第四节 古地中海与地球中部褶皱带

我们自然会认为，漫过欧亚和亚非台地部分地区的古地中海水，可能覆盖地壳结构为海洋型的广大介入性区域。有些人认为，如今的地中海深海地区的自然特征就是如此[14]，至少在格朗若（L.Glangeaud）看来，古地中海曾经占领过这种大陆间区域。[15]此外，至少半个世纪以来，地质学家们普遍承认，在那些下沉到非常深的深水区（所谓地槽轴向区）的古地中海沉积物中有上述特征。此类沉积物是均质的、非层状的深色塑性黏土，夹杂着硅质岩和碧玉岩，沉积成硅质有机淤泥（organic oozes），并含有基性的和超基性的火成岩。在亚平宁山脉（Apennines）北部的鳞片状黏土（argille scagliose）中，在彭尼内山（Pennine Alps）的绢状片岩（schistes lustrés）中，在平都斯山脉（Pindus）、伊朗的扎格罗斯山脉（Zagros）以及其他地区，都发现了这种沉积物组合。这些沉积层，如今没有一处还能看到它们的原始形式，或者保持着它们的原有关系，因而对它们的解释和结论必定会给人留下怀疑的空间。彭尼内山更是这样，那里的伴生片麻状花岗岩既被解释成下伏（赫尔希尼）陆相基岩的一部分，也被解释成阿尔卑斯造山运动本身入侵的结果。

但也可能是，大部分古地中海沉积物明显沉淀到了陆相基岩上，使这种陆相基岩埋藏得非常深，实际上已经下陷到了同海洋差不多的深度。在美国东部大陆架下进行石油钻探和地球物理勘探的结果，证实了上述现象。这种情况下的沉积物，主要是由众多河流提供的黏土和沙子，这类河流的陆基地表起伏较大，含水丰富。与之相比，同古地中海接壤的陆地既不陡峭，含水也不多。L.C.吉恩通过重建[16]北非、阿拉伯半岛和印度的中生代模型，发现前两者基本上是在它们目前的地理纬度上。这两个地区的泥沙似乎极少到达古地中海，因而可以假设，这两个地区基本上是炎热干旱的低地。有机灰岩构成了地层系列中的大部分地层，特别是在晚白垩纪和始新世时期。在欧亚这一侧，灰岩也很重要，阿尔卑斯山脉[多洛米蒂山（Dolomites）、尤利安山（Julian Alps）、巴伐利亚山（Bavarian Alps）和萨尔茨卡默古特（Salzkammergut）]的三叠系和瑞替阶（Rhaetic），达尔马提亚（Dalmatia）[韦莱比特山（Velebit Mountains）和高耸的喀斯特高原]的侏罗系和白垩系，以及亚平宁山脉的部分地区，都是特别厚的灰岩层序。很多灰岩含有丰富的珊瑚和珊瑚礁，显然，古地中海的海水曾长期保持清澈、温暖。

然而，在白垩纪，尤其在始新世，许多区域开始沉淀一种新物质，形成厚厚的单调层序：灰色无化石泥质中，充填着丰富的先已存在的沉积岩小碎片，并且交替夹杂云母砂。1827年，B.施图德（B.Studer）在瑞士首次描述了这种岩层，称为 “复理层”（flysch）▲8，他用的是一个本地词汇，意思是“滑土”（slippery earth）。这一重要地质现象，后来在喀尔巴阡山脉和亚平宁山脉以及其他地区都有发现，而且，复理层在不同地区的沉积发生于不同时间。在喀尔巴阡山脉（Carpathians），复理层在下白垩世开始沉积，其他地方一般在上白垩世，但在某些地区直到始新世才开始。现在认为，复理层沉积与地槽内的个别褶皱带上升有关。从隆起地区剥蚀下来的物质，未经潮流或波浪的分选作用，很快便沉淀到了差异极大的不同深度。其中很大一部分被汹涌的洋底泥流或“浊流”（turbidity currents）卷到陡峭的地槽斜坡上。这些沉积因此成为褶皱作用的前驱。在喀尔巴阡山脉，下白垩统的复理层预示着上白垩世到来之前的重要运动；在亚平宁山脉，始新世复理层，预示着在始新世末发生于该山脉的运动的主要阶段；在瑞士的阿尔卑斯山，复理层形成了上始新统和下渐新统，随后就是激烈的中渐新世破坏期。

