基于遥感蚀变信息提取巴林格撞击坑周边铁陨石

目前地球上已经得到确认的撞击坑有190余个,其中直径小于1 km的简单撞击坑绝大部分是由铁质撞击体撞击形成的.由铁质撞击体撞击而成的撞击坑周边存在大量的铁陨石物质,这些铁陨石物质的空间分布特征对研究撞击坑的撞击过程和机理具有重要意义.铁元素的异常富集也可作为探寻地球表面疑似撞击坑的重要信息.为了获取撞击坑周围的铁陨石残...     

美国Chesapeake湾撞击坑研究评述

35 Ma前由一颗陨星撞击形成的直径85 km的Chesapeake 湾撞击坑是全球第七大、美国境内最大的撞击构造,为国际地学界所瞩目.尽管它被新生界沉积层覆盖,而且十几年前才被发现,但由于存在许多钻井资料和大量的地震剖面可供研究,因此对该坑的认识较全面深入.本文第一作者2004年在美国弗吉尼亚东海岸就曾参加了Chesapeake湾撞击坑中央坑的野外地震探测研究.目前,全球已确认的撞击坑为172个,Chesapeake湾撞击坑为其中之一,而中国境内的撞击坑为零.     

基于多源遥感数据的月球表面LQ-2区域撞击坑分布特征分析

撞击坑是月球表面最为普遍且显著的地貌单元和地质构造标志,其形态和布局特征蕴含了月球形貌发育演化的关键信息。基于中国探月工程获得的嫦娥一号CCD、嫦娥二号CCD影像数据和LOLA激光高度计等影像数据,结合专家知识,以LQ-2为研究区识别直径 10 km的撞击坑共计589个。并从撞击机理和撞击能量大小两个方面对坑物质类型及数量进行统计分析,得出不同地质年代、不同类型撞击坑在月球表面的空间分布特征。研究发现该区域撞击坑分布密度高,直径较小的撞击坑成片出露,形貌特征较为单一;直径较大的撞击坑主要集中在艾肯纪和酒海纪,数量较少,但撞击坑形态类型丰富。     

月球典型撞击坑溅射物研究及对月球地质编图的意义

撞击坑是月表最典型的地质单元,其溅射物作为撞击坑的坑外组成部分可分布到距离坑中心10个直径距离之外的区域,因此撞击溅射物也是月球地质编图中最重要的表达要素之一。本文使用月球勘测轨道器(LRO)的激光高度计(LOLA)数据、广角相机(WAC)影像、窄角相机(NAC)影像以及Clementine的UVVIS多光谱数据,研究了哥白尼纪正面月海区直径31km的Kepler撞击坑和背面月陆区直径30km的Necho撞击坑。哥白尼纪撞击坑溅射沉积物可以分为三个相:连续溅射沉积相(CE)、不连续溅射沉积相(DE)和辐射纹(CR)。连续溅射沉积相分布在最大约2.6个半径范围之内,不连续溅射沉积相分布在最大近11个半径范围之内,辐射纹分布在最大近29个半径范围之内。本文强调了多源数据结合在识别撞击坑溅射沉积物中的作用,对Kepler坑和Necho坑溅射沉积物进行了填图,不对称分布的特征表明这两个坑可能形成于倾斜撞击。     

国内外对天体撞击地球的撞击构造研究的新进展

以 31届国际地质大会有关论文为基础 ,综述了国内外撞击构造研究的最新进展 ,分 4个方面 :(1)新的撞击坑发现与报道 :除已知的 145个之外 ,还有巴西的 14个撞击坑 ,其中 7个目前已经证实 ;蒙古的 2 0个撞击坑 ,其中 11个已经证实 ;中国自 2 0世纪 70年代以来发现和报道的 8个撞击坑和对它们的研究简况。 (2 )撞击构造与地球演化 :涉及到地球的起源 ,天体撞击在地球形成中的作用 ,撞击周期 ,撞击与地磁 ,地轴变动的关系 ,撞击作用与板块构造 ,撞击与地球内动力的关系 ,太阳系其他行星上的撞击作用对比。 (3)撞击构造研究方法 :包括对复杂撞击坑中心隆起的深钻研究成果 ,对海洋巨型撞击坑的地震测量 ,撞击熔岩的分异与蚀变的物理化学实验计算 ,深部流体与撞击作用的研究进展 ,撞击压力测量的新方法 ,撞击变质作用在矿物学上的进展 ,撞击数学模型的建立与应用。 (4 )撞击构造与经济矿产 :包括金刚石 ,宝玉石 ,Au ,Ag ,Cu ,Ni,Co ,Se ,Te ,Pb ,Zn ,PGE ,REE ,U ,Th等多种元素与矿产以及石油、煤、天然气与撞击构造的关系 ,这些矿产在成因、分布规律、控制作用与撞击构造的关系。     

