袁四化,劉永江,常瑞虹,Franz Neubauer,Johann Genser,關(guān)慶彬,黃倩雯

(1.防災(zāi)科技學(xué)院地球科學(xué)學(xué)院,河北 三河 065201;2.中國(guó)海洋大學(xué)深海圈層與地球系統(tǒng)前沿科學(xué)中心,海底科學(xué)與探測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,海洋地球科學(xué)學(xué)院,山東 青島 266100;3.青島海洋科學(xué)與技術(shù)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,海洋礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)與探測(cè)技術(shù)功能實(shí)驗(yàn)室,山東 青島 266237;4.薩爾茨堡大學(xué)地質(zhì)與地理系,薩爾茨堡 5020 奧地利;5.河北省地震動(dòng)力學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 三河 605201)

西特提斯帶現(xiàn)今構(gòu)造格局通常認(rèn)為與阿爾卑斯期新特提斯洋閉合有關(guān)(Bernoulli and Jenkyns,1974;Burchfiel,1980),目前對(duì)于阿爾卑斯期的構(gòu)造單元?jiǎng)澐趾椭猩詠?lái)構(gòu)造演化相對(duì)較清晰(Schmid et al.,2008,2020;van Hinsbergen et al.,2020)。但是古生代和中生代之交的構(gòu)造演化歷史研究相對(duì)薄弱(Stampfli and Hochard,2009;耿全如等,2021)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為新特提斯洋代表較單一的大洋(Bernoulli and Laubscher,1972),隨著多條中生代蛇綠(混雜)巖帶的確立(Kozur,1991;Bonev et al.,2015;Maffione and van Hinsbergen,2018;Gawlick and Missoni,2019),越來(lái)越多證據(jù)表明中生代是多洋盆相間排列的復(fù)雜格局(Stampfli et al.,1991;Channell and Kozur,1997;Stampfli and Kozur,2006;Papanikolaou,2009,2013;Argnani,2018)。盡管學(xué)者們對(duì)這些蛇綠巖的年齡和地球化學(xué)特征做了大量研究,積累了相當(dāng)豐富的資料,但這些洋盆的空間匹配依然存在很大爭(zhēng)議,再加上經(jīng)歷了晚白堊世—古近紀(jì)的逆沖推覆、新近紀(jì)的走滑和潘諾尼亞盆地的伸展(Ratschbacher et al.,1991;W?lfler et al.,2011),還有漸新世以來(lái)隨西地中海不斷打開(kāi),亞平寧半島大規(guī)模逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)等一系列的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)(Goes et al.,2004;Billi et al.,2011;van Hinsbergen et al.,2014),導(dǎo)致洋盆分布范圍、延伸、規(guī)模以及形成過(guò)程十分不明確。例如中生代梅里阿塔洋由于被強(qiáng)烈逆沖改造導(dǎo)致蛇綠巖的露頭有限,其演化過(guò)程仍有分岐(Neubauer et al.,2000;Schmid et al.,2008),此外還有彭尼內(nèi)(Penninic)帶與瓦爾達(dá)爾(Vardar)-薩瓦(Sava)帶關(guān)系問(wèn)題。近年來(lái)陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了晚古生代到早中生代的蛇綠(混雜)巖(Masson et al.,2008;Liu et al.,2019)和俯沖增生雜巖(Robertson and Usta?mer,2009;Zulauf et al.,2019)的新證據(jù),使得古特提斯西延和展布問(wèn)題再次被大家關(guān)注。本文在阿爾卑斯帶前中生代演化總結(jié)的基礎(chǔ)上(von Raumer et al.,2013;袁四化等,2020),重點(diǎn)梳理了有關(guān)古生代晚期到中新生代西特提斯帶構(gòu)造尤其是主要縫合帶(蛇綠巖帶)的研究進(jìn)展,指出多島弧盆系構(gòu)造是解析西特提斯帶和古特提斯洋向新特提洋轉(zhuǎn)化過(guò)程行之有效的方法。另外,本文在Stampfii et al.(2002)、Stampfli and Borel(2004)和van Hinsbergen et al.(2020)的板塊重建的基礎(chǔ)上,結(jié)合Schmid等對(duì)縫合帶的劃分(Schmid et al.,2008,2020)以及最新發(fā)現(xiàn)的東阿爾卑斯古特提斯蛇綠巖(Liu et al.,2019)提出古特提斯洋向新特提斯洋轉(zhuǎn)換的新設(shè)想。

