遥感教程第18-3页

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冲击坑几乎总是以圆形结构开始,由凸起的边缘包围,底部有凹陷,凹陷可能具有中心隆起或峰值(圆形的例外是当坑以非常低的入射角撞击时出现的椭圆形状)。随着焊口直径的增大,深径比减小。随着时间的推移,陨石坑的形态发生了变化,因为侵蚀(主要是由地球上的水和随后的多次撞击造成的,并被月球上的喷射物掩埋)趋向于减弱其地形表达。当陨石坑磨损到基岩上的疤痕(星斑)时,它们的初始圆度仍可能对排水产生影响。在地震或重力测量中,掩埋的火山口有时可以通过它们的模式来识别。在陨石坑领域的标志包括破碎锥和角砾岩。


火山口形态

鉴于所涉及的巨大能量,难怪我们将尤卡坦半岛的奇克苏鲁布撞击归类为地质记录中已知的最大短期自然事件之一(核当量超过1亿兆吨)。它发生在6500万年前,导致了一个200-300公里(>150英里)宽(关于外缘的位置仍然存在一些不确定性)和可能16公里(10英里)深的洼地。这个巨大的结构没有明显的表面表现,被年轻的沉积岩所覆盖,但在地下出现了强烈的重力异常,如下图所示。它几乎是通过石油钻探偶然发现的,在钻探过程中,含有所谓火山岩(现在称为冲击熔融岩)的岩心样品显示出明显的冲击效应。这些样本在新奥尔良大学地质大楼的地下室里保存了多年,之后又有人重新检查并发现了它们的来源。

奇克苏鲁布撞击墨西哥湾的浅水区,产生了巨大的波浪,甚至对地球造成更大的破坏,将大量的岩石和水抛入大气中。这些物质反过来又导致了全球范围内的气溶胶、气体和微粒的“云甲板”,导致了温度波动和光合作用的减少,从而摧毁了大部分食物链并提供了 格蕾丝政变 对于当时仍生活在地球上的少数恐龙家族来说。由此产生的碎片喷射到高海拔地区,遍布全球,形成一层薄薄的物质层,标志着白垩纪(符号K)最后一块岩石和在年轻(上覆)第三纪(符号T)形成的第一块沉积物之间精确的K/T边界。这些沉积物中含有铱,一种存在于某些陨石中的金属元素,以及具有强烈冲击迹象的矿物颗粒(见下文)。

K-T边界的沉积物通常很薄。它们代表了可能分布在世界各地的沉降层。下面是这个著名层的一个例子。

在过去的10年左右,人们认为奇克苏鲁布在空间图像中无法被识别,这是因为撞击后沉积岩覆盖了该结构,同时也因为植被覆盖很密。然而,来自SRTM计划的雷达数据已经经过特殊处理,以提出掩埋环形山边缘的其他细微建议,通过地表的一些表现(可能是由差异沉降引起的)来显示其存在。这是尤卡坦半岛大部分地区的SRTM图像。查看是否可以找到边缘跟踪:

如果你错过了这个痕迹,这里有一对图片,是尤卡坦的一部分的扩大,包含了奇克苏鲁布火山口。在下一层,边缘边界已经被划入,并标记了似乎与边缘以外的后退材料地下控制有关的下沉孔的位置。

奇克苏鲁布是在地球物理调查中被掩埋和发现的越来越多的撞击结构之一。另一个是俄克拉荷马州北部的埃姆斯构造(直径约13km),当它被重力和磁测发现,然后钻探寻找石油。以下是由Judson Ahern教授绘制的横截面图,显示了火山口、不同密度材料的分布以及测量结果:

当陨石坑暴露在表面时,较年轻的,通常是较不易被侵蚀的陨石坑可以通过其形态或外部形态来识别。它们大致呈圆形(除非后来由于区域变形而变形),具有凸起的边缘,在它们的围岩中显示出结构位移,并且可能有一个中心峰,由从较深原始位置升起的岩石组成。我们可以从3-D的角度(通常使用数字高程图数据)强调这些陨石坑的形态,夸大高程,应用阴影或人工照明(计算机控制)。两个例子说明了我们如何使陨石坑更明显,当今天他们已经缓和,往往有低救济。首先是弗林溪结构(3.5 km [2.2密] 宽)在田纳西州:

