赫尔曼·D·贝尔穆德斯（Hermann D. Bermúdez）|米开朗基罗·马蒂尼（Michelangelo Martini）|弗朗西斯科·J·维加（Francisco J. Vega）|莉莉安娜·玻利瓦尔（Liliana Bolívar）|维维·瓦伊达（Vivi Vajda）|弗朗西斯科·A·维加-桑多瓦尔（Francisco A. Vega-Sandoval）|丹妮拉·贝尔穆德斯（Daniela Bermúdez）|崔颖（Ying Cui）
美国新泽西州蒙特克莱尔州立大学地球与环境研究系，蒙特克莱尔，邮编07043
摘要 希克苏鲁伯小行星撞击事件与白垩纪-古近纪（K-Pg）界线相吻合，被认为是地球历史上“五大”大规模灭绝事件中的最后一次。尽管地球物理模型表明这次撞击释放了足够的能量，引发了影响广阔区域的强烈地震，但相关证据仍不充分，其沉积学特征也了解甚少。本文通过哥伦比亚和墨西哥的K/Pg界线剖面，展示了由希克苏鲁伯撞击引发的地震变形的地层学证据，这些证据涵盖了撞击前、撞击中和撞击后的沉积物。我们识别出三种不同的变形结构序列：1）“糊状区”（Soupy Zone），以强烈的塑性变形为特征；2）“碎石区”（Rubble Zone），表现出脆性和塑性变形的混合；3）“分段区”（Segmented Zone），主要受脆性变形控制。研究结果表明，希克苏鲁伯撞击引发了震级超过8.5级的巨大地震。基于构造地震的预测，这次“希克苏鲁伯巨震”的震级可能在9.4至11.3级之间。地震引起的变形影响了撞击后的沉积层（其中包括戈尔戈尼拉（Gorgonilla）地区以蕨类孢子为主的生物恢复层），表明地震活动持续了多年。这些地层学证据有助于我们更深入地理解美洲地区K/Pg界线的复杂地质情况，并揭示了显生宙最强烈的地震之一。
引言 白垩纪-古近纪界线（K-Pg界线，约6600万年前）标志着中生代和新生代的划分。这次事件是显生宙“五大”大规模灭绝事件中的最后一次，导致约75%的海洋物种和50%的陆地物种灭绝（Chiarenza等人，2020年）。科学界普遍认为，现今墨西哥尤卡坦半岛上的希克苏鲁伯小行星撞击是导致K-Pg界线灭绝的主要原因（Alvarez等人，1980年；Arenillas等人，2006年；Chiarenza等人，2020年；Gulick，2025年；Hull等人，2020年；Morgan等人，2022年；Schulte等人，2010年；Senel等人，2023年；Vajda等人，2001年）。
地球物理模型显示，希克苏鲁伯撞击释放的能量约为10^23焦耳（Gulick，2025年；Morgan等人，2022年），足以形成直径180-200公里的陨石坑，并引发巨型海啸（Arbic等人，2024年；Collins等人，2020年；Poag，2017年；Pope等人，1997年；Range等人，2022年）。预测认为，这次撞击会引发震级超过10级的强烈地震（Boslough等人，1994年；Day & Maslin，2005年；DePalma等人，2019年；Pierazzo & Artemieva，2012年；Shoemaker等人，1990年）。影响撞击后沉积层的地震变形（包括戈尔戈尼拉地区的蕨类孢子层）表明地震活动持续了很长时间。这些地层学证据有助于我们更好地理解美洲地区的K/Pg界线地质特征，并揭示了显生宙最强烈的地震之一。这一认识不仅适用于希克苏鲁伯事件，也可能适用于地质记录中的其他巨大地震。
方法 本研究详细分析了哥伦比亚和墨西哥两个K/Pg界线剖面的地层和沉积特征，以探讨小行星撞击引发的地震活动在沉积记录中的体现。我们基于“地震岩层”（seismites）的概念，研究了地震的沉积学和地层学特征，考虑了震级、岩性、岩化程度以及与撞击点的距离等因素，特别关注由小行星撞击引发的地震事件。我们提出利用横向延伸的地层剖面来识别这些复杂地层序列中的变形区域。根据收集的数据，我们制定了区分变形区域的标准，包括它们的空间位置、岩性以及与希克苏鲁伯撞击相关的地震强度和持续时间。
地震引起的变形结构 在地质记录中，碎屑沉积物通常在完全固结之前就受到早期变形的影响（Van Loon，2009年）。在这种情况下，软沉积物的变形和液化过程可能由斜坡不稳定、沉积物加载、水分逸出或地震震动等因素触发（Berra & Felletti，2011年；Owen等人，2011年；Shanmugam，2017年；Van Loon，2009年）。软沉积物变形（SSDS）可由多种过程引起，而液化主要与...
