地球上形态特征最显著的20个陨石坑

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  陨石坑(impact crater)是小行星、彗星和流星体等小天体超高速撞击行星及其卫星表面形成的凹坑或环状地质构造。由于大气层的保护,和其他星球相比,地球遭受到陨石撞击的可能性要小得多。可即便如此,据估计,在地球形成演化的过程中,出现过直径大于10km的陨石撞击构造不少于1500个,而直径更小的陨石坑数量就更多了!

  但是,因为地球的表面受到板块运动和风化作用的持续影响而不断改变,再加上沉积作用的掩埋、海洋和森林对陨石坑的遮挡等因素影响,所以地球上只有少量的撞击构造(impact structures)被识别出来。根据加拿大新不伦瑞克大学(University of New Brunswick)行星与空间科学中心(PASSC)发布的国际同行认可的《地球撞击数据库》(Earth Impact Database)显示,全球一共有190个已经得到确认的陨石坑。

  陨石坑一般有两种形式:“简单的陨石坑”(simple crater)和“复杂的陨石坑”(complex crater)。简单的陨石坑就是地面上的一个坑,一般来说规模不大,比较典型的例子是美国亚利桑那州的流星陨石坑(也叫巴林杰陨石坑);复杂的陨石坑一般比较大,中央会有一个回弹形成的中央峰(central peak uplift),周围环绕着一个或者多个沟堑。

  

  限于篇幅,本文只能简单介绍一下地球上形态特征最为显著的二十个陨石坑。

  1.流星陨石坑

  (Meteor crater,或巴林杰陨石坑)

  流星陨石坑(Meteor Crater),又叫巴林杰陨石坑(Barringer Crater),位于美国亚利桑那州科科尼诺县(Coconino County)境内(地理坐标:35138N,111121W),弗拉格斯塔夫镇(Flagstaff)东部约60km、温斯洛镇(Winslow)西部约29km。它是地球上第一个被确认为陨石撞击起源的撞击坑!同时它也被誉为“地球上保存完好、视觉感官最为漂亮”的陨石坑!

  2010年9月空中

  

  

  俯瞰流星陨石坑

  撞击坑显示出方形轮廓(据信是受撞击地点地层中存在的区域断裂所控制),直径大约1200m(精确值为1186m),深约170m,坑的四周是一个环形边缘(比周边的平地要高出约45m);撞击坑的中心充填着厚约210-240m的碎石瓦砾,其位于撞击坑的基岩之上。

  

  空中俯拍的流星陨石坑显示出方形特征(注意中心是凹进去的而不是凸出的)

  这个撞击坑是大约5万年(或49000年)前形成的。已有的研究表明,产生这么大一个撞击坑的冲击体是一个直径约50m的镍-铁陨石。最近的研究表明冲击速度是每秒12.8km。由于陨石在撞击之前基本上都汽化掉了,所以在撞击坑里几乎没留下什么遗迹。

  由于相对年轻的形成年龄,再加上亚利桑那沙漠地区的干燥气候,侵蚀作用不是那么强,才让这个撞击坑非常幸运地、基本上保持了撞击坑的形态原貌,得以让这个陨石坑成为第一个官方认可的天体撞击陨石坑,并在1967年获美国国家天然地标(National Natural Landmark)称号。这个陨石坑由巴林杰家族通过巴林杰陨石坑公司(Barringer Crater Company)私人拥有。

  

  

  2.沃尔夫溪陨石坑

  (Wolfe Creek crater,或称为狼溪陨石坑)

  沃尔夫溪陨石坑(Wolfe Creek crater,地理坐标:127°48′E,19°10′S)是位于西澳大利亚州的一个保存非常好的陨石坑,被认为是地球上第二明显的陨石坑,仅次于著名的巴林杰陨石坑。

  

  

  

  它是1947年被一家探查飞机发现的,位于霍尔斯克里克镇(Halls Creek)南边150km,“沃尔夫溪陨石坑国家公园”的中心。陨石坑的直径平均在875m,从坑缘到现在的坑底是60m,据估计形成这个陨石坑的陨石质量约有5万吨,形成年龄小于30万年(更新世)。少量的铁陨石在陨石坑周围已经被找到了。

  

  

  3.彭加卢特陨石坑(Pingualuit crater)