在火山口边界以外的开挖岩石中,结构变形通常是强烈而明显的。最初,靠近地表、边缘以外的扁平沉积岩层,通常因向上弯曲(地层向下倾斜)而变形。 [dip] 远离火山口壁)。背斜可以形成,或者在极端情况下,岩层完全翻转,产生一个顶部岩层颠倒、在更远处的岩层顶部翻转的襟翼。图中显示了两个冲击坑和一个核爆炸坑的层变形模式。

在印第安纳州肯特兰的冲击结构中,通过采石暴露出的层状石灰石中,存在弯曲和翻转变形:

巴伐利亚州24公里(15英里)宽的里斯凯塞尔火山口是最著名、研究得最好的大型复杂火山口之一。(互联网站点 [德语] 这提供了更多的信息,现场照片由 Ries Museum of Nordlingen )这是这个结构的一部分的照片蒙太奇(由几张广角镜头照片拼合而成)。(在它的一个边缘单元上,茂密的常绿森林形成,有助于勾勒出结构的轮廓;该单元上方的云的出现似乎是由于当地的蒸散作用造成的。)

这里是对其广义地下结构的重建;地形被夸大了。

` <>`__18-6: In the Ries Kessel perspective view, the crater appears surrounded by mountains. But in reality, the actual landscape is hilly but not mountainous. Explain the illusion. `ANSWER <Sect18_answers.html#18-6>`__

这些岩石足够年轻,大部分以厚单位沉积的喷出物(当合并时,一般术语“角砾岩”适用;在这些岩石中,特殊名称“苏维石”被赋予该岩石)仍然可以保存。以下是现场曝光:

这些国家位于“浪漫主义之路”的两旁,由保存了许多中世纪建筑的城镇组成。里斯本是一个著名的小镇,诺丁根,周围有一道防护墙。这是一幅从空中俯瞰这一令人惊叹的回归到另一个时代的景象:

自中世纪以来,北灵根的当地居民开采了一些已经硬化成岩石的角砾岩矿床。这是用来做建筑用的石头。靠近这座有围墙的城市中心的天主教教堂是由这块苏维石构成的;不幸的是,这块岩石很容易风化(因为它含有许多随时间而不稳定的玻璃),所以今天的教堂一直需要维修。这是教堂:

一般来说,直径小于3-5公里(1.8-3.1英里)的火山口缺少中心山峰,也就是说,它们内部呈碗状,我们称之为火山口。 简单的 . 大多数较大的火山口都有中心山峰,其中真正火山口边界以下的岩石从碰撞中向上“反弹”,进一步受到与火山口壁坍塌有关的向心力的帮助。我们称之为 复杂的 火山口,但侵蚀和填充可能会压垮山峰。弗林溪,类似于在美国的大多数其他陨石坑切割成碳酸盐岩,刚刚收到一个中心峰,这仍然显示地形。RIS没有保留一个形态峰值,但通过钻孔确定的到火山口边界的深度在内部较小。

简单的火山口(以及一些较大的火山口)通常有充满水的凹陷。在顶部,下面是3.5公里(2.2英里)宽的新魁北克火山口,位于花岗岩屏蔽岩中,暴露在魁北克北部。底部是更古老的西霍克湖结构(2.5公里 [1.6密] 直径)形成于安大略省西部靠近曼尼托巴线的变质岩中(作者首先对其进行了详细研究)。 [NMS] 1966年;发表在美国地质学会公报上)。

在加拿大和其他北纬国家,这些湖泊在冬季结冰,为钻探设备提供支持,这样我们就可以通过回收地核来探索火山口填充材料。

碎片状岩石的沉积物环绕着最年轻的陨石坑。这类岩石的一个例子(顶部,下方)来自里斯火山口的一个露头,说明了这些喷出物沉积物(苏维岩角砾岩)。第二个例子(底部)是在穿过曼森中心峰的钻探中发现的,显示了组成这些角砾岩碎片(称为碎屑)的岩石类型的多样性。


