特提斯的魅力——起源、演化和資源環境效應
作者：陳智梁
國土資源部成都地質礦產研究所
著名的奧地利地質學家Suess（1893）在論文《大洋的深度是永恆的嗎？》中，第一次把希臘神話女神特提斯（Tethys）引入了地質文獻。他設想：特提斯是一個現已消失的海洋，這個海洋從東印度（現為印度尼西亞）發源，經過喜馬拉雅到小亞細亞，最後通向歐洲；其間它的沉積物被褶皺和揉皺，形成高入雲霄的山脈，橫貫歐亞，聳立於西藏、喜馬拉雅和阿爾卑斯。在他後來的名著《地球的面貌》中，基於全球海相三疊系的相分類，尤其是遠洋三疊系的對比，再次明確地表述了他的設想，同時，他又進一步把特提斯和岡瓦納大陸聯繫起來。
希臘女神特提斯
一般認為，推動特提斯命題提出的是Neumayr及有關的學者。Neumayr（1885）在總結全球侏羅系及其古生物地理時，發現從加勒比到緬甸有一海道相通，因為其夾持在南、北大陸群之間，被命名為「中央地中海」。
侏羅紀時期的「中央地中海」（Neumayr，1885）
由此可見，從一開始，特提斯命題就是全球性的大問題，涉及地球科學的方方面面，成為百年熱門的地學難題。
特提斯的起源
特提斯什麼時候開始形成的？
Neumayr勾畫的「中央地中海」橫貫於侏羅紀時兩大陸塊群之間，其時代為侏羅紀；Suess在1893年定義的特提斯是三疊紀的。黃汲清（1945，1987）指出，既然Suess認為特提斯是岡瓦納大陸以北的一個寬闊的海域，它應該於晚古生代，最晚在二疊紀就開始形成，因為岡瓦納大陸正是以石炭—二疊紀岡瓦納植物為特徵的陸塊群。進而，他劃分出了古特提斯（石炭—二疊紀）、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）成功地藉助計算機拼接了大西洋和印度洋四周的大陸，驗證了Wegener設想的聯合古陸存在的可能性，並因此揭示出有向東開口、插入聯合古陸的三角形海灣。Dietz和Holden（1970）認為聯合古陸是二疊紀的，向東開口的海灣即是特提斯。
重建的Pangaea大陸（Hallam，2000)
Stocklin（1974，1977，1989）對伊朗的地質研究表明，除了在扎格羅斯山存在表徵中生代海洋的地質記錄（即Suess最早指出的特提斯）以外，在其以北的厄爾布爾士山還有一套古生代的海洋地質記錄，它們並列成為兩個不同的地質單元。他把前者稱為新特提斯，後者稱為古特提斯。此後，研究證實在土耳其也有古特提斯和新特提斯（?eng?r，1984，1989，1990）。
綜上所述，雖然各種認識不盡相同，但對於特提斯從晚古生代就開始發育已達成共識。然而，有沒有更為古老的特提斯呢？答案就大相徑庭了。在歐洲，研究發現了早古生代海洋遺迹，有學者稱之為中歐洋，也有學者稱其為「原特提斯」，即最原始的特提斯（有學者稱前海西洋）。Dewey和Bird（1970）認為，北美勞倫陸塊（Laurentia）、歐洲的Baltica與非洲之間存在奧陶紀的海洋，為「原特提斯」。在我國，昆崙山和祁連山都發現了奧陶紀的海洋遺迹，被認為是「原特提斯」（潘裕生，1994）。
特提斯怎樣開始形成的？
顯而易見，上述對特提斯的不同的理解都會衍生出一些重大的議題：特提斯是以聯合古陸的裂解而成的，還是從更為古老的原特提斯演化而來的？原特提斯和特提斯之間是否相隔了「聯合古陸」這個地質演化的大階段？原特提斯和特提斯是否應該列入統一的特提斯的發展序列？
德國地球科學家Wegener（1912，1915）提出了大陸漂移的假說。他認為，在古生代晚期大陸曾聚合在一起，形成超級古大陸——聯合古陸（也稱泛大陸，Pangaea），侏羅紀以後經過分裂和漂移最後成為現代的狀態。後來，Staub（1928）、du Toit（1937）作了修改，認為在大陸解體漂移之前曾形成兩個超級大陸，即北半球的勞亞古陸和南半球的岡瓦納，其間為特提斯海。當然，正如前述，Bullard等（1965）、Smith和Hallam（1970）、Dietz和Holden（1970）等認為聯合古陸是存在的，向東開口的海灣即是特提斯。Scotese（2002）最近的全球古地理研究也表明在地史中出現過聯合古陸（如下圖所示）。