  彭加卢特陨石坑(Pingualuit Crater,1999年命名,地理坐标:61°16′30″N,73°39′37″W),以前叫Chubb Crater(1950年命名),后来叫New Quebec Crater(1954年命名),是一个地质年龄相对比较年轻的陨石撞击坑。其位于加拿大东部的昂加瓦半岛(Ungava Peninsula),属于魁北克省北部Nord-du-Québec行政区。

  

  Pingualuit陨石坑(2007年10月)

  

  Landsat 7卫星图像上的Pingualuit 陨石坑

  Pingualuit陨石坑的直径是3.44km,撞击年龄估计为1.4±0.1Ma。Pingualuit陨石坑暴露在地表,比周围的苔原地面高出160m,深度为400m。水深267m的环形Pingualuk湖充填在这个洼地,它是北美洲最深的湖。这个湖也拥有世界上最纯净的淡水资源,盐度水平低于3ppm。该湖既没有入口也没有出口,因此湖水只靠降水和降雪进行补给,湖水的消耗只靠蒸发作用。该湖也是世界上透明度最高的湖泊之一,透明度可达35m以上。

  

  Pingualuit陨石坑的内部边缘

  

  由于很大程度上不被外界所知,当地的因纽特人(the Inuit)把这个充填纯净湖水的大坑称为“努纳维克的水晶之眼”(Crystal Eye of Nunavik)。第二次世界大战期间,飞行员们通常利用这个几乎完美的环状地标作为导航工具。

  4.岫岩陨石坑(Xiuyan Crater)

  岫岩陨石坑位于辽宁省鞍山市岫岩满族自治县境内,是一个位于丘陵地区、保存状态良好的碗形陨石坑,在陨石坑分类中属于简单陨石坑。它系5万年前该区发生的一次小行星撞击事件中形成的一个撞击地质构造。

  

  陨石坑坐落在元古宇变质岩地层上,坑的底部堆积有厚度近百米的湖沼相沉积物和厚度188m的撞击角砾岩。坑直径为1800m,表观坑深150m。

  

  目前已被揭示的岩石和矿物的冲击变质特征包括:震裂锥、石英和长石击变面状页理(PDFs)、石英和长石击变玻璃(diaplectic glass)、超高压矿物柯石英、金红石和锆石高压多形等。岫岩陨石坑在2010 年12 月被加拿大新不伦瑞克大学行星与空间科学中心(PASSC)录入《地球撞击数据库》,成为被证实的地球陨石坑之一。

  5.隆起圆丘(Upheaval Dome)陨石坑

  隆起圆丘(Upheaval Dome)陨石坑位于美国犹他州莫阿布市(Moab)西南的峡谷地国家公园(Canyonlands National Park)内,是一个受到严重侵蚀、保存最底部的陨石坑遗迹,位于公园的空中岛屿区,距离莫阿布市大约67km。

  

  Upheaval Dome陨石坑的空中倾斜视图(2012年)

  陨石坑的直径约5km,年龄小于170Ma(侏罗纪或者更年轻,但倒底有多年轻还不知道)。该陨石坑因为它明亮的棕色和黑色同心环,从地面上清晰可见。

  

  Upheaval Dome陨石坑的空中正视图(2011年,注意标尺在右下方)

  

  在1万米高空面向东南方向斜向航拍到的Upheaval Dome陨石坑

  

  从Upheaval Dome陨石坑俯视轨迹的第二个俯视点拍摄的dome全景照片

  6.阿姆古伊德陨石坑(Amguid crater)

  阿姆古伊德陨石坑(Amguid crater)是阿尔及利亚境内的一个撞击构造,直径约500-530m,深度约65m,撞击年龄估计小于10万年(晚更新世)。该陨石坑暴露在地表。该构造最初是由欧洲人在1948年发现的。

  

  

  

  7.罗特卡姆陨石坑(Roter Kamm crater)

  罗特卡姆陨石坑(Roter Kamm crater,地理坐标:27°46′0″ S, 16°17′20″E)位于非洲西南部纳米布沙漠(Namib Desert)的纳米比亚部分,卡拉斯地区(Karas Region)的Oranjemund以北大约80km。

  

  2017年4月空中向南鸟瞰罗特卡姆陨石坑

  向北鸟瞰罗特卡姆陨石坑

  陨石坑的直径是2.5km,深度是130m,撞击年龄估计在400-500万年前(上新世)。陨石坑暴露在地表,但它的原始坑底已经被至少100m厚的沙所覆盖了。陨石撞击在前寒武纪花岗质片麻岩地层之上,其上覆盖着一些更年轻的沉积岩层。

