近日，一项发表于《Geology》杂志上的新研究，通过分析加拿大萨德伯里盆地（Sudbury Basin）撞击坑的沉积物，揭示了大规模撞击事件对挥发性氯元素同位素分馏的影响。这项研究不仅加深了我们对地球内部过程的理解，还为解释其他无大气天体（如月球）上观察到的挥发性元素同位素异常提供了新的视角。
萨德伯里盆地是一个直径约为130公里的大型撞击坑，保存有良好的撞击熔融体及上覆角砾岩。研究团队从该地区采集了10个样本，并利用二次离子质谱法（SIMS）对其中磷灰石的氯同位素组成、氯含量和水含量进行了详细分析。
研究结果显示，在撞击熔融体冷却和结晶的过程中，氯同位素发生了显著的系统性分馏。具体而言，靠近坑底的熔岩中氯含量较高且同位素组成相对稳定；而接近坑顶的熔岩则显示出明显的氯损失和分馏现象（最高达到+6.26‰）。这一发现与先前关于锌和铅同位素的研究结果相吻合，表明下部熔融体可能同化了周围岩石物质。此外，陨石坑上部角砾岩中的磷灰石显示出了中等程度的同位素分馏（最高达+8.15‰）及其特有的形态特征，这可能是撞击后热液蚀变作用的结果。
这项研究表明，大规模撞击事件能够引起挥发性元素的同位素分馏，尤其是在缺乏大气层保护的天体表面，这种效应更为明显。例如，在干燥的月球表面上，由于没有大气层来缓冲脱气作用，撞击产生的熔融体在冷却过程中可能会经历更加剧烈的同位素分馏，从而导致月球表面观察到的极端氯同位素分馏现象。
本项研究不仅增进了我们对于地球内部过程的认识，也为理解太阳系内其他天体的化学组成和演化历史提供了重要线索。未来，随着更多类似研究的开展，人类将能够更全面地掌握宇宙中各种天体的形成和发展规律。
参考资料：
T.J. Barrett, K. Nagashima, G.R. Huss, J.W. Boyce, K.L. Robinson, D.A. Kring; A chlorine isotope transect across Sudbury Basin (Canada) impact deposits reveals systematic isotope fractionation. Geology 2024; https://doi.org/10.1130/G52624.1
