特提斯的魅力——起源、演化和资源环境效应

作者：陈智梁

国土资源部成都地质矿产研究所

著名的奥地利地质学家Suess（1893）在论文《大洋的深度是永恒的吗？》中，第一次把希腊神话女神特提斯（Tethys）引入了地质文献。他设想：特提斯是一个现已消失的海洋，这个海洋从东印度（现为印度尼西亚）发源，经过喜马拉雅到小亚细亚，最后通向欧洲；其间它的沉积物被褶皱和揉皱，形成高入云霄的山脉，横贯欧亚，耸立于西藏、喜马拉雅和阿尔卑斯。在他后来的名著《地球的面貌》中，基于全球海相三叠系的相分类，尤其是远洋三叠系的对比，再次明确地表述了他的设想，同时，他又进一步把特提斯和冈瓦纳大陆联系起来。

希腊女神特提斯

一般认为，推动特提斯命题提出的是Neumayr及有关的学者。Neumayr（1885）在总结全球侏罗系及其古生物地理时，发现从加勒比到缅甸有一海道相通，因为其夹持在南、北大陆群之间，被命名为“中央地中海”。

侏罗纪时期的“中央地中海”（Neumayr，1885）

由此可见，从一开始，特提斯命题就是全球性的大问题，涉及地球科学的方方面面，成为百年热门的地学难题。

特提斯的起源

特提斯什么时候开始形成的？

Neumayr勾画的“中央地中海”横贯于侏罗纪时两大陆块群之间，其时代为侏罗纪；Suess在1893年定义的特提斯是三叠纪的。黄汲清（1945，1987）指出，既然Suess认为特提斯是冈瓦纳大陆以北的一个宽阔的海域，它应该于晚古生代，最晚在二叠纪就开始形成，因为冈瓦纳大陆正是以石炭—二叠纪冈瓦纳植物为特征的陆块群。进而，他划分出了古特提斯（石炭—二叠纪）、中特提斯（中生代）和新特提斯（新生代）3 期。

Bullard等（1965）以及Smith和Hallam（1970）成功地借助计算机拼接了大西洋和印度洋四周的大陆，验证了Wegener设想的联合古陆存在的可能性，并因此揭示出有向东开口、插入联合古陆的三角形海湾。Dietz和Holden（1970）认为联合古陆是二叠纪的，向东开口的海湾即是特提斯。

重建的Pangaea大陆（Hallam，2000)

Stocklin（1974，1977，1989）对伊朗的地质研究表明，除了在扎格罗斯山存在表征中生代海洋的地质记录（即Suess最早指出的特提斯）以外，在其以北的厄尔布尔士山还有一套古生代的海洋地质记录，它们并列成为两个不同的地质单元。他把前者称为新特提斯，后者称为古特提斯。此后，研究证实在土耳其也有古特提斯和新特提斯（engr，1984，1989，1990）。

综上所述，虽然各种认识不尽相同，但对于特提斯从晚古生代就开始发育已达成共识。然而，有没有更为古老的特提斯呢？答案就大相径庭了。在欧洲，研究发现了早古生代海洋遗迹，有学者称之为中欧洋，也有学者称其为“原特提斯”，即最原始的特提斯（有学者称前海西洋）。Dewey和Bird（1970）认为，北美劳伦陆块（Laurentia）、欧洲的Baltica与非洲之间存在奥陶纪的海洋，为“原特提斯”。在我国，昆仑山和祁连山都发现了奥陶纪的海洋遗迹，被认为是“原特提斯”（潘裕生，1994）。

特提斯怎样开始形成的？

显而易见，上述对特提斯的不同的理解都会衍生出一些重大的议题：特提斯是以联合古陆的裂解而成的，还是从更为古老的原特提斯演化而来的？原特提斯和特提斯之间是否相隔了“联合古陆”这个地质演化的大阶段？原特提斯和特提斯是否应该列入统一的特提斯的发展序列？

德国地球科学家Wegener（1912，1915）提出了大陆漂移的假说。他认为，在古生代晚期大陆曾聚合在一起，形成超级古大陆——联合古陆（也称泛大陆，Pangaea），侏罗纪以后经过分裂和漂移最后成为现代的状态。后来，Staub（1928）、du Toit（1937）作了修改，认为在大陆解体漂移之前曾形成两个超级大陆，即北半球的劳亚古陆和南半球的冈瓦纳，其间为特提斯海。当然，正如前述，Bullard等（1965）、Smith和Hallam（1970）、Dietz和Holden（1970）等认为联合古陆是存在的，向东开口的海湾即是特提斯。Scotese（2002）最近的全球古地理研究也表明在地史中出现过联合古陆（如下图所示）。