  

  罗特卡姆陨石坑的卫星图像(来源:NASA World Wind)

  

  覆盖在数字高程模型(2倍垂向放大)上的罗特卡姆陨石坑的斜地卫星图像(来源:NASA World Wind)

  

  8.奥隆加陨石坑(Aorounga crater)

  奥隆加陨石坑(Aorounga crater,地理坐标:19°6′0″N, 19°15′0″E)是乍得境内一个受到侵蚀的陨石坑。暴露的陨石坑遗迹直径是12.6km,撞击年龄估计小于3.45亿年(石炭纪或者更年轻)。

  

  奥隆加陨石坑的合成孔径雷达图像

  

  宇航员拍摄的奥隆加陨石坑照片

  航天飞机SIR-C雷达显示这个陨石坑的周围还有两个环状特征,如果正确的话,这些可能是有关联的陨石坑,奥隆加陨石坑可能是陨石坑链中的一部分,也正因如此,有时候也把它称为奥隆加南(Aorounga South)。陨石坑中央的高地(或峰)被一个小的填满沙的凹槽所包围,而这个凹槽又被一个更大的环状凹槽所环绕。

  

  在陨石坑周围是雅丹地貌,其形成过程受到单向风场的影响。在奥隆加地区,风是从北东方向吹过来的,因此雅丹之间的沙丘是向西南方向迁移。

  9.埃利格格特根湖(Lake El’gygytgyn)陨石坑

  埃利格格特根湖(Lake El’gygytgyn)是一个陨石撞击坑成因的湖泊,位于俄罗斯西伯利亚东北部的楚科奇自治区,恰翁湾(Chaunskaya Bay)东南约150km处。“El’gygytgyn”这个单词在楚克其族语言中是“白湖”的意思。这个湖对于科学家来说特别有意思的地方在于它从来没有被冰川覆盖过。这使它在湖底沉积了400m厚的未间断的沉积物,记录了史前时期的气候变化信息。

  

  

  

  埃利格格特根湖的直径约12km,最大水深174±2m。它位于撞击坑的中部,这个陨石坑的直径是18km,形成于360万年前(上新世)。

  10.玛查陨石坑(Macha crater)

  玛查陨石坑(Macha crater,地理坐标:60°05′09″N,117°39′07″E)是位于俄罗斯西伯利亚地区萨哈共和国(Sakha Republic)境内的一组陨石坑的名字,包括5个陨石坑,其直径在60-300m之间,其中最大的直径为300m。两个最大的陨石坑形成了梨形的亚伯兰湖(Abram Lake),另外3个位于此湖的北边,它们都保存得非常完好。

  

  

  这些陨石坑可能是公元前5300年(全新世)铁陨石坠落的产物,也就是说它们的形成年龄是大约7300年前。

  11.洛纳尔陨石坑(Lonar crater)

  洛纳尔陨石坑(Lonar crater,地理坐标:19°58′36″N, 76°30′30″E)位于印度马哈拉施特拉邦(Maharashtra)的Buldhana区,陨石坑的边缘环直径估计为1.8km,通常认为这个陨石坑的形成年龄为52000±6000年(晚更新世,热释光年龄)。这个撞击坑的形状为椭圆形,据研究认为陨石以35°-40°的角度从东边进行了撞击。

  

  

  

  

  

  这个陨石坑最大的特点是在环状凹陷的中心部位有一个咸水、碱性湖泊(盐湖),即洛纳尔湖(Lonar Lake)。另外,洛纳尔陨石坑也是地球上屈指可数的在玄武岩基岩中因高速撞击而产生的陨石坑。

  12.博苏姆推湖陨石坑(Lake Bosumtwi crater)

  博苏姆推湖(地理坐标:6°30′18″N,1°24′30″W)是加纳和非洲西部阿善堤地区(Ashanti)唯一的天然湖泊,在阿善堤的首府Kumasi的东南方向约30km。其最大长度为8.6km,最大宽度为8.1km,平均水深45m,最大水深81m。

  

  

  

  

