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修斯的假说
在地质历史的变迁中,有没有已经消失的海洋或者大陆呢?现已消亡的海洋,会不会对大陆特别是山脉的形成有着决定性的意义呢?1893年,英地利地质大师修斯深思熟虑后做出了这样的推测:从印度尼西亚经过喜马拉雅和小亚细亚到西欧阿尔卑斯,曾经是一片汪洋。这个古老而消失的海洋被叫作特提斯。特提斯的沉积物经过地质构造变动,被褶皱和揉皱,形成耸立于西藏、喜马拉雅和阿尔卑斯高入云霄的山脉。自此,特提斯从希腊神坛走进了地学园地,成为全球地质学中神秘和朦胧的命题。不知有多少地学界的精英为此呕心呖血,力图揭开它的面纱,重建原形,为人类祈求福祉。
修斯是怎样的人物
19世纪后半叶到20世纪初,西欧先进工业国家经过长期的和平发展,已达到了相当的水平。经济发展对矿产资源的需求日益增长,同时又迫切追求海外市场的开拓,带动了大规模的地质调查和探险考察,积累了前所未有的广泛资料,并把全球性综合研究提到了地质学家的面前。当时,奥匈帝国是泱泱大国,强大的国力为地质学发展历史中有影响的维也纳学派提供了优越的条件和方便。长期在音乐和鲜花熏陶下的维也纳学派一跃登上了执地学牛耳的地位,修斯正是这个学派的学术带头人。
也是自然界的巧妙安排,后来被称为特提斯的地区,不但自然条件优越,是人类古代文明的摇篮,而且资源极为丰富,是工业世界首先重视的开发目标,也就理所当然成为地质研究程度很高的地区或者探险考察的热门地区。
1862年,修斯就注意到意大利道罗米蒂斯山的中三叠世的自然环境和所含动物(距今约2.4亿年),与远隔万里的喜马拉雅北坡竟十分相似,如出一辙。一位维也纳学派地质学家诺叶迈尔在研究距今约2亿年-1.5亿年的侏罗纪古地理时,发现在北方古大陆群和南方古大陆之间,有一个现已消亡的古海洋,从加勒比一直延伸到孟加拉,两端分别和太平洋、印度洋(他称南极洋)相通。他把这个古海洋称为中央地中海。维也纳学派在全球古海洋学方面的研究,无疑为特提斯的提出做好了铺垫。
1893年,修斯应邀回到了他的出生地伦敦,出席英国地质学会的学术讨论会,发表了著名的演讲《海洋的深度是永恒的吗?》。他将今论古,旁征博引,在阐述了沧海桑田的道理的基础上,把希腊神话的梦幻色彩构织到地质学中,提出了特提斯的命题。他明确宣称:现代地质学已经允许我们勾画出曾经横贯欧亚的浩瀚大洋的历史框架,这个大洋以奥克阿诺斯的姐妹和妻子名字来命名,叫特提斯。
修斯翻开了特提斯的新篇章,同时,也料想到会和神话故事一样激起人们的好奇和浮想,但也和其他自然奥秘一样,需要长期卓绝的工作才会找到越来越正确的答案。
板块拼合
19世纪后半期,可以说是海洋学发展最光辉的年代。海洋考察船、深海钻探船的航迹遍布全球海洋,新的发现层出不穷,令人目不暇接。其中,对海底磁异常的系统研究,发现了由于地磁场周期性倒转和地磁反向所形成的正、负相间的平行条带,以大洋中脊为轴线对称平行分布。这些异常条带的顺序和地磁年表基本一致,完全可以进行全球对比,这样,有力地论证了海底扩张学说。现在,大多数科学家都赞同海洋与大陆相比,要年轻得多。在地壳之下的地幔中存在热对流,在洋中脊之下高温上升流使地幔物质不断侵入,形成新的洋壳,而先存的洋壳不断向外推移。当洋壳推移到接近大陆时,因为受到阻挡而向下俯冲,再次下沉融于地幔;在地面上出现海沟和火山——岩浆(弧)带。海底扩张使一度沉寂的大陆飘移说获得了新生。