月陆地区次级撞击坑特征及年龄统计方法

通过撞击坑的大小频率计算月表的地质年龄是一种行之有效的方法,包括累积分布法和相对分布法。其中累计分布法在已知撞击坑直径范围的基础上,可分为3种年代函数计算月表的地层单元,分别是Melosh 和 Vickery 1989 (直径大于4 km 撞击坑), Neukum 1983(直径大于1 km撞击坑)和李坤等2012(直径小于1 km 撞击坑)。应用高分辨率影像SELENE TC(10m/pixel)数据,完成了Apollo 14及Apollo 16登月区域地层单元的解译,并应用撞击坑直径频率统计方法获取同一地层单元的形成年龄。通过与Apollo登月区域样品同位素年龄对照,得出Neukum 1983(直径大于1 km撞击坑)相对于其他几种方法更加准确,同时分析了撞击坑的退化、次级撞击坑影响等相关问题。     

行星表面撞击坑统计定年原理及应用

撞击坑统计定年法的基本原理是首先得到月球表面撞击坑密度分布的一般规律(即产率函数),然后将其应用到Apollo和Luna任务采样的区域中,得到大干特定直径(常用1 km)的撞击坑密度,然后在该密度和样品的同位素年龄之间建立函数关系(即年代函数).在对没有样品的地质单元进行年龄分析时,首先从遥感影像解译撞击坑,然后根据产率函数求解大于指定直径撞击坑的密度,最后将其代入年代函数中求解该区域的地质年龄.根据其它行星与月球撞击环境的差异等因素,该方法已经推广到其它行星表面地质年龄的研究中.本文详细分析了撞击坑统计定年方法的原理,以及在应用中需要注意的问题.     

利用小型撞击坑测算月球地质单元撞击年龄

撞击坑统计方法是估计行星表面年代的一种有效方法。利用小尺度撞击坑大小频率分布测定撞击年龄,并分析了计算模型的不确定性、撞击坑的退化、次级撞击坑影响等相关问题。选用嫦娥二号获取的虹湾地区高精度影像数据进行验证,确定该区域退化参数为350 m,直径小于30 m时次级撞击坑密集分布,使用350 m以上的撞击坑计算得到撞击年龄为3.16 Ga,误差控制在0.1 Ga以内。     

L群普通球粒陨石母体的撞击历史

撞击作用发生在太阳系形成和演化的所有阶段,是最基本的地质过程之一.陨石可以从微观尺度记录下这些重要的过程.在所有陨石族群中,L 群普通球粒陨石保留了最完备的冲击变质记录,对撞击发生的时间、冲击过程中的物理条件提供了重要制约.矿物学证据表明,在太阳系形成 100 Ma 内,L 群陨石母体可能发生一次撞击裂解事件,并在随后重组.4. 48 Ga左右,原始小行星带经历大范围的撞击作用,这一事件也记录于L群普通球粒陨石中,可能是由月球大撞击事件溅射的大量碎屑进入到原始主小行星带引起.约800 Ma,包括L群陨石母体在内的内太阳系部分天体经历了同时期撞击事件,可能由这一时期裂解的大质量小行星产生的溅射物引发.L群陨石母体在～465 Ma发生撞击裂解,这一事件在 L 群陨石中保留了丰富的矿物学、年代学记录,并在地球全球奥陶纪地层发现相关信息.综合与该事件相关的所有L群陨石冲击变质特征,本文认为该裂解事件是由一颗大直径(18～22 km)石陨石质小行星,以较低速率(5～6 km/s)撞击导致.同位素年代学数据表明,L 群普通球粒陨石母体很可能未受到晚期大撞击事件的影响,这难以用L群陨石母体过小予以解释.可能的原因有:① L群普通球粒陨石母体在原始主小行星带分布非常有限,导致其受到晚期大撞击事件影响的概率不高;② 晚期大撞击事件对原始主小行星带的影响可能并没有之前估计的那么严重,一个持续时间更长但更加温和的撞击模型更加符合现阶段的观察.     

