数量级的速率演化.这些在原始地层中看似迅速出现的化石,最早在19世纪中期就有所记录,达尔文认为,这是对他提出的进化论的自然选择观点的主要反对证据之一.有关新动物群的出现及演化长期困惑着地学界,集中在以下三点:在前寒武纪-寒武纪界线附近或早寒武世这个相对较短的时期内,存在着生命大爆发.是什么引起了这样的快速演化事件?这对于生命的起源与演化将意味着什么?对"寒武纪生命大爆发"的强烈兴趣还启发了20世纪70年代对布尔吉斯页岩化石记录的研究.不久之后,中国的澄江生物群包括对它后续的研究又很好地支持了生命大爆发.在前寒武纪一寒武纪界线附近究竟发生了什么?随着笔者对寒武纪事件越来越多的了解,积累的数据使得很多原先提出的假说都变得不太可能了.通过作者对地球环境的改变和寒武纪生命大爆发详实的研究,发现这种改变是可以由撞击事件引起的.在对寒武纪时期的地球进行了详细的研究之后,笔者提出了新的见解.前寒武纪晚期,存在大型的陨击事件.碰撞的高温结束了大冰期,使生物信息得以交流.同时,撞击启动基因调控机制、释放HSP90变异.一方面,调控基因决定了其他基因的表达,最早的调控基因发现于布尔吉斯页岩中(535 Ma).另一方面,HSP90原本是积累突变的蛋白,一旦环境突然发生变化,所有DNA突变将得以表达,在短时间内新的生命形式得以进化.并且这种变化是可以遗传的.然后,在新生臭氧层保护与有氧呼吸能量供应下,地球另一端幸存地下生命爆发,产生硬壳及复杂的新陈代谢以适应高温高压.现代的银河系天文理论,即密度波理论,在本文中被应用以试图解释这种撞击背后的天文学诱因.5～6亿年前的寒武纪事件使笔者联想起另外两次仍然存在争议的大规模撞击事件,它们引起的大气变化、水圈变化、生物圈变化、碳酸盐岩变化、磷矿变化都惊人的相似.形成于17亿年以前的Sadbury陨击坑直径为200 km,是最大陨击坑之一;23亿年以前(23.3～22.88亿年)地质环境(沉积圈、生物圈、水圈、大气圈)发生了由地外因素引起的灾变.灾变后,火山活动明显减弱,富氧大气圈形成,生物演化出现飞跃,叠层石开始广泛发育,碳酸盐岩在各大陆大量沉积,第一次全球性磷矿期开始发育.根据几处23亿年左右陨落的大量消溶型铁质宇宙尘的发现,推论该灾变的起因是与陨击作用有关的宇宙事件,且地表23亿年前的泛火山运动和月岩年龄分布(23～25亿年)以及月表陨石坑构造等表明:23亿年前,地外物体对地球的冲击作用非常强烈.再考虑到6 500万年前的契科苏博鲁陨击事件,也就是说,在已经得到广泛承认的和存在争议但有事实支持的地外灾变事件中规模最为巨大的三次撞击事件符合5～6亿年这一大周期.5～6亿年正是太阳系扫过银河系四条主旋臂一次所用的时间:太阳绕银河一周的时间大约是290个百万年.而由于在太阳绕银河转的时候,银河系的四条大旋臂同样旋转,并且其螺旋势场的角速度约是太阳系的一半,最终叠加的结果就是这样的一个大周期.密度波理论表明,旋臂处质量密度非常大,并且形成旋臂的螺旋引力场将对太阳系产生影响,诱发撞击事件.本文通过前人定性证据和笔者实地考察表明,上述假说与当时的绝大多数重要天文事件和地质发现相吻合,广泛的铱异常与位于澳大利亚的大型陨击坑均有发现.对澳大利亚的Acraman陨击坑和HAPCIS陨击坑的基底构造实地分析也表明了前寒武纪末曾经存在过陨击事件.最后笔者利用计算机模拟了大气圈变化.模拟分两步进行,首先从岩石热分解得出需要的温度与压强数据,而后将数据作为参数用于模拟.数据结果表明撞击区域的大气温度在4 000 K左右,压强为5 600 Bar.撞击增加了大气中二氧化碳和氧气的含量,并强化了臭氧层.这些含量的变化与地质上的记录一致.     

峨眉山玄武岩成因新思考——天体撞击的对冲聚合效应

峨眉山玄武岩是目前被国内、国际唯一认可的大陆溢流玄武岩(CFB),关于其成因有很多解释,多数认为是"地幔柱"成因,但是也仅仅停留在地球化学的依据上,没有更多有说服力的证据。本文结合有关实验和数据论证"对冲聚合"理论的事实性和普遍性,认为地球另一端(撞击点)发生猛烈行星撞击,引起"对冲聚合"效应,造成对冲点巨大冲击能量重新聚合进而引起地震、火山活动和大规模岩浆溢流,撞击点和对冲点分别处在地球两端通过地心的对应点上,撞击发生时间和大规模岩浆活动几乎同时。为此,峨眉山玄武岩可能不是"地幔柱"成因,其冲破岩石圈形成溢流可能并非"地幔柱"头部作用造成穹窿上升、地壳减薄或者裂谷而喷溢,而可能是二叠纪/三叠纪时期地球另一端剧烈小行星撞击而引起"对冲聚合"效应形成上升通道,热流体因为外界扰动而喷溢。且本文也为探索"地幔柱"动力学机制和探讨地表热点分布以及和小行星撞击事件、全球生物大灭绝事件之间的联系,起到抛砖引玉的作用。     

