澳大利亚挖了几十年黄金的老牌矿区,谁能想到,一代又一代淘金客从这里挖走无数黄金,居然没人发现脚下藏着个比黄金值钱得多的大宝贝。这事刚登在国际专业期刊上,直接炸了行星地质圈,本来是找金矿的常规操作,愣是掏出了一段埋在地下上亿年的宇宙往事。

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这个挖到宝贝的地方,是西澳东部金矿区,地质圈里没人不知道这块地。地下埋着27亿年前形成的绿岩带,说是太古宙留下的活化石,全世界淘金客都盯着这里,澳大利亚能常年稳坐全球黄金产量前排,全靠这块宝地撑着。挖了几十年,大家都只盯着金子,谁也没多想脚下还有别的稀罕物。

这次发现从头到尾都是意外,矿业公司本来是用重力仪扫地下密度分布,就想找找有没有漏掉的金矿脉。结果数据出来,所有人都傻了眼,地下居然藏着个直径约4公里的同心环状异常,中间是不对称高密度区,外面还裹着一圈低密度的环形槽,形状规整得离谱,普通地质活动根本造不出这样的结构。

有人当时就冒出个大胆的想法,这会不会是个被沉积物埋起来的陨石坑?光有重力数据肯定不算数,研究团队又搬来了被动地震勘探设备,相当于给地球做了个高清B超,靠捕捉地下的微弱震动反推岩层结构。扫完结果出来,之前的猜想直接坐实了。

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地下的结构和复杂撞击坑的特征完全对得上,中央有向上隆起的岩体,外侧是一圈深陷的环形槽,最边上的坑缘还微微抬起。整个坑都被后来的沉积物盖得严严实实,地表一点痕迹都看不到,也就只有仪器能扫出它的完整轮廓。

地球物理数据只能算间接线索,要实打实地敲定陨石坑的身份,还得在岩石里找到冲击变质的实锤。第一份铁证就来自钻孔取出的岩芯和地表碎石,研究人员在好几个样本里都发现了碎裂锥。这种呈锥形发散的裂隙纹路,就是超高速冲击波穿过岩石才会留下的标志性印记,说是野外鉴定撞击坑的教科书级硬指标一点不夸张。

研究团队把岩石磨成了微米级的薄片,放到显微镜下一颗一颗排查矿物。功夫没白费,他们在一份角砾岩里发现,17颗石这些纹路对应的形成压力在5吉帕到20吉帕之间,大部分集中在15到20吉帕。换个大家能听懂的说法,相当于一瞬间把上千吨重量压在一枚硬币上,普通地壳活动根本造不出这么大的压力,也就天体撞击能做到。

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英晶体上都有多组细密的平行纹路。用高精度晶体旋转台测量后,纹路的取向完全符合冲击变质的标准。更精彩的发现藏在地下两百米的岩芯里,团队取出了一种富含玻璃的角砾岩,岩石里嵌着大量褐色玻璃碎块,占比最高能到四成。有些岩块还留着特别明显的过渡状态,内部还是原来的火山岩,边缘已经熔成了玻璃。

这是撞击瞬间高温把靶区岩石融化后,快速冷却凝固留下的产物,行内人管它叫陨击熔融角砾岩,也叫苏维特岩,是实打实的撞击身份认证。化学分析又给出更多线索,这些玻璃是当地两种主要岩层按大约8比2的比例混合熔融形成的。

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更关键的是玻璃里的金属元素,镍、钴、铱、铂、钯、铑这些元素的含量,远远高过周围所有岩层。这些元素在地壳里本来就少得可怜,陨石里却含量很高,研究人员看到数据就明白,撞击体本身已经在岩石里留下了清清楚楚的化学签名。

锁定撞击体身份的关键一步很快来了,研究团队用铬和铱的比值排除了球粒陨石的可能,数据正好落在岩浆型铁陨石的成分范围内。镍和钴的比例,也和西澳本地已经发现的11块铁陨石的平均成分对得上。

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结合元素混合模型估算,冲击玻璃里的陨石物质占比大概三成。不过研究团队也很坦诚,撞击体的具体成分没法百分百确定,换个模型计算,比例最高能逼近八成。把所有证据凑到一起看,当年砸向地球的,大概率就是一颗铁陨石。

玻璃里还有个挺有意思的细节,大量球状的方解石颗粒嵌在硅酸盐玻璃里。研究人员推测,最可能的解释是撞击高温下,碳酸盐熔体和硅酸盐熔体发生了液态分离,就像油和水互不相溶,冷却后就留下了这种独特结构。当然也不能完全排除是撞击后热液蚀变沉淀出来的,不过球状形态和裂隙分布更支持液态分离的说法,这种微观结构在撞击岩研究里属于非常珍贵的素材。

这场撞击到底发生在多久以前,目前还没有精确的定年结果,只能划出大致范围。被砸的绿岩形成于27亿年前,撞击肯定不可能比这更早,上面盖着的沉积层经过孢粉分析,形成于早白垩世,说明撞击最晚也发生在早白垩世,算下来至少也有一亿年历史,更古老的可能性也没被排除。

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别看时间跨度模糊,它的身份已经足够特殊。它是目前全球已知的,保留有铁陨石地球化学证据的最古老、规模最大的撞击坑之一。按常理说,铁陨石的化学痕迹只能在年轻的小型撞击坑里找到,年代一久,陨石物质早就被稀释风化得差不多了。能在这么古老的大坑里把证据完整保存下来,说它是奇迹真不过分。

这个被命名为奥拉班达的撞击构造,一下子拿到了好几个含金量很高的研究标签。它四公里的直径,正好卡在简单撞击坑向复杂撞击坑过渡的临界区间,地下还完整保留了中央隆起结构,完全就是研究撞击坑形态演化的天然教科书。

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它还是澳大利亚首个发现的保存完好的里斯型陨击熔融角砾岩地点,这种岩石以德国里斯坑命名,全球只有少数遗址有过详细记录。对行星地质学家来说,多一个这样的样本,就能多拼一块理解地球早期演化的拼图。

更让人激动的是,它是全球第二个完全形成于太古宙绿岩带的撞击坑。这套27亿年的古老火山岩,和火星表面大片古老岩层的特征非常接近,是研究火星早期撞击过程的天然类比实验室。现在各国都在推进火星探测项目,奥拉班达在地球上给人类提供了一个绝佳的练手场地,这份价值真的没法用金钱衡量。

这事说起来也有意思,本来就是金矿勘探的副产品,根本不是专门找撞击坑的考察项目。这也忍不住让人遐想,全球还有多少古老的撞击坑,正藏在矿区、沙漠或者平原的地下,从来没被人类发现?现在国内深部探测和行星科学的投入越来越大,塔里木盆地、华北克拉通这些古老地块,说不定哪天也能蹦出同样的惊喜。

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挖金子最后挖出了埋藏亿年的宇宙记忆,地球这份礼物藏得够深,也足够意外。

参考资料:中国国家地理 远古撞击坑的意外发现