1 多島弧盆系構(gòu)造

多島弧盆系構(gòu)造是潘桂棠等以板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)為指導(dǎo),基于東特提斯構(gòu)造演化提出的大地構(gòu)造觀(潘桂棠,1994;潘桂棠等,1997,2004,2012),并不斷從顯生宙大地構(gòu)造拓展到前寒武紀(jì)大陸地質(zhì),將青藏特提斯構(gòu)造單元?jiǎng)澐?潘桂棠等,2002;Pan et al.,2012)運(yùn)用到中國(guó)大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐?潘桂棠等,2009)。多島弧盆系構(gòu)造系統(tǒng)是指在大陸巖石圈與大洋巖石圈構(gòu)造體制轉(zhuǎn)換的時(shí)空結(jié)構(gòu)中,由大洋巖石圈俯沖作用制約弧后擴(kuò)張,導(dǎo)致眾多島弧(殘余弧或微陸塊)與弧后盆地相間錯(cuò)列,形成具有特定結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和時(shí)間演化特征的構(gòu)造系統(tǒng)(潘桂棠等,2004,2012)。西太平洋是當(dāng)今地球上多島弧盆系構(gòu)造最發(fā)育的地區(qū)(圖1),認(rèn)識(shí)其物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特點(diǎn),對(duì)理解古造山帶非常重要(潘桂棠等,1997;Xiao et al.,2004;Windley et al.,2007;袁四化等,2009b),它常被用來(lái)作為大陸造山帶組成的模型(李春昱等,1982;Hsüet al.,1995;Windley et al.,2007;Pan et al.,2012;Xiao et al.,2015)。在現(xiàn)今的西太平洋我們看到其俯沖帶形成的前鋒弧及其之后的一系列島弧、火山弧、海嶺、島鏈、洋島、海山、微陸塊和相應(yīng)的弧后洋盆、弧間盆地或邊緣海盆地并存的構(gòu)造現(xiàn)象(圖1),而弧后盆地消減所引發(fā)的洋殼俯沖或仰沖、洋島(海山)-島弧碰撞(如翁通-爪哇)、弧-弧碰撞(馬魯古海)、弧-陸碰撞(如臺(tái)灣)等多島弧造山作用并存的現(xiàn)象非常豐富?？梢韵胂?處于洋-陸過(guò)渡帶的多島弧盆系不但物質(zhì)組成復(fù)雜,其演化歷史更為復(fù)雜,存在各種構(gòu)造樣式,擠壓、拉張和旋扭同時(shí)并存的現(xiàn)象(袁四化等,2009b)。如果主洋盆關(guān)閉,多島弧盆系構(gòu)造系統(tǒng)可以看作洋陸轉(zhuǎn)換過(guò)程的增生造山系統(tǒng)(袁四化等,2009a)。縱觀西特提斯構(gòu)造域,由于特提斯洋和岡瓦納、勞亞大陸陸緣帶相互作用形成復(fù)雜的洋陸格局(Stampfli and Borel,2002;Cavazza et al.,2004;Stampfli and Kozur,2006;Stampfli and Hochard,2009),尤其是多條縫合帶的存在,它們的構(gòu)造屬性和相互關(guān)系還存在諸多不確定性,用多島弧盆系構(gòu)造系統(tǒng)來(lái)審視西特提斯帶有助于澄清相關(guān)問(wèn)題。

圖1 西太平洋多島弧盆系構(gòu)造簡(jiǎn)圖(底圖據(jù)Amante and Eakins,2009)Fig.1 Schematic tectonic map of the archipelagic arc-basin systems of the west Pacific(global relief model from Amante and Eakins,2009)

2 西特提斯帶

特提斯是奧地利地質(zhì)學(xué)家休斯(E.Suess)于1893年提出的地質(zhì)學(xué)術(shù)語(yǔ),指的是從阿爾卑斯山、土耳其-伊朗高原、喜馬拉雅山到東南亞消失的古大洋,國(guó)內(nèi)較系統(tǒng)介紹特提斯的論文正是本刊前身之一《特提斯地質(zhì)》創(chuàng)刊號(hào)的兩篇重要論文,潘桂棠先生和陳智梁先生從不同角度綜述了東特提斯地質(zhì)演化,值得一提的是兩位先生同時(shí)提出晚古生代全球大陸“三分天下”的概念(陳智梁,1994;潘桂棠,1994),這一重要認(rèn)識(shí),對(duì)于重建晚古生代以來(lái)中國(guó)區(qū)域構(gòu)造背景和大地構(gòu)造單元?jiǎng)澐忠饬x重大。

特提斯洋通常被分原、古和新三個(gè)時(shí)期的大洋(Stampfli and Borel,2002;吳福元等,2020),不過(guò)原特提斯洋這一術(shù)語(yǔ)在歐洲更多被稱為伊阿珀托斯洋(Iapetus)和Tornquest洋(Cocks and Torsvik,2011),而原特提斯洋在亞洲地區(qū)被廣泛應(yīng)用(李三忠等,2016;Li et al.,2018;Zhao et al.,2018),其關(guān)閉時(shí)間完全一致,通常稱為加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。值得注意的是東西原提斯洋打開(kāi)和關(guān)閉方式完全不一樣,不能直接對(duì)比。而古特提斯洋和新特提斯洋總體可以對(duì)比,但是具體的演化細(xì)節(jié)存在差異。歐洲學(xué)者還常用另外一個(gè)術(shù)語(yǔ)阿爾卑斯特提斯,通常將阿爾卑斯及其以西的新特提斯洋稱為阿爾卑斯特提斯洋(Alpine Tethys)(Favre and Stampfli,1992;Schmid et al.,2008),主洋盆為皮埃蒙特-利古里亞(Piemont-Liguria)洋,北側(cè)為瓦萊(Valais)洋,二者合稱彭尼內(nèi)洋,二者中間為布里昂松-(伊比利亞)微地塊。還有學(xué)者提出中特提斯洋的概念(Metcalfe,1996,2013b),主要針對(duì)基梅里大陸內(nèi)部,通常將班公湖-怒江縫合帶代表的洋稱為中特提斯洋(Metcalfe,2013b)。本文的西特提斯帶主要指西班牙到土耳其環(huán)地中海造山系,由多個(gè)造山帶組成(圖2),本文重點(diǎn)討論東阿爾卑斯-巴爾干一帶從古特提斯洋到新特提斯洋的轉(zhuǎn)換。