` <>`__18-7:Suppose a continuous length of drill core consists of first an interval of breccia much like that shown in this figures, then a 10 meter interval of a single rock type, say granite, and followed by more small fragmental breccia. What explains this? `ANSWER <Sect18_answers.html#18-7>`__

在较年轻的陨石坑周围发现的大多数喷射岩块由地下单元形成的破碎基岩组成。如果表面材料松散,则可能存在例外情况。作者(NMS)发现了一个极好的例子,这个例子起初在这个领域被其他专家所折中。火山口是位于阿拉伯南部的风成沙漠中的小瓦巴尔结构。边缘周围是白色石英砂的碎片,许多碎片上覆盖着黑色玻璃。这是一个视图:

几年前,作者在内华达试验场(NTS)的一个试验项目中形成的化学爆炸坑周围“发现”了一些“砂岩”,在该试验场中,白色疏松石英砂被用来回填装炸药的通道孔。他假设这些碎片是由这些沙子组成的,这些沙子被推到一起并被压缩(他称之为“冲击岩化”,称这些碎片为“即时岩石”)。他提出了瓦巴尔碎片的相同来源,也就是说,它们是由撞击产生的冲击波所引起的沙漠沙冲击(许多碎片随后被超越它们的冲击熔化所覆盖)。这两张显微照片显示了左侧NTS即时砂岩和右侧Wabar岩化碎片的纹理。

|冲击岩化砂岩的两个例子:左边是在NTS的一次陨石坑实验中产生的;右边是在阿拉伯瓦巴尔陨石坑收集到的石英砂岩状岩石的碎片,已知是由于撞击造成的,因为铁陨石碎片散落在SIT周围。e.

下面是NTS速生砂岩的第二张显微照片,显示了更多细节。

关于这一解释的论文被 科学类 杂志,因为评论家曾在那里,认为他注意到了边缘的薄砂岩层。幸运的是,作者告诉休斯顿壳牌石油公司的一位同事,解释上的不一致之处,后来接到一个朋友的电话,他报告说瓦巴尔岛上的松散沙子厚超过200米(他曾要求壳牌油田的一个地球物理工作人员运行一个靠近现场的ISMIC线;它们确定了准确的厚度)。有了这个新的“证据”,这篇论文被重新提交给科学界并发表了。

侵蚀的陨石坑缺乏明确的外部形状,尽管最初的圆度可能会对排水产生持久的影响,使河流保持大致的圆形路线。这种陨石坑通常很难发现,但异常的结构变形和角砾岩的存在提供了线索。在原始壁边界外的岩石中,通常会形成一种称为破碎锥的特殊结构。

这些“条状”圆锥形结构(形状类似于“马尾”)可能非常小,也可能达到6英尺或更长的长度,如上图所示,在加拿大萨德伯里的石英岩中,冲击结构(另一方面:作者最喜欢的地质露头,在任何地方,都是低岸部分是Aro在萨德伯里市中心的麦克唐纳德快餐店的停车场,挖土机在那里暴露出连续不断的破碎锥群。)当我们绘制包含锥的褶皱岩石的原始位置时,锥尖总是指向位于中央火山口底板上方的内部位置。实际上,他们表示能量释放的位置在地面之上,这是一种与深火山源不相容的情况,就像怀疑论者曾经主张的那样。锥体有时也形成于遭受核爆炸的岩石中,出现在较低(周边)冲击压力区,冲击波向外扩散,将岩石置于拉伸应力中。许多锥体似乎起源于点不连续(如卵石),就好像波是衍射的。

` <>`__18-8: Try to explain what happens to cause the apex of a shatter cone to point towards the upper center of the crater near the point of impact. `ANSWER <Sect18_answers.html#18-8>`__


主要作者:Nicholas M.Short,高级电子邮件: nmshort@nationi.net