三教授找到关键证据 确认太湖系陨石冲击坑(图)
■ 新闻缘起
多年来,太湖的形成和演化一直是中外学者关注和争论的焦点。近日,南京大学地球科学系王鹤年、谢志东、钱汉东三名教授找到了太湖属陨石冲击成因的关键性证据,进一步确认太湖系陨石冲击坑。这项研究成果发表在2009年第4期《高校地质学报》上。
由王鹤年、谢志东、钱汉东组成的课题组经过分析鉴定,确证目前在太湖沉积淤泥中发现的各种奇石与石棍,保留了明显的冲击溅射特征,显示其形成经历了冲击震碎、熔融、挖掘抛射、空中飞行等阶段,最终溅落在冲击坑及其周围。
(据新华网12月16日电)
太湖,中国东部近海区域最大的湖泊,也是中国的第三大淡水湖。位于江苏和浙江两省的交界处,长江三角洲的南部。
太湖以优美的湖光山色和灿烂的人文景观,闻名中外,是中国著名的风景名胜区,每年吸引着大量的中外游人。
然而,就是这样一个全国闻名的太湖,关于它的成因,一直到今天还争论不休。日前,南京大学地球科学系王鹤年、谢志东、钱汉东三名教授找到了太湖属陨石冲击成因的关键性证据,并在2009年第4期《高校地质学报》发表了这项研究成果,在太湖成因研究中取得突破性进展。此项发现有望解开困扰学术界数十年之久的谜题。
——太湖之争——
“关于太湖的成因,学术界长期存在着泻湖说、堰塞湖说、构造沉降说和火山说等多种假说。”钱汉东告诉记者,自上个世纪80年代起,学者们便开始了对太湖冲击坑问题的研究和探索。1993年,王尔康教授等在太湖厥山岛发现震裂锥,并于2001年报道了太湖诸岛砂岩石英中呈“人”字形的微裂隙,认为其可能是冲击压力卸载的产物。此后的多年间,虽然学者们在太湖及其周边地区岩石中找到了石英微裂隙及变形纹等重要证据,但由于这些变形特征存在多解性,太湖冲击成因的假说仍然没能得以证实,太湖形成之谜的破解工作处于停滞状态。
2003年10月,太湖周边湖泊——石湖实施排水清淤工程,当地陨石爱好者在石湖沉积淤泥中发现了一些含铁质的石棍、带孔似炼铁的炉渣,以及一些形状似人或动物的石头,于是先后请教多位专家学者探索究竟。然而众说纷纭,始终难以定论。
2008年初,由王鹤年、谢志东、钱汉东等多名专家组成的研究团队对这些奇石展开深入研究,并组织了多次太湖及周边地区的实地考察。经过近两年的努力,终于证明这些奇石是太湖冲击坑的溅射物。此外,2009年7月,太湖三山岛外水域也发现了类似的冲击坑溅射物,为确认太湖陨石冲击坑成因提供了进一步证据。
——种种说法——
泻湖说:海岸沙堤合围封淤,形成了太湖
关于太湖的成因,传统的“泻湖说”一直占据主导地位。这一学说认为,6000年前长江口还在镇江,海岸线还在奔牛、溧阳、宜兴、吴兴一带,后来由于长江南岸沙嘴、钱塘江北岸沙嘴和东部海岸沙堤合围封淤,出现“泻湖”,才逐渐形成了碟形的太湖平原。
然而,泻湖说虽然可以解释太湖平原的地形、地质上的海相沉积,却无论如何也不能解释另外一个重要事实:太湖平原上的一百多处新石器文化遗址,如果是分布在半咸水的“泻湖”之中的话,那末当初先民们又是怎么生活的呢?