滇黔地区陆相二叠系—三叠系界线附近粘土岩中发现微球粒

在滇东黔西地区的几条陆相二叠系-三叠系界线地层剖面研究中，二叠系-三叠系界线附近普遍存在1-2层非正常事件成因的粘土岩，并在粘土岩中发现了大量微球粒，依据化学成分，这些微球粒可分为硅质和钡质两类，笔者认为这种含微球粒的粘土岩成因很可能是，陨石撞地球诱发大规模火山爆发，其产物又经历正常喾作用并有非火山和撞击的正常沉积物混入，这些奇异的球粒，可能就是撞击的产物之一。     

天文事件与二叠纪末联合古陆解体

二叠纪末发生了全球规模的剧烈变化，这种变化表现为古地磁逆转、古气候改变、显生宙规模最大的海退、缺氧事件、火山活动、地球化学异常及地史上规模最大的生物集群灭绝。全球二叠纪／三叠纪界线附近陆续发现了陨星撞击抛射物(微球粒)和不同程度的Ir等地球化学异常，表明二叠纪末发生了陨星撞击地球的天文事件。联合古陆从三叠纪开始解体，联合古陆解体的过程实际上就是特提斯洋缩小直至消亡的过程，也就是特提斯洋周缘板块聚合的过程。陨星撞击点可能位于二叠纪末特提斯洋北部，最终导致了特提斯洋消亡及联合古陆解体。     

奥陶系与志留系界线处生物绝灭事件及其与铱和碳同位素异常的关系

用放射性化学和仪器中子活化分析,研究了宜昌分乡502号奥陶系—志留系界线剖面40多种元素丰度的分布。结果表明,在奥陶系—志留系界线层中铱的丰度突然增至0.64 ppb,显示出明显的铱异常。而且铱和一些亲铁和亲硫元素丰度的变化呈正相关性。在宜昌黄花场剖面的相同界线层中,还存在δ~(13)C偏离。上述地球化学的信号有利于奥陶纪末期生物集群绝灭可能与地外事件有关的设想,并为奥陶系—志留系界线应划在Hirnantia-Kinnella和G.persculptus带之间提供了新的证据。     

白垩纪至早第三纪的极端气候事件

地球科学界正在将预测未来气候变化的研究重点放到地球过去突然发生的气候变暖事件。白垩纪至早第三纪发生的极端气候事件被认为是最接近于现今的地球系统,对其研究有利于理解现今地球系统过程在碳循环快速搅动时的响应。这些气候事件主要包括：古新世-始新世最热事件（PETM,～5 5 MaBP）、早阿普第晚期和森诺曼-土仑界线的大洋缺氧事件（OAE1a,～120 Ma;OAE2,～93．5 MaBP）。PETM事件是中白垩世以来一次突然变暖事件,在10 ka年以内深海温度增加～5 ℃,表层海水温度增加 4～8 ℃,而δ¹³C至少发生 3．0‰的负偏移。目前普遍认为PETM事件是由于海洋气水化合物（CH₄）的巨量释放造成的。大洋缺氧事件（OAEs）记录了海洋环境下有机质的大量埋藏,代表了碳循环和海洋生物系统的重大搅动事件。综合大洋钻探计划（IODP）将极端气候确定为优先研究领域,将采取特定的钻探策略,在世界大洋范围内获取最低限度蚀变的新生代至白垩纪沉积物,研究精度要求达到米兰柯维奇的天文调谐时间尺度,其最终目标是定量描述过去全球气候变化,并为未来气候变化预测提供依据。     

浙江长兴二叠系/三叠系界线剖面的元素地球化学特征

用放射化学和仪器中子活化分析,研究了浙江长兴二叠系/三叠系(P/T)界线剖面中29种元素的丰度分布。结果表明,界线粘土层的铱、锇、铂、金和铼,以及一些亲铁和亲硫元素都有程度不同的富集。在考虑了各种可能存在的地内因素后,类似于白垩纪末的地外物质撞击的可能性变得颇有吸引力。然而,Ir/Os和Ir/Au等元素丰度比值与太阳丰度比不符,有可能是二亿三千万年以来这些元素在风化过程中不同的地球化学行为所致。元素丰度的一些特征还有待深入研究。对长兴P/T界线的划分也作了适当讨论。     

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台地震旦－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次。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。     

四川华蓥山二叠纪与三叠纪之交沉积特征及动物群变化

晚二叠世晚期,华蓥山地区位于川东、鄂西碳酸盐岩台地上.二叠—三叠系接触关系是华南常见类型之一.生物群集绝灭不是正发生在界线上,而是在界线之下数十厘米处,δ（?）C最大负值和δ（?）O最大变化都发生在这个层位上,我们称它为“重要的生物绝灭（消失）线”.二叠—三叠纪之交生物大绝灭的原因,我们认为主要是环境的变化和生物的不适应性.工作区未发现地外星体撞击事件的记录.     

撞击事件诱发核反应热力学过程及其在事件地质学研究中的意义

摘要：从大规模撞击事件的基本动力学和热力学公式推导出发,讨论了白垩纪－第三纪界线（Ｋ／Ｔ界线）事件能量随时间的释放过程,并对发生热核聚变反应的条件进行了分析。最后,还对其可能的事件地质学意义进行了讨论．