2.1 古特提斯洋

古特提斯洋在東部的縫合帶是比較清楚的(李才,2008;Metcalfe,2013a;Zhai et al.,2019;潘桂棠等,2021),盡管在西部俯沖方向爭(zhēng)議很大,但通常認(rèn)為古特提斯洋延伸到土耳其沒(méi)有異議,但在土耳其以西的位置爭(zhēng)議很大。新特提斯洋侏羅—白堊紀(jì)蛇綠巖在西部比較發(fā)育,但一直未發(fā)現(xiàn)代表古特提斯洋的二疊—三疊紀(jì)蛇綠巖。近年在斯特蘭賈西面的羅多彼地塊發(fā)現(xiàn)包括許多超基性巖和榴輝巖(可能達(dá)超高壓),Turpaud and Reischmann(2010)將其解釋為混雜帶,稱奈斯托斯(Nestos)縫合帶(圖2中N)。變質(zhì)年齡主要為三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)(Krenn et al.,2010;Petrík et al.,2016),蛇綠巖的原巖年齡是二疊紀(jì)末和三疊紀(jì)(Bauer et al.,2007;Liati et al.,2016),報(bào)道還有牛津期的年齡(Froitzheim et al.,2014),此外,還有侏羅紀(jì)的變質(zhì)花崗巖(Turpaud and Reischmann,2010)。這表明了奈斯托斯縫合帶的復(fù)雜性,后期可能又卷入了新特提斯洋蛇綠巖。Schmid et al.(2020)認(rèn)為這條縫合帶是三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)俯沖期間形成的,代表古特提斯洋的最西端。最近,我們?cè)趭W地利阿爾卑斯也發(fā)現(xiàn)了二疊—三疊紀(jì)的Plankogel蛇綠混雜巖(Liu et al.,2019)(圖2中P),這表明古特提斯洋縫合帶還可往西延。這與van Hinsbergen et al.(2020)最近通過(guò)古地磁恢復(fù)的古地理圖不謀而合。雖然這兩條縫合帶規(guī)模不大,一方面大部分洋殼可能俯沖下去,另一方面和新特提斯帶大致重合,導(dǎo)致很難尋覓其蹤跡。

還有一觀點(diǎn)來(lái)自希臘克里特島的認(rèn)識(shí),研究認(rèn)為島上千枚巖-石英巖單元原巖由石炭紀(jì)至三疊紀(jì)的泥巖、砂巖和礫巖互層的海相地層組成,覆蓋在古生代變質(zhì)基底上(Romano et al.,2004;Xypolias et al.,2006)。van Hinsbergen et al.(2005)認(rèn)為千枚巖-石英巖單元可能形成了特里波利(Tripolitza)地塊(圖2中T)的基底,并推斷源自二疊紀(jì)火山弧的侵蝕,這被解釋為古特提斯洋向北俯沖的證據(jù)(Kock et al.,2007;Marsellos et al.,2012;Zulauf et al.,2015,2018),這樣就等同把古特提斯洋放在品都斯縫合帶以西(南)。如果把奈斯托斯縫合帶作為古特提斯縫合帶,那這條火山弧完全可以用古特提斯洋向南俯沖來(lái)解釋。此外,在瓦爾祖夏山(圖2中V)和俄特律斯山(圖2中O)發(fā)育有三疊紀(jì)的鈣堿性火山巖,帶有俯沖相關(guān)的地球化學(xué)特征(Pe-Piper and Piper, 1991; Pe-Piper, 1998;Koutsovitis et al.,2009),也應(yīng)對(duì)應(yīng)于古特提斯洋的俯沖弧。在科帕奧尼克(Kopaonik)(圖2中K)古生代碎屑沉積物上覆的二疊紀(jì)/三疊紀(jì)碳酸鹽巖夾火山巖,與俯沖相關(guān)(et al.,2005),這樣也完全符合我們對(duì)縫合帶位置的推斷。再考慮Natal’in等對(duì)斯特蘭賈(Strandja)地塊(圖2中S)古生代—三疊紀(jì)巖漿的研究,將其解釋為古特提斯洋向北俯沖產(chǎn)生的巖漿弧(Natal’in et al.,2016)。這樣一來(lái),古特提斯洋極可能是雙向俯沖。綜上,根據(jù)弧盆系的配套關(guān)系基本可勾畫(huà)出古特提斯洋的遺跡,考慮亞德里亞新生代的旋轉(zhuǎn),當(dāng)時(shí)的古特提斯洋在西端的俯沖帶可能是馬蹄形狀(圖3a,b)。

圖2 西特提斯帶大地構(gòu)造簡(jiǎn)圖(底圖據(jù)Amante and Eakins,2009;縫合帶根據(jù)Kozur,1991;,2002;Stampfli and Kozur,2006;Robertson et al.,2013;Ferriere et al.,2016;Okay et al.,2020;Schmid et al.,2020).Fig.2 Overview map of the west Tethysides(global relief model from Amante and Eakins,2009;suture compiled from Kozur,1991;,2002;Stampfli and Kozur,2006;Robertson et al.,2013;Ferriere et al.,2016;Okay et al.,2020;Schmid et al.,2020).