一旦褶皱形成了山脉，立即就开始遭到雨水和河水的冲蚀破坏。这个事实也反映在沉积记录中，其特征就是形成了所谓“磨拉层”（molasse）——本质上就是水底沙流，以沙层或卵石层的形式沉积到陆地河床或浅水中。首次命名和描述这些沉积是从瑞士阿尔卑斯山北部边境开始的，在那里，它们特别体现了晚渐新世和中新世地层的特征。但是，现在这个词通用于褶皱区边缘凹陷中的造山后沉积。有几处磨拉石沉积厚达2千米，但在不少地方，前面的沉积还未被后面的沉积不整合覆盖，就遭到了构造运动的干扰和剥蚀，例如在安达卢西亚（Andalusia）和印度。

毋庸讳言，地质学家们迄今所做的许多努力，都是为了阐明位于欧洲的地球中部造山带和西南亚比较容易进入的地区的构造性质和历史。这些构造彼此差异很大，我们在这里只能抽样描述。石油地质学家在美索不达米亚（Mesopotamia）和伊朗地区探索出的构造很有启发性。[17]沿东北—西南方向上的任何一条横切面，都揭示了在构造特征上对比鲜明的连续地层。在一层薄薄的沉积盖层下，阿拉伯基岩向西南方穿越，面对红海广泛暴露，盖层则极其平缓地向着东北方的幼发拉底河（Euphrates）和波斯湾（Persian Gulf）倾斜。这盖层包含的岩石主要是石灰岩，从侏罗纪灰岩向上，到中新世的幼发拉底河灰岩，其本身又埋在上新世及后来物的大厚层下，这大厚层即构成美索不达米亚平原。朝向平原的东缘，褶皱发生了，最初是单条，在某些地方完全被河流冲积层覆盖。再往东，褶皱成束出现，构成了巴赫蒂亚里山脉（Bakhtiari）和普什特库山脉（Pusht-i-Kuh）。它们含有重要的生油结构。这些褶皱影响到直至上新世的所有岩石，并被看作是地下2千米或3千米处的基岩裂缝的地表显示。它们继续向东延伸为扎格罗斯山脉（Zagros Mountains），在其某个区域附近成了典型的破碎褶皱，或者干脆被断层取代。这反过来又造就了一个区域，已被认定超过1200千米长，从基尔曼沙赫（Kirmānshāh）直到阿曼湾（Gulf of Oman），从东北到西南，衍生出一系列连续的“推覆体”（nappes）或者水平移位的岩床。再向东北方向推进，依次形成了后一层明显覆盖前一层、层层叠加的推覆体：（1）含有化石并且未变质的古生界岩层被白垩系和第三系岩层覆盖；（2）含有伴生放射虫岩（radiolarites）的页岩，以及基性和超基性火成岩；（3）含有大规模的、强烈褶曲的白垩系灰岩；（4）含有区域性变质的、古生界及更早的岩石以及一些被包裹的、可能形成于白垩纪的石灰岩。显然，这一系列不同时期的岩石，不可能全都是一开始就形成于如今不足150千米宽的推覆体带内，其间可能发生过某种形式的“地壳收缩”。

离开上述推覆体区域，我们进入伊朗内陆，这里有巨大的封闭洼地和沙漠平原。从地质上说，这个地区的勘探程度还不够，但可以肯定的是，其构造特征大不同于我们刚才所看到的。古生界岩石到处覆盖在更古老的岩石上，但无论是它们还是那些不整合覆盖它们的白垩系岩石，都不曾受到过严重干扰。这好像是个相对稳定的地区。其构造统一，最有力的证据就是在始新世曾发生过火山喷发，它的四周——从西北部的大不里士（Tabriz）到阿富汗边境，都有火山灰积聚。在这个火山腰带内形成了诸多大盆地，例如卡维尔荒漠（Dasht-i-Kavir）、卢特沙漠（Dasht-i-Lūṭ）以及其他盆地，它们相对低洼，聚集了厚厚的中新世及以后的沉积物，某些地方厚达3000米。随着盆地不断下沉以接纳这些沉重的荷载，在边缘地带发生了朝向盆地中心的褶皱作用，酝酿了新的火山活动。

