隕石坑，乃是由小行星或彗星以高速撞擊行星及其衛(wèi)星表面所形成的凹坑或環(huán)狀地質(zhì)構(gòu)造。這種獨(dú)特的地質(zhì)現(xiàn)象，對于探索地球的形成與演化、古生物變遷、成巖成礦過程以及地球深部物質(zhì)狀態(tài)等領(lǐng)域，均具有舉足輕重的科學(xué)意義。

岫巖隕石坑，作為中國首個經(jīng)過嚴(yán)格科學(xué)證實(shí)的隕石坑，坐落于遼東半島北部的遼寧省鞍山市岫巖滿族自治縣蘇子溝鎮(zhèn)古龍村。該隕石坑形態(tài)宛如碗狀，歸類為簡單坑，直徑達(dá)1800米，坑深約150米。其坑區(qū)基巖乃20億年前形成的早元古代變質(zhì)巖地層，具有極高的科學(xué)研究價值。

在具有風(fēng)化過程或地殼運(yùn)動的天體上，古老的隕石坑會逐漸被自然力量所磨滅。例如，在地球上，風(fēng)化作用、風(fēng)吹來的塵沙堆積以及巖漿活動等，都可能導(dǎo)致隕石坑被掩蓋或磨滅。而在其他天體上，如木衛(wèi)四，其表面覆蓋的冰層會隨時間流動，進(jìn)而使得衛(wèi)星表面的隕石坑逐漸消失。

地球上現(xiàn)存約150個仍可辨認(rèn)的大型隕石坑，地質(zhì)學(xué)家通過研究這些隕石坑，還發(fā)現(xiàn)了眾多已無法辨認(rèn)的隕石坑遺跡。幾乎所有具有固體或局部液體表面的行星和衛(wèi)星，都帶有隕石坑的痕跡。在某些天體上，隕石坑的密度甚至可用來確定相應(yīng)表面地區(qū)的形成年代。

早期探索與爭議

丹尼爾·巴林杰是首位將地球上的地質(zhì)形態(tài)確認(rèn)為隕石坑（撞擊坑）的學(xué)者。他指出，美國亞利桑那州的巴林杰隕石坑是一個典型的撞擊坑。然而，當(dāng)時他的理論并未獲得廣泛支持，多數(shù)地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為地球上已無遺留的隕石坑。

20世紀(jì)20年代，美國地質(zhì)學(xué)家沃爾特·布克對美國境內(nèi)的一系列環(huán)形山進(jìn)行了深入研究，認(rèn)為這些環(huán)形山是由巨大的爆炸事件造成的，但他最初認(rèn)為這些爆炸事件是強(qiáng)烈的火山爆發(fā)所致。直至1936年，其他地質(zhì)學(xué)家才得出結(jié)論，認(rèn)為這些環(huán)形山可能是由撞擊造成的。

撞擊理論的確認(rèn)與發(fā)展

這一問題直至20世紀(jì)60年代仍未完全解決。當(dāng)時的一系列研究，尤其是尤金·蘇梅克的詳細(xì)研究，提供了明確的證據(jù)，證明這些環(huán)形山是由撞擊形成的。這些研究確認(rèn)了一系列只有通過撞擊才會產(chǎn)生的沖擊變態(tài)現(xiàn)象，其中最知名的是沖擊石英。

利用這些研究所獲得的新的判斷手段，地質(zhì)學(xué)家開始在全球范圍內(nèi)尋找撞擊坑。至1970年，他們已初步斷定了50多個隕石坑。然而，這些結(jié)果在當(dāng)時仍頗具爭議。但正在進(jìn)行的阿波羅計劃為科學(xué)家提供了直接的月球上的隕石坑數(shù)據(jù)。由于月球上的風(fēng)化作用極小，其表面的隕石坑幾乎可無限期地保留著。鑒于地球與月球上的隕石坑密度應(yīng)相差不多，這些數(shù)據(jù)明顯顯示地球上應(yīng)有更多的隕石坑。