2.2 新特提斯洋

2.2.1 梅里阿塔縫合帶

梅里阿塔(-哈爾施塔特)(Meliata或Meliata-Hallstatt)縫合帶(圖2中2)保留的蛇綠巖序列不完整,主要是根據(jù)沿著ALCAPA(阿爾卑斯山脈東部、喀爾巴阡山脈西部和潘諾尼亞山脈的合稱)地塊(圖2)的西北和東南邊界斷續(xù)分布的構(gòu)造巖片、混雜巖推斷出來(lái)的(Kozur,1991)。通常認(rèn)為梅利阿塔洋是新特提斯洋北部的一條分支(Kozur,1991;Faryad et al.,2005;Pla?ienka et al.,2019;Puti?et al.,2019),Schmid et al.(2008)認(rèn)為有可能與瓦爾達(dá)爾洋相聯(lián)系?？p合帶中分布最廣的是深海沉積物、玄武質(zhì)(枕狀)熔巖。這些巖石的大部分露頭集中在喀爾巴阡山脈的中西部,稱為梅里阿塔單元。蒸發(fā)巖和海相沉積研究表明裂谷作用在晚二疊世開(kāi)始(Csontos and V?r?s,2004),一直持續(xù)到早—中三疊世(Puti?et al.,2019)。三疊紀(jì)洋殼可能出現(xiàn)(Mandl,2000),匈牙利北部-斯洛伐克南部的梅里阿塔鎂鐵質(zhì)巖與中、晚三疊世和中侏羅世放射蟲(chóng)相伴(Dosztály and Józsa,1992),這表明中三疊世洋盆徹底打開(kāi)。玄武巖地球化學(xué)特征揭示了梅里阿塔洋形成于上俯沖帶環(huán)境(Ivan,2002),一種觀點(diǎn)認(rèn)為是古特提斯洋俯沖產(chǎn)生的弧后盆地(Golonka,2004;Stampfli and Borel,2004),但也有人認(rèn)為它是在新特提斯洋被動(dòng)大陸邊緣裂谷作用期間形成的(Gawlick and Missoni,2019)。中侏羅世,可能位于ALCAPA地塊南側(cè)原始位置的梅里阿塔洋向南俯沖(Neubauer et al.,2000; Schmid et al.,2004;Pla?ienka,2018;Gawlick and Missoni,2019;Yuan et al.,2020),在白堊紀(jì)推覆過(guò)程中,梅里阿塔縫合帶遭到破壞。Kozur et al.(1999)認(rèn)為梅里阿塔縫合帶可能與土耳其龐廷中部的屈雷(Küre)蛇綠巖帶相連(圖2中18)。屈雷洋盆形成演化與梅里阿塔洋非常相似,但屈雷蛇綠巖具有更完整的序列,并具有明顯的上俯沖帶地球化學(xué)特征,屈雷洋于晚奧倫尼克期打開(kāi),被認(rèn)為是古特提斯洋向北俯沖在歐亞大陸邊緣產(chǎn)生的弧后盆地(Usta?mer and Robertson,1993,1994;Alparslan and Dilek,2018)(圖3b)。沉積相分析表明北部存在晚三疊世哈爾施塔特型灰?guī)r的被動(dòng)邊緣,南部邊緣存在硅質(zhì)碎屑復(fù)理石(Kozur et al.,2000),表明屈雷洋與梅里阿塔洋都大致于中侏羅世向南開(kāi)始俯沖(圖3d)。

圖3 西特提斯二疊以來(lái)古地理重建示意圖(據(jù)Stampfli and Borel,2004簡(jiǎn)化并作較大修改)Fig.3 Schematic paleogeographic reconstruction of the west Tetlysides from the Permian to Cretaceous(strongly modified from Stampfli and Borel,2004)

2.2.2 馬利亞科縫合帶

馬利亞科(Maliac)縫合帶的蛇綠巖塊主要分布在培拉貢尼地塊內(nèi)部,其它部分主要?dú)埩粼谕郀栠_(dá)爾蛇綠巖帶中。大多數(shù)作者認(rèn)為現(xiàn)今蛇綠巖均來(lái)自于培拉貢尼亞地塊東部(Saccani et al.,2011;Ferrière et al.,2012;Robertson,2012;Bortolotti et al.,2013),向北在阿爾巴尼亞(Bortolotti et al.,1996;Gawlick et al.,2008)、薩格勒布(圖2中Z)(Halami and Gorian,1995)、克羅地亞西北部(Halami and Gorian,1995)、比克山(圖2中Bü)(Dimitrijevi et al.,2003)能找到三疊紀(jì)的蛇綠巖,東面特蘭西瓦尼亞推覆體(圖2中Tr)可能是源自三疊紀(jì)馬利亞科洋殼的殘留(Schmid et al.,2008;Hoeck et al.,2009)。多數(shù)人認(rèn)為馬利亞科洋是個(gè)弧后盆地(Stampfli and Borel,2004;Saccani et al.,2011; Ferrière et al., 2012; Robertson, 2012;Bortolotti et al.,2013),在大陸巖漿弧背景下形成的(Hoeck et al.,2009),可能和古特提洋俯沖有關(guān)(Stampfli and Borel,2004),而Spahi et al.(2020)認(rèn)為它也有可能與屈雷弧后盆地相連。馬利亞科海底擴(kuò)張始于晚安尼—早拉丁期持續(xù)到巴柔期,巴柔期后開(kāi)始俯沖(Ferrière et al.,2012;Ferriere et al.,2016)(圖3e)?，F(xiàn)有資料表明馬利亞科洋比梅里阿塔洋稍晚,也不能完全排除它們是同一個(gè)弧后洋盆的可能(Schmid et al.,2008),或者是聯(lián)在一起作為梅里阿塔-馬利亞科弧后洋盆(Saccani et al.,2008;Bortolotti et al.,2013)。

2.2.3 瓦爾達(dá)爾縫合帶

瓦爾達(dá)爾(Vardar)縫合帶是西特提斯著名的縫合帶,規(guī)模非常大,晚期薩瓦縫合帶(見(jiàn)后)將這個(gè)蛇綠巖帶分為東西兩個(gè)帶(Schmid et al.,2008,2020)(圖2中5,6)。盡管對(duì)瓦爾達(dá)爾蛇綠巖(洋)仍存在爭(zhēng)議,但多數(shù)人同意東、西瓦爾達(dá)蛇綠巖都是在晚侏羅世—早白堊世期間被仰沖到兩側(cè)地塊上(Pami et al.,2002b;Schmid et al.,2008;Hoeck et al.,2009;Ionescu et al.,2009;Kounov and Schmid,2013)。目前通常認(rèn)為(梅里阿塔-)馬利亞科洋俯沖后退導(dǎo)致了瓦爾達(dá)爾洋的開(kāi)啟(Saccani et al.,2008;Bortolotti et al.,2013)(圖3e)。