晚二疊世（255Ma）全球古地理復原圖
(據www.scotese.com，2002)
PANGEA：聯合大陸
PALEO-TETHYS OCEAN：古特提斯洋
TETHYS OCEAN：特提斯洋
PANTHALASSIC OCEAN：泛大洋
Scotese的復原圖顯示的古特提斯和特提斯與Stocklin和?eng?r的古特提斯和新特提斯大致相當。似乎可以這樣解讀：聯合古陸拼合之時，也就是特提斯開始之日。但是，古特提斯不是簡單化的一個向東開口、插入聯合古陸的三角形海灣。東亞的主要地塊，諸如華北、華南、中南半島等都遊離在這個半封閉的海灣中。
Aubouin等（1980）勾畫了特提斯的開啟圖像。他們認為特提斯以太平洋西部的「永久特提斯」（古生代太平洋）為起點，在聯合古陸上由東向西呈剪刀狀張開的，三疊紀時分布在西歐亞大陸和非洲大陸之間，到早、中侏羅世時在北美洲和南美洲之間演變為「再生特提斯」。但是，由於現代西太平洋的疊加改造，「永久特提斯」怎樣開始了它的特提斯之旅，至今仍是個謎。
按照地史中多次古陸聚合和裂解（例如，元古代Rodinia）來劃分地質演化，聯合古陸的存在表明，原特提斯是更早的一次古陸聚合和裂解。原特提斯與特提斯是異時異地的地質事件，似乎不是一個演化系列的事件。然而，是否存在由原特提斯演化而成的特提斯洋呢？這仍然是沒有解決的問題。當然，原特提斯的復原和重建，更需要進一步地深入研究。
特提斯的演化
一般認為，特提斯劃分為古特提斯和新特提斯，那麼，兩者之間有怎樣的演化關係？
特提斯演化過程（Stampfli et al., 2013）
前已提及，在西亞和中亞，古特提斯在北，新特提斯在南。研究表明，兩者之間是條狀陸塊群，?eng?r命名為基梅里古陸。?eng?r認為，正是基梅里古陸從岡瓦納北緣分離出來，向北漂移並逆時針旋轉，使其北側的古特提斯關閉和南側的新特提斯張開，這就是兩者之間的演化關係；以後，岡瓦納進一步解體，分離出來的非洲和印度等與歐亞會聚碰撞，特提斯最終消亡。
然而，如前所述，東亞的許多地塊是遊離在古特提斯海洋中的，部分還與古太平洋有關。它們以華夏古植物群為特色，既不屬於岡瓦納古陸，也不屬於勞亞古陸，當然也不是基梅里的一部分，我們稱之為華夏古陸群（陳智梁，1994）。這裡，有的地段的古特提斯關閉根本與新特提斯張開無關，有的地段的古生代的特提斯海洋一直延續到中生代晚期。
還要提到的是，從那丹哈達—西錫霍特阿拉、日本、琉球到台灣、巴拉望，東亞瀕臨太平洋的邊緣地帶的古生代到中生代的古海洋體系的認定（水谷伸治郎等，1989；邵濟安等，1991），為進一步研究特提斯及其與古太平洋的關係提供了新的契機。
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軌跡，也有很多未解之謎。
不言而喻，特提斯演化的精彩篇章，尚待揭示。
資源和環境效應
特提斯的形成和消亡過程，相伴生成了多種多樣的自然資源，包括金屬、非金屬和能源，還包括其環境效應所產生的環境資源，礦產資源中最突出的是油氣能源。
特提斯區帶的油氣資源量佔全球的68%（Klemme et al.，1991）。在區帶內，80多個重要的沉積盆地中，分布了24個大型含油氣盆地，佔了特提斯區帶的油氣總儲量的97%；其中，中東地區的中阿拉伯盆地和扎格羅斯盆地就佔了特提斯區帶的油氣總儲量的71.5%（趙重遠，2000）。特提斯為何能制約油氣資源如此集中分布？下一個巨型油氣田會在哪裡？這些資源問題成為地質勘探工作者揮之不去的心結。
全球石油分布（黑色圓圈）（Klemme et al.，1991）
現在特提斯構造域展布範圍
特提斯消亡形成的阿爾卑斯—喜馬拉雅山系以及青藏高原，深刻地影響了全球的面貌和環境、生態，誘發了一系列自然災害；尤其是青藏高原的崛起，干擾了大氣環流，增強了中亞和我國西北地區的乾旱，促成了黃土高原的形成；加之，青藏高原的崛起也導致了我國大江大河向東流去，水土流失問題十分突出。這種過程還在繼續，甚至加劇，特提斯的環境效應成為我們必須面對的最重大的環境問題。
本文文章內容引自科學出版社《10000個科學難題-地球科學篇》
圖片為編者後期添加
編輯：李 嫻
美編：覃華清
校對：張騰飛
