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漫话“特提斯”(1)
2022-07-17 | 阅:  转:  |  分享 
  
漫话“特提斯”(1)



一、“特提斯”的来龙去脉



大约在距今2.8亿年前,地球上的海陆分布格局与今天完全不同。那时的非洲、印度、澳大利亚和南极洲是连在一起的古陆,地质学上把它叫做冈瓦纳古陆。在冈瓦纳古陆北部和欧亚古陆的南部,存在着一个规模巨大的古海洋,也就是地质学家们所称呼的“中央地中海”。1883~1909年,奥地利著名地质学家爱德华·修斯,出版了《地球的面貌》一书,首次提出稳定陆块的概念。同时,他根据古希腊神话故事有关特提斯的传说,给这个古老的地中海起名叫“特提斯海”。希腊神话故事说,特提斯容貌美丽,有“美发女神”和“银脚女神”之称。她心地善良,对遇难的神祇,尽力给予帮助。因此,直到今天,地学界的科学家们一直沿袭使用特提斯海这个美丽而尊贵的名字。从特提斯海到今天的地中海,经历了漫长的地质演化时期。饱经沧桑的特提斯海的每一次变化,都在地球上留下了深深的印记,同时也为我们留下了许许多多的不解之谜。特提斯海的演化史为科学家,特别是地质学家们提供了一个长期而又富有魅力的课题。

1893年,奥地利地质学家E.修斯,用古希腊神话中河海之神妻子的名字“特提斯”将“中央地中海”命名为“特提斯海”,并且将其时代扩展到三叠纪,特指这个环赤道的、具有热带-亚热带独特动物群、具有远洋性质的深海沉积的洋盆。由于亚洲东部中生代地层与下伏上古生代地层的接触关系为连续沉积,因而也有人将特提斯洋盆的演化历史进一步上溯,把从石炭纪(甚至寒武纪)-二叠纪到中生代期间存在于劳亚古陆与冈瓦纳古陆之间已经闭合的一个或几个海盆,统称为“特提斯”。

2、从“古特提斯”到“新特提斯”

20世纪60年代,当根据古地磁数据和新的地质资料,再造古生代末的泛大陆时,发现南北大陆之间存在一个向东张开的楔形海域,并且将这个三叠纪海域称为“第一特提斯”,或“古特提斯洋”,或“永久特提斯”,而把出现在冈瓦纳古陆北部,从冈瓦纳古陆分裂出的微陆块间的侏罗纪-白垩纪的深海区,如阿曼、扎格罗斯、印度河、雅鲁藏布等,称为“新特提斯”。

3、特提斯洋闭合与阿尔卑斯-喜马拉雅山链的形成

白垩纪末-早第三纪,特提斯洋盆最终碰撞、闭合、形成了全球最大的阿尔卑斯-喜马拉雅山链。

整个特提斯构造带各段的结构、演化历史不同,可以将其分为以下6段:加勒比特提斯、大西洋特提斯、西地中海特提斯、中东特提斯;喜马拉雅特提斯;东(南)亚岛弧特提斯。其中,以西地中海、阿尔卑斯和喜马拉雅西段研究程度较高,成为揭示全球南北大陆相互作用和大陆碰撞过程的经典地区。

⑴、加勒比特提斯

南美、北美大陆之间有一条左行走滑断裂控制了加勒比特提斯的发生、发展。晚侏罗世前,这里是陆表海,形成了巨大的盐矿。中侏罗世末,北美大陆沿该断裂向西北移动,两大陆分离,墨西哥湾打开,形成洋壳。随着两大陆继续分离,加勒比海打开,形成新的洋壳。在牛津期以后,墨西哥湾达到稳定状态,而加勒比洋继续扩大。晚白垩世发生快速扩张,火山活动强烈,不断发生洋壳间俯冲,形成若干火山岩带,大洋中脊加厚。晚白垩世-早第三纪,加勒比特提斯闭合。洋壳残片蛇绿岩仰冲到南北美大陆之上。

⑵、大西洋特提斯

三叠纪裂谷作用开始形成中大西洋海域,与欧洲陆缘海相连。侏罗纪初,非洲大陆与美洲大陆开始相背漂移,大西洋与特提斯连通。随着中侏罗世末-晚侏罗世早期的主要海侵,中大西洋才真正成为特提斯的西延部分;晚侏罗世-早白垩世堆积了特提斯相远洋深海沉积,加入了特提斯的演化历史。晚白垩世后期,特提斯闭合,北大西洋、南大西洋张开,逐步开始了大西洋的演化历史。