  该湖位于一个古老的陨石撞击坑内,其直径约10.5km,比现在的湖泊面积要大一些,撞击年龄为107万年前(更新世)。撞击坑的深度约380m,但如果加上湖泊沉积物的厚度,深度可以达到750m。该陨石坑由于部分被侵蚀掉了,再加上位于茂密的热带雨林之中,因此确认它是陨石撞击起源的研究非常困难。但是,最近在湖底对撞击坑中央抬升部位进行的钻探工作提供了丰富的冲击物质进行科学研究。

  13.特斯瓦宁陨石坑(Tswaing crater)

  特斯瓦宁陨石坑(Tswaing crater,地理坐标:25°24′32″S,28°4′58″E)位于南非境内,在南非首都比勒陀利亚(Pretoria)西北40km。这个陨石坑的直径是1.13km,深100m,撞击年龄估计是22±5.2万年(更新世)。撞击体的直径估计在30-50m。在茨瓦纳语中,“Tswaing”的意思是“盐场”,因此这个坑以前在英语中也称为“比勒陀利亚盐场坑”(Pretoria Saltpan crater)。坑中积水成湖,其湖水来自于地表泉水、地下水和大气降水,湖水富溶解碳酸盐和氯化钠。

  

  从东缘看Tswaing陨石坑

  

  空中鸟瞰Tswaing陨石坑

  

  从南边看Tswaing陨石坑,湖泊位于坑的中心位置,远处的小山就是陨石坑的边缘

  

  14.马尼夸根陨石坑(Manicouagan crater)

  马尼夸根水库(Manicouagan Reservoir,地理坐标:51°23′0″N, 68°42′0″W)也叫马尼夸根湖(Lake Manicouagan),位于加拿大魁北克省中部,覆盖面积有1942km。它的中心湖岛名叫René-Levasseur Island,最高点是巴贝尔山(Mount Babel)。这个湖和岛在太空中清晰可见,有时候也称之为“魁北克之眼”。该湖拥有的水体可达35.2 km。

  

  空中俯瞰Manicouagan水库

  

  航天飞机上看冬季的陨石坑(北在下面右边)

  马尼夸根水库位于一个古老的、受侵蚀的陨石坑遗迹之内,这个陨石坑是214±1Ma前由一个直径为5km的小行星撞击形成的。其最初撞击形成的陨石坑宽度大约有100km,后来随着侵蚀和沉积物的充填,目前可以看出的直径约72km。它是地球上已经确认的第六大撞击坑。Mount Babel被认为是碰撞后陨石坑回弹形成的中央抬升部位。

  15.卡里陨石坑群(Kaali craters)

  Kaali陨石坑群是爱沙尼亚萨雷马岛(Saaremaa Island)上Kaali村附近的一组陨石坑,有9个陨石坑。最近的定年工作将它的形成时间限定在约3500年前(公元前1530-1450年)。它是少有的出现在人口密集地区的撞击事件(另外两个是英国Henbury陨石坑群和秘鲁Carancas陨石坑)。

  

  从陨石坑边缘看陨石坑

  这些陨石坑是由一颗重约20-80吨的流星以10-20km/s的速度撞击形成的,撞击的能量相当于2万吨TNT爆炸威力(与广岛原子弹爆炸威力相当)。按照现在的撞击理论,撞击时爱沙尼亚正处于北欧古铜器时代(Nordic Bronze Age),撞击地点当时是森林,有少量的居民。撞击使得半径6km范围内的森林化为灰烬。一些研究者认为流星是从北东方向过来的,在地面以上5-10km高度,流星破裂成碎片掉落到地面,产生的最大的一个陨石坑直径有110m、深度为22m,Kaali湖就发育在这个陨石坑的底部。

  

  主陨石坑呈近圆形,当水面下降的时候,可见岩石从中间露出来

  

  与这次轰炸有关的8个更小的陨石坑,直径在12-40m之间,深度变化范围为1-4m,都在最主要的陨石坑附近1km范围内。

  16.莫拉斯科(Morasko)陨石自然保护区

  莫拉斯科陨石自然保护区(Morasko meteorite nature reserve)位于波兰波兹南市的北部边缘Moraskois。它包括7个陨石坑,保护区的面积是55公顷,建立于1976年。

  

  

  

  保护区内是覆盖着栎树和角树为主的森林。7个陨石坑就隐藏在森林当中,其中最大的一个直径约100m,深约11m。5个陨石坑包括最大的这个,积水成湖。这些陨石坑的形成年龄估计在大约5000年前。Morasko地区的第一个陨石是1914年德国士兵在建设军事防护工事时发现的,自那之后又发现很多块陨石。