原来,由魏格纳根据不多的地质证据推测的大陆飘移假说,以及后来推论的大西洋两岸的大陆不断分离的结论,得到了来自海洋证据的首肯。如此一来,因为海洋学,特别是古海洋学的兴起,地学家们不再由陆下海去认识全球,而是由海登陆去综观全球了。他们把地球上部看成由几个巨大的称为岩石圈板块的块体所组成,它们之间或相互离散,产生海洋;或相互会聚,当陆地相互碰撞时产生山脉和高原,当海陆相接时产生海沟和火山——岩浆带;它们之间也可以相互平移,则产生更为复杂的地质构造和大地震。这就是被誉为地球科学革命的板块构造学说。
板块构造学说的出现,也给特提斯研究带来了新的理论背景和转机。首先,印度洋的海底磁异常研究,推论出印度半岛原来位于南半球,由于印度洋的开启,它和冈瓦纳古陆的其他部分分离。直到大约5千万年以前才和西藏相互碰撞,使印度和西藏之间原来的特提斯海消亡。后来,又进一步汇聚挤压,形成了今日的喜马拉雅山和青藏高原。很多地质学家很快就把雅鲁藏布江一带的蛇绿岩看作是特提斯海洋地壳的残片。相应的,也找到了特提斯海两侧配套的海相沉积物,以及因特提斯海洋地壳向西藏之下俯冲所产生的岩浆活动的证据。这些研究不但很好地和板块构造学说理论合拍,而且也和修斯、阿尔冈的设想一致。似乎特提斯的面纱已经揭开,真相大白了,但是,特提斯的故事远不止那样简单,科学研究探索的道路还长呢。
亚洲的机遇
对于特提斯认识的困惑,不仅在于阿尔卑斯山中找不到早于三叠纪的蛇绿岩等,要在那里证实板块构造理论得出的推测似乎是不可能的,而且在亚洲地质中也引起了麻烦。西亚和中亚的许多地块,都具有冈瓦纳古陆的特征,例如,中伊朗地块和阿拉伯地块关系密切,在古地理复原中也把它们安排在特提斯海以南,属于冈瓦纳古陆的一部分。但是,代表特提斯海洋地壳的蛇绿岩带等,在西亚和中亚地区一下子绕到了波斯湾北岸,把中伊朗地块等和包括阿拉伯地块在内的冈瓦纳古陆隔开了。换句话说,修斯等先躯者命名的特提斯在这里不再位于冈瓦纳的北侧,而插到了冈瓦纳内部了。
孜孜以求的科学家们终于得到了美好的回报。地质学家斯托克林首先在伊朗找到了突破口。他发现在中亚至少发育有两套蛇绿岩和深海沉积,并以此为界,自北而南把整个地区划分为3个部分。北区为古亚洲的南部边缘,经历了古亚洲的地质发展历史,中区和南区有相似之处,广泛露出了具有冈瓦纳古陆特征的古老岩系。但是,到了中生代它们分道扬镳,中区地壳活动剧烈,南区仍保持相对稳定。中区成为从冈瓦纳古陆分离出来的陆块,南区成为冈瓦纳当时的北部边缘地区。南区和中区之间的蛇绿岩和深海沉积带时代较新,相当于阿尔卑斯和雅鲁藏布江的蛇绿岩带,代表了中生代的海洋环境,即修斯最早指出的特提斯。然而,北区和中区之间,在伊朗西北部等地还发现另外一套由时代较老的蛇绿岩和深海沉积组成的带,代表了晚古生代的海洋环境,这是古老的特提斯海的踪迹。这样,中亚有了两套时代和地域都不相同的特提斯海的残片。斯托克林把中生代的海洋改称为新特提斯,晚古生代的海洋命名为古特提斯。
