剑桥古代史(第一卷·第一分册):导论与史前史
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第三节 欧亚台地

全球最有名的基底杂岩出露在挪威(Norway)南部、瑞典(Sweden)大部分地区、芬兰(Finland)全境、俄罗斯的卡累利阿(Karelian Russia)和科拉半岛(Kola)。波罗的海地盾(Baltic Shield)长约1200千米,宽500—800千米,在其范围内,芬兰和俄罗斯的地质学家已经分辨出多达五次的古造山运动。最古老的造山运动发生在36亿年前;最年轻的造山运动,在俄罗斯称为贝加尔造山运动(Baykalid orogeny),也有5亿—7亿年的历史了。这些造山运动在挪威最北端的地盾北缘和俄罗斯北部的基曼丘陵(Timan Hills)上,都留下了痕迹。

波罗的海地盾即使在欧洲,也只代表欧亚台地的一小部分。与非洲—阿拉伯板块不同的是,后者在大部分地质时期都是干燥的陆地,而欧洲台地曾多次遭到陆缘浅海大面积入侵。因此,尽管知道在俄罗斯欧洲部分的大部分地区存在基底杂岩,但它们被深深地埋在厚厚的沉积层下面。钻井和地球物理调查发现,这种沉积岩通常很厚,到里海(Caspian)那里厚度足有3千米。莫斯科(Moscow)和乌拉尔山脉(Ural)之间的厚度较小,平均约1千米,基岩表层呈宽阔起伏状。莫斯科以西和以南地区的表层起伏变得比较强烈。巨大的隆起使得库尔斯克(Kursk)和沃罗涅日(Voronezh)地区的基岩升到了海平面高度,然后急跌2千米的深度,落到绵延1200千米的海槽内,这条海槽从普里皮亚湿地(Pripet marshes)一直延伸到顿河(Don)下游,包括顿巴斯(Donbas)大煤区在内(见地图1和插图1)。在这条被深埋的海槽西南面,基岩从乌克兰中部隆起,在宽阔的区域内,有的地方露出地面,有的地方上面只覆盖一层薄薄的新生代沉积物,该地区所有的大型河谷都穿切在这层沉积物内。乌克兰隆起绵延约800千米,几乎到了亚速海(Azov)。第聂伯河(Dnieper)切入其大部分路径,沿其轴线平行前进,就像顿涅茨河(Donets)沿顿巴斯地槽延伸一样。必须强调的是,这些明显的结构性特征,并没有影响俄罗斯南部被纵横切割的大平原的天际线轮廓。

地图1 从阿尔卑斯山至阿富汗的地球中部褶皱带以及欧亚台地和亚非台地邻接部分的主要构造特征
(书中插图所系原文插图,下同)
一、高山褶皱带 1.第三纪至今的火山岩 2.山间洼地的后地壳构造(第三纪至今的)沉积 3.高山褶皱带的边缘地槽。极大的沉积厚度积累,第三纪至今 4.高山褶皱区,显示出普遍的直线状排列(通常与山脉的排列相一致) 5.中间地块,等等。主要是海西期或更早的变质晶质岩 6.地壳构造带之间的间断 二、大陆台地 (一)火山岩 7.第三纪至今的火山岩,主要是玄武岩 8.中生代火山岩,主要是玄武岩 (二)由沉积形成的不同厚度的岩石覆盖,通常有接近水平状的分层 9.第三纪至今的沉积。岩性变化极大,包括迄今尚未固化的沙、淤泥和黏土,已经牢固地凝结在一起的砂岩以及巨大的陡壁式的石灰岩 10.中生统,主要是石灰岩和砂岩 11.古生代岩石,岩性多种多样,但通常是硬化的并局部适度褶皱的 (三)在厚厚的覆盖沉积下构成大陆地壳的基岩 12.海西断层块,主要是变质的晶质岩和火成岩 13.前寒武纪地盾,属于古造山运动的变质岩 14.大的基岩裂隙和挠曲 三、海洋与湖泊 15.最大深度以米表示。颜色比较暗的区域深度超过1000米

