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孙继敏等-P3&GPC:新特提斯海“穿时”关闭的时间及其动力机制——从中亚的塔里木盆地到西亚的伊朗高原
2021-01-26 | 作者: | 【 】【打印】【关闭

  新生代以来的板块汇聚对亚洲古地理格局产生了深远的影响,其中新特提斯海的向西关闭是最显著的地貌巨变之一。始新世末期之前,烟波浩渺的新特提斯海从欧洲,经过西亚、中亚,向东延伸到塔里木盆地。这一过程主要受控于印度、阿拉伯、非洲板块与欧亚大陆的汇聚,同时叠加在新生代全球变冷的背景之上。在印度与欧亚板块的持续碰撞的同时,阿拉伯、非洲板块也与欧亚板块汇聚、碰撞,进一步加速了特提斯海的退却。直至今日,曾经的新特提斯海区,已经退缩为现今的地中海、黑海;现今中亚日渐干涸的咸海、大范围收缩的里海就是曾经的特提斯海盆,而塔吉克、费尔干纳和塔里木盆地则在海水退出后,发生“沧海桑田”的巨变。海水退出不仅暴露了广袤的中亚大地,板块汇聚导致的地貌效应,特别是帕米尔、天山、兴都库什、扎格罗斯山脉的隆升,进一步阻挡了西风水汽输送,甚至导致水汽通道的关闭,大大减少了经由西风环流向中亚及亚洲腹地的水汽传输,使曾经的海区演变为干旱的荒漠区,加剧了亚洲内陆的干旱化进程。 

  此外,新特提斯海的退缩不仅直接影响到西风水汽输送和亚洲内陆干旱化,对东亚季风演化同样有深远影响。尽管印度板块与欧亚大陆碰撞导致的青藏高原隆升,长期以来被认为是亚洲季风强盛的重要原因。但也有学者提出,副特提斯海近3000万年以来的收缩和消失, 通过改变海陆配置,对亚洲季风的影响不亚于青藏高原的隆升(Ramstein et al., 1997Zhang et al., 2007) 

  尽管对于新生代特提斯海退却历史的研究由来已久,但在中亚到西亚的关闭时间及其机制研究程度不高,也存在很多争议。中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境院重点实验室孙继敏及其合作者在国家自然科学基金委基础科学基金和中科院先导专项的资助下,对中亚的塔吉克盆地和西亚的伊朗高原开展了新特提斯海演化历史的研究。 

  他们在塔吉克盆地腹地的研究表明,塔吉克盆地的海退时间为~39 Ma (1),与塔里木最终的海退时间的非常接近,也就是说塔吉克与塔里木盆地在始新世晚期,发生了“准同期”的海水退出事件。印度与欧亚板块碰撞的远程效应-帕米尔高原的向北突刺和隆升是海退的主控因素 (2),这远早于渐新世初期南极冰盖形成导致的全球性海面下降 ( Sun et al., 2020, Palaeo-3) 

1 塔吉克盆地Aksu 剖面的磁性地层学结果表明,海水从盆地中部的退出时间为38.6 Ma

2 西构造结帕米尔弧北楔入导致的构造抬升和盆地充填,是特提斯海水在晚始新世从塔吉克、塔里木盆地退出的主控因素

  尽管在晚始新世的39 Ma左右,海水从塔里木和塔吉克盆地退出。但是,塔里木海仅仅是特提斯海的“沧海一粟”。此时,在塔吉克盆地以西以及西亚和欧洲地区仍有广阔的海洋。 

  他们对伊朗中部库姆弧后盆地的研究表明,海水从伊朗中部的退出时间为~17Ma (3)。由于这一时间节点,恰逢全球中-中新世温暖期(海面上升)来临,因此不可能是全球气候变化导致了海退,而是阿拉伯板块与亚洲大陆的陆-陆碰撞加速了亚洲南缘的隆升,阻隔了伊朗中部的陆缘海与特提斯海峡的海水通道 (4),导致伊朗中部的海水退出 (Sun et al., 2021, GPC) 

3 伊朗中部Qom弧后盆地的磁性地层学结果表明,海水从伊朗中部退出时间为17 Ma

4 阿拉伯板块与亚洲大陆的陆-陆碰撞导致了亚洲南缘的隆升,阻隔了伊朗中部的陆缘海与特提斯海峡的海水通道,伊朗中部发生海退

  在伊朗中部海退之后,特提斯海峡仍然存在狭窄的海水通道,连接了印度洋、古地中海和大西洋。他们对阿拉伯与亚洲大陆碰撞造山带扎格罗斯前陆盆地的晚新生代地层的研究表明,特提斯海峡最终的关闭时间为12.8Ma (5),与前几次不同,特提斯海峡的最终关闭,主要与东南极冰盖扩张导致的全球海平面自晚中新世以来的持续下降有关。而且他们提出特提斯海峡的关闭,历经了四个阶段性过程 (6) 早中新世 (21-19 Ma) “部分”开通; (2)-中新世温暖期(17-15Ma) 的限制性沟通 (Restricted marine);中-中新世晚期 (15-12.8 Ma)的间歇性沟通 (10万年的海侵周期);晚中新世(12.8 Ma)以来的永久关闭 (Sun et al., 2021, Palaeo-3) 

5 扎格罗斯前陆盆地的磁性地层学结果表明,海水从特提斯海峡的退出时间为12.8 Ma

6 特提斯海峡自中新世至晚中新世的阶段性关闭过程

  研究成果发表于国际专业学术期刊Palaleo-3Global and Planetary Changes本研究受中国国家自然科学基金基础科学中心项目(41888101)和中科院先导项目(XDA20070202)资助。 

  1.孙继敏*, 张志亮, 曹萌萌, Windley B,  田晟辰, 沙金庚, Abdulov S, Gadoev M, Oimahmadov I. Timing of seawater retreat from proto-Paratethys, sedimentary provenance, and tectonic rotations in the late Eocene-early Oligocene in the Tajik Basin, Central Asia[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2020: 545. DOI:10.1016/j.palaeo.2020.109657. 

  2.孙继敏*, Talebian M, 靳春胜, 刘卫国, 张志亮, 曹萌萌, Windley B, Sheykh M, Shahbazi R, 田晟辰. Timing and forcing mechanism of the final Neotethys seawater retreat from Central Iran in response to the Arabia-Asia collision in the late early Miocene[J]. Global and Planetary Change, 2021, 197: 103395. DOI: 10.1016/j.gloplacha.2020.103395.1. 

  3.孙继敏*, Sheykh M, Ahmadi N, 曹萌萌, 张志亮, 田晟辰, 沙金庚, 翦知湣, Windley B, Talebian M. Permanent closure of the Tethyan Seaway in the northwestern Iranian Plateau driven by cyclic sea-level fluctuations in the late Middle Miocene[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2021, 564: 110172, DOI:10.1016/j.palaeo.2020.110172