随后,在西亚及相邻的南欧地区也有了新的进展。这个地区的北部是阳光明媚、景色宜人的黑海滨岸地区,远古神话中的基梅里人生活在这山水之间。修斯和随后的斯蒂勒等地质学家很早就注意到那里的中生代造山带,并又一次把神话故事和地质科学糅合在一起,把这些造山带命名为基梅里造山带。现在,土耳其年轻地质学家辛格受到斯托克林的工作启发和鼓舞,在总结基梅里造山带时,从中发现了一系列的代表古特提斯海的蛇绿岩和深海沉积物,情况和中亚惊人地相似,古特提斯在北面、新特提斯在南面,两者之间是以冈瓦纳古陆分离出来的大陆块,它和中伊朗相连,组成了长条状的微大陆。辛格推而广之把这个中间微大陆命名为基梅里大陆。他又因势利导总结了特提斯海的演化历史。第一阶段,在古生代时,冈瓦纳古陆的北侧发育了古特提斯海,它就是联合古陆向东开口的赤道海湾。第二阶段,冈瓦纳北缘分裂出基梅里大陆。在它北移并做逆时针旋转时,一方面本身分解为数个碎块,陆续和劳亚古陆碰撞,使古特提斯海消亡,形成基梅里造山带;另一方面,在它的南侧和冈瓦纳古陆主体之间产生新的海洋,即新特提斯。第三阶段,冈瓦纳进一步解体,分离出来的非洲和印度等,和欧亚大陆会聚碰撞,新特提斯海又消亡,形成了阿尔卑斯和喜马拉雅山系。
看来,特提斯海研究工作在亚洲有了新的机遇,突破了修斯的经典定义,克服了板块构造学说带来的难题,获得了新的活力。特提斯女神不负辛苦寻觅她的踪迹的科学家,逐渐展示她的真面目,但是,下一步等待我们的将是什么呢?
(据《奥秘》)
在地质历史的变迁中,有没有已经消失的海洋或者大陆呢?现已消亡的海洋,会不会对大陆特别是山脉的形成有着决定性的意义呢?1893年,英地利地质大师修斯深思熟虑后做出了这样的推测:从印度尼西亚经过喜马拉雅和小亚细亚到西欧阿尔卑斯,曾经是一片汪洋。这个古老而消失的海洋被叫作特提斯。特提斯的沉积物经过地质构造变动,被褶皱和揉皱,形成耸立于西藏、喜马拉雅和阿尔卑斯高入云霄的山脉。自此,特提斯从希腊神坛走进了地学园地,成为全球地质学中神秘和朦胧的命题。不知有多少地学界的精英为此呕心呖血,力图揭开它的面纱,重建原形,为人类祈求福祉。
修斯是怎样的人物
19世纪后半叶到20世纪初,西欧先进工业国家经过长期的和平发展,已达到了相当的水平。经济发展对矿产资源的需求日益增长,同时又迫切追求海外市场的开拓,带动了大规模的地质调查和探险考察,积累了前所未有的广泛资料,并把全球性综合研究提到了地质学家的面前。当时,奥匈帝国是泱泱大国,强大的国力为地质学发展历史中有影响的维也纳学派提供了优越的条件和方便。长期在音乐和鲜花熏陶下的维也纳学派一跃登上了执地学牛耳的地位,修斯正是这个学派的学术带头人。
也是自然界的巧妙安排,后来被称为特提斯的地区,不但自然条件优越,是人类古代文明的摇篮,而且资源极为丰富,是工业世界首先重视的开发目标,也就理所当然成为地质研究程度很高的地区或者探险考察的热门地区。
