特提斯洋的演化

题目 全球洋 陆转换中的特提斯演化 姓名 教师 学号 班级 评语 成绩 日期 2013 年 7 月 10 日 前言前言 自奥地利著名地质学家徐士 E E SueSueSS SS 在 100 100 年前推测在欧亚与非洲 印 度之间 在 地质历史上存在过横贯赤道附近的大洋 并以希腊神话中一位女 神 海神的妻子 TethysTethys 的 名字命名为特提斯以来 特提斯地质的研究涉及到 全球构造 地壳和岩石圈演化 洋陆变 迁等重大地质学理论问题 因此成为 地球科学上经久不衰 百年热门的研究课题 构造意义上的特提斯通常是指欧亚大陆南部一条全球性纬向展布的构造域 很多地质 学家将其称为劳亚大陆与冈瓦纳大陆之间的 并略呈东西走向的宽 阔海洋 最终闭合消亡 形成现今大陆上的巨型特提斯造山带 这一造山带是 地球上地壳结构和岩石圈结构构造最 复杂 造山带类型最多的构造域 它不 但记录了特提斯海洋的发生 发展和消亡的全过程 而且也记录了劳亚大陆 冈瓦纳大陆和华夏古陆及其间陆壳碎块间的相互作用 并最终汇 聚拼合 隆 升的地质史实 这个纬向构造域在全球构造上的特殊空间位置 巨大的展布规 模 复杂的洋陆演化史和多种多样的造山过程等等 决定了它在全球构造 岩 石圈演化 特 别是大陆构造研究中占有十分重要的地位 使得地质学家 地 球物理学家在此地域内比世 界上任何其它地区更有利于考察和研究地球科学 中的基本问题 特提斯构造域是发展地质 学基本理论的最佳研究区 目录目录 一 一 特特提提斯斯 概概念念 1 1 加勒比特提斯加勒比特提斯 2 2 大西洋特提斯大西洋特提斯 3 3 西地中海特提斯西地中海特提斯 4 4 中东特提斯中东特提斯 5 5 喜马拉雅特提斯喜马拉雅特提斯 6 6 东亚岛弧东亚岛弧特提斯特提斯 二二 特特提提斯斯的的时时空空结结构构 三 三 特特提提斯斯演演化化模模式式 1 1 剪刀张剪刀张 模式模式 2 2 传送带模式传送带模式 3 3 手风琴手风琴 运动与运动与 开 合模式开 合模式 四四 特提斯构造带的油气聚集特提斯构造带的油气聚集 参考文献参考文献 摘要摘要 特提斯自一百多年前发现以来 研究者们就对其有着孜孜不倦的追求和探索 现今发现特 提斯有着丰富的油气资源后 学者们乃至企业家们更是对其有着浓厚的兴趣 所以对特提 斯的研究进展很快 研究还是集中在陆地 方法包括地质学 岩石学 地球化学 地球物 理学等 关键词关键词 特提斯 时空结构 模式 油气 一 一 特特提提斯斯 概概念念 1885 年德国 地质学家 M 诺伊迈尔根据海相侏罗系 白垩系的分布 提出中生 代时期在大陆内部曾存在过古洋盆 称之为中央地中海 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 称其为特提斯 图 1 并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 洋盆 由于亚洲东部中生代地层与 下伏上古生代地层为连续沉积 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 见 特提斯海 20 世纪 60 年代 根据古地磁数 据和新的地质资料 再造古生代末的 泛大陆 见联合古陆 时 图 2 发现南北大陆之间存在一个向东张开的楔形 海域 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 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 整个特提斯带各段的结构 演化历史不同 可将其分为 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 喜马拉雅特提斯和东 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 1 1 加勒比特提斯加勒比特提斯 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 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上 2 2 大西洋特提斯大西洋特提斯 