后来,“三山岛人”的发现,在客观上有力地支持了“非泻湖说”。“非泻湖说”认为,东、北、南三面由沙冈和沙嘴包围的太湖平原,是一块古陆,而非一个海湾泻湖,近些年,历史地理学研究进展和一系列新的考古发掘,为此提供了越来越多的证据。
堰塞湖说:古河道出口淤塞、泄水不畅,造就了太湖
“堰塞湖说”认为,发源于天目山和宜溧丘陵的河流,自西部汇入太湖洼地区后,分别向东偏北注入长江或向东偏南或向南注入杭州湾。由于当时海面及长江河口段水位不断上升以及沿海砂堤的发育,三条入江河流被逐渐淤塞,导致太湖洼地区积水成湖。
还有,在太湖及其周围地区的几十个浅钻中发现了埋藏的泥炭层,不同时代泥炭层的分布充分说明,太湖湖区以及太湖周围洼地平原区的河湖水位是不断上升的,而水位不断上升的原因,一是海面的上升以及由海面上升所引起的近太湖的长江河段中水位的上升,二是由于太湖距海不断增远,入海江河不断增长,以及入海江河的淤塞迫使太湖湖区泄水不畅,导致太湖湖区滞水量增大以及水位的抬升与湖面的不断扩大。另一个重要证据是,在湖区已探测到古江河沟谷。太湖湖底的古江河沟谷多切割了湖底的黄土层,且多是自西向东延伸的。因此,太湖地区的这些湖泊,很可能是那些纵横交错的古河道中水位上升、水面扩展又互相并合而形成的。“古河道水位上升、水面扩展”便是由古河道出口淤塞,泄水不畅而造成的。它们的“泄水不畅”除出口淤塞外还与出口水域的水位随海面上升有关。
构造沉降说:地壳运动、发生沉降,出现了太湖
“构造沉降说”认为,太湖是因湖盆洼地局部地段的地壳在构造运动中发生沉降而形成的。太湖地区的剥蚀夷平面在早更新世时期强烈的断块差异运动中发生分裂,太湖四周的大小断块相对上升,古夷平面从海拔100米左右升到200米左右,而太湖湖区构造沉降成为湖盆,虽然它并不是一个严格构造封闭的盆地。世界上大湖的湖盆几乎皆由内动力地质作用形成,太湖也不例外,它位于中国东部地壳沉降带内和大平原上,湖中的岩岛是地壳学降前的山峰。古太湖发育的早期阶段是一个构造湖、沉积湖盆,具有大陆边缘拉张裂谷盆地性质,这与太平洋板块向亚洲大陆底部的俯冲运动有关。
——最新说法——
太湖系陨石冲击坑
由王鹤年、谢志东、钱汉东组成的课题组经过分析鉴定,确证目前在太湖沉积淤泥中发现的各种奇石与石棍,保留了明显的冲击溅射特征,显示其形成经历了冲击震碎、熔融、挖掘抛射、空中飞行等阶段,最终溅落在冲击坑及其周围。同时,溅射物表层结构保留了气流刻蚀纹,并有熔珠和铁质熔壳;溅射物内部岩屑、晶屑中保留有受冲击应力形变的证据;溅射物铁质熔壳内包裹有石英、长英质及菱铁矿等冲击形成的粉尘。
“太湖冲击坑溅射物的发现为太湖系陨石冲击坑的论断提供了可靠证据。” 钱汉东表示,结合近20年来学者们对太湖研究的已得成果,可以确证太湖属陨石冲击坑成因。
经研究证实,太湖冲击溅射物产生于太湖陨石冲击坑形成的第二阶段和第三阶段,即冲击震碎的岩屑、晶屑、尘粉及熔融物体等混合体被高速抛射至空中,再回落或溅落到冲击坑及其周围,太湖及周边的湖泊淤泥层保存了其中一些溅射物。
“太湖冲击坑的形成应该小于1万年。” 钱汉东解释,因为这些溅射物分布在湖底较硬黄土层之上的淤泥层中,而这些黄土层有1万至2万年历史,由此可以作出上述时间推断。
随着对太湖冲击坑构造特征及形成机制研究的不断深入,太湖冲击坑的真实面貌将更加清晰地展示出来,也将为揭示太湖美丽景观的形成和太湖流域史前文化的演化与发展起到重要推动作用。
■ 延伸阅读
密集“铁疙瘩阵”惊现太湖底
三山岛是太湖48个岛屿中的一个小岛,面积只有2.8平方公里,世称太湖蓬莱。
三山岛外太湖水域的湖底,因为清淤,意外发现一个密集的“铁疙瘩阵”,此外还伴有少量铁质管状物,与底泥形成鲜明反差。地学专家对此认为,这些含铁物质应该是太湖一带曾降下陨石雨的直接物证。
苏州市地学会顾问、地学专家蒯元林认为,三山岛外太湖水域发现的“铁疙瘩”、管状物都是含铁物质,应该是古代陨石雨“造访”苏州一带留下的纪念。他说,太湖的成因说法很多,其中一种是陨石撞击说,即太湖就是因为陨石撞击后形成的,就此,曾有多名地质水文学专家作过论述。至于这些铁疙瘩的形成,专家推断,陨石降落猛烈撞击地面,在瞬间的超高温、高压作用下,地表岩石发生击变、熔化,跟陨石同化为一体,溅到半空,再变成“雨点”落下来,就形成了陨石雨。高温高速的陨石雨落到松软的粘土上,会向下钻进泥土,最终成为铁质管状物;落在水里或硬土上,则会成为颗粒状的“铁疙瘩”。
“因长期风化等因素,落在地面的物质已经无法找到,但落在水里的却因长期处于缺氧状态而得到保留”,蒯元林说,要不是这次清淤,三山岛外太湖水域的这批“天外来客”也许还会在湖底沉睡呢!
五六年前,石湖同样因清淤而发现过铁质管状物和铁疙瘩,其中以铁质管状物为主。吴江东太湖、金家坝、浙江湖州等地也曾传出发现 “泥钉石”的消息。三山岛外太湖水域的铁疙瘩、铁质管状物,和上述地方的“泥钉石”是不是“兄弟姐妹”?如果是,陨石是什么时候“做客”苏州一带的?撞地点又在哪里?这一撞击,对太湖流域地理环境、人类的发展带来了什么影响?蒯元林觉得,这一个个谜团,还要通过仪器测试和进一步分析才能完全揭开。