  17.清水湖陨石坑(Lac à l'Eau Claire或Clearwater Lake)

  Lac à l'Eau Claire(法语)或Clearwater Lakes(英语)是一对圆形的湖泊,在加拿大魁北克省,靠近哈得孙湾(Hudson Bay)。这两个湖事实上是一个统一的水体,只不过在东部和西部之间有几个小岛将两个湖盆隔开。其名字来自于清澈的湖水。

  

  1985年11月空间飞行器拍摄的Clearwater Lakes照片(STS61A-35-86)

  

  2013年的Clearwater Lakes图像(来源:NASA Earth Observatory)

  Clearwater Lakes占据着两个受到侵蚀的陨石坑近圆形的凹陷。东边这个陨石坑(Clearwater East)直径是26km,形成年龄在约460-470Ma;西边那个陨石坑(Clearwater West)的直径是36km,形成年龄是286.2±2.6Ma。

  Clearwater East和Clearwater West都是复杂型的陨石坑,具有显著的中央高地。Clearwater East陨石坑的中央高地被湖水和沉积物掩盖住了,但湖底等深线调查和岩芯钻探工作都证实了在它的中心出现有一个高地。

  18.戈斯峭壁陨石坑(Gosses Bluff)

  戈斯峭壁(Gosses Bluff,地理坐标:132°19′E、23°49′S)被认为是一个撞击坑受到侵蚀后的残余,它位于澳大利亚北领地的南部,接近澳大利亚的中心部位,艾丽斯斯普林斯小镇(Alice Springs,或译为爱丽丝泉)西约175km,乌卢鲁(Uluru,也叫艾尔斯巨石)北东约212km。它是1872年由Ernest Giles命名的,为了纪念澳大利亚的探险家威廉·戈斯的兄弟亨利,他是威廉探险队的成员。

  

  

  从北边看戈斯峭壁,大约30km之外

  

  从ISS拍摄的戈斯峭壁陨石坑

  

  原始的陨石坑被认为是大约142.5±0.8百万年前由一个小行星或者彗星撞击形成的,时间上是白垩纪初期,非常接近于侏罗纪-白垩纪的边界。原始的坑缘直径估计约22km,但目前已经被侵蚀掉了。现在暴露出来的直径5km、高度为180m的坑状特征,被解释为陨石坑中间抬升部分。这个地貌特征的撞击起源第一次提出是在20世纪60年代,最强有力的证据来自于丰富的震裂锥。

  19.喀拉库尔陨石坑(Karakul crater)

  喀拉库尔陨石坑(Karakul crater)位于塔吉克斯坦境内帕米尔山脉中,它是一个直径为52km的陨石撞击坑,其内是直径为25km的高山湖泊——喀拉库尔湖(Lake Karakul)。这个湖的海拔是3960m,该湖被南部的一个半岛和北部的一个岛划分为东西两个湖盆:东湖盆较小且比较浅,湖水深度在13-19m之间;西湖盆更大,水深在221-230m之间。

  

  

  喀拉库尔撞击坑显示为一个圆形的凹陷,它的年龄相对比较年轻,《地球撞击数据库》中将它的年龄列为小于500万年或者上新世。

  喀拉库尔湖(Lake Karakul)的曾用名“维多利亚湖”(Lake Victoria),是英国的制图人员/军事地理人员以英国的维多利亚女王名字命名的,直到20世纪20年代才被前苏联的制图人员以吉尔吉斯坦语名字“喀拉库尔”(Karakul)取代。该湖是一个内流湖,没有出水口,因此湖水是微咸水。

  20.蒙特拉库依陨石坑(Monturaqui crater)

  蒙特拉库依陨石坑(Monturaqui crater,地理坐标:23°55′41″S, 68°15′42″W)位于智利境内,它是1962年才被发现的。它位于智利安托法加斯塔大区(Antofagasta Region)阿塔卡马盐湖(Salar de Atacama)的南边。陨石坑暴露在地表,直径是350-370m,深度大约34m。产生陨石坑的撞击估计发生在大约66万年前(更新世)。

  

  

  

  (本文文字及图片主要来自维基百科英文版和Earth Impact Database,少量图片来自网络,如有侵权请告知删除)

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