在巨大的内陆盆地北部，是高耸的山脉地区，包括阿塞拜疆（Azarbāyjān）、厄尔布尔士山（Elburz）、呼罗珊（Khurāsān）的阿拉山（Ala Dağ）和科佩特山（Kopet Dağ）以及阿富汗的帕鲁帕米苏斯山（Paropamisus）。据报道，这些地区有向北方和东北方位移的复褶皱和逆冲构造。再向北是南里海（Caspian）深盆以及使该盆地向东、西延伸的阿特拉克（Atrak）洼地和库拉（Kura）洼地。越过科佩特山脉，北面是广阔的土库曼平原（Turkmen Plains）（插图1）。

插图1 从亚得里亚海到伏尔加河（Volga）的总剖面以及从苏丹（Sudan）到伊朗的总剖面。两个剖面图对比显示了地球中部褶皱带下的地壳构造，这个褶皱带的北部和南部又分别处于欧亚台地和亚非台地之下

可以看出，该地区的构造排列有明显的对称性。40年前，科伯（Kober）[18]曾据此建立了一个似乎合理的模拟造山带形成的模型。科伯认为，积极因素就是他称为前陆（forelands）的稳定区块。在这个例子中，土库曼斯坦平原一端处于假设的赫尔希尼区块下，另一端处于阿拉伯半岛下。他认为，这些前陆彼此相向移动，挤压介于其间的地槽区域及其沉积物，迫使后者向上向外移动到前陆之上，同时，二者之间的中间地带可能仍然保持相对稳定，因此形成了两个陆缘山系（Randketten），其结构和位移直接指向前陆，而它们之间遗留的中央地块（Zwischengebirge）则没有那样的结构。该模式也出现在其他地方。喜马拉雅山（Himalaya）和昆仑山（Kunlun）都有朝向恒河海槽（Gangetic Trough）和塔里木盆地（Tarim Basin）的向外位移，高耸的青藏高原则是中间地块，就是一个很好的例子。第二个例子是安那托利亚（Anatolia）高原，两边分别与本都（Pontic）山脉和陶鲁斯山脉接壤，俯瞰深邃的黑海和地中海。第三个例子是多瑙河中游地区，那里的迪纳拉山脉（Dinaric Alps）沿着西南走向朝亚得里亚海（Adriatic）逆推，喀尔巴阡山脉简直被挤到了毗邻的波多里亚前陆上，潘诺尼亚（Pannonian）大平原似乎是它们之间一个下沉的区块，在喀尔巴阡山脉边缘，是大面积的火山岩浆（插图1）。在巴尔干地区，格局发生了变化。横贯马其顿（Macedonia）[19]的那一段穿过中间地块，该地块的部分地区地表是罗多彼山脉，其北边的巴尔干山脉则表现为向瓦拉几亚平原▲9（Wallachian plain）移位。向西情况就更复杂了，依次是基性火山岩区、半深海沉积物区和浅海灰岩区，回应着伊朗的推覆构造带，它们似乎向伊庇鲁斯（Epirus）的一个原生沉积褶皱推移并且覆盖其上；一个没有褶皱的前陆区，据推测存在于阿普利亚（Apulia）的水平层状灰岩下。在爱琴海，中间地块[佩拉戈尼亚（Pelagonian）结晶岩断层块]大部分已经沉没在波涛下面。

在中间地带，山脉聚集成了“结状”，老一代地理学家称为“山结”（knots）[帕米尔（Pamir）山结、亚美尼亚（Armenian）山结]。聚斯采用更优雅的说法，称为褶皱结构的“衔接”（syntaxis）。科伯还提供了一张似乎能说明这种衔接的图片。他设想，两块前陆相对运动，碰到了一起，没有出现中间地块，取而代之的是拥有一个共同的接触带或称“瘢痕”（Narbe）的两组边界隆起。这样的瘢痕以塞尔维亚（Serbian）衔接中的瓦尔达尔—摩拉瓦（Vardar-Morava）构造带为代表，或者表现为奥地利的卡尔尼克山（Carnic Alps）和卡拉万克山（Karawanken）的大型线性构造紊乱。