⑶、西地中海特提斯

华力西运动使欧亚古陆与非洲古陆拼合,形成统一的联合古陆,二叠纪-三叠纪主要是陆相沉积。西地中海正处在联合古陆中央。三叠纪期间,先在亚得里亚发育了大陆裂谷;中三叠世时,大陆裂谷西延到西西里,形成横跨联合古陆的陆内盆地。侏罗纪,先在亚得里亚,平行三叠纪大陆裂谷发育了大洋裂谷,接受了深海沉积。裂谷作用自东向西迁移;到早侏罗世末,西地中海特提斯与大西洋特提斯连通。中侏罗世末-晚侏罗世初,是深海放射虫硅泥主要形成期。晚白垩世晚期-早第三纪,西地中海特提斯闭合,形成了阿尔卑斯褶皱带。现代海洋地质考察证明,而今的地中海是新生的,是较新时期下沉的,中生代阿尔卑斯特提斯与现代地中海的轮廓完全不同。

⑷、中东特提斯

从爱琴海到阿曼湾,特提斯演化有别于西地中海。这里的南北岸大陆性质不同。南部为阿拉伯-非洲大陆,是稳定的克拉通,在前寒武纪结晶基底上发育了从寒武纪到白垩纪(局部到第三纪)地台盖层,中、上新世造山运动形成褶皱带。北部是欧亚大陆南缘的活动古陆边缘构造带,包括蓬蒂褶皱带、高加索地槽等。中东特提斯自三叠纪打开,沿欧亚大陆南缘与阿拉伯-非洲大陆之间发育,形成蓬蒂-外高加索岛弧、伊朗岛弧和介于其间的小高加索狭窄洋盆的构造格局。古特提斯闭合,形成基墨里褶皱带。新特提斯是沿中伊朗、扎格罗斯断开,在阿拉伯-非洲古陆北部与其分裂的微陆块(北伊朗陆块、中伊朗陆块)之间发育起来的,主要活动期为侏罗纪-白垩纪。洋壳闭合从西向东发展。在西部土耳其,碰撞作用可能开始于晚白垩世,第三纪发展到扎格罗斯。白垩纪末-中新世,蛇绿岩片仰冲侵位到两侧大陆边缘上。

⑸、喜马拉雅特提斯

从萨罗比、杰曼山嘴向东,经雅鲁藏布江到南迦巴瓦山,喜马拉雅特提斯与中东特提斯有相似的演化历史。南部是冈瓦纳古陆北部的稳定大陆边缘,在前寒武纪结晶基底上发育了晚前寒武纪-始新世沉积盖层。北部是欧亚大陆的活动大陆边缘,包括祁连褶皱带、柴达木地块、昆仑褶皱带、羌塘地块、巴颜喀拉褶皱带等。在早中元古代结晶基底上发育起来的早古生代地槽褶皱带,晚古生代为陆表海稳定盖层沉积,古特提斯在其基础上发展起来,三叠纪形成若干微陆块与小洋盆、海湾、岛弧相间的构造格局。古特提斯闭合从三叠纪到侏罗纪,从北向南迁移。古特提斯消亡产生了松潘甘孜印支褶皱带。昆仑蛇绿岩带、玉树-理塘蛇绿岩带、金沙江蛇绿岩带、班公错-怒江蛇绿岩带等(见青藏高原地质),是古特提斯若干小洋盆的遗迹。新特提斯是在冈瓦纳古陆北部边缘内部裂解、发育起来的,洋盆夹持于拉萨地块与印度板块之间,最初的裂解发生在晚三叠世,到侏罗纪形成洋盆,侏罗纪-白垩纪是放射虫硅泥的主要形成期。晚白垩世-早第三纪,印度板块向北俯冲,与欧亚板块碰撞、拼合,新特提斯消亡。渐新世-中新世发生推覆作用,蛇绿岩片仰冲到冈瓦纳古陆北部稳定大陆边缘之上。

⑹、东亚岛弧特提斯

喜马拉雅构造带东段向南偏转进入海洋,经过安达曼群岛、苏门答腊、爪哇、帝汶岛,向北偏转,被太平洋板块西缘一组左旋走滑断裂(菲律宾断裂等)所截,形成班达岛弧。晚中生代特提斯海槽夹持在北部欧亚活动大陆边缘的内班达火山弧与南部澳大利亚稳定大陆边缘的外班达弧之间。晚中新世-早上新世,澳大利亚板块向北俯冲,与班达火山弧碰撞,特提斯闭合。

综上所述,特提斯闭合形成横贯全球的独特的巨型大地构造单元,是世界上重要的能源和矿物原料基地。因此,特提演化的研究,成为当代地质学的重要课题。凡是大陆边缘的、具有热带-亚热带动物群的深海沉积物,一般被称为特提斯型(沉积)。关于特提斯的起源和早期演化,研究还不多,值得今后重视。

㈡、从“前特提斯”、“古特提斯”到“新特提斯”

冈瓦纳板块在晚二叠世向北裂解出基梅(麦)里地块群(Cimmerianterranes),包括土耳其中部、伊朗中部、南阿富汗、南帕米尔、羌塘、拉萨地块、滇缅泰马Sibumasu等小地块。所谓“新特提斯”是指中生代存在于基梅(麦)里地块群和冈瓦纳之间的洋盆,在新生代闭合。现存的地中海、里海、黑海和墨西哥湾,为新特提斯闭合之后残留的小洋盆(甘克文,2000)。