撞击过程和内太阳系撞击历史

在太阳系的形成和演化过程中,发生在天体物质间的撞击作用是最重要的地质过程之一.撞击构造是地外天体表面最常见的地貌单元,大部分天体的地貌演化主要受撞击作用控制.撞击过程产生的温度、压力和应变速率比岩石圈内的其他地质过程高多个数量级,形成广泛分布的撞击产物,如气化物、熔融物、冲击变质和变形等.虽然撞击过程转瞬即逝,撞击作用向天体注入能量并改变其内、外结构,对天体的圈层系统产生长远影响.持续撞击在天体表面累积了大量的撞击坑,撞击坑的空间分布反映了受外来撞击的历史.内太阳系在～3. 8 Ga前的撞击频率更高,但是大量撞击盆地是否灾变式的密集形成仍在持续争议;～3. 8 Ga以来的撞击频率趋于稳定,但是缺乏具有明确事件指代性的标定样品.在同一天体上,撞击坑的空间密度指示了相应地质单元的形成时间,因此撞击坑统计常被用于估算地外天体表面地质单元的相对年龄.基于月球软着陆探测任务返回的样品,前人已约束了不同直径的月球撞击坑的形成频率,进而建立了使用撞击坑统计估算月球表面地质单元的绝对模式年龄的方法.另外,内太阳系天体可能经历了相似的撞击历史,因此地-月系统的撞击频率已被缩放至其他类地行星.撞击坑统计是探索太阳系天体的撞击历史、遥估地外天体表面的相对和绝对年龄的主要方法,也是行星地质研究的基本工具.该方法的整体可靠性已得到大量实验的验证.同时,该方法在理论基础和技术细节上还存在大量的不确定性.修正该方法是完善太阳系撞击历史的重要研究内容,也是未来采样返回探测任务的重要科学目标.     

撞击坑统计定年法及对月球虹湾地区的定年结果

撞击作用是行星形成和表面重塑的重要地质过程,记录和揭示了行星的演化历史.撞击作用形成的撞击坑可用于研究天体表面地质单元形成的时间.依据内太阳系天体表面的撞击历史,总结了通过对撞击坑的直径和频率分布进行统计,计算天体表面模式年龄的原理和方法.在此基础上,利用美国“月球勘测轨道器(LRO)”广角相机获得的图像,对月球虹湾地区的撞击坑进行了直径-频率分布统计研究,获得其3个主要地质单元的绝对模式年龄分别为3.33 Ga、3.21 Ga和2.60 Ga,有效限定了本区主要地质事件发生的时间.      

木星和土星冰卫星上的撞击坑分布:探寻外太阳系撞击体来源的钥匙

充分认识外太阳系撞击体的来源类型和分布特征,对认识外太阳系固态天体上撞击过程,明确外太阳系天体上的撞击坑生成率和撞击坑定年等诸多方面具有重要的意义.得益于海量高质量探测数据的获取,如今我们对内太阳系主要天体表面的撞击分布和来源已经有了较为深入的了解,但对外太阳系天体的撞击分布和来源还知之甚少.不同大小频率的撞击体会在外太阳系冰卫星表面形成不同大小频率分布的撞击坑,不同飞行速度的撞击体也会在同步自转的冰卫星上留下程度不同的前导-后随半球不对称分布的撞击坑,因此,对外太阳系冰卫星上撞击坑的大小频率分布和前导-后随半球不对称性分布的观测,可以用于反推外太阳系的主要撞击来源.木星系统中大坑(D＞10～30 km)的主要撞击来源是日心小天体(环绕太阳),但目前在木卫三和木卫四上观测到的前导-后随半球不对称性程度与黄道彗星引起的不对称性程度并不相符,更接近于近各向同性彗星(NICs)引起的不对称性,这与目前的天文观测和理论计算结果不一致;木卫二上的大坑稀少,小坑(D＜1 km)则主要受一次坑的溅射物影响.对土星系统,土卫五和土卫八的大坑(D＞20～30 km)分布更符合日心小天体来源;而土卫一、土卫四、土卫三上的分布则与行心碎屑物(以行星为中心)一致,尤其是小坑更可能来自以土星为中心的撞击体影响,例如大型盆地的溅射物或卫星碎片残骸.     