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 3 3 西地中海特提斯西地中海特提斯 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 形成阿尔卑斯褶皱带 现代海 洋地质考察证明 现在的地中海是新生的 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 4 4 中东特提斯中东特提斯 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 5 5 喜马拉雅特提喜马拉雅特提 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 寒武结晶基底上发育了晚前寒武 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 上 6 6 东亚岛弧东亚岛弧特提斯特提斯 喜马拉雅构造带东段向南偏转进入海洋 经安达曼群岛 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 二二 特特提提斯斯的的时时空空结结构构 特提斯地质及其大地构造演化作为一种复杂的物质运动过程 必定与某种 具体的时空 结构相依存 特提斯的时空结构是通过自身系统内部的一系列岩 石建造单元 构造单元 在 时间 空间上的组合关系来体现 并与冈瓦纳大 陆 劳亚大陆的形成或解体 及古华夏古 陆的形成或解体之间的相互耦合密 切相关 现今特提斯造山带中不同层次 不同尺度 不 同性质构造单元的组 成是岩石圈构造运动基本信息的载体 它既反映了特提斯地壳组构上 大地构造 环境的时空属性 又具有特定构造阶段的时空属性 因此 对特提斯现存系统 与 围限特提斯的三大古陆群之间的组合关系及联系方式进行时空结构分析 应当是特提斯地 质 大地构造研究的重要基点 据研究 我们发现劳亚大陆与冈瓦纳大陆并非同时形成 也并非同时解体 冈瓦纳大 陆形成较早 至少 600Ma600Ma 前就有 而劳亚大陆至少在古生代的大部 分时间内 还是相互分 隔的几大陆块 冈瓦纳大陆主要由南美 非洲 马达加斯加 印度 南极洲及澳大利亚 等大陆组成 在 六个主要大陆上都有石炭一二叠纪的冈瓦纳岩系分布 不同 露头区中岩相建造具有共同成 因的事件序列 底部冰川沉积总是重复出现于 其上覆为含舌羊齿植物群的二叠纪含煤地层 中 这些相似特性的可比性 使 徐士 U8U893 认为现在的六个大陆共同构成一个冈瓦纳大 陆 当时地学界曾怀疑 这个超级大陆存在的一个重要原因是难以解释冈瓦纳大陆的消失 但 魏格纳 1929 1929 承认在古生代都是统一的大陆 而且像尤卡坦 佛罗里达 中 南欧 以 及土耳其的基梅里 伊朗 西藏 冈底斯 与东南亚等陆块在古生代的某 个时期都曾与冈 瓦纳大陆毗连过 C C R R ScoteseScotese andand W W S S McKerrow McKerrow 1989 1989 许多研究者提出 冈瓦 纳大陆以出现石炭一二叠纪的冰川一冰水沉积 舌羊齿 植物群为主要标志 劳亚大陆 有着复杂的形成演化的历史 它与冈瓦纳大陆不同 劳亚大 陆是泛指北美 劳伦大陆与波罗的大陆及其之间的阿瓦龙 在早古生代靠火山 弧增生 陆块 俄罗斯 属 波罗的 与西伯利亚大陆及其之间的哈萨克斯坦 在古生代靠火山弧增生 陆块 以及与 各大陆有亲缘性的陆块 如北美劳 伦大陆在早奥陶世之前拼合的苏格兰等 的总称 劳伦 大陆的众多被动边缘 似乎形成于 7 700 00 600Ma600Ma 前 有不少地质学 古地理学者认为存在一个 可能由 劳伦 波罗的和西伯利亚古陆构成的前寒武纪晚期的超级大陆 Moral Moral andand Irving Irving 1989 1989 BondetalBondetal 19841984 Ping Ping 19831983 19871987 而发生于这一时期 6 600Ma00Ma 的泛非造山运 动记录了一系列以冈瓦纳超级大陆形成为特征的陆块 碰撞 如果这一推论可靠 那么前寒 武纪晚期就有以劳伦与波罗的和西伯利 亚大陆为主体的原劳亚大陆的解体和由此而导致古 大西洋 古亚洲洋及乌拉 尔洋的形成 