与欧洲台地联系紧密的是三个造山带,发育于古生代并稳固在其上。在西北部,沿现今的欧洲大西洋边缘,一条穿越挪威、苏格兰(Scotland)和爱尔兰(Ireland)的地槽大约在4.2亿年前变成了高山带。这些山脉被爱德华·聚斯称为加里东山系(Caledonides)。它们后来不断被剥蚀,至少在爱尔兰是这样,有一部分淹没在石炭纪海洋中。在俄罗斯台地的东部,上古生代的沉积物厚厚地沉积到另一条地槽中,从而造就了乌拉尔造山带。这条造山带比今天的乌拉尔山脉宽得多,在恩巴河(Emba)干旱平原下方也向南延伸了很远距离。在那里,褶皱构造消失在咸海(Aral Sea)凹地的现代沉积层下面,但有可能重新出露在卡拉陶山脉(Kara Tau)和努拉陶山脉(Nura Tau),这两个山系都来自天山大山系(Tien Shan)。第三条造山带与欧洲台地的南部和西南部接界。它也是来自约2.7亿年前上古生代不断形成的厚厚沉积,大约与乌拉尔造山带同期产生。其山头早已被剥蚀掉,但其残体在大西洋沿岸的某个地区仍能被追踪到,这个地区从爱尔兰南部、康沃尔(Cornwall)、布列塔尼(Brittany),经过法国(France)和莱茵兰(Rhinelands),到达德国(Germany)的中部和波兰(Poland)的南部。这一造山带的山系被称为“海西造山带”(Hercynides)[10]。研究人员认为,这两个山弧沿俄罗斯台地的南部边缘继续延伸,在罗马尼亚(Romania)的多布罗加(Dobrudja)和里海东边的曼格什拉克半岛(Mangyshlak),都已经发现其遗迹。到了三叠纪末,经过长期剥蚀,两个山弧已变成了内部分布着浅盐湖的炎热沙漠低地,在随后的侏罗纪时期,古地中海水从南部淹没了沙漠平原的许多地区。部分造山带地区,如巴黎盆地,沉降得很厉害,积聚了相当厚的沉积物。在晚侏罗纪和早白垩纪,海水退却,部分欧洲地区形成茫茫无际的淡水,为这个时期的巨型爬行动物提供了良好的栖息地。

这个有意思的插曲到白垩纪晚期时结束了,当时古地中海的海水再次广阔而深远地入侵欧洲。从赫布里底群岛(Hebrides)到乌拉尔山脉,整个欧洲大陆几乎全被淹没,一种柔软的纯石灰石厚实地积聚在大部分被淹没地区。英吉利海峡(English Channel)两边,到处是我们熟悉的这种白垩石。由于大多数沉积缺乏陆源物质,同时又大量存在风蚀圆润沙粒(至少在苏格兰白垩石地区是这样),使得人们颇为相信这样一种设想,即欧洲北部陆区当时很可能是无河流的沙漠低地。[11]在赫尔希尼期(Hercynian)▲6的欧洲,如今突兀而起的高地,当时几乎都在海下。波希米亚(Bohemian)山地被浅水砂岩覆盖,浅水沉积至少同样覆盖了法国的阿摩里卡(Armorican)和中部高原地区,还有西班牙的梅塞塔(Meseta)地区。罗多彼(Rhodope)高地和希腊群岛地区很可能被侵蚀。在波多里亚(Podolia),乌克兰隆起的基岩露头的西端很可能第一次没入海水。再往远处看,在乌拉尔造山带东边,上白垩纪海洋漫过图兰低地(Turanian depression),进入西西伯利亚(Western Siberia),又越过后来成为山脉的地方,进入如今的塔里木盆地。正如我们所看到的,在同一时期,古地中海在其南边大面积漫入非洲的撒哈拉沙漠和阿拉伯半岛。确切无误地说,这段时期,古地中海的水已达到其高位。由于南北美洲和澳洲的大部分地区当时也都在海水下面,可以说,在后寒武纪时期,遭受海侵地区的陆地面积此时缩减得最厉害。

上白垩纪时期古地中海大规模入侵其两岸陆地,究竟是由于古地中海边缘陆地沉陷、别的地方陆地隆起引起的,还是由于古地中海内部发生了某种事件,缩减了其容量,使海水溢到陆地上?我们还没有弄清楚。L.C.吉恩认为,在北非和阿拉伯半岛,“冈瓦纳大陆”地表“在白垩纪时期发生了弹性下沉”[12],而在欧洲西北部,白垩纪末想必出现了隆起和倾斜,因为该系统的最高阶局部消失了。此外,在现今宽阔的北大西洋边缘,出现了壮观的玄武岩流出物,其样式与埃塞俄比亚、也门(Yemen)和德干的高原玄武岩非常相似。在格陵兰岛(Greenland),这种玄武岩从地层特征上可追溯到白垩纪末和始新世初[13];在冰岛(Iceland)、法罗群岛(Faeroes)、苏格兰和爱尔兰,有证据表明,那里的玄武岩也来自同一方向。这些极大规模的、大约同时从地壳的下层来到古地中海北部和南部地表的玄武岩浆,确切证明了那里的地壳曾经发生过重大改组。也有证据表明,古地中海内部本身也发生了调整,接下来我们就要讨论这个问题。