1862年,修斯就注意到意大利道罗米蒂斯山的中三叠世的自然环境和所含动物(距今约2.4亿年),与远隔万里的喜马拉雅北坡竟十分相似,如出一辙。一位维也纳学派地质学家诺叶迈尔在研究距今约2亿年-1.5亿年的侏罗纪古地理时,发现在北方古大陆群和南方古大陆之间,有一个现已消亡的古海洋,从加勒比一直延伸到孟加拉,两端分别和太平洋、印度洋(他称南极洋)相通。他把这个古海洋称为中央地中海。维也纳学派在全球古海洋学方面的研究,无疑为特提斯的提出做好了铺垫。
1893年,修斯应邀回到了他的出生地伦敦,出席英国地质学会的学术讨论会,发表了著名的演讲《海洋的深度是永恒的吗?》。他将今论古,旁征博引,在阐述了沧海桑田的道理的基础上,把希腊神话的梦幻色彩构织到地质学中,提出了特提斯的命题。他明确宣称:现代地质学已经允许我们勾画出曾经横贯欧亚的浩瀚大洋的历史框架,这个大洋以奥克阿诺斯的姐妹和妻子名字来命名,叫特提斯。
修斯翻开了特提斯的新篇章,同时,也料想到会和神话故事一样激起人们的好奇和浮想,但也和其他自然奥秘一样,需要长期卓绝的工作才会找到越来越正确的答案。
板块拼合
19世纪后半期,可以说是海洋学发展最光辉的年代。海洋考察船、深海钻探船的航迹遍布全球海洋,新的发现层出不穷,令人目不暇接。其中,对海底磁异常的系统研究,发现了由于地磁场周期性倒转和地磁反向所形成的正、负相间的平行条带,以大洋中脊为轴线对称平行分布。这些异常条带的顺序和地磁年表基本一致,完全可以进行全球对比,这样,有力地论证了海底扩张学说。现在,大多数科学家都赞同海洋与大陆相比,要年轻得多。在地壳之下的地幔中存在热对流,在洋中脊之下高温上升流使地幔物质不断侵入,形成新的洋壳,而先存的洋壳不断向外推移。当洋壳推移到接近大陆时,因为受到阻挡而向下俯冲,再次下沉融于地幔;在地面上出现海沟和火山——岩浆(弧)带。海底扩张使一度沉寂的大陆飘移说获得了新生。
原来,由魏格纳根据不多的地质证据推测的大陆飘移假说,以及后来推论的大西洋两岸的大陆不断分离的结论,得到了来自海洋证据的首肯。如此一来,因为海洋学,特别是古海洋学的兴起,地学家们不再由陆下海去认识全球,而是由海登陆去综观全球了。他们把地球上部看成由几个巨大的称为岩石圈板块的块体所组成,它们之间或相互离散,产生海洋;或相互会聚,当陆地相互碰撞时产生山脉和高原,当海陆相接时产生海沟和火山——岩浆带;它们之间也可以相互平移,则产生更为复杂的地质构造和大地震。这就是被誉为地球科学革命的板块构造学说。
板块构造学说的出现,也给特提斯研究带来了新的理论背景和转机。首先,印度洋的海底磁异常研究,推论出印度半岛原来位于南半球,由于印度洋的开启,它和冈瓦纳古陆的其他部分分离。直到大约5千万年以前才和西藏相互碰撞,使印度和西藏之间原来的特提斯海消亡。后来,又进一步汇聚挤压,形成了今日的喜马拉雅山和青藏高原。很多地质学家很快就把雅鲁藏布江一带的蛇绿岩看作是特提斯海洋地壳的残片。相应的,也找到了特提斯海两侧配套的海相沉积物,以及因特提斯海洋地壳向西藏之下俯冲所产生的岩浆活动的证据。这些研究不但很好地和板块构造学说理论合拍,而且也和修斯、阿尔冈的设想一致。似乎特提斯的面纱已经揭开,真相大白了,但是,特提斯的故事远不止那样简单,科学研究探索的道路还长呢。