晚二叠世（255Ma）全球古地理复原图

(据www.scotese.com，2002)

PANGEA：联合大陆

PALEO-TETHYS OCEAN：古特提斯洋

TETHYS OCEAN：特提斯洋

PANTHALASSIC OCEAN：泛大洋

Scotese的复原图显示的古特提斯和特提斯与Stocklin和engr的古特提斯和新特提斯大致相当。似乎可以这样解读：联合古陆拼合之时，也就是特提斯开始之日。但是，古特提斯不是简单化的一个向东开口、插入联合古陆的三角形海湾。东亚的主要地块，诸如华北、华南、中南半岛等都游离在这个半封闭的海湾中。

Aubouin等（1980）勾画了特提斯的开启图像。他们认为特提斯以太平洋西部的“永久特提斯”（古生代太平洋）为起点，在联合古陆上由东向西呈剪刀状张开的，三叠纪时分布在西欧亚大陆和非洲大陆之间，到早、中侏罗世时在北美洲和南美洲之间演变为“再生特提斯”。但是，由于现代西太平洋的叠加改造，“永久特提斯”怎样开始了它的特提斯之旅，至今仍是个谜。

按照地史中多次古陆聚合和裂解（例如，元古代Rodinia）来划分地质演化，联合古陆的存在表明，原特提斯是更早的一次古陆聚合和裂解。原特提斯与特提斯是异时异地的地质事件，似乎不是一个演化系列的事件。然而，是否存在由原特提斯演化而成的特提斯洋呢？这仍然是没有解决的问题。当然，原特提斯的复原和重建，更需要进一步地深入研究。

特提斯的演化

一般认为，特提斯划分为古特提斯和新特提斯，那么，两者之间有怎样的演化关系？

特提斯演化过程（Stampfli et al., 2013）

前已提及，在西亚和中亚，古特提斯在北，新特提斯在南。研究表明，两者之间是条状陆块群，engr命名为基梅里古陆。engr认为，正是基梅里古陆从冈瓦纳北缘分离出来，向北漂移并逆时针旋转，使其北侧的古特提斯关闭和南侧的新特提斯张开，这就是两者之间的演化关系；以后，冈瓦纳进一步解体，分离出来的非洲和印度等与欧亚会聚碰撞，特提斯最终消亡。

然而，如前所述，东亚的许多地块是游离在古特提斯海洋中的，部分还与古太平洋有关。它们以华夏古植物群为特色，既不属于冈瓦纳古陆，也不属于劳亚古陆，当然也不是基梅里的一部分，我们称之为华夏古陆群（陈智梁，1994）。这里，有的地段的古特提斯关闭根本与新特提斯张开无关，有的地段的古生代的特提斯海洋一直延续到中生代晚期。

还要提到的是，从那丹哈达—西锡霍特阿拉、日本、琉球到台湾、巴拉望，东亚濒临太平洋的边缘地带的古生代到中生代的古海洋体系的认定（水谷伸治郎等，1989；邵济安等，1991），为进一步研究特提斯及其与古太平洋的关系提供了新的契机。

另外，西半球的加勒比特提斯和“大西洋特提斯”和“美洲特提斯”等的演化又有其自身特有的轨迹，也有很多未解之谜。

不言而喻，特提斯演化的精彩篇章，尚待揭示。

资源和环境效应

特提斯的形成和消亡过程，相伴生成了多种多样的自然资源，包括金属、非金属和能源，还包括其环境效应所产生的环境资源，矿产资源中最突出的是油气能源。

特提斯区带的油气资源量占全球的68%（Klemme et al.，1991）。在区带内，80多个重要的沉积盆地中，分布了24个大型含油气盆地，占了特提斯区带的油气总储量的97%；其中，中东地区的中阿拉伯盆地和扎格罗斯盆地就占了特提斯区带的油气总储量的71.5%（赵重远，2000）。特提斯为何能制约油气资源如此集中分布？下一个巨型油气田会在哪里？这些资源问题成为地质勘探工作者挥之不去的心结。

全球石油分布（黑色圆圈）（Klemme et al.，1991）

现在特提斯构造域展布范围

特提斯消亡形成的阿尔卑斯—喜马拉雅山系以及青藏高原，深刻地影响了全球的面貌和环境、生态，诱发了一系列自然灾害；尤其是青藏高原的崛起，干扰了大气环流，增强了中亚和我国西北地区的干旱，促成了黄土高原的形成；加之，青藏高原的崛起也导致了我国大江大河向东流去，水土流失问题十分突出。这种过程还在继续，甚至加剧，特提斯的环境效应成为我们必须面对的最重大的环境问题。

本文文章内容引自科学出版社《10000个科学难题-地球科学篇》

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