同时又是冈瓦纳超级大陆形成的特征时期 劳伦陆块与波罗的陆块在志留纪时碰撞 从寒武纪到早石炭世 西伯利亚 和哈萨克斯 坦一直向北运动 中石炭世它们发生顺时针旋转 在晚石炭世到 早二叠世沿乌拉尔山脉与 俄罗斯 即波罗的大陆的一部分 发生碰撞 始于 石炭纪的诸多北方各大陆块的相继碰撞 在二叠纪时组成统一的劳亚大陆 安加拉植物群在劳亚大陆上的广泛分布 可以认为是识 别劳亚大陆存在的主 要依据和重要特征 从中石炭世开始到早二叠世 由于劳亚大陆与南 方冈瓦 纳大陆的一些碎块的相互碰撞形成了中欧华力西带 一起构成 联合存陆 由于两 者之间有一个阿尔卑斯 特提斯 海相隔 因此实际是联而未合 与 之同时 古华夏大陆 群仍处于独立发展的演化之中 古华夏大陆群 通常是指中朝 扬子和华南陆块以及近年来不少学者指出 已丢失的 古太平洋大陆 在早期的研究中 这一古大陆常常是以发育华 夏植物群或大羽羊齿植物 群为标志 这一植物群可横跨现今的太平洋分布于 北美西部 李星学 191985 表明在二叠 纪时这些地区均处于低纬度的热一湿 带地区 它们之间相距不远 共同组成一个相对稳定 的古地理区系 而有别 于冈瓦纳植物群和安加拉植物群的分布区系 近 1010 多年 北美科迪 勒拉 加 利福尼亚 得克萨斯 阿拉斯加等地区的二叠纪 发育典型的暖水特提斯动物 群 Nsoschwageriua Parafullna 等 V V类以及 LoyiurfusLoyiurfus 和 这些 生物特征明显不同 于北美劳伦古陆的同时代生物 而与古华夏 东亚 大陆相似 从中生代以来 才形成的太平 洋 特别是从西太平洋洋底有许多具陆壳基底的大陆碎块来看 可以推断至少在石炭一二 叠纪时 古华夏大陆业已存在 在晚古生代时 全 球古陆的分布为劳亚大陆 冈瓦纳大陆和 华夏大陆 呈三足鼎立的格局 从 古地磁 古生物 古气候和地质资料分析 从泥盆纪开始 劳亚大陆与冈瓦 纳大陆有联合的趋势 而古华夏大陆则在泛非事件后的早古生代而位于澳 大 利亚附近 特提斯东部的横断山地区 在泥盆纪时有大洋壳及其沉积物的发现 表明这时 古华夏大陆与同瓦纳大陆巳有大洋分隔 三 三 特特提提斯斯演演化化模模式式 8080 年代以来 如何解释特提斯构造域的形成 演化仍是各国地质学家研究 的一个热点 国际上 召开了多次关于特提斯问题的专题讨论会 关于特提斯 构造域的演化模式仍然众说 纷纭 都有各自的重建模式 其板块构造化点主 要的有三种模式 1 1 剪刀张剪刀张 模式模式 剪刀张 模式 是早期联合古陆重建再造特提斯中常用的一种 如 J J 奥布安等 1980 1980 在 2626 届国际地质大会上提交的 特提斯阿尔卑斯山链地质概 述 一文中指出 特 提斯从太平洋西部的 4 4永久特提斯 开始 在古生代 末期联合古陆为由东向西呈剪刀状张 开的大洋 从古生代到中生代均为大洋 相 三叠纪时在西欧亚大陆和非洲大陆之间演变为 再生特提斯 张开期 为大西洋型 闭合期为太平洋型 从侏罗纪末直至第三纪 大西洋由 南往北 呈剪刀状张开 从而中断了上述演化进程 2 2 传送带模式传送带模式 传送带模式 如 StockilnStockiln 1979 1979 1980 1980 提出 在伊朗中部到中亚之间 自北往 南将特提斯分成特提斯北域 特提斯中央域和特提斯南域三个构造单 元 各构造单元之间为 蛇绿岩带和变质带所隔 并认为中央域为在晚三叠世 一早侏罗世期间由冈瓦纳大陆分离出 的一些碎块所组成 在中侏罗世的启莫 期阶期间向北与欧亚大陆碰撞 在中白垩世一早第三 纪期间 从冈瓦纳大陆 分裂出来的南域碎块向北与北域汇聚碰撞 土耳其学者 pngsrpngsr 关于 特提斯 的演化则认为古特提斯是在泛大陆组合形成时诞生的 为泛大洋的巨型海湾 他把整 个特提斯的演化 看作是冈瓦纳大陆不断割划一些碎块 而使冈瓦纳 大陆减小和这些碎块 向北漂移 与劳亚大陆拼合的过程 他将早 中中生代 特提斯分为南 北两个独立的海域 其间为一条 薄而长 的带状 基梅里 大陆 所隔 这一大陆块 包括从巴尔干 土耳其 伊朗 阿富汗 西藏直 到马来西亚 主要在三叠纪时由西向东不同时地从冈瓦纳大陆北缘 分裂出 来 其南侧为新产生的洋 即新特提斯 其北侧称古特提斯 基梅里大陆 在北移 并作逆时针旋转过程中进一步裂解为数个大小不等的陆块 在晚三叠 