亚洲的机遇
对于特提斯认识的困惑,不仅在于阿尔卑斯山中找不到早于三叠纪的蛇绿岩等,要在那里证实板块构造理论得出的推测似乎是不可能的,而且在亚洲地质中也引起了麻烦。西亚和中亚的许多地块,都具有冈瓦纳古陆的特征,例如,中伊朗地块和阿拉伯地块关系密切,在古地理复原中也把它们安排在特提斯海以南,属于冈瓦纳古陆的一部分。但是,代表特提斯海洋地壳的蛇绿岩带等,在西亚和中亚地区一下子绕到了波斯湾北岸,把中伊朗地块等和包括阿拉伯地块在内的冈瓦纳古陆隔开了。换句话说,修斯等先躯者命名的特提斯在这里不再位于冈瓦纳的北侧,而插到了冈瓦纳内部了。
孜孜以求的科学家们终于得到了美好的回报。地质学家斯托克林首先在伊朗找到了突破口。他发现在中亚至少发育有两套蛇绿岩和深海沉积,并以此为界,自北而南把整个地区划分为3个部分。北区为古亚洲的南部边缘,经历了古亚洲的地质发展历史,中区和南区有相似之处,广泛露出了具有冈瓦纳古陆特征的古老岩系。但是,到了中生代它们分道扬镳,中区地壳活动剧烈,南区仍保持相对稳定。中区成为从冈瓦纳古陆分离出来的陆块,南区成为冈瓦纳当时的北部边缘地区。南区和中区之间的蛇绿岩和深海沉积带时代较新,相当于阿尔卑斯和雅鲁藏布江的蛇绿岩带,代表了中生代的海洋环境,即修斯最早指出的特提斯。然而,北区和中区之间,在伊朗西北部等地还发现另外一套由时代较老的蛇绿岩和深海沉积组成的带,代表了晚古生代的海洋环境,这是古老的特提斯海的踪迹。这样,中亚有了两套时代和地域都不相同的特提斯海的残片。斯托克林把中生代的海洋改称为新特提斯,晚古生代的海洋命名为古特提斯。
随后,在西亚及相邻的南欧地区也有了新的进展。这个地区的北部是阳光明媚、景色宜人的黑海滨岸地区,远古神话中的基梅里人生活在这山水之间。修斯和随后的斯蒂勒等地质学家很早就注意到那里的中生代造山带,并又一次把神话故事和地质科学糅合在一起,把这些造山带命名为基梅里造山带。现在,土耳其年轻地质学家辛格受到斯托克林的工作启发和鼓舞,在总结基梅里造山带时,从中发现了一系列的代表古特提斯海的蛇绿岩和深海沉积物,情况和中亚惊人地相似,古特提斯在北面、新特提斯在南面,两者之间是以冈瓦纳古陆分离出来的大陆块,它和中伊朗相连,组成了长条状的微大陆。辛格推而广之把这个中间微大陆命名为基梅里大陆。他又因势利导总结了特提斯海的演化历史。第一阶段,在古生代时,冈瓦纳古陆的北侧发育了古特提斯海,它就是联合古陆向东开口的赤道海湾。第二阶段,冈瓦纳北缘分裂出基梅里大陆。在它北移并做逆时针旋转时,一方面本身分解为数个碎块,陆续和劳亚古陆碰撞,使古特提斯海消亡,形成基梅里造山带;另一方面,在它的南侧和冈瓦纳古陆主体之间产生新的海洋,即新特提斯。第三阶段,冈瓦纳进一步解体,分离出来的非洲和印度等,和欧亚大陆会聚碰撞,新特提斯海又消亡,形成了阿尔卑斯和喜马拉雅山系。
看来,特提斯海研究工作在亚洲有了新的机遇,突破了修斯的经典定义,克服了板块构造学说带来的难题,获得了新的活力。特提斯女神不负辛苦寻觅她的踪迹的科学家,逐渐展示她的真面目,但是,下一步等待我们的将是什么呢?
(据《奥秘》)