威力堪比數百萬顆原子彈，有個“大家伙”可能落在了我國南海

2023年，中山大學的肖智勇教授來到海南三亞參加學術會議。會議間隙，他決定帶著學生去三亞北部的山區考察。身為長期從事行星撞擊演化研究的學者，肖智勇每到海南和兩廣出差，都會在當地尋覓一種黑色石頭的蹤跡。

對照著衛星地圖和地質圖，師生二人驅車來到一處半山腰。碰巧的是，那片坡地上正好有農戶在翻整果園，土地被翻了個底朝天。他們立刻下車在土里搜尋，果然找到了好幾塊黝黑光亮、形狀不規則的黑色石頭，最大的一塊甚至重達數公斤。

為何要在偏僻的山野里尋找幾塊不起眼的黑石頭？事實上，它們誕生于約79萬年前一次劇烈的天體撞擊。也正是憑借在華南多地發現的這種黑色石頭，肖智勇團隊為一個困擾地球與行星科學界數十年的謎團打開了新的突破口。

肖智勇的學生在廣東湛江對含撞擊玻璃地層進行考察丨潘卿供圖

天體撞擊的印記

肖智勇尋找的黑色石頭，在國內俗稱“雷公墨”。唐朝古籍中就出現了這種石頭的記載，稱其為“霹靂石”。得名“雷公墨”可能源于南方雷雨頻繁，石頭經常在下雨天被沖刷出來，古人就認為它是天上的雷公畫符遺留的墨塊。

上：飛濺型（上，采自廣東湛江）和芒農型（下，采自海南）雷公墨丨潘卿供圖

雷公墨還有一個不太科學的俗稱——“玻璃隕石”。學界曾經存在一個誤區，認為雷公墨是地外天體落到地球上的隕石。事實上，雷公墨并不來自地外，它就是地球本身的巖石。當地外天體以超高速度撞擊地球，地表巖石會瞬間熔融并被拋向空中。由于在極短時間內快速冷卻，熔體沒有足夠的時間形成穩定的礦物，最終凝固形成的玻璃物質就是雷公墨。

雷公墨的英文名Tektite（意為“熔融形成的石頭”）正是源于這一過程。而“雷公墨”這個名字雖然生動，但并非標準的學術統稱。出于嚴謹，學術界一般將其稱為遠撞擊濺射玻璃，簡稱撞擊玻璃。

看一塊石頭是不是撞擊玻璃，絕不能僅憑黝黑的外表，而是主要依據三個物理和化學特征來判斷：

一、幾乎完全由天然的玻璃構成。玻璃態物質的最大特點是非晶質，內部原子排列雜亂無章，沒有類似礦物的、規律的晶體結構。

芒農型撞擊玻璃的內部結構，可見明暗交替的層狀構造和密集分布的氣泡丨潘卿供圖

二、結構水含量極低。結構水是指進入玻璃內部結構的水，主要以OH?、H?等離子形式存在，而非巖石表面的吸附水。對于地球上由火山活動形成的天然玻璃，結構水含量通常高于1%（質量百萬分比），相當于100千克的火山玻璃中，經高溫熔融可釋放出1千克以上的結構水。而撞擊玻璃的結構水含量一般遠低于0.04%，100千克的撞擊玻璃連40克的水都燒不出來。

三、鐵元素以二價鐵為絕對主體，三價鐵占比極低。地外天體以超高速撞擊地表，會產生極高的壓力和溫度，形成強還原的氛圍，將巖石中原本的三價鐵快速還原為二價鐵。同時，熔融物被拋射至高空后極速冷卻，沒有時間與大氣中的氧氣發生氧化反應，最終固定了二價鐵為主的價態。與之相比，火山玻璃在地表的有氧環境中緩慢冷卻，三價鐵占總鐵的比值顯著更高，和撞擊玻璃的鐵元素價態差距明顯。

79萬年前的撞擊

目前全球公認的撞擊玻璃分布區共有5個，其中有一片分布區的面積尤為廣泛，目前探明的區域北到日本海、南至南極洲、西達非洲東海岸、東抵爪哇島，覆蓋了超過15%的地球表面積，被稱為澳大利亞–亞洲遠撞擊濺射玻璃散布區（簡稱為澳亞散布區）。

澳亞散布區內不同類型撞擊玻璃的空間分布丨潘卿供圖

分析表明，澳亞散布區是在約78.8萬年前的一次小行星或彗星撞擊地球事件中產生的。在地球新生代的撞擊玻璃散布區中，澳亞散布區的面積最廣、距今也最近。學界估計，撞擊體的直徑可能接近1000米，產生的撞擊坑直徑超過34千米，區域內撞擊玻璃的總重量遠超一億噸。