我们肯定会想到，我们正在处理三维现象，对它们必须采取平面加剖面的方法进行研究。而且，细心的人可能会猛然想起地图册上所标示的地中褶皱带那引人注目的图形。在塞尔维亚、亚美尼亚、克什米尔（Kashmir）和阿萨姆邦（Assam）的山结之间，排列着三大向南凸出的洼地。在塞尔维亚和普罗旺斯（Provence）之间，形成了一个伸向欧洲大陆的非常特别的双重突出体，一直延伸到北纬50°的地方。另一方面，在热那亚（Genoa）和直布罗陀（Gibraltar）之间，形成了同样引人注目的偏移，向南通过意大利（Italy）、西西里岛（Sicily）和阿特拉斯山脉（Atlas），右转围绕西地中海，最后参差不齐地终止在西班牙（Spain）的贝提克山脉（Betic Cordillera）、巴利阿里克群岛（Balearic Islands）、撒丁岛（Sardinia）和科西嘉岛（Corsica）。高加索山脉（Caucasus）、克里米亚山脉（Crimean）和比利牛斯山脉（Pyrenees）都属于这个系统，只是与之相距较远。毫无疑问，在格局上它们具有该系统的特征和历史成因。目前至少流行三种不同的解释模式。第一类地质学者认为，这种山脉的地理格局继承了具有相似模式的地槽类凹陷的特点；第二类学者认为，是造山时期的环境所致；第三类学者认为，是造山带形成后引起的构造变化造成的。

只对褶皱带有限区域进行详细研究，往往导致第一种或者说保守的观点。奥布万（Aubouin）的观点就来自他在平都斯山脉的研究。从这个观点出发，他在科西嘉—亚平宁—迪纳拉—巴尔干系统中看到的是一个完美的双对称结构，该系统的雏形在古地中海沉积开始发育时就已经内在于其中。[20]此外，从西特尔（de Sitter）提供的阿尔卑斯山的发育图片上，也可以想象彼此分开的彭尼内地槽、奥地利地槽和亚平宁地槽，早在侏罗纪就具有近似它们今天的地理关系了。[21]上述观点用来解释局部地区的聚集现象是可行的，但是，从整体上阐明褶皱带的特征，恐怕就有困难了。1922年，埃米尔·阿尔冈（Emile Argand）提出了一种与众不同的、富有想象力的综合观点。[22]在英美地质学家还没有广泛认可阿尔弗雷德·魏格纳的理念之前，阿尔冈就紧紧抓住了这个大陆漂移理念，并且用它来解释亚洲的地质构造，同时也附带解释了欧洲的情况。他认为，整个地球中部褶皱带是由于亚非板块朝北向着欧亚大陆板块推移，以科伯所设想的方式挤压它们之间的古地中海沉积而形成的。阿尔冈的观点，最突出的特点或许是，他假设在平面格局上褶皱带的形成，是亚非大陆板块在互动作用下实际地理形状发生改变的直接结果。按照他的假设，有三个巨大的向北突出体，即所谓的非洲隆突、阿拉伯隆突和印度隆突。第一个隆突推测在今天的亚得里亚海地区（在此阶段亚平宁山脉在西边更远的地方），露出海面的卡拉布里亚（Calabria）和锡拉山（la Sila）地块（赫尔希尼期的？）以及推测的（赫尔希尼期的？）阿普利亚（Apulia）、东西西里，可能还有维内蒂亚（Venetia）的基底，都是它的残迹。它被假设穿过古地中海，并且深入欧洲，把迪纳拉山脉从它们在阿特拉斯山脉的延续部分“撕”下来，并把它们朝向阿尔卑斯山挤压，最终把它们挤到了阿尔卑斯山上。阿拉伯隆突撞向了褶皱带，撞击点可以合理地联系到亚美尼亚山结。阿尔冈的观点中，最引人注目的是关于印度隆突的功能。他认为，印度隆突不仅仅撞击了褶皱带，实际上还在它下面穿行了。从非洲和阿拉伯半岛分离后，印度板块的南端向上仰起；与此同时，它的北端在古地中海沉积下方穿过。按照这种情况，一个可行的假说就形成了：在阿富汗和缅甸的边界处，褶皱带发生了明显的压缩和弯曲，同时青藏高原出现了空前的抬升。这还不是全部。阿尔冈认为，这些撞击的影响超出了欧亚板块体内的褶皱带。西藏北部的亚洲克拉通破碎成巨大的弓形片，并被互相推挤，隆起形成中亚的山脉。它的部分地区已被深深压在沉积物重负下，结果发育成了“盖层褶皱”（folds of the covering）。例如侏罗山脉（Jura Mountains）、普罗旺斯（Provence）的褶皱山脊以及巴黎盆地和英格兰的威尔德地区（English Weald）。其他部分则更挺拔，并发生了整体（en bloc）位移。然而，它们似乎已经影响了褶皱带发育的格局，这一点可以通过观察侏罗弧（Jura arcs）与中部高原及德国西南部之黑森林地区（Black Forest）的支撑台基的关系作出判断，或者在有限程度上影响了维也纳阿尔卑斯山（Viennese Alps）和小喀尔巴阡山的波希米亚板块（Bohemian block）。鉴于热那亚（Genoa）和多瑙河（Danube）峡谷附近更加庞大的屈曲构造，自然就会认为，这些屈曲构造分别反映了两个断层块的影响：一个断层块位于瓦拉几亚平原下，仅在多布罗加露出地表；另一个断层块曾经存在于现在的利古里亚海（Ligurian Sea）地区，其残体可见于法国南部沿海科特达祖尔（Côte d'Azur）▲10的莫尔山（Massif des Maures）和科西嘉岛。

