大規模滅絕和隕石撞擊

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小行星2012 DA14的飛掠,特別是過去的現在的俄羅斯流星,令人印象深刻地提醒我們,地球生物圈也可能受到外星力量的影響。然而,與大眾媒體的頭條新聞相反,大規模滅絕與大型隕石撞擊之間的聯絡仍然知之甚少。

斯卡利亞雜色巖 (Scaglia Variegata) 和 斯卡利亞灰巖 (Scaglia Cinerea) 是在晚始新世和早漸新世(分別為3600萬年前和3300萬年前)沉積形成的兩個地質構造。這個過渡時期以深刻的氣候變化和全球範圍內的生物危機為特徵。在不到一百萬年的時間裡,約有20%的海洋生物屬滅絕。這場大規模滅絕的原因尚未完全清楚。 漸進假說認為大陸的緩慢漂移(特別是南極洲向南極漂移以及隨後的全球降溫效應)以及由此引起的氣候和環境變化是原因; 災難假說則認為隕石撞擊是突發生物危機的主要原因。

事實上,在始新世時期,有兩個非常大的撞擊坑被確定年代:切薩皮克灣(位於北美)和波皮蓋 (Popigai)(西伯利亞)。 波皮蓋 隕石坑直徑達100公里,是地球上最大的撞擊坑之一(也是過去6500萬年內形成的最大的撞擊坑),其次是直徑85公里的切薩皮克灣隕石坑。


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馬西尼亞諾採石場Massignano quarry)暴露的沉積物中發現了一些線索,可以解開始新世末期生物危機之謎。該採石場以義大利城市安科納附近的一個小村莊命名。

圖1. 馬西尼亞諾採石場(馬爾凱 - 義大利)的始新世-漸新世過渡期,在沉積層17之上(採石場頂部)。

在斯卡利亞雜色巖和斯卡利亞灰巖地層露頭的底部,已識別出兩個薄層,其特徵是元素和同位素氦-3的異常濃度。這兩種物質在地球地殼岩石中含量稀少,但在外星物質中濃度很高。這些層還含有礦物尖晶石石英的球粒,呈現出片狀和破碎的結構。 這種顆粒只能透過高溫和高壓形成,正如撞擊期間所經歷的那樣。

幾乎可以肯定的是,在從始新世到漸新世的過渡時期,有兩個外星起源的物體撞擊了地球,但這兩個撞擊對地球生態系統的影響似乎非常有限。 使大型撞擊如何影響地球生命的問題複雜化的是時間上的不確定性。根據一些年代測定結果,這兩個提到的撞擊事件與始新世滅絕期(3700萬至3800萬年前)或始新世-漸新世界線(3550萬至3600萬年前)並不一致,而是分別發生在這些時期之前和之後100萬至200萬年。

圖2. “勞普死亡曲線”,以古生物學家大衛·M·勞普 (David M. Raup) 的名字命名。 RAUP 1991年的“死亡曲線”(藍色)最初是根據白堊紀-古近紀撞擊資料(約60%的物種因直徑約180公里的希克蘇魯伯隕石坑而滅絕)擬合的,它預測較小的撞擊也應該引起顯著的滅絕。然而,當繪製晚始新世撞擊事件(幾乎沒有引起滅絕)時,“死亡曲線”呈現出不同的S形,表明只有超過一定閾值值的撞擊才有可能引起大規模滅絕。 但即使是研究最充分的事件之一——希克蘇魯伯撞擊——也並非毫無疑問。

參考文獻

PROTHERO, D. (2006): After the Dinosaurs: The Age of Mammals (Life of the Past). Indiana University Press: 384

My name is David Bressan and I'm a freelance geologist working mainly in the Austroalpine crystalline rocks and the South Alpine Palaeozoic and Mesozoic cover-sediments in the Eastern Alps. I graduated with a project on Rock Glaciers dynamics and hydrology, this phase left a special interest for quaternary deposits and modern glacial environments. During my research on glaciers, studying old maps, photography and reports on the former extent of these features, I became interested in history, especially the development of geomorphologic and geological concepts by naturalists and geologists. Living in one of the key area for the history of geology, I combine field trips with the historic research done in these regions, accompanied by historic maps and depictions. I discuss broadly also general geological concepts, especially in glaciology, seismology, volcanology, palaeontology and the relationship of society and geology.

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