形成條件與能量釋放

在地球上，隕石坑形成的條件是一個物體以至少11.6km/s的速度從外空與地球相撞。在此過程中，物體的動能會轉(zhuǎn)化為熱能，重的隕石釋放出來的能量可達(dá)到相當(dāng)于上千噸TNT爆炸所釋放的能量，這一能量級甚至與核爆炸相當(dāng)。地震儀平均每年約記錄到一次大于一千噸TNT能量的撞擊，這些撞擊一般發(fā)生在大洋中。

隕石特性與撞擊效應(yīng)

若隕石的質(zhì)量超過1000噸，大氣層基本上對其無減速作用，隕石表面的溫度和壓力會極高。球粒隕石和碳質(zhì)球粒隕石在這種狀況下會在與地面撞擊前就被破壞，但鐵-鎳金屬隕石的結(jié)構(gòu)足夠強(qiáng)，可與地面撞擊并造成巨大爆炸。

當(dāng)隕石與地面相撞時，會將當(dāng)?shù)氐目諝?、水和巖石壓縮為極熱的等離子體。這個等離子體會迅速向外擴(kuò)張并冷卻，與其他被投射的物件以軌道或近軌道速度被拋出，甚至可完全脫離地球的引力。有些物件還可在其他行星表面成為隕石墜落。在無空氣的天體表面，往往還可看到從撞擊坑向外輻射的外拋物留下的痕跡。

復(fù)雜化學(xué)反應(yīng)與物質(zhì)分布

在等離子體內(nèi)部，會發(fā)生非常高能的化學(xué)反應(yīng)。例如，在地球上，鹽水和空氣可合成非常強(qiáng)的酸。等離子體內(nèi)氣化的巖石會凝結(jié)成水滴形的似曜巖，這些似曜巖可分布到撞擊點(diǎn)周圍很大的范圍里。但也有觀點(diǎn)認(rèn)為，似曜巖并非僅由撞擊產(chǎn)生。例如，世界上最大和最年輕的似曜巖區(qū)（位于澳大利亞周邊，約70萬年）就缺乏一個撞擊坑。若此處的似曜巖確由撞擊形成，則如此大的一個撞擊坑不可能在過去一百萬年中被磨滅。

海上與陸上撞擊的危害對比

海上撞擊所造成的危害通常比陸上撞擊大得多。大的隕石可一直沖到海底，在海上造成巨大的海嘯。據(jù)計算，尤卡坦?？颂K魯伯的撞擊就造成了50至100米高的海嘯，并在內(nèi)陸數(shù)千米處形成了堆積。

不論是在陸上還是海上，撞擊的結(jié)果總是一個隕石坑。隕石坑有兩種主要形式：“簡單”的和“復(fù)雜”的。巴林杰隕石坑是一個典型的簡單隕石坑，即地面上的一個坑。簡單的隕石坑直徑一般都小于四千米。而復(fù)雜的隕石坑則一般比較大，中央有一個中心山，周圍環(huán)繞著溝，還有一或多個邊。中心山是由于撞擊后地下的反射造成的，這樣的隕石坑有點(diǎn)像凍結(jié)在地面上的滴入水池里的水滴。

隕石坑大小與形狀的變化

不論是簡單的還是復(fù)雜的隕石坑，其大小都決定于隕石的大小以及撞擊處的物質(zhì)。比較松軟的物質(zhì)所形成的隕石坑比比較脆的物質(zhì)所形成的隕石坑要小。隕石坑的大小和形狀還會隨時間變化。剛剛形成的隕石坑會因散熱而收縮，在地球表面，隨時間的延續(xù)，風(fēng)化以及其他地質(zhì)過程會將隕石坑掩藏起來。例如，巴林杰隕石坑是地球上保存最好的隕石坑之一，但它只是在約五萬年前形成的。而6500萬年老的?？颂K魯伯撞擊坑雖然是地球上最大的撞擊坑之一，但在地球表面上已看不到它的痕跡了。

