摘要
大型陨石撞击太阳系陆地体的结构包含明显的地形环，它们在撞击几分钟内从隆起的目标(地壳)岩石中出现。为了在长距离上快速流动，这些目标岩石必须急剧变弱，但它们随后又恢复了足够的强度来建立和维持地形环。在撞击过程中，岩石变形导致力学行为发生如此极端变化的机制在很大程度上是未知的，并且已经争论了几十年。最近对墨西哥直径约200公里的希克苏鲁伯撞击构造的钻探，在其峰环岩石内产生了脆性和粘性变形的记录。在这里，我们展示了灾难性的岩石在撞击时是如何减弱的，然后是岩石强度的增加，在撞击期间形成了峰值环。观测结果指出，准连续的岩石流动，因此声流态化是控制最初陨石坑的主要物理过程，其次是越来越局部的断层。
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11月13日
在这篇文章中，作者Kosei E. Yamaguchi (ioc - icdp远征364科学党)的中间首字母没有了，他的隶属机构是东宝大学(不是东湖大学)。这些错误已在网上更正。
参考文献
盆地形成的改造阶段:环的形成条件。Geochim。Cosmochim。学报12个一个， 227-257(1981)。
格里夫，R. A. F.罗伯逊，P. B. &丹斯，M. R.环状撞击结构形成的约束，基于陆地数据。Geochim。Cosmochim。学报12个一个， 37-57(1981)。
诺伊曼，g.a.等。重力恢复和内部实验室测量揭示了月球撞击盆地。科学。阿德．1， e1500852(2015)。
伊万诺夫，B. A.最大的陆地陨石陨石坑的数值模拟。溶胶系统。Res．39， 381-409(2005)。
梅洛什，H. J. &伊万诺夫，B. A.撞击坑坍塌。为基础。地球行星。Sci．27， 385-415(1999)。
欧基夫，J. D. &阿伦斯，T. J.行星陨石坑力学。j .地球物理学。Res．98， 17011-17028(1993)。
Wünnemann, K. &伊万诺夫，B. A.声流态化靶中撞击坑深度-直径依赖的数值模拟。星球。空间科学．51， 831-845(2003)。
格雷迪，D. E. & Kipp, m.e.岩石断裂力学(阿特金森编)429-475(学术出版社，伦敦，1987)。
藤原，A.， Kamimoto, G. &冢本，A.玄武岩体的高速撞击破坏。伊卡洛斯31， 277-288(1977)。
阿伦斯，T. J. &鲁宾。岩石冲击诱导张性破坏。j .地球物理学。Res．98， 1185-1203(1993)。
布尔，E.等。超高速冲击与冲击恢复实验中颗粒尺寸分布与应变率衰减。j . Struct。地质的．56， 20-33(2013)。
带有膨胀性的撞击坑形成的数值模拟。j .地球物理学。Res．119， 2600-2619(2014)。
Melosh, H. J.， Ryan, E. V. & Asphaug, E.冲击中的动态碎片:实验室冲击的水力代码模拟。j .地球物理学。Res．97， 14,735-14,759(1992)。
肯克曼，几秒钟内折叠。地质30.， 231-234(2002)。
堤的形成，碎裂流，和岩石流态化在撞击坑:一个例子从隆起圆顶结构，犹他州。地球的星球。科学。列托语．214， 43-58(2003)。
柯林斯，G. S, Melosh, H. J. &伊万诺夫，B. A.冲击模拟损伤和变形。Meteorit。星球。Sci．39， 217-231(2004)。
森夫特，L. E. &斯图尔特，S. T.动态断层弱化和大撞击坑的形成。地球的星球。科学。列托语．287， 471-482(2009)。
斯普尔，j·g·超级故障。地质25， 579-582(1997)。
声流态化:一种新的地质过程?j .地球物理学。Res．84， 7513-7520(1979)。
声波流态化对断层动力弱化的影响。自然379， 601-606(1996)。
格里夫，R. a . F. & Therriault, a . Vredefort，萨德伯里，希克苏鲁伯:三个同类?为基础。地球行星。Sci．28， 305-338(2000)。
格里夫，R. a . F.， Reimold, W. U.， Morgan, J.， Riller, U. & Pilkington, M.在Vredefort, Sudbury和Chicxulub的观测和解释:对陆地撞击盆地形成的复合运动学模型。Meteorit。星球。Sci．43， 855-882(2008)。
柯林斯，G. S.， Melosh . J.，摩根，J. V. &华纳，M. R.希克苏鲁伯陨石坑崩塌和峰环形成的水力代码模拟。伊卡洛斯157， 24-33(2002)。
摩根，J. V.等。在大型撞击坑中形成峰环。科学354， 878-882(2016)。
Morgan, j.v.， Warner, m.r.， Collins, g.s.， Melosh, H. J. & Christeson, G. L.大型撞击坑中的峰环形成:来自Chicxulub的地球物理约束。地球的星球。科学。列托语．183， 347-354(2000)。
摩根，J. V.等。希克苏鲁伯撞击坑峰环的全波形层析图像。j .地球物理学。Res．116， b06303(2011)。
古力克，s.p.s.等。撞击前地壳结构对希克苏鲁伯陨石坑不对称的重要性。Nat。Geosci．1， 131-135(2008)。
摩根，J. V.等。希克苏鲁伯:钻K-Pg撞击坑。在国际海洋发现计划论文集https://doi.org/10.14379/iodp.proc.364.2017(国际海洋发现计划，大学城，2017)。
克里斯特森，G. L.等。来自希克苏鲁伯陨石坑峰环的非凡岩石:来自IODP/ICDP远征364的p波速度、密度和孔隙度测量。地球的星球。科学。列托语．495， 1-11(2018)。
脆性岩石断层面上运动感觉的标准。j . Struct。地质的．9， 597-608(1987)。