(1)東瓦爾達(dá)爾蛇綠(混雜)巖帶

東瓦達(dá)爾蛇綠(混雜)巖帶沿北馬其頓和塞爾維亞?wèn)|部展布,進(jìn)入潘諾尼亞盆地最西端被覆蓋,過(guò)伏伊伏丁那省(Vojvodina)進(jìn)入阿普賽尼山南部,阿普賽尼山南部蛇綠巖由MORB型洋殼組成,被鈣堿性巖漿巖侵入并覆蓋(Nicolae and Saccani,2003;Boovi et al.,2013;Gallhofer et al.,2017)。蛇綠巖的年齡為中侏羅世,構(gòu)造混雜巖中還有中—晚三疊世的深水相沉積(Hoeck et al.,2009;Ionescu et al.,2009;Kukoet al.,2015),與南阿普塞尼蛇綠巖相匹配的還有晚侏羅世洋內(nèi)弧火山巖(Bortolotti et al.,2002a;Nicolae and Saccani,2003;Bortolotti et al.,2004)。最終侵位年齡根據(jù)地層(Bortolotti et al.,2002b;Karamata,2006;Kukoet al.,2015)和年代學(xué)證據(jù)(Anders et al.,2005;Boovi et al.,2013)限定為侏羅紀(jì)末。仰沖數(shù)十千米疊置在達(dá)契亞地塊上,后期還有向東逆沖構(gòu)造疊加(Tilitǎet al.,2013)。向南在希臘北部稱蓋夫蓋利亞(Guevgeli)(圖2中G)蛇綠巖,年齡為164～155 Ma(Anders et al.,2005),被認(rèn)為形成于島弧或弧后環(huán)境(Brown and Robertson,2004)。地震層析成像揭示了愛(ài)琴海下方存在一個(gè)異常體(Maffione and van Hinsbergen,2018),該異常可能包含100 Ma左右愛(ài)琴海俯沖帶開(kāi)始之前俯沖在東瓦爾達(dá)爾蛇綠巖下方的巖石圈,即古特提斯洋的巖石圈(Maffione and van Hinsbergen,2018)。因此,東瓦爾達(dá)蛇綠巖形成于古特提斯俯沖帶之上(Maffione and van Hinsbergen,2018)。

基于對(duì)眾多鉆孔、重力、磁力和地震數(shù)據(jù)的解譯(de Broucker et al.,1998),表明保存在特蘭西瓦尼亞盆地上白堊統(tǒng)至新生界之下的蛇綠巖,是南阿普賽尼山蛇綠巖的延續(xù),都有晚侏羅世—早白堊世礁灰?guī)r直接覆于蛇綠巖之上的證據(jù)(Schmid et al.,2008)。

東瓦爾達(dá)爾蛇綠帶可能與土耳其的內(nèi)龐廷(圖2中9)蛇綠巖帶相連,內(nèi)龐廷帶同樣具有上俯沖帶地球化學(xué)特征,廣泛發(fā)育中—晚侏羅世的放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖(Usta?mer and Robertson,1999;Robertson and Usta?mer,2004;G?ncüoglu et al.,2014;Sayit et al.,2016),內(nèi)龐廷弧后盆地白堊紀(jì)早期關(guān)閉(Akbayram et al.,2013)。

(2)西瓦爾達(dá)爾蛇綠(混雜)巖帶

西瓦爾達(dá)爾蛇綠(混雜)巖帶的北面被大多數(shù)學(xué)者稱為迪納里德蛇綠巖(Pami et al.,2002b;Karamata,2006),又稱中迪納里德蛇綠巖帶(Lugovi et al.,1991),蛇綠巖的年齡主要為侏羅紀(jì),輝長(zhǎng)巖和玄武巖的年齡集中在約174 Ma～158 Ma(Dilek et al.,2008;Ustaszewski et al.,2009;Slovenec et al.,2011;Lugovi et al.,2015),放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖為巴柔期—早牛津期(168～166 Ma;Kane et al.,2005),薩格勒布附近蛇綠混雜巖基質(zhì)包含孢粉,年齡為赫塘期—晚巴柔期(Babi et al.,2002)。變質(zhì)底板的年齡與蛇綠巖極其接近,表明形成后很快發(fā)生洋內(nèi)俯沖(Dilek et al.,2008;Maffione and van Hinsbergen,2018),Schmid et al.(2008)綜合分析區(qū)域地層認(rèn)為大約洋殼形成10 Ma后發(fā)生洋內(nèi)俯沖,最終仰沖就位主要發(fā)生在欽莫利—貝里阿斯期(Schmid et al.,2020),隨后被阿爾布—塞諾曼統(tǒng)地層不整合覆蓋(Stampfli and Kozur,2006)。阿爾巴尼亞超鎂鐵質(zhì)蛇綠巖與深成巖體同位素年齡均為中侏羅世—晚侏羅世早期(163～148 Ma;卡洛夫期至早堤塘期)(Spray et al.,1984;Ustaszewski et al.,2009),上覆最老沉積地層含晚巴柔期—早牛津期放射蟲(chóng)(Prela et al.,2000;Chiari et al.,2002)。在仰沖的蛇綠巖底部變質(zhì)基底的年齡較老(174～157 Ma;Dimo-Lahitte et al.,2001),可能代表馬利亞科洋殼的殘留。

西瓦爾達(dá)爾蛇綠巖主要為SSZ型(Lugovi et al.,1991;Dilek and Furnes,2009),僅在米爾迪塔(Mirdita)同時(shí)存在MORB型蛇綠巖(Dilek and Furnes,2009)。