阿尔冈的观点很快就遭到了批评，一部分原因是当时的地球物理学证据否定了大陆发生大规模水平位移的可能性；另一部分原因是他的概念（晚中生代和早新生代时期两个陆相地块相向移动所引起的造山运动）似乎不能很好地解释造山带不同地区所显示的非常不同的造山时间。阿尔冈的观点也很难契合当代流行的地壳力学。然而，他的观点在这个主题上留下了持久的印象，也揭示了山脉地带布局中所隐含问题的重要性。

S.W.凯里（S.W.Carey）对这些问题的探索采取了一种完全不同的思路。[23]他研究出一些推论，这些推论假设褶皱带原本布局简单，后来遭受横向挠曲，出现了现在看到的走向变化。他把这种挠曲（不管怎样发生的）称为“造山带弯曲”▲11。在他考察的这些“造山带弯曲”中，有一个在阿拉伯海头部，它把山脉地带原先在伊朗境内的“北—西—南—东”走向，扭转成了巴基斯坦境内的几乎是从南到北的走向。联系俾路支斯坦（Baluchistān）的这种马蹄形山系，凯里注意到以下三个事实：（1）阿拉伯海的形状是三角形，其顶点在俾路支斯坦，在阿拉伯陆相地块和德干陆相地块之间是海洋型地壳；（2）喜马拉雅山山前带的逆冲断层和褶皱发生了向南位移；（3）高耸的青藏高原，其宽度从子午线90°处的1100千米左右，到克什米尔地区逐渐缩减到最窄，而且在其下面，大陆地壳一定是双倍厚度。凯里进一步指出，如果设想俾路支斯坦的马蹄形山系和伴生的旁遮普马蹄形山系因为印度板块旋转大约60°并向南平移而被拉直，那么，（a）印度就会从西藏和喜马拉雅山的逆掩断层下面“出来”；（b）阿拉伯海就会闭合；（c）索马里兰（Somaliland）▲12和马斯喀特（Muscat）的断层海岸线就会作为东非大裂谷系的一部分，位于德干高原的对面。这是具有高度启发性的说法。

凯里辨认出欧洲的造山带上有6个马蹄形山系，他也提出了通过想象把它们拉直的推导结论。他的推论确实很惊人，用凯里自己的话说，“伟大的古地中海出现”在他的地图上了，并且“第一次有了远古形象的感觉”。但是，大陆块旋转以及平移所需的必要条件没有经过检验，因此，复原的结果仅具启发性，而不令人信服。