隕石坑與火山口的區(qū)分

有些火山口看上去像隕石坑，而大理石除可通過撞擊形成外，也可通過其他過程形成。不爆炸性的火山口一般很容易與撞擊坑區(qū)分，因為它們形狀不規(guī)則，而且還有巖漿流和其他火山物質(zhì)。只有金星上的隕石坑也有融化的物質(zhì)流淌。隕石坑最不同的標(biāo)志是巖石受到的沖擊變態(tài)，如碎裂屑錐、熔化的巖石和晶體變形。在簡單的隕石坑里，這些物質(zhì)比較趨向于被深埋，但在復(fù)雜的撞擊坑里，可以在中心上射的部分找到它們。

隕石坑的典型特征

撞擊坑底部特征：撞擊坑底部常有一層“大理石化”的巖石。

碎裂屑錐現(xiàn)象：巖石上出現(xiàn)V形的凹坑，尤其在細(xì)粒的巖石上容易產(chǎn)生這樣的碎裂屑錐。不過，一些學(xué)術(shù)論文報道說在火山噴射物中也有碎裂屑錐。

高溫巖石表現(xiàn)：如溶化過的硬和焊在一起的沙塊、似曜巖以及溶化的巖石飛濺后形成的玻璃。不過，有些學(xué)者懷疑似曜巖可以作為撞擊坑的特征，因為在一些火山地帶也有似曜巖被發(fā)現(xiàn)。此外，似曜巖一般比典型的撞擊巖石要干。撞擊后溶化的巖石類似火山巖，但它們包含有沒有溶化的巖層的碎片，組成不尋常的、大面積的覆蓋面，它們的化學(xué)成分也比從地球深處噴出來的火山巖要復(fù)雜。此外，它們往往含有在隕石中比較多的微量元素，如鎳、鉑、銥、鈷等。

礦物中的微壓力變形：這包括石英和長石中晶體破裂、高壓物質(zhì)如金剛石的形成、沖擊石英的變形如重矽石和斜矽石。

判定隕石坑的主要標(biāo)志

根據(jù)對隕石坑現(xiàn)場的實(shí)際調(diào)查和對主要造巖礦物沖擊效應(yīng)的研究，結(jié)合核爆炸和人工沖擊模擬試驗研究的結(jié)果，判定隕石坑的主要標(biāo)志包括：

圓形構(gòu)造：隕石坑一般為圓形構(gòu)造。對地表數(shù)十個隕石坑探測的結(jié)果表明，它們多為圓形構(gòu)造，較古老的坑由于受構(gòu)造運(yùn)動的影響也有呈橢圓形或腰子形的。

保存完好的坑唇：大多數(shù)隕石坑都保存有較好的坑唇，即環(huán)形山坑緣。它是由拋射物沿坑的邊緣堆積而形成的。有一些隕石坑由于形成年代老，坑唇多被侵蝕掉，有時沖擊坑本身也被剝蝕，因而不易被識別，但殘留的強(qiáng)形變和震裂巖石為一圓形區(qū)域這一特點(diǎn)仍可被辨認(rèn)。

復(fù)雜的坑底結(jié)構(gòu)：坑底的巖石在受到巨大隕石轟擊后，由于應(yīng)力釋放而產(chǎn)生一定程度的回彈，故在一些大的隕石坑底部常出現(xiàn)中央隆起的狀況。由于坑底巖石遭到破壞，使人工地震波的反射極不規(guī)則。重力法的測定結(jié)果表明，隕石坑為重力負(fù)異常，而火山噴發(fā)為正異常。此外，一個巨大隕石的轟擊，有可能觸發(fā)或控制深部巖漿的侵入。

沖擊產(chǎn)物中的殘留物：常有隕石碎片或鐵－鎳珠球等殘留物存在于沖擊產(chǎn)物中。迄今為止，還從未在任何一個地表隕石坑中挖掘出隕石沖擊體本身，然而在質(zhì)量較小的隕石所轟擊形成的坑內(nèi)大都能找到它的殘留物。地表已找到隕石碎片的10多個沖擊坑的直徑都較小，一般只有幾十到上百米，最大的亞利桑那隕石坑直徑為1200米。質(zhì)量大的隕石，由于它高速撞擊地表后容易爆散和蒸發(fā)，極難在坑中找到其殘片。