2.2.4 薩瓦縫合帶

Schmid和Ustaszewski等人近些年從原來(lái)瓦爾達(dá)爾帶中劃分出薩瓦(Sava)縫合帶(Schmid et al.,2008;Ustaszewski et al.,2009; Schmid et al.,2020),主要基于薩瓦縫合帶所代表的洋殼年齡比瓦爾達(dá)爾明顯年輕。薩瓦帶(圖2中7)從薩格勒布一直延伸到貝爾格萊德(圖2中B)并沿著瓦爾達(dá)爾-阿克西奧斯(Axios)河一直延伸到薩洛尼卡灣,薩瓦帶將迪納里德造山帶(包括西瓦爾達(dá)爾蛇綠巖)與喀爾巴阡-巴爾干造山帶(包括東瓦爾達(dá)爾蛇綠巖)分開(kāi)。

薩瓦縫合帶在波斯尼亞北部以及貝爾格萊德周圍和南部的潘諾尼亞盆地中隆起出露最好。在中新世沉積物包圍的殘丘中,見(jiàn)上白堊統(tǒng)硅質(zhì)碎屑沉積物作為薩瓦縫合帶增生楔的重要組成部分(Schmid et al.,2020)。在波斯尼亞北部剝露的增生楔深部經(jīng)歷了角閃巖相變質(zhì)作用,直接影響了白堊系頂部(～65 Ma)沉積物(Ustaszewski et al.,2010)。該區(qū)域還暴露出一套晚白堊世的雙峰式火成巖,包括均質(zhì)輝長(zhǎng)巖,輝綠巖墻,玄武質(zhì)枕狀熔巖和流紋巖(Ustaszewski et al.,2009),枕狀熔巖的深?；?guī)r夾層中產(chǎn)有坎潘期球藻類化石,這與輝綠巖墻和流紋巖鋯石U-Pb年齡(～81 Ma)基本一致。這進(jìn)一步表明薩瓦洋盆至少持續(xù)到坎潘期(Grubi et al.,2009;Ustaszewski et al.,2009;Vishnevskaya et al.,2009)?；诘厍蚧瘜W(xué)證據(jù)表明,薩瓦洋殼起源于洋內(nèi),與洋島或弧后盆地環(huán)境有關(guān)(Pami et al.,2002a;Ustaszewski et al.,2009)(圖3f),至少這些蛇綠巖是異常洋脊或者離洋脊不遠(yuǎn)的洋底高原(Cvetkovi et al.,2014)。

在貝爾格萊德西部的殘丘出露藍(lán)片巖和蛇綠巖(Milovanovic et al.,1995;Dimitrijevi,1997)。薩瓦縫合帶進(jìn)一步追隨到貝爾格萊德西北,和瓦爾達(dá)爾帶擠到一齊變得很窄,最近Bragin et al.(2019)界定出薩瓦縫合帶和兩側(cè)東、西瓦爾達(dá)爾帶。在貝爾格萊德北的潘諾尼亞盆地下東瓦爾達(dá)爾帶也報(bào)道了含坎潘期至馬斯特里赫期有孔蟲(chóng)的遠(yuǎn)洋沉積(Duni et al.,2017),侵入到上白堊統(tǒng)沉積物約85 Ma的煌斑巖(Sokol et al.,2017),與Ustaszewski等報(bào)道的波斯尼亞北部薩瓦縫合帶的輝綠巖和流紋巖的年齡相近。

在貝爾格萊德以南,薩瓦縫合帶突然彎曲成南北走向,發(fā)育白堊紀(jì)至古近紀(jì)早期的弧前盆地,明顯區(qū)分兩套層序,下部為深水濁積巖,上部為淺水碎屑-碳酸鹽巖(Tolji et al.,2018)。在科帕奧尼克,薩瓦縫合帶是由后土倫期強(qiáng)烈變形和等斜褶皺的低綠片巖相復(fù)理石組成(Zelic et al.,2010;Schefer et al.,2011)。薩瓦縫合帶的晚白堊世復(fù)理石向南可延到北馬其頓,上白堊統(tǒng)直接超覆到培拉貢尼前三疊的基底(Robertson et al.,2013)。薩瓦縫合帶沿上白堊統(tǒng)復(fù)理帶東邊界,為強(qiáng)剪切片理化帶(Prelevi et al.,2017),其東側(cè)存在一對(duì)應(yīng)的晚白堊世巖漿弧展布于阿普塞尼—巴納特—蒂莫克—斯雷那山(向東可沿東黑海)一線(Berza et al.,1998;Popov et al.,2002;von Quadt et al.,2004;Gallhofer et al.,2015)。薩瓦帶所代表的新特提斯洋的晚白堊世俯沖與殘留增生楔,弧前盆地以及俯沖相關(guān)的巖漿發(fā)生是一致的(Gallhofer et al.,2015,2017;Tolji et al.,2018),基本表明薩瓦洋在白堊紀(jì)末至古新世關(guān)閉,代表古近紀(jì)的縫合(Pami et al.,2002b;Karamata,2006;Ustaszewski et al.,2009,2010)。

過(guò)愛(ài)琴?？赡芘c土耳其的博爾諾瓦(圖2中Bo)復(fù)理石帶相連,與伊茲密爾-安卡拉-埃爾津詹(Izmir-Ankara-Erzincan)縫合帶一起代表新特提斯北部主分支(Schmid et al.,2020;van Hinsbergen et al.,2020)。