以班公湖-怒江带和雅鲁藏布江为代表的中生代蛇绿混杂带,是形成于古特提斯之后的新特提斯洋盆(莫宣学和潘桂棠,2006;Shietal.,2008;耿全如等,2010)。

㈣、特提斯演化经典模式存在的问题

特提斯演化的板块构造和碰撞造山经典模式对有些重要问题难以解释。青藏高原已发现20多条蛇绿岩带,并非仅存在“原”、“古”、“新”三条特提斯缝合带。蛇绿岩一般为SSZ型,并非形成于典型大洋环境。龙木错-双湖蛇绿岩带的时代跨越早古生代至二叠纪,难以用“古特提斯”或“原特提斯”解释。在普遍认同的雅鲁藏布江新特提斯蛇绿岩带中,发现晚泥盆世洋岛残余(Daietal.,2011),也难以用单一的中生代“新特提斯”洋盆解释。蛇绿岩与广泛分布的增生楔混杂带共生。

㈤、中国学者提出的“特提斯”的演化模式与定义

针对这些问题,中国学者在大量的区域地质调查资料的基础上,提出了“多岛弧盆系”、“一个特提斯大洋、两个大陆边缘”和增生型造山等模式(付修根等,2009),能够更好地解释青藏高原地质特征,对于正确认识与班-怒带有关的成矿地质背景十分重要,也有利于丰富和发展板块构造理论。

“特提斯”是指Rodinia超大陆在早古生代裂解之后形成的、并持续到新生代的大洋。在青藏高原现存的诸多蛇绿混杂带中的任何一条,都不能代表完整的特提斯大洋扩张脊,只是增生带中边缘海盆地残余或部分洋壳残余。特提斯洋北部的康西瓦-南昆仑-玛多-玛沁带和羌塘-三江带,分别为早古生代和晚古生代边缘增生弧盆系。特提斯南缘的冈底斯和雅鲁藏布江、班公湖-怒江蛇绿岩带,代表中生代增生边缘弧盆系。

㈥、板块构造学说与“特提斯”

1、特提斯洋的定义及其区分

在板块构造学说提出以后,一般将特提斯海这一海区称为特提斯洋,代表南北两大陆之间具有洋壳基底的海洋及其两侧大陆边缘不同深度的海域。与此同时,根据发展历史和位置的不同,将三叠纪以来发展起来的“新特提斯洋”与古生代的“古特提斯洋”区分开来。

2、古特提斯洋

古特提斯洋,也称为“第一特提斯”、“永久特提斯”或“古生代特提斯”。对其范围大小,尚有不同认识。一些学者认为,自奥陶纪以来,在中南欧一带存在古特提斯洋;在古生代晚期,随着劳亚大陆与冈瓦纳大陆相接,这一洋区闭合。另一些学者考虑到尚未发现真正的洋壳物质,认为这一海域应属于古欧洲大陆范畴;也有人认为应属于冈瓦纳大陆的边缘海区,称之为“中欧洋”。古特提斯洋东段,其主体大致自伊朗和阿富汗北部,经中国西藏喀喇昆仑山和澜沧江,转入中南半岛。有人认为,中国昆仑山、秦岭和祁连山地区也都属于古特提斯洋范畴。古特提斯洋东段地质经历比较复杂,不同地区洋壳形成的时代不同,规模也不尽相同。在晚三叠世或侏罗纪时,这一可能自前寒武纪晚期(震旦纪)即已出现的古洋区已经消失。

3、新特提斯洋

在早、中三叠世时,特提斯洋区开始下陷;晚三叠世至早侏罗世时,该洋区进一步开裂,以蛇绿岩套为代表的洋壳开始形成,但是其范围与早、中三叠世时不尽一致。在侏罗纪中、晚期至早白垩世时,该洋区普遍强烈沉降,大洋扩张,内部构造分异和岩相厚度变化明显,原有的碳酸盐台地崩塌,洋壳继续形成。在白垩纪中期,由于大西洋扩张和印度陆块向北漂移,特提斯洋开始萎缩。在早第三纪,特提斯洋大部封闭,逐渐上升为高峻的山系,局部残留了一些内陆海(黑海、地中海和里海西部),直至现代。

⑴、中美洲加勒比地区

关于中美洲加勒比地区,诺伊迈尔和近代一些学者都认为属于特提斯洋的一部分。

⑵、青藏高原

在2.8亿年前的早二叠纪时,青藏高原是波涛汹涌的辽阔海洋。这个海洋横贯欧亚大陆的南部地区,与北非、南欧、西亚和东南亚的海域沟通,称为“特提斯海”,或“古地中海”。当时,特提斯海地区的气候非常温暖,是海生动、植物发展茂盛的地域。2022年7月12日编写于重庆







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