這次撞擊事件產生的撞擊玻璃，在我國的分布范圍涵蓋了華南大部分地區，包括海南省全境、廣東省幾乎全境、云南和廣西大部分區域。而文章開頭肖智勇挖到的撞擊玻璃，正是其中的一部分。

澳亞散布區內不同類型撞擊玻璃的形態特征丨潘卿供圖

撞擊坑在哪里？

按理說，能把物質炸飛到小半個地球范圍的地外來客，必然會留下一個極其巨大的撞擊坑。問題來了：撞擊坑在哪里？研究人員從撞擊玻璃的種類和分布特征兩方面進行了一個多世紀的分析。

從全球分布范圍來看，澳亞撞擊玻璃整體呈現為一個“T”字形的扇形區域。這一分布特征與月球、火星等類地天體上的傾斜撞擊濺射物分布區高度相似，主要呈現出兩個特點：

一、濺射物和撞擊體的入射方向之間，沿著入射的軸兩邊對稱；

二、入射方向的后方（如我國華南以北）的濺射物極少，在360度方位角上不對稱。

類地行星表面，傾斜撞擊形成的濺射物分布圖，呈現對稱扇形分布。(A) 月球Proclus撞擊坑；(B) 水星Hovnatanian撞擊坑；(C) 金星Aurelia撞擊坑；(D) 一處未命名的火星撞擊坑丨參考文獻[1]

學界由此推斷：78.8萬年前的撞擊事件中，地外來物是從西北向東南方向傾斜著砸中地球的。撞擊坑就在澳亞散布區“T”字形兩橫的交匯處——中南半島及臨近海域。

天體傾斜撞擊示意圖，濺射物集中于撞擊前側丨AI生成

在中南半島的實地考察結果初步印證了這一猜想：上世紀初，科學家在老撾的芒農村（Muong Nong）附近發現了一種特殊的層狀撞擊玻璃。它與其他類型的撞擊玻璃存在很多不同之處：

• 外觀：常呈現出不規則的板狀或塊狀，不同于常見的水滴狀、啞鈴狀或紐扣狀。這可能源于它們沒有經歷過被拋射到高空、再落回地面的長距離飛行，表面沒有經過空氣動力過程的強烈改造，因此未能形成流線型。

• 層狀構造：內部具有非常明顯的層狀或條帶狀結構，肉眼可見類似瑪瑙或樹木年輪的流紋。

• 重量：質量多為數百克或數千克，最大可達24千克。

• 結構水含量：結構水含量接近0.02%-0.04%，相較其他類型撞擊玻璃的結構水含量明顯更高。

• 鐵元素：二價鐵含量相對較低、三價鐵含量相對較高，表明撞擊玻璃受到的沖擊程度較低。

• 殘余礦物：內部的殘余礦物的含量比其他類型的撞擊玻璃多，同樣表明受到的沖擊程度相對較低。

采自海南三亞的一枚1.5千克的芒農型撞擊玻璃樣品，側面可見明顯的層理結構，頂部發育冷凝龜裂紋丨肖智勇供圖

這種特殊的撞擊玻璃被稱為層狀撞擊玻璃或芒農型撞擊玻璃。結合物理和化學特征，科學家發現，層狀撞擊玻璃的這些特點源于其距離撞擊坑較近、拋射距離短。也就是說，哪里有大量的層狀撞擊玻璃，哪里就離撞擊坑更近。

隨后的地質調查發現，層狀撞擊玻璃主要發現于越南中部、老撾南部和泰國東北部的一片區域，而且區域內不存在其他種類的撞擊玻璃。這與撞擊玻璃濺射范圍的分析結論（撞擊坑位于中南半島）不謀而合。學界將這塊區域稱為“僅含層狀玻璃區”（Layered-only Zone，LOZ），并且順理成章地認為撞擊坑位于LOZ區域內部或周邊。長期以來，撞擊坑的搜尋工作主要圍繞該LOZ區域及其周邊地區展開。

然而，在過去半個多世紀內，這片LOZ區域內一直沒有找到撞擊坑的蹤跡。是不是撞擊坑在數十萬年的地質活動中被掩埋了？可是，目前推測撞擊坑的直徑超過34千米，深度超過3千米，即使是在構造變形和地表侵蝕非常強烈的區域，撞擊坑也不太可能在大約79萬年的時間內被完全抹去。澳亞散布區的撞擊坑位置由此成為了地球與行星科學領域的世紀難題。

華南地區的新發現

面對這一難題，肖智勇團隊思考了一個可能的線索：按照天體撞擊的物理規律，傾斜撞擊形成同類濺射物應該整體服從軸對稱分布規律，因此LOZ似乎不應該只有一片區域。然而，目前發現的層狀撞擊玻璃都集中分布在中南半島。有沒有可能還有一處對稱分布的LOZ區域，一直沒有被發現？