2.2.5 品都斯縫合帶

品都斯(Pindos)縫合帶(圖2中4)位于亞德里亞板塊和培拉貢尼地塊之間,是三疊紀(jì)晚期的深水盆地,晚三疊世至古新世為連續(xù)的遠(yuǎn)洋相沉積,包括深水碳酸鹽巖、硅質(zhì)碎屑巖和硅質(zhì)巖(Degnan and Robertson,1998),之后是古新世—漸新世復(fù)理石(Faupl et al.,1999;Piper,2006),代表俯沖消亡(Degnan and Robertson,1998)。早—中卡尼期玄武巖熔巖流和凝灰?guī)r的地球化學(xué)判別圖顯示了火山弧和輕微的E-MORB特征,確定了品都斯洋的弧后盆地性質(zhì),其形成與古特提洋后退式俯沖有關(guān)(Stampfli et al.,2003)。品都斯帶向東可能與土耳其的安塔利亞(Antalya)帶(圖2中11)相連(Brunn et al.,1976;Robertson et al.,1991)。

2.3 阿爾卑斯特提斯洋

阿爾卑斯特提斯蛇綠巖主要展布于亞平寧半島,向北環(huán)阿爾卑斯-喀爾巴阡山分布。西部有兩個(gè)洋盆展布非常清楚(圖2),向東合并為一個(gè)洋盆(圖3f)。最西邊皮埃蒙特-利古里亞蛇綠巖(圖2中13)在西阿爾卑斯和亞平寧半島保存最好,在阿爾卑斯山脈的稱為彭尼內(nèi)推覆體,在亞平寧稱為托斯卡納(Tuscan)推覆體,蛇綠巖年齡和古地理重建表明皮埃蒙特-利古里亞洋于中侏羅世打開(kāi)(Smith,2006;Gaina et al.,2013;Vissers et al.,2013),晚侏羅—早白堊世(Florineth and Froitzheim,1994;Stampfli et al.,1998;Schmid et al.,2004;Liati et al.,2005;Handy et al.,2010)北面打開(kāi)一條分支洋盆瓦萊洋,中間為伊比利亞-布里昂松(Brian?onnais)地塊。皮埃蒙特-利古里亞洋(有時(shí)只使用其中一個(gè),向東也可稱彭尼內(nèi)洋)和瓦萊洋被稱為阿爾卑斯特提斯,古新世皮埃蒙特-利古里亞洋消亡(Handy et al.,2010;Decarlis et al.,2013)。瓦萊向東和萊茵多瑙復(fù)理石帶對(duì)應(yīng),在西喀爾巴阡山稱為馬古拉(Magura)復(fù)理石(Schmid et al.,2008)(圖2中15)。皮埃蒙特-利古里亞向東蛇綠巖主要出露在陶恩構(gòu)造窗里,到西喀爾巴阡山與皮耶尼內(nèi)(Pieniny)復(fù)理石帶相對(duì)應(yīng),稱瓦赫(Váhic)洋(Pla?ienka,1995,2003),塞諾曼期開(kāi)始向南俯沖(Pla?ienka,1995)。在東喀爾巴阡山稱為恰赫勒烏-塞維林(Ceahlǎu-Severin)縫合帶(圖2中16),但蛇綠巖并不典型(Schmid et al.,2008),可能代表阿爾卑斯特提斯洋的終點(diǎn)。

3 古特提斯洋與新特提斯洋轉(zhuǎn)換的新設(shè)想

早石炭世(340～320 Ma)勞亞大陸和西岡瓦納大陸拼合成潘吉亞超大陸(Gutiérrez-Alonso et al.,2008;Stampfli et al.,2013)。西岡瓦納大陸與北美克拉通主要表現(xiàn)為大陸碰撞造山,形成著名的華力西造山帶,而東南歐的華力西造山作用發(fā)生在環(huán)岡瓦納地體群和勞亞大陸之間,主要表現(xiàn)為拼貼增生造山(袁四化等,2020),并沒(méi)有發(fā)生大陸碰撞造山,華力西帶直接面向古特提斯大洋,區(qū)域構(gòu)造受其影響和制約,主要發(fā)生古特提斯洋的關(guān)閉和新特提斯洋的弧后打開(kāi)(,1979,1987)。但是,在西特提斯帶有關(guān)西古特提斯縫合帶位置和俯沖方式一直存在不同的認(rèn)識(shí)(Stampfli and Borel,2002;Zulauf et al.,2015; Schmid et al.,2020; van Hinsbergen et al.,2020),另外古特提斯洋向新特提斯洋是如何過(guò)渡的也不清楚。以下是我們的初步認(rèn)識(shí)。

最近在羅多彼(Turpaud and Reischmann,2010;Schmid et al.,2020)和奧地利阿爾卑斯(Liu et al.,2019)發(fā)現(xiàn)的二疊—三疊紀(jì)蛇綠巖,使得古特提斯縫合帶進(jìn)一步向西延進(jìn)巴爾干和奧地利阿爾卑斯有了確鑿的依據(jù)。雖然van Hinsbergen et al.(2020)沒(méi)有注意我們?cè)趭W地利阿爾卑斯的最新發(fā)現(xiàn),但是其復(fù)原圖基本將古特提斯的最西端放在奧地利阿爾卑斯。但對(duì)于羅多彼和奧地利阿爾卑斯之間古特提斯縫合帶的具體位置,如上文2.1中的敘述,我們傾向于放在達(dá)契亞地塊西邊而不同于他們將其放在東邊(van Hinsbergen et al.,2020)。盡管在羅多彼地塊和奧地利阿爾卑斯之間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)古特提斯洋的蛇綠巖,但我們認(rèn)為可能由于后期縫合帶的疊加改造,使得古特提斯縫合帶可能再卷入瓦爾達(dá)爾縫合帶和薩瓦縫合帶中。在薩格勒布附近的瓦爾達(dá)爾蛇綠混雜巖帶除了滿足本文2.1中所述的弧盆系配套之外,還在提塘期到巴列姆期的礫巖中發(fā)現(xiàn)了晚二疊世的花崗巖礫石(Neubauer and Heinrich,2003),這可能是古特提斯洋俯沖的產(chǎn)物,因此我們將古特提斯放在達(dá)契亞的西邊,可能和西瓦達(dá)爾(薩瓦帶)大致疊置在一起。

