仰望太空的“大眼睛”

 

嵇少丞地学科普之55

 

  上篇文章中我谈到地表的碎石圈，直径几米到几十米。这一篇我将谈谈地球表面更大尺度的圆圈构造，直径几公里到几十公里、甚至上百公里。地球表面这些大型的圆环构造，常被人们称之为地球上仰望太空的“大眼睛”。

 

  例如，“撒哈拉大眼睛”，炯炯有神，位于非洲毛里塔尼亚Oudane地区，地质学称为理查特（Richat）圆圈构造，直径高达50公里，位于撒哈拉沙漠西部，像一只圆圆的大眼睛，日夜仰望着太空。宇航员从太空中看理查特（Richat）圆圈构造非常清楚，就像陈凯歌《无极》电影中那个圆环套圆环的大城市，宇航员在太空中用它作为观察地球的重要的显著地标之一。

  早先，人们以为理查特圆圈构造是个巨大的陨石坑，但是后来的研究表明，它不具有陨石坑应有的地质特征，例如，内凹边突的形态及其存在假熔岩（Pseudotachylyte）与柯石英（Coesite）等高温高压矿物岩石等地质证据。理查特圆圈构造也不是火山，因为当地没有火山岩分布。进一步的构造地质调查查明，理查特圆圈构造其实就是一个剥蚀后沉积岩的穹窿（Dome）构造。穹窿是岩石褶皱构造的一种，即岩层受挤压缩短的产物。对于理查特圆圈构造来说，原先近水平的古生代奥陶纪的沉积岩层或同时受到水平方向近于相等的构造应力挤压，或是原先的褶皱在垂直褶皱轴的方向上在挤压褶皱，最后褶皱抬升形成穹窿。经上亿年风化剥蚀，该穹窿逐渐去顶，那些外围呈同心圆圈状分布的空隙少、强度高、极耐风化的石英岩保留下来，构成人们现在所看到的同心圆环（洋葱）构造，岩层向外倾10-20°。

 

撒哈拉大眼睛（处理后的卫星照片），直径50公里

撒哈拉大眼睛（卫星照片），直径50公里

 

岩层的穹窿构造示意图

 

建筑学上的穹窿构造

 

  类似的例子还有美国Wyoming州Nattrona县的茶壶山穹窿(43°17'19''N,106°10'22''W), 从航空或卫星照片上看非常清楚。该穹窿出过石油，曾为美国海军的石油储存基地之一，因此还出一桩茶壶山丑闻案，是尼克松总统水门事件之前，美国政治历史上最大和最轰动的丑闻案。该案发生在第29任总统Warren G. Harding任内（1921–1923），内政部长亚伯特·富尔（Albert B. Fall）未用公开招标方式处理茶壶山以及另外两处的美国海军油矿，而以低价方式让石油公司承租。在1922及1923年期间，这项承租案成为参议员汤马思·詹姆士·华勒士负责的国会调查案。亚伯特·富尔最后承认接受来自石油公司的贿款，说明高官同石油商人相勾结，收受贿赂，损害美国国家利益。见Teapot Dome scandal：http://en.wikipedia.org/wiki/Teapot_Dome_scandal

 

美国Wyoming州Nattrona县的茶壶山穹窿

 

  穹窿构造也不一定全是圆的，有的在平面上呈椭圆型，例如Wyoming州西北部的羊背山（Sheep Mountain），它位于Lovell和Greybull 两个小镇之间，是Bighorn 盆地中发育于沉积岩中一个北西-南东向延伸的背斜。

 

Wyoming州西北部的羊背山（椭圆形穹窿构造）

 

  还有一种仰望太空的“大眼睛”就是陨石坑或冲击坑，由太空飞来的陨石或彗星撞击地球表面而形成的环形的凹坑。例如，被称之为加拿大魁北克的眼睛的曼尼古根（Manicouagan）陨石坑，直径100公里，形成于大约2.12亿年前，由一个直径5公里的小行星撞上地球形成的。美国Arizona州巴林格陨石坑(Barringer Crater)因其形成年代新而保存良好，直径1.2公里，深175米，形成于大约4.9万年前，一个直径为150英尺、重达几十万吨的镍铁陨星，以4万英里的时速撞向地球，撞击产生的能量相当于2000万吨黄色炸药爆炸产生的能量。墨西哥的希克苏鲁伯（Chicxulub）陨石坑可能目前已知的地球上最大的陨石坑，直径170公里, 撞击发生在大约6500万年前，当时有一颗直径十几公里大小的彗星或小行星与地球相撞，产生相当于100兆吨黄色炸药的能量，在全球引起破坏性大海啸、地震和火山爆发。有人认为希克苏鲁伯撞击导致恐龙灭绝，也可能是因为全球性的大爆发或者剧烈而普遍的温室效应导致长期的环境变化。。

 

墨西哥的希克苏鲁伯（Chicxulub）陨石坑， 直径170公里

 

加拿大魁北克的Pingualuit 陨石坑（夏冬图）

 

加拿大魁北克的眼睛的曼尼古根（Manicouagan）陨石坑， 直径100公里

澳大利亚Wolf Creek陨石坑