判别彗星或小行星撞击刍议

简要讨论了小行星和彗星撞击地球表面形成撞击坑的一般特征。根据小行星与彗星的结构和组成的差别，提出了判别小行星与彗星撞击坑的有关地质，地貌等判据。     

论全球岩石圈板块构造的动力学机制

全球板块构造的动力学机制问题是一个热门但至今尚未解决的难题。本文首先回顾了近百年来大地构造学的各种主要假说和近四十年来板块构造学说的许多新进展。在上述研究的基础上, 受Rampino和Stothers关于陨击作用可引起地表重大灾变事件思想的启发,笔者提出了一个新的假说。基于中、新生代(200 Ma以来)每隔33 Ma太阳系就会穿越一次银河系星际物质密集的银道面,诱发太阳系内部引力场的巨变,使部分小行星失稳,从而撞击地球。笔者根据用以描述中生代以来全球板块构造的七种不同的运动模式, 提出了巨大陨星在不同地点、以不同角度撞击地表岩石圈,可能诱发地幔底辟的形成,从而推动板块呈放射状或单向运移的假说,也即在200、170、100、65和0.78 Ma等时期的陨击事件基本上是垂直地表面而撞击的,从而诱发地幔底辟的形成和岩石圈板块的放射状张裂和运移;138 Ma的陨击事件可能是指向印度板块的斜向撞击;而35 Ma时期的微玻璃陨石撞击事件则是陨石以极低角度撞击地球表面的表现。陨石撞击地球,这是太阳系内部各星体之间引力作用变化的表现,因而此假说不是什么外因作用论。     

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注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１５￣２０ｋｍ,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１００ａ的时间,下降趋势逐渐减缓,全球气温缓慢上升,并稳定在２５０Ｋ,如果没有 别的因素影响喧一平衡温度将会存在较长一段时间。有可能导致地球上冰期气候的形成结合新生代以来     

地球上的撞击成坑记录

现在，地球上已知的撞击构造大约有１５０个，尽管其中有小的带倾向性的实例。这些撞击构造的空间分布表明，它们主要集中在克拉通区，尤其是那些积极开展建筑撞击坑研究的地区。大多数已知的撞击构造其年龄小于２００Ｍａ，撞击构造年龄越大，地球上地质作用对撞击构造形态特征消除的机率越大。     

月表撞击坑自动识别与提取的新方法及其应用

月表撞击坑是月球最显著的地质构造特征。随着不同月球探测器探测数据的丰富与数据质量的提高,月表地质信息挖掘成为月球科学领域重要的研究内容。月表分布广泛的撞击事件的撞击机理研究和月表地质单元的地质年龄的判定等科学问题都离不开对撞击坑的研究。因此,对撞击坑进行识别和特征参数提取是挖掘以上月表地质隐含信息的基础和关键。针对目前用于撞击坑识别和特征参数提取的方法存在效率低下、应用范围有限等种种缺陷,提出了一种新的月表环形构造识别和特征参数提取方法,并且实现了定量自动化处理。首先,根据撞击坑环形构造特征,利用坡度指数提取坑壁多边形矢量要素;其次,提出并采用环形构造最小外包矩形法提取撞击坑的伪中心与伪直径;然后,以伪中心为中心点向外搜寻并确定撞击坑坑缘顶点;最后,利用三点定圆法确定撞击坑的中心位置和直径大小。以嫦娥一号CCD相机影像数据和利用CCD立体相机制作的DEM数据为数据源,选取不同区域、不同类型的月表撞击坑进行试验,并将计算结果与目前研究成果进行对比。结果验证表明,此方法可以推广到月表其他表面,并可应用于月表撞击坑形成机理研究和利用撞击坑大小频率分布测量的方法确定月表地质单元的地质年龄工作中。     

陨石撞击构造作用的研究现状与前景

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。      

基于THEMIS图像分析的火星Icaria Fossae地区古老火山地貌特征与形成时间

Icaria Fossae地区位于火星Tharsis火山高原的南部。通过对高分辨率的THEMIS图像分析,在该区新识别出了20多个小火山,它们的直径为45~100 km,高度为800~3 000 m。通过对这些火山建造表面撞击坑直径—频率统计的分析,认为这些火山年龄约4 Ga。这是到目前为止在火星上发现的最古老的火山。与火星上其他地区相比,这些火山表现出后期被强烈改造的特征,其间发育丰富的撞击坑、熔岩流、河道等地质现象。     

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。