雖然古特提斯洋俯沖極性仍然存在爭(zhēng)議,但按上述縫合帶的展布,我們贊同古特提斯洋雙向俯沖的 觀 點(diǎn)(G?ncüoglu et al.,2000;Robertson and Usta?mer,2009;Sayit et al.,2011;Candan et al.,2016;Sayit et al.,2017;van Hinsbergen et al.,2020),這樣能合理解釋區(qū)域上很多構(gòu)造事件。首先,對(duì)古特提斯洋制約的多島弧盆系解釋非常合理,從二疊紀(jì)開(kāi)始環(huán)古特提斯洋俯沖帶后緣二疊—三疊紀(jì)普遍發(fā)育裂谷型沉積盆地(Gutiérrez-Alonso et al.,2008;de Lamotte et al.,2015)(圖3a),而后依次沿俯沖帶對(duì)稱出現(xiàn)新生的弧后盆地(洋盆)(圖3a,b),可歸因于古特提斯洋俯沖板片后退效應(yīng)(,1979;Stampfli and Borel,2002)。在岡瓦納大陸北面依次打開(kāi)新特提斯洋的主支(南支)洋盆和品都斯弧后盆地,在歐亞大陸南緣依次打開(kāi)梅里阿塔、馬利亞科弧后盆地。這種后退俯沖再依次打開(kāi)弧后盆地可在西太平洋馬利亞納俯沖帶后緣(圖1)看到現(xiàn)實(shí)的例子。雙向俯沖還可以和區(qū)域上同時(shí)代的弧巖漿相配套,從西班牙比利牛斯到意大利的卡拉布里亞、撒丁-科西嘉島再到南阿爾卑斯山然后再轉(zhuǎn)向東南的迪納里德-希臘造山帶,這些地區(qū)廣泛存在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)鈣堿性火山巖(Castellarin et al.,1988;Reischmann et al.,2001;Stampfli et al.,2001;Anders et al.,2006;Storck et al.,2019),與古特提斯洋向南(西)俯沖有關(guān),而斯特蘭賈和旁廷帶弧巖漿(Natal’in et al.,2016;Aysal et al.,2018)正好與古特提斯洋向北俯沖相對(duì)應(yīng)。

根據(jù)蛇綠巖最新年齡為晚三疊和弧巖漿作用基本消失在三疊紀(jì)末,目前可以推斷古特提斯洋消亡的年齡發(fā)生在三疊紀(jì)末,與東特提斯洋基本一致,此后,進(jìn)入新特提斯洋(古特提斯弧后盆地)和阿爾卑斯山特提斯洋的演化階段(圖3)。阿爾卑斯特提斯洋可能和瓦爾達(dá)爾洋有連接(Schmid et al.,2008,2020)。侏羅紀(jì)馬利亞科俯沖在弧后依次打開(kāi)瓦爾達(dá)爾洋,新特提斯洋和瓦爾達(dá)爾洋的俯沖制約了薩瓦-伊茲密爾-安卡拉-埃爾津詹洋(圖3),晚中生代以來(lái)新特提斯造山主要表現(xiàn)為弧后盆地消減造山作用。

4 結(jié)語(yǔ)

盡管西特提斯造山帶各個(gè)縫合帶研究程度都很高,積累了豐富的資料,但對(duì)于多洋盆之間的相互關(guān)系并不十分清楚,也未認(rèn)識(shí)到古特提斯洋所扮演的角色。本文在綜合分析基礎(chǔ)上提出古特提斯帶對(duì)西特提斯帶演化起到了重要作用,而這在西特提斯帶研究中一直被忽略。晚古生代西特提斯帶在華力西造山作用結(jié)束后開(kāi)啟了受古特提斯洋俯沖制約的多島弧盆系構(gòu)造,由于受阿爾卑斯期強(qiáng)烈地疊加改造,使得古特提斯縫合帶支解分散在許多次級(jí)構(gòu)造單元中,很難識(shí)別。針對(duì)古特提斯洋俯沖方向和俯沖帶的位置還存在不同的認(rèn)識(shí),本文基于多島弧盆系的空間匹配關(guān)系,給出了古特提斯洋是雙向俯沖的以及可能的位置,這合理的解釋了古特提斯西緣在二疊紀(jì)—三疊紀(jì)弧親源的火山巖漿帶和弧后盆地的展布。縱觀西特提斯洋晚古生代—中生代的演化歷史,多島弧盆系構(gòu)造格局存在是毫無(wú)疑問(wèn)的。所以,古特提斯大洋巖石圈雙向俯沖開(kāi)啟了新特提斯洋的演化,這不但與東特提斯洋演化可以很好的對(duì)比,更重要的是這充分體現(xiàn)了多島弧盆系構(gòu)造是認(rèn)識(shí)大陸地質(zhì)的關(guān)鍵(潘桂棠等,2012)。

本文第一作者曾有幸?guī)煆挠谂斯鹛南壬?跟隨先生系統(tǒng)學(xué)習(xí)了多島弧盆系構(gòu)造,當(dāng)然先生的學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)遠(yuǎn)不止于此,但學(xué)生天資愚魯,只能領(lǐng)略其中一二,十分慚愧。先生也是我地質(zhì)學(xué)道路上的一盞明燈,先生的青藏精神一直激勵(lì)我探索特提斯地質(zhì)構(gòu)造。謹(jǐn)以此文祝賀潘先生八十華誕,愿先生福如東海,壽比南山!