陨石与矿石：那些我们无法忽视的事实

闻名遐迩的萨德伯里撞击构造（Sudbury Structure）不仅是地球上最大、最古老和保存最完好的撞击构造之一，还是火成岩成因、矿床地质相关重要科学问题的发源地，发育世界第二大铜镍硫化物矿床。

地球上陨石撞击坑的大小和分布范围

（图源：Peter Lightfoot）

萨德伯里卫星图

（图源：Vesta）

萨德伯里撞击构造位于加拿大安大略省，是18.49亿年前，一个直径约10-15km的彗星撞击哥伦比亚超大陆（Columbia Supercontinent）所形成的，萨德伯里盆地长62km，宽30km，深15km。目前的形态是最初形成的圆形撞击坑遭受漫长地质过程改造后剩下的一小部分。

萨德伯里撞击构造的地理位置

萨德伯里地质图

（图源：Natural Resources Canada）

事实上，地球历史漫长的风化和改造作用会重塑地形地貌，萨德伯里盆地广泛的火山作用更是使其成因难以证实，因为风化的火山作用会产生和陨石撞击相似的地貌。直到1970年，萨德伯里才被科学家们确认为陨石撞击成因，因为该区发现了冲击锥（shatter cones）、金刚石和冲击石英等陨击高压成因的结构和矿物。

萨德伯里地区冲击锥

（图源：Peter Lightfoot）

萨德伯里地区由磁性金属引起的地球物理异常最早发现于1857年，但该区铜镍矿真正被发现是在加拿大太平洋铁路建设后。1883年，Thomas Flanagan在铁路邻区发现了铜镍硫化物，并对此区进行了详细的地质调查，最终发现了Murray矿区，随后，一系列勘探活动开展，矿业公司进驻，萨德伯里铜镍矿的神秘面纱开始被揭开。

采-冶-选一体矿山工业

（图源：Peter Lightfoot）

萨德伯里、Thompson和Duluth大型岩浆铜镍矿床均位于苏必利尔省克拉通（Superior Province Craton）的边缘，克拉通边缘是产出岩浆型铜镍矿床的最重要构造背景之一。

苏必利尔省克拉通边界及其边缘铜镍矿床

（图源：Peter Lightfoot）

萨德伯里盆地有三种主要的岩石群：

（1）由岩浆岩组成的萨德伯里火成杂岩体（Sudbury Igneous Complex, SIC）的主体和其边部、下部的岩浆岩角砾和熔融角砾；

（2）覆盖在SIC之上的变质沉积岩；

（3）以SIC为中心的、受撞击作用辐射的直径约100km（主要是1km以内）的角砾化围岩。

萨德伯里撞击熔融角砾

（图源：Mike Beauregard）

萨德伯里的矿石矿物主要是和Sublayer和Offset岩墙火成岩有关的磁黄铁矿、黄铜矿和镍黄铁矿。Sublayer底壁还发育方黄铜矿、针硫镍矿和斑铜矿。硫化物的结构包括浸染状的、填隙状的和珠滴状的。

萨德伯里矿石手标本

（Po：磁黄铁矿，Pn：镍黄铁矿，Cpy：黄铜矿）

（图源：Peter Lightfoot）

科学家们的研究表明，萨德伯里火成杂岩体形成于地壳部分熔融、分异和结晶作用。陨石撞击产生的巨大能量熔融了上地壳并且产生了假玄武质玻璃角砾、同撞击放射线和同轴岩脉。随着硫化物不断聚集，撞击产生的硅酸盐熔体中硫化物达到饱和并熔离，因重力作用不混溶的液态硫化物在底部聚集并成矿。

萨德伯里假玄武玻璃角砾岩

（图源：Peter Lightfoot）

在岩浆铜镍硫化物矿床中，萨德伯里的镍储量和资源量约1800万吨，仅低于俄罗斯诺里尔斯克，居全球第二。萨德伯里地区仅镍和铜金属的经济价值就接近2150亿美元，伴生的钴、银、金和铂族元素金属也具有重要经济价值。

萨德伯里镍资源分布

（图源：Peter Lightfoot）

萨德伯里地标——大镍币

（Big Nickel; 图源：din426）

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除萨德伯里外，20亿年前，小行星撞击形成的南非Vredefort撞击坑是目前地球上识别出的最古老的撞击构造。Vredefort撞击坑以丰富的金铀矿床而出名。

Vredefort撞击构造

（图源：NASA）

陨石撞击不仅能带给人类探索太阳系甚至宇宙的钥匙，还是自然资源富集的有利途径。不过，地外星体于我们而言更多的是可远观而不可亵玩，毕竟一场流星雨是浪漫的，一颗砸下来的彗星或是小行星对于“小破球”上的人类来说却是毁灭性的。

流星雨

（图源：Juraj Tóth）

参考文献：

Peter C. Lightfoot, 2017. Nickel Sulfide Ores and Impact Melts. Peter C. Lightfoot (Eds). Elsevier. pp, 662.

美编：车玥逸

校对：覃华清