特提斯是什么

1893——“特提斯”诞生
 
    早在1885年,古生物地层学家Melchior Neumayr发现,在欧亚大陆南缘存在一套侏罗纪海相地层,表明当时存在过海洋,他将其命名为中地中海(图1)。
 
 
图1 特提斯展布范围示意图(Neumayr,1887)
  
       1893年,奥地利地质学家Eduard Suess根据阿尔卑斯山脉与非洲的化石纪录,提出过去在北方安哥拉古陆与南方冈瓦纳大陆之间,曾有个浅内海存在。休斯将上述横贯欧亚大陆的古海洋定义为特提斯海(Tethys Sea)。在希腊神话中Tethys是一位女神,但其真容从未被其他人见过,基于该特点,休斯借用这位女神的名字命名了地质历史时期曾经存在过的海洋,并指出这个古海洋的痕迹正保存于那些高耸于喜马拉雅和阿尔卑斯的巨大褶皱中。他认为特提斯的隆起形成了西至阿尔卑斯,东至东南亚的一系列山脉。
 
1912——固定论到活动论,特提斯的新生

图2 魏格纳所绘泛大陆(Pangea)与特提斯(魏格纳,1912)
 
       大陆漂移学说创立者Alfred Wegner,于1912年1月6日首先向德国地质学会提出了—大陆漂移假说,魏格纳认为现在不同的大陆是由一个曾经统一的称为潘基亚(Pangea)的大陆裂解而来。诚然,魏格纳给出了不同大陆之间可对比的古生物、地层以及冰川遗迹等证据,然而大陆漂移学说未能说服当时的地学届广大同仁。其一大缺陷是无法解释大陆漂移的动力来源是什么,显然地球自转所提供的能量是不能被广大学者接受的。根据魏格纳提出的模型,潘基亚裂解为劳亚大陆与冈瓦纳大陆,两个大陆之间所夹持的大洋即为特提斯洋。但是由于测量技术的局限性,魏格纳仅仅粗略估算了特提斯洋的展布范围。
 
1965——特提斯空间范围的准确限定
 
       20世纪50年代,随着战后大量新技术的使用,古地磁与大地测量学得到了极大的推进。尤其是一系列大洋内对称分布的海底磁异常条带的发现 (Vine and Matthews, 1963)和大洋转换断层的发现(Wilson 1965),大洋扩张的证据已经越来越充分,同时大陆漂移的活动论观点又再次兴起。1965年,剑桥大学的地球物理学家Bullard爵士发表了世界上第一幅利用数值模拟恢复的超大陆形态图(Bullard et al., 1965)。该文章一经发表则引起极大的反响,而该图也被地学届称作著名的Bullard Fit。此图也是第一次准确厘定出特提斯洋的空间分布范围,特提斯洋就是一个向东开口的三角形海湾。
图3 基于900m等高线测量的Pangea大陆复原图(Bullard et al., 1965)
 
1979——特提斯演化框架的确立

 
 
  
图4 新特提斯与古特提斯关系(Stampfli et al., 2013)
 
自1967年代板块构造学说建立以来,越来越多的地质学家迅速将板块构造理论运用在全球的各个造山带中。比如1969年Dewey解释阿巴拉契亚/加里东造山带,1971年Smith解释大西洋开启与阿尔卑斯—地中海地区的地质演化。1979年,还在美国读书的土耳其地质学家Şengör在《Nature》文章中系统梳理了特提斯区域的地层证据,提出自潘基亚大陆形成以来(晚古生代)存在的特提斯和今天在阿尔卑斯-喜马拉雅地区消亡的特提斯并非是一个古大洋,而是两个古大洋。早的古大洋被命名为“古特提斯”,而前期由Suess等人通过侏罗纪地层命名的特提斯被称为“新特提斯”。Sengör运用板块构造理论提出,新特提斯的形成是由于古特提斯洋向南俯冲使得冈瓦纳大陆北缘裂解扩张而形成,而分隔古、新特提斯的长条形大陆被命名为基梅里(Cimmerian)大陆(图4)。随着资料的积累,许多细节已经被修改或修正,但是特提斯构造域演化的基本框架在上世纪80年代已经被基本确定。
 
 
图5 特提斯构造域展布范围
 
       新特提斯洋消亡导致冈瓦纳大陆的各个陆块与欧亚大陆相继碰撞,这些被特提斯洋消亡所广泛影响到的区域正是我们现在所熟知的——特提斯构造域或特提斯域(图5)。值得注意的是,大陆漂移假说和板块构造理论均未阐明大陆或者板块运动的动力是什么?在后板块构造时期,这一问题也一直是地球科学前沿课题。而特提斯域在演化的过程中,一系列块体持续不断地从南方大陆裂解,然后向北飘移、增生到欧亚大陆南缘,最终特提斯洋消亡,继而导致大规模的大陆碰撞。之后,南方的非洲、阿拉伯、印度、澳大利亚等大陆并没有停止前进的步伐,它们继续北上并进而发生大陆深俯冲,形成全球瞩目的超高压变质带。究竟是什么动力驱使着这些陆块或洋壳长期的发生单向汇聚?这也是特提斯地球动力系统的核心问题。