希克苏鲁伯撞击作为地震的触发机制 小行星撞击产生的地震记录属于地震岩层的一种特殊类型。可以明确识别出一些特征性参数，如大面积的扩展（Boslough等人，1994年；Simms，2003年；Simms，2007年）、年代地层标志（如撞击物沉积物，Goderis等人，2021年；Senel等人，2023年）、灾难性沉积序列（Denne等人，2013年；Klaus等人，2000年；Norris等人，2002年）等。
地质背景 本研究对哥伦比亚戈尔戈尼拉岛（太平洋沿岸）和墨西哥奇瓦瓦沙漠埃尔帕帕洛特（El Papalote）地区的K/Pg界线地层进行了详细分析。根据6600万年前的古地理地图（Scotese，2021年），这两个地点在撞击发生时分别位于希克苏鲁伯陨石坑以南约3000公里和西北约1300公里处。
材料与方法 本研究的主要目的是识别希克苏鲁伯小行星撞击引发的地震变形。为此，我们详细分析了哥伦比亚西南部和墨西哥东北部两个暴露良好的K/Pg界线剖面。撞击发生时，这两个地点相距超过4000公里。埃尔帕帕洛特地区（墨西哥湾）的沉积物形成于浅海环境，而戈尔戈尼拉岛（南美洲西北部的太平洋）...
结果 通过对这两个K/Pg界线地点的沉积学和地层学研究，我们识别出三个不同的变形区域。变形层的厚度从埃尔帕帕洛特的28米到戈尔戈尼拉岛的12米不等，这些区域的底部和顶部被未受扰动的沉积物所限制。三个区域之间的边界是渐变的，而变形沉积层与上覆未扰动层之间的接触则较为突然。
讨论 通过对哥伦比亚和墨西哥两个K/Pg界线露头的详细研究，我们获得了关于希克苏鲁伯撞击引发的地震活动的宝贵信息。尽管研究地点在岩性、沉积环境和古地理位置上存在差异，但变形地层的相似序列揭示了共同的地质历史，为研究大规模地震提供了有力证据。
结论 对哥伦比亚戈尔戈尼拉岛和墨西哥埃尔帕帕洛特地区K/Pg界线剖面的分析直接证明了希克苏鲁伯小行星撞击引发的地震活动。证据表明，地震变形的厚度和沉积学特征随距离撞击点的距离、地层位置、古环境和岩性的不同而变化。
作者贡献声明 弗朗西斯科·J·维加（Francisco J. Vega）： 撰写、审稿与编辑、方法论研究、资金获取、概念构思。莉莉安娜·玻利瓦尔（Liliana Bolívar）： 撰写、审稿与编辑、可视化处理、方法论研究、资金获取、概念构思。维维·瓦伊达（Vivi Vajda）： 撰写、审稿与编辑、方法论研究。弗朗西斯科·A·维加-桑多瓦尔（Francisco A. Vega-Sandoval）： 方法论研究、调查。丹妮拉·贝尔穆德斯（Daniela Bermúdez）： 可视化处理、方法论研究。崔颖（Ying Cui）： 监督工作。赫尔曼·D·贝尔穆德斯（Hermann D. Bermúdez）： 撰写、审稿与编辑。
利益冲突声明 作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢 感谢哥伦比亚国家公园允许我们进入戈尔戈尼拉岛国家公园，以及Paleoexplorer SAS提供的财务支持。HB感谢美国地质学会2022年和2023年研究生研究基金以及国际沉积学家协会2023年研究生奖学金计划的支持。同时感谢墨西哥国立自治大学（UNAM）学术人员支持办公室（DIREcción General de Apoyo al Personal Académico）通过PAPIIT项目提供的经济援助。
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