奇科苏卢布撞击角砾岩的磁化率标度特性研究——基于圣埃伦娜钻孔的频谱与小波分析

本研究通过频谱与小波分析技术，解析了墨西哥奇科苏卢布陨石坑圣埃伦娜钻孔中撞击角砾岩的磁化率（MS，-2至2200×10-5 SI）标度特性，揭示了熔体基质、基底碎屑与热液蚀变的矿物学差异，为理解撞击成坑机制、角砾岩层序分异及行星撞击过程提供了关键地球物理证据。

　　

6500万年前，一颗直径约10公里的小行星撞击现今墨西哥尤卡坦半岛，形成了直径200公里的奇科苏卢布陨石坑。这一事件不仅直接导致恐龙灭绝，更引发全球性 wildfires（野火）和"核冬天"效应。然而，关于撞击瞬间的地质过程——如深部瞬态空腔形成、角砾岩层序分异机制等——仍存在诸多未解之谜。传统研究多依赖岩芯肉眼观察，难以量化角砾岩的物理特性异质性。为此，墨西哥国立自治大学的研究团队首次将磁化率测井与数学建模结合，通过圣埃伦娜钻孔的频谱与小波分析，解码了撞击角砾岩的标度特性，论文发表于《Journal of South American Earth Sciences》。

研究采用Bartington MS2磁化率仪（精度5%）测量了288-504.6米岩芯的磁化率（MS），结合聚类分析、树状图和小波变换，解析了熔体基质（melt-rich matrix）、花岗岩基底碎屑（granitic basement clasts）与热液蚀变产物的信号特征。样本来自奇科苏鲁布科学钻探计划中回收率最高的圣埃伦娜钻孔（20.3385°N, 89.6615°W），该孔穿透了332.1米厚的后撞击碳酸盐岩覆盖层和170.5米角砾岩序列。

Santa Elena Borehole
钻孔揭示角砾岩具典型"逆向层序"：下部SE3单元为熔体基质主导（MS峰值达2200×10^-5 SI），含大量基底碎屑；上部SE2单元转为碳酸盐基质（MS接近-2×10^-5 SI），反映撞击羽流坍塌时的分选效应。

Magnetic Susceptibility Log
磁化率曲线呈现三模态分布：高频信号（>0.5 Hz）对应毫米级熔体碎屑，中频（0.1-0.5 Hz）反映热液蚀变带，低频（<0.1 Hz）捕获米级层理变化，证实角砾岩形成于高温湍流环境。

Results and Discussion
小波能量谱显示：SE3单元存在1.2米周期旋回，与实验撞击模型中碎屑沉降速率（~300 m/s）吻合；SE2单元的0.3米短周期则暗示后期水动力改造。热液蚀变使磁铁矿转化为黄铁矿，导致MS值降低40%。

Conclusions
该研究首次建立撞击角砾岩物理特性与形成机制的定量关联：低频MS信号记录熔体基质流动（viscous flow），高频信号反映碎屑撞击破碎（dynamic fragmentation）。这一标度模型为识别全球撞击沉积提供了新指标，并启示行星地质中撞击坑的遥感解译策略。

意义延伸
通过机器学习解析地球物理测井数据的方法（如论文采用的fuzzy clustering），可推广至火星Jezero陨石坑等外星样本研究。奇科苏鲁布角砾岩的"矿物学指纹"也为K/Pg界线地层对比提供了高精度工具，助力重建生物大灭绝事件的时间轴。