Berthé， D.， Choukroune, P. & Jegouzo, P. Orthogneiss，糜棱岩和花岗岩的非同轴变形:以南阿莫西剪切带为例。j . Struct。地质的．1， 31-42(1979)。
Ivanov, b.a. & Artemieva, n.a. in灾难性事件和大规模灭绝:影响和超越(C. Koeberl, C. & MacLeod, k.g.)美国地质学会特别论文356， 619-630 (gsa, 2002)。
约翰逊，B. C.，坎贝尔，C. S. &梅洛什，H. J.长冲击滑坡摩擦减少作为一种紧急现象。j .地球物理学。Res．121， 881-889(2016)。
Kring, D. A.， Kramer, G. Y.， Collins, G. S.， Potter, R. W. K. & Chandnani, M. Schrödinger撞击盆地多学科研究中的峰环结构和运动学。Nat。Commun．7， 13161(2016)。
Ivanov, B. A. Kocharyan, G. G. & Kostuchenko, V. N. Puchezh-Katunki撞击坑:恢复核心块结构的初步数据。在第二十七届月球与行星科学会议论文．589 - 590,https://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc1996/pdf/1295.pdf(1996)。
肯克曼，T.，柯林斯，G. S. & Wünnemann, K. in .撞击坑:过程和产品(编Osinski, G. R. & Pierazzo, E.) 60-75 (John Wiley & Sons，奇切斯特，2013)。
雷，A. S. P.，柯林斯，G. S.，格里夫，R. A. F.，奥辛斯基，G. R. &摩根，J. V.复杂陨石坑形成:结合冲击压力分布观测与西清水湖撞击结构数值模型的见解。Meteorit。星球。Sci．52， 1330-1350(2017)。
的活动,。等．在国际海洋发现计划论文集364 (eds Morgan, J.等人)1-46 (IODP, 2017)。
Ortner, H.， Reiter, F. & Acs, P.构造数据的轻松处理:程序构造FP for Mac和构造FP for Windows。第一版。Geosci．28， 1193-1200(2002)。
柯林斯，g.s.。等．动力学模拟表明，希克苏鲁伯陨石坑的阶地带不对称是由目标非均匀性引起的。地球的星球。科学。列托语．270， 221-230(2008)。
确认
这项工作得到了德国科学基金会优先项目527和1006的支持(资助Ri 916/16-1和PO 1815/2-1)，国家科学基金会资助(ce -1737351, ce -1450528和ce -1736826)，和自然环境研究委员会(资助NE/P011195/1和NE/P005217/1)。希克苏鲁伯钻探考察是由欧洲海洋研究钻探联盟(ECORD)和IODP共同资助的第364次考察，由ICDP共同资助。尤卡坦州政府和国立大学Autónoma de México(联南大学)提供后勤支助。本研究使用了IODP提供的样本和数据。样品可以在http://web.iodp.tamu.edu/sdrm．我们非常感谢德国不来梅IODP核心储存库的工作人员在陆上科学派对期间提供的帮助。我们感谢B. Ivanov和C. Koeberl的建设性审查和S. Teuber在编制数字方面的协助。这是3278号UTIG贡献。
审核人信息
自然感谢B. Ivanov和C. Koeberl对本工作的同行评审所作的贡献。
作者信息
作者及隶属关系
财团
贡献
U.R M.H.P。,A.S.P.R J.V.M S.P.S.G.和R.A.F.G.构思。所有作者都参与了在ioc - icdp远征364期间的海上和/或陆上采样和数据收集，解释数据以及写作和/或编辑手稿。u。r。提供了手稿的初稿。u。r。s和f。m。s从直线扫描中获取了结构数据。J.L.和A.D.提供了井下定向数据。A.S.P.R和G.S.C.对数值模型进行了分析;g.s.c.、A.S.P.R.和H.J.M.对声流态化的影响进行了讨论。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者声明没有利益竞争。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。
扩展的数据图形和表格
图1下半球等面积图，显示了撞击前微晶岩、辉绿岩和伟晶岩片状侵入的两极。
N,北。n，堤坝的数目。
扩展数据图2由100个拉格朗日示踪粒子在峰环岩石中记录的压力与时间的关系图。
(见补充视频用于示踪粒子的定位)。灰色圆圈表示每个示踪剂颗粒在2秒的时间间隔内的压力。黑色实线表示平均压力(所有示踪剂颗粒)。我们注意到两者之间的压力升高T= 100 s和T= 250 s的中心隆起形成和崩塌。
补充信息
视频1
数值模拟结果的动画。目标(和冲击物)材料用颜色表示，与图2中所示的单独框架一致(碳酸盐岩，灰色;地壳,粉色;地幔、绿色)。整个目标的大规模变形由初始间距为2公里的拉格朗日示踪粒子(黑点)网格表示。此外，峰环岩石内的100个示踪颗粒以蓝色突出显示。插图显示了拉格朗日参考系中相同的示踪粒子，以突出显示的示踪粒子的平均坐标为中心。
源数据
权利和权限
关于本文
引用本文
瑞勒，U.，波尔乔，m.h.，雷，A.S.P.et al。大型冲击构造峰环形成过程中的岩石流态化。自然562， 511-518(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0607-z
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DOI：https://doi.org/10.1038/s41586-018-0607-z
关键字
- 镜头形成
- 目标的岩石
- 声流化
- 希克苏鲁伯
- 碎裂岩区
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