石板群岛(Slate Islands)位于苏必利尔湖北部,距离特勒斯湾约8英里,安大略.这些岛屿是一个省级公园,有庇护的海湾和没有光污染的迷人夜空,吸引着徒步旅行者和皮划艇爱好者。这个群岛也吸引着科学家:苏必利尔湖是最冷最深的湖内海在西半球,和板岩岛“特殊的小气候支持着植物和动物,包括通常在北极看到的驯鹿。

该群岛的地质情况更为重要:该群岛标志着一个古老陨石坑的中心,这是4.5亿年前一次剧烈事件的遗迹。在群岛中最大的帕特森岛(Patterson Island)的岸边,一个30英尺高的锥形岩石坐落在海岸线上,顶端指向天空。这是一个破碎锥,是陨石撞击的形成特征,也是迄今为止发现的最大的一个。话又说回来,也许它不是。

雷克湾湖头大学的地质学家皮特·霍林斯说:“这是否是一个巨大的破碎锥,在每次访问中都会发生变化。”多年来,Hollings和他在苏利尔湖地质研究所的同事Mark Smyk一起,多次带领人们到石板岛进行实地考察,但两位科学家都承认,他们仍然不确定帕特森岛上高耸的岩层是什么。

石板岛的第一张地质图于1901年出版。当时,科学家们知道那里发生了某种类型的暴力事件:某种不可思议的力量扭曲和融化了岩石。他们称这种力量为“隐爆”,一种来自地壳深处的无法解释的爆炸,可能是由于火山活动。

直到20世纪中叶,地球物理学家们才在世界各地确定了类似的构造,比如萨德伯里在安大略省和亚利桑那州的盆地陨石坑实际上是陨石撞击的结果。并不是每个人都同意,几十年来,地球科学家之间关于火山还是流星的争论一直在发酵。

帕特森岛(Patterson Island) 30英尺高(可能)的碎裂锥形塔笼罩着地质学家(左);该团队在岛上工作期间还发现了几个较小的破碎锥(右图)。
帕特森岛(Patterson Island) 30英尺高(可能)的碎裂锥形塔笼罩着地质学家(左);该团队在岛上工作期间还发现了几个较小的破碎锥(右图)。皮特·霍林斯

破碎锥,出现在许多这些地点,成为支持撞击假说的关键证据。这些锥形岩层的表面有马尾状的细沟槽;这些线条从圆锥体的顶点向外辐射,圆锥体指向撞击的中心。在碎裂锥附近发现的石英晶体通常有一种特殊的微观裂纹,称为平面变形。制造这些特征所需的冲击波压力足以制造人造钻石。

撞击产生的冲击波也会以独特的方式改变周围岩石的磁化强度,因此寻找流星撞击证据的科学家通常会将能够发现这些特征的设备拖到野外。苏·范胡勒(Sue VanHulle)是1980年调查石板群岛的地磁研究小组的一员,她回忆说,在群岛水域周围的网格图案中,她在一艘船后面拉着一个磁力计。范胡勒说:“我们想的是,这是不是一个流星遗址。”

事实上,石板岛的起源比许多其他遗址的起源都要长。直到1999年,著名的加拿大地质学家r·p·塞奇(R. P. Sage)还主张隐爆,并引用了他在撞击坑假设中发现的不一致之处。根据Sage的说法,该地点的多个破碎锥并没有像预期的那样指向陨石坑的中心,苏必利尔湖附近的北岸也没有陨石坑的证据,其他非撞击事件可以解释群岛周围融化和断裂的岩石。

然而,最终,面对霍林斯所说的“相当令人信服”的证据——包括地磁读数、微观岩石断裂和岛屿周围破碎锥的绝对数量——甚至塞奇也开始接受群岛的撞击起源。

从国际空间站上看,苏必利尔湖的石板岛(图像中心)距离安大略大陆不到10英里。
从国际空间站上看,苏必利尔湖的石板岛(图像中心)距离安大略大陆不到10英里。地球科学和遥感单元,林登·b·约翰逊航天中心- JSC宇航员地球摄影门户,公共领域

Smyk说:“实验工作表明,如果没有这些超高速撞击,你真的无法创造出其中的一些结构,比如散粒锥。”“因此,这场争论基本上结束了。”

地质学家现在同意,4.5亿年前,一颗大约一英里宽的陨石撞击了现在的苏必利尔湖。就像一块石头撞击湖面会产生一股微小的水柱一样,陨石撞击在陨石坑的中心产生了岩石的隆起——石板岛(Slate islands)。据估计,陨石坑本身直径约为19英里,尽管它的大部分特征已经被冰川作用和其他侵蚀事件所磨损。

在帕特森岛上,有一块30英尺高的岩石,这将是一个破纪录的破碎锥——如果这是它的话。碎裂锥通常不超过几英尺高。Smyk说:“你会得到成群或成群的[破碎锥],所以当你看到它们时,它们非常明显。”“这一次有点不同,因为它是一次性的,而且它是如此之大。这完全是另一回事。”

霍林斯补充说:“关于它是否代表一个破碎锥,或者它只是光的一个把戏,或者它是多个破碎锥,有很多讨论。”

这个来自石板岛的碎裂锥保存在安大略省地质调查局位于桑德贝的档案馆中。
这个来自石板岛的碎裂锥保存在安大略省地质调查局位于桑德贝的档案馆中。Mike Beauregard, CC BY 2.0/Wikimedia

事实上,帕特森岛的构造非常模糊,可以有多种解释。例如,在这个特殊的露头上的线条并不是破碎锥的明确的细马尾图案的沟槽,而可能只是裂缝;强大的太空岩石撞击可以折叠、融化和断裂岩石,直到几乎无法辨认。虽然地质学家们继续对帕特森岛上巨大的岩石锥感兴趣和困惑,但毫无疑问,它位于地球历史上一个重大事件的归零地。

Smyk说:“当你谈论地质学中的过程时,你谈论的是数千年、数百万年、数十亿年的数量级……而(陨石撞击)基本上是瞬间的。”“令人着迷的部分原因是,这一切发生得如此之快,规模如此之大。”

对于像斯迈克这样的常客来说,这个群岛的起源只是它吸引力的一部分。“这就像苏必利尔湖中央的一个小世界,”他说。“尽管有岩石和地质,但它仍然是一个非常非常美丽的地方。”