世一中侏罗世期间与 劳亚大陆汇聚碰撞 苏联学者 B B r Kaa bTHH 将这种近 250Ma250Ma 以来的特提斯演化模式归结 为 南大陆被动边缘裂谷事件与欧亚大陆活 动边缘的俯冲碰撞的时间联系 从南往北经过 大洋的冈瓦纳碎块的重复出现 的 传送带 运动 这一模式也是我国地质学家常承法早在 19781978 年论述青藏 高原东西向诸山系形成原因中就提出过的 3 3 手风琴手风琴 运动与运动与 开 合模式开 合模式 手风琴 运动与 开 合模式 黄汲清等 19871987 比较系统地论述了 二叠纪以 来中国及邻区的特提斯海演化 认为 在二叠纪和三叠纪时期 昆 仑 亚昆仑 北帕米尔 和中帕米尔 兴都库什 图兰及其南部边缘的华力西 褶皱带和高加索均属于欧亚超级大陆 的一部分 在这方面 我们的见解与施 特克林及森格尔完全一致 并将施特克林的 特提斯 中域 和森格尔的 基梅里大陆 命名为 互换构造域 二叠纪时 它属于冈瓦纳大陆 在 晚二叠世和三叠纪时 才与欧亚大陆联合 侏罗一白垩纪时它与冈瓦纳大陆分 开 最后早 第三纪时这个 互换构造域 与冈瓦纳大陆再次结合 基于冈瓦 纳大陆 主南缝合带 分裂 并脱离欧亚大陆向南漂移的观点 同时青藏高原 东部一些陆块并不都是源自同瓦纳大陆 所 以黄汲清教授将这种互换交替的 开 合 称为 手风琴运动 当然 呈剪刀状向东张开 的喇叭口形状依 然是特提斯的基本图式 并指出 閃瓦纳大陆板块的漂移 以现今西地中 海 为枢轴 伴随左旋运动 特提斯洋逐渐变窄以致消失 最后与欧亚大陆碰撞 因此这一 模式是前二种模式的综合 四四 特提斯构造带的油气聚集特提斯构造带的油气聚集 特提斯构造带共有80多个沉积盆地 油气探明储量近l 600 108t 在地理 分布上 这些盆地和储量主要集中在阿拉伯板块东北缘 7个盆地 l 318 108t储量 中亚北部 4个盆地 98 108t储量 非洲东北缘 5个盆地 73 108t储量 东南亚 8个盆地 53 108 t储量 等四个地区 这24个盆地的 油气探明储量为l 542 108t 占了特提斯构造带油气总储量的97 21 其中 特提斯构造带上主要的含油气沉积盆地及其探明储量见表1 21 表1 特提斯构造带主要含油气盆地及探明储量分布表 地区盆地名称面积 km2 探明储量 油当量 108t 阿拉 伯板 块东 北缘 扎格罗斯 西阿拉伯 维典 美索不达米亚 中阿拉伯 鲁卜哈利 阿曼 马里卜 沙卜瓦 685000 685000 439674 493301 739260 153100 49200 360 00 4 81 29 08 743 22 158 74 17 04 5 59 中 亚 北 部 北高加索 卡拉库姆 阿富汗 塔吉克 南里海 350000 420000 130000 283550 15 48 42 57 6 00 33 56 非 洲 东 北 部 古达米斯 苏尔特 北埃及 阿布加拉迪克 盖塔 拉 尼罗河三角洲 340309 472725 50280 25250 73155 9 15 56 09 1 97 1 67 3 95 东 南 亚 伊洛瓦底 马来 西纳土纳 北苏门达腊 中苏门达腊 南苏门达腊 西爪哇 130000 107303 40400 137310 112400 132660 144515 3 76 16 24 1 00 8 70 11 56 4 35 5 39 东爪哇 1685502 20 探明储 量合计 1542 12 甘克文的将东半球特提斯构造域划分为北 中 南三个带的方案中 北带 含油气盆地有 欧洲 北非段 法国的阿基坦盆地 前喀尔巴阡盆地 磨拉 石盆地 莫埃西盆地 其中前景好的法国的阿基坦盆地 前喀尔巴阡盆地 西亚段 目的层是侏罗系 白垩系及第三系 北高加索盆地 曼格拉什克盆 地 卡拉库姆盆地和塔吉克盆地 中亚段 是目前发现含油气最少的地段 我国的塔里木盆地 酒泉盆地 鄂尔多斯盆地 东南亚段 我国的四川盆地 和雄楚盆地 中带含油气盆地有 欧洲 北非段 埃布罗盆地 亚德利亚盆地和伊奥 尼亚盆地这三个克拉通边缘弯曲盆地 波河盆地 在活动带中硬化下沉的中间地 块盆地 塔拉戈纳盆地 爱琴海盆地 色雷斯盆地 阿答纳盆地 维也纳盆地 潘诺这几个晚第三纪时因拉张活动而形成的断陷盆地 西亚段 卡尔维尔盆 地 库拉盆地和西土