根據這一思路，團隊將目光瞄準到了國內的華南地區。此前，對于華南地區的撞擊玻璃已積累了一定數量的研究，但是層狀撞擊玻璃的野外觀察記錄較少。2016-2025年間，參考前人的文獻資料，團隊對華南地區的澳亞撞擊玻璃開展了連續野外考察和樣品分析，聯合合作伙伴，在廣東、廣西、海南、云南四省的早–中更新世地層中采集了超過760枚澳亞撞擊玻璃，其中包含大量的層狀撞擊玻璃。

北海組中部砂礫層中，層狀撞擊玻璃的地層賦存狀態丨參考文獻[1]

通過精確測量樣品的主量元素和水含量，團隊不僅確認了它們屬于澳亞撞擊玻璃，更取得了突破性的發現：在海南省西南部（三亞、樂東、保亭、東方）一片約6300平方公里的區域內，竟然只存在層狀撞擊玻璃。而在這片區域以北，層狀玻璃數量銳減，主要以飛濺型撞擊玻璃為主；在北部灣海域以北的陸地上，沒有發現層狀撞擊玻璃。

借鑒中南半島的分布規律，研究團隊確定，海南西南部正是澳亞散布區內一塊全新的、一直被隱藏的LOZ區域！

華南地區發現的層狀撞擊玻璃丨參考文獻[1]

一個全新的撞擊坑潛在地，此時呼之欲出。

撞擊坑藏在海面之下？

基于傾斜撞擊濺射物的對稱分布模式，研究團隊大膽推測：澳亞散布區的撞擊坑，很有可能就位于中南半島與海南西南部的對稱軸附近區域，即我國南海西北部的鶯歌海–宋紅盆地。

中南半島及其臨海地區的澳亞撞擊玻璃的疑似母坑點位。紅色虛線框內區域即鶯歌海-宋紅盆地丨參考文獻[1]

這塊區域之所以半個多世紀無人察覺，很可能是因為盆地如今已被數十米深的海水覆蓋，其內部更因持續且快速的陸源碎屑補給，堆積了數千米厚的沉積物。即使79萬年前曾經砸出巨大的撞擊坑，也早已被深埋在厚厚的海底泥沙之下。

那么，我們如何才能確定，澳亞散布區的撞擊母坑是否位于鶯歌海的海水之下呢？肖智勇指出，首先需要在海底疑似撞擊坑的位置鉆取基巖，尋找發生過沖擊變質的物質證據；然后采集撞擊坑內的熔融物質并完成同位素定年。如果其定年結果與該次撞擊事件的時間相吻合，那么我們就可以進一步推斷：澳亞散布區的撞擊母坑，或許正隱藏在鶯歌海盆地之下。

肖智勇團隊的相關工作近期以“An eastern extension of the layered-only zone of Australasian tektites”為題目發表在學術期刊《Geology》上。論文的第一作者是中山大學博士后潘卿，而他正是文章開頭中與肖智勇一同挖掘撞擊玻璃的那個學生。

文章第一作者潘卿，攝于海南三亞，背景為含撞擊玻璃的地層

尋找這處遠古撞擊坑的意義，遠不止于解開一個地質學謎團。79萬年前的撞擊事件中，撞擊體直徑估計接近1000米，當它以極高的宇宙速度砸向地表時，能夠瞬間釋放出相當于數百萬顆原子彈爆炸的能量，對周邊地區造成毀滅性破壞。結合海南、雷州半島活躍的火山背景，撞擊在當時可能會引發區域地殼運動、森林大火、洪災等嚴重災害。

考古發現，約79萬年前東亞古人類人口曾出現銳減，這很可能與該撞擊事件密切相關。因此，鎖定撞擊坑的準確位置，不僅能為古人類演化研究提供關鍵的環境背景支撐，更有助于我們評估地外天體撞擊帶來的災害效應，為評估和防范類似危機提供歷史參考。

另外，地球上已發現的、直徑大于4km的撞擊坑，由于其獨特的地質構造，均形成了重要的自然資源儲庫，例如石油、金屬礦床、淡水等，而鶯歌海也是我國重要的海油產地。如果撞擊坑確認位于鶯歌海，那么撞擊導致的地質構造變化，將為探明油氣資源的孕育和存儲條件提供新的指導思路。

當下，我國正在穩步實施宏偉的月球與深空探測國家戰略。天體撞擊是太陽系形成和演化進程中最重要的地質過程之一。在月球與深空探測的任務規劃、實施、科學數據和樣品分析等工作中，撞擊過程和產物的研究均是重要的內容。探明79萬年前這次撞擊坑的具體位置及其地質響應，將為開展比較行星學研究提供難得的樣本。

參考文獻

[1] Pan, Qing, et al. "An eastern extension of the layered-only zone of Australasian tektites." Geology (2026).

作者：朱震昕

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