新聞動態(tài)鄧陽凡等–CEE：依蘭隕石坑的三維撞擊構造與撞擊過程獲揭示
?隕石坑（又名撞擊坑）作為太陽系中最引人入勝的地質(zhì)特征之一，吸引了科學界和普通大眾的廣泛興趣。迄今為止，全球已記錄證實了近 200 個撞擊坑。它們?yōu)樾行强茖W研究提供了寶貴實驗室，為研究地球深部超高壓、高溫環(huán)境下物質(zhì)的組成和結構提供了獨特的窗口，這些深部巖石在其他情況下很難獲取樣本，而撞擊事件的極端高壓和高溫條件可形成與地幔深部類似的巖石礦物。此外，撞擊坑為研究撞擊事件與古生物學和古環(huán)境的重大變遷事件之間的因果關系提供了絕佳機會。
圖1 依蘭隕石坑的位置、地質(zhì)構造及密集地震臺陣分布。
依蘭隕石坑是中國東北地區(qū)新發(fā)現(xiàn)的一個撞擊構造（Chen et al., 2020, 2021）（圖1），地表呈現(xiàn)出月牙形環(huán)形山，但其撞擊形成過程及其地下結構特性尚未得到研究。對此，中國科學院廣州地球化學研究所鄧陽凡研究員帶領該所地球物理成像團隊，在該地區(qū)面狀布設了220臺節(jié)點地震儀，聯(lián)合中外合作者采用多種地震分析方法，對依蘭隕石坑的地下結構進行了研究。先前關于地球撞擊坑結構的研究主要依賴于主動源地震和重磁電探測方法（鄧陽凡等, 2024），而采用基于密集地震臺陣的被動源成像新方法尚屬首次。
研究發(fā)現(xiàn)由松散沉積物和撞擊破裂巖石形成的依蘭隕石坑圓形區(qū)域內(nèi)存在明顯的場地放大效應（圖2）。通過環(huán)境噪聲層析成像和水平垂直譜比分析，進一步揭示了依蘭隕石坑下方的三維碗狀撞擊構造（圖4）。
圖2 地震數(shù)據(jù)揭示的隕石坑中心明顯振幅放大現(xiàn)象。?
基于地震學獲得的地下結構參數(shù)，研究團隊采用多參數(shù)網(wǎng)格搜索方法，系統(tǒng)探討了形成依蘭隕石坑可能的撞擊速度、撞擊體直徑等關鍵參數(shù)。研究結果表明，依蘭隕石坑的形成撞擊能量可以達到?1×1017?焦耳的數(shù)量級（圖4），對應等效地震能量的震級約為5.5級。通過與過去8萬年內(nèi)形成的其他隕石坑進行對比，推測這可能是該時期內(nèi)規(guī)模最大的撞擊事件之一。
圖3 模擬不同撞擊體密度、撞擊角度、撞擊速度與撞擊體直徑形成的撞擊坑大小和能量。
古生物學證據(jù)顯示，該地區(qū)在距今4.8萬年前就已經(jīng)棲息著猛犸象等大型哺乳動物，鉆井資料也發(fā)現(xiàn)了表征植被茂盛歷史的木炭類碎屑，表明當時生態(tài)系統(tǒng)已較為完備。研究推測，發(fā)生于距今約4.93萬年前依蘭隕石撞擊事件可能對當時的生態(tài)環(huán)境造成了顯著影響。該研究不僅為依蘭隕石坑撞擊事件及其對周圍環(huán)境的潛在影響提供了地球物理依據(jù)，也強調(diào)了進一步開展多學科研究的必要性，同時為其他撞擊構造的成因和結構探測提供了重要參考。
圖4 依蘭隕石坑的地下三維撞擊構造與卡通示意圖。
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研究成果發(fā)表在國際知名學術期刊《Communications Earth & Environment》。這項工作得到了國家自然科學基金（42322401）等項目資助。作者們感謝中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所和天津大學提供的儀器設備，感謝中國科學技術大學提供的野外幫助，特別致謝依蘭縣政府在野外工作開展過程中的協(xié)調(diào)和幫助。
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文章相關信息：Deng, Y.*, Bignardi, S., Zhang, Z., Peng, Z., Xiong, C., Zhu, S., Ma, J., Rong, M., Chen, M., 2025. Subsurface structure and impact process of Yilan Crater, northeastern China. Communications Earth & Environment 6, 301, https://doi.org/10.1038/s43247-025-02274-5.
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s43247-025-02274-5
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參考文獻：
Chen, M., Koeberl, C., Tan, D., Ding, P., Xiao, W., Wang, N., Chen, Y., & Xie, X., (2021). Yilan crater, China: Evidence for an origin by meteorite impact. Meteoritics & Planetary Science, 56(7), 1274-1292, https://doi.org/10.1111/maps.13711.
Chen, M., Xie, X. D., Xiao, W. S., Tan, D., 2020. Yilan crater, a newly identified impact structure in northeast China Chin Sci Bull, 2020, 65, 948–954 (in Chinese with English abstract), https://doi.org/10.1360/TB-2019-0704
鄧陽凡, 羅恒, 張周, 朱晟, 黃潤青, 胡仲發(fā), 李鑫, 2024. 地球隕石坑地球物理探測研究進展. 地球與行星物理論評 55, 153-163, https://doi.org/10.19975/j.dqyxx.2023-027.