角礫巖和震裂錐的存在：大量的角礫巖，大都是雜亂無章地與不同的巖性碎屑混合在一起。這些角礫巖含有大量熔融的或部分熔融的玻璃質(zhì)擊變巖。沖擊波通過某些巖石類型時，就產(chǎn)生震裂錐。單個錐體的大小從小于1厘米到15厘米或更大，頂端稍鈍，錐體項角一般為90°，表面有很多溝槽，呈馬尾構(gòu)造，錐體的頂端都有指向該沖擊構(gòu)造中心的趨勢。在石灰?guī)r、白云巖、石英巖、片麻巖和頁巖等許多巖石類型中都觀察到有震裂錐。在地表沖擊位置上，包括薩德伯里構(gòu)造、里斯和施泰因海姆盆地、弗林克里克等數(shù)十個沖擊構(gòu)造中都發(fā)現(xiàn)了震裂錐?，F(xiàn)已證明，震裂錐本身已能作為隕石轟擊的獨(dú)特標(biāo)志（直徑4公里以上的隕石坑才有可能出現(xiàn)中央錐）。

礦物的沖擊效應(yīng)標(biāo)志：造巖礦物均顯示沖擊效應(yīng)。與隕石坑有關(guān)的礦物沖擊效應(yīng)包括：在非常高的應(yīng)變率下，礦物發(fā)育有特征的微觀和亞微觀結(jié)構(gòu)，如石英、長石、云母、輝石、角閃石、橄欖石的形變、微裂隙、微頁理和扭折條帶等構(gòu)造，其中石英的多方向微頁理是沖擊成因的獨(dú)特標(biāo)志；在固態(tài)下的相轉(zhuǎn)變，如石英轉(zhuǎn)變?yōu)榭率⒑统?，以及轉(zhuǎn)變?yōu)槔^形硅氧玻璃，石墨轉(zhuǎn)變?yōu)榻饎偸?；礦物的熱分解、熔融以及出現(xiàn)流動構(gòu)造，特別是在同一巖石中結(jié)晶體的玻璃體并存，如石英、長石已轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ啵钌V物仍保留晶質(zhì)相。在強(qiáng)沖擊情況下，玻璃體內(nèi)的難熔礦物亦發(fā)生分解，如有的坑內(nèi)鈦鐵礦、金剛石、鐵板鈦礦和斜鋯石等已熔成液滴狀。

為隕石轟擊成因假說提供依據(jù)：為地球、月球、水星、火星及其衛(wèi)星表面圓形坑和環(huán)形山構(gòu)造的隕石轟擊成因假說找到依據(jù)，從而確定隕石坑的存在時間和分布情況。同時，為研究巨大隕石的撞擊對地球和其他星球的形成、原始熱和自轉(zhuǎn)軸變遷的影響，以及為研究巖漿活動、突變事件和星球演化提供寶貴的資料。

豐富相關(guān)地質(zhì)學(xué)內(nèi)容：對礦物和巖石沖擊變質(zhì)的研究，將進(jìn)一步豐富巖石學(xué)、礦物學(xué)、結(jié)晶學(xué)和高溫高壓地質(zhì)學(xué)的內(nèi)容，并為了解地幔物質(zhì)性狀和物理化學(xué)特點(diǎn)，即為地球深部的研究提供參考依據(jù)。也可以從沖擊效應(yīng)特征推定巖石受轟擊時的溫度和壓力歷史，從而對于了解地面及地下核試驗和人工爆破的威力、破壞半徑，以及對工程防護(hù)和對金剛石等礦物的合成具有一定實(shí)用意義。

推動新成巖成礦理論研究：由于巨大隕石轟擊能引起地下巖漿上升、侵入和成礦，因而出現(xiàn)了把外來作用和地球深部作用聯(lián)系起來的新成巖成礦理論。

為宇宙飛船軟著陸提供依據(jù)：研究地表隕石坑的分布形態(tài)、錐度，特別是受轟擊后的變質(zhì)作用，可直接推斷隕石下降時的方向、速度、質(zhì)量以及燒蝕破裂情況，為宇宙飛船軟著陸提供依據(jù)。

岫巖隕石坑：2010年7月，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《地球與行星科學(xué)通訊》發(fā)表了陳鳴博士等人有關(guān)岫巖隕石坑中柯石英發(fā)現(xiàn)的論文，這意味著中國境內(nèi)首個被嚴(yán)格科學(xué)證實(shí)的隕石坑獲得了國際科學(xué)界的肯定。岫巖隕石坑被證實(shí)的消息在中國科學(xué)界引起不小震動。該隕石坑距離岫巖縣城東北方向直線16公里，從坑外山脊上往下望，這里就好似一只大碗，坑直徑約為1800米、深約150米，隕石撞擊事件發(fā)生在約5萬年前。

海南隕石坑：位于白沙黎族自治縣城東面的白沙農(nóng)場境內(nèi)，距縣城6公里。此坑是我國發(fā)現(xiàn)的第一個隕石坑，距今70萬年前一顆小行星墜落此處爆炸形成，直徑3.7公里，坑唇墻形成完好，對研究古環(huán)境的變遷、古生物的演化都具有重要意義，是科學(xué)考察旅游的好地方。海南著名的白沙綠茶便產(chǎn)于此地，該茶色澤光潤，香濃味永，十分耐泡，營養(yǎng)成分高。

國外隕石坑實(shí)例

法國西南部的兩個隕石坑：西南部的兩個隕石坑的直徑都在200～300千米之間，彼此之間的距離只有140千米。這兩個隕石坑可能是2億年以前同一顆小行星撞擊的產(chǎn)物，這可能是迄今為止撞擊地球的最大的小行星。

美國亞利桑那隕石坑：美國內(nèi)華達(dá)州亞利桑那隕石坑是5萬年前，一顆直徑約為30～50米的鐵質(zhì)流星撞擊地面的結(jié)果。這顆流星重約50萬千克、速度達(dá)到20千米/秒，爆炸力相當(dāng)于2000萬千克梯恩梯(TNT)，超過美國轟炸日本廣島那顆原子彈的一千倍。爆炸在地面上產(chǎn)生了一個直徑約1245米，平均深度達(dá)180米的大坑。

墨西哥尤卡坦隕石坑：墨西哥尤卡坦半島契克蘇勒伯隕石坑直徑有198千米。肇事者是6500萬年前一顆直徑為10到13千米的小天體。隕石坑被埋藏在1100米厚的石灰?guī)r底下，先被石油勘探工作者發(fā)現(xiàn)，隨即又被“奮進(jìn)號”航天飛機(jī)通過遙感技術(shù)證實(shí)了它的存在。

俄羅斯通古拉斯隕石坑：俄羅斯西伯利亞通古斯地區(qū)有隕石痕跡。1908年6月30日，目擊者看見一個火球從南到北劃過天空，消失在地平線外，地平線上隨即升騰起火焰，響起巨大的爆炸聲。爆炸之后的幾天里，通古斯地區(qū)的天空被陰森的橘黃色籠罩，大片地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)了白夜現(xiàn)象。調(diào)查者相信這是一顆隕石撞擊到西伯利亞所引起的爆炸。據(jù)推測，這顆直徑小于60米的小行星或者彗星碎塊闖入大氣層，在距地面8千米的上空發(fā)生了爆炸。1947年2月12日，俄羅斯遠(yuǎn)東城市錫霍特發(fā)生與通古拉斯相似的大爆炸，發(fā)現(xiàn)了100多個隕石坑，收集到8000多塊鎳鐵隕石，總重量28噸多。

戈斯峭壁(Gosses Bluff)：澳大利亞探險家戈斯于一八七三年發(fā)現(xiàn)了戈斯峭壁。最早光顧這個隕石坑的是生活在澳大利亞荒漠中的土著，坑中的營地遺址留下了他們當(dāng)年活動的痕跡。根據(jù)科學(xué)家對該坑形成的研究，證實(shí)它是在一億三千萬年前，遭受來自太空的撞擊形成的，撞擊物體速度極快，但密度相對較低，因而推測是彗星(由固體二氧化碳、冰塊和塵埃組成)而非小行星隕石。最初的隕石坑直徑大約二十千米，由戈斯峭壁圍合的坑徑只有4千米，是中心坑，外圍的在億年漫長的歲月里早已被侵蝕掉了。

隕石坑

南極隕石坑假說：有科學(xué)家提出，南極大陸極點(diǎn)附近的冰下有一個直徑240千米，深800米的隕石坑。六、七十萬年前，一顆小天體從這里擊中地球，地軸方向和地球自轉(zhuǎn)速度因此發(fā)生了改變。研究者已在南極冰蓋上發(fā)現(xiàn)和回收到2.3萬塊隕石樣品。

塔吉克斯坦Kara Kul隕石坑：這個臨近阿富汗邊界，在帕米爾高原上的隕石坑大約在1千萬年前形成，直徑45千米。

加拿大的Clearwater Lakes隕石坑：這是一對孿生隕石坑，形成在2億9千萬年以前，可能是由分裂成兩塊的小行星同時撞擊而成。隕石坑西面的那個直徑32千米，東面的那個直徑22千米。

加拿大的Manicouagan隕石坑：隕石坑有明顯的被冰面覆蓋的環(huán)狀湖。這個隕石坑有100千米直徑，形成在2億1千萬年前。

澳大利亞Walf Creek隕石坑：位于北部沙漠中心。直徑875米，形成于30萬年以前，是一個比較年輕的隕石坑。坑邊高度位25米，坑的中心深度為50米。隕石坑里至今還有鐵隕石氧化后的殘余物質(zhì)，以及高溫下沙粒熔化形成的玻璃物。

蜘蛛隕坑：位于澳大利亞西部，這個隕坑中央位置發(fā)現(xiàn)的震裂錐在一定程度上限定了蜘蛛隕坑的年代，盡管這一數(shù)值還存在很大的不確定性。美國宇航局認(rèn)為形成這一隕坑的撞擊事件大約發(fā)生在9億~6億年前的新元古代時期，當(dāng)時地球正經(jīng)歷一次嚴(yán)重的冰凍期，被地質(zhì)學(xué)家們稱作“雪球地球”。

非洲乍得湖的Aorounga隕石坑：直徑17千米，形成于2億年前。

納米比亞的Roter Kamm隕石坑：直徑2.5千米，形成于500萬年以前。

德國的隕石坑ries：有1500萬年歷史，已是一片茂盛的農(nóng)田。

南非的vredefort隕石坑：其直徑達(dá)到了3萬多米，其年代約為20億年。

1490年，我國就有隕石雨砸死上萬人的記載。北京以北約200千米冀蒙交界的內(nèi)蒙多倫地區(qū)，有一個超大規(guī)模的坑狀地形，極有可能就是隕石坑。這個坑具有同心環(huán)狀的“波脊丘”，一個直徑為170千米的外環(huán)和一個直徑為70千米的內(nèi)環(huán)，大約形成于一億三千萬年前。1976年3月8日，我國吉林省吉林市近郊發(fā)生了大規(guī)模的隕石雨，隕落區(qū)直徑70多千米，面積在400～500平方千米之間，共收集到隕石100多塊，總重2616千克，其中“吉林1號”隕石重1770千克，是世界上最大的石隕石。

對岫巖隕石坑的后續(xù)科學(xué)研究及開發(fā)前景，從專家到政府到民間，都有種種設(shè)想和建議。岫巖隕石坑保存完好，大小和形態(tài)具有觀賞性與震撼性，交通方便，不少意見認(rèn)為，它具備開發(fā)成為天然隕石坑博物館（或隕石坑地質(zhì)公園）的基本條件。

對此，相關(guān)專家持樂觀其成的態(tài)度。他們認(rèn)為，隕石坑不僅僅具有旅游價值，它甚至可以作為一個地標(biāo)，對提高全民科學(xué)素質(zhì)發(fā)揮長期影響。隕石坑能把人類和太空的距離拉近，天體依然神秘，天體撞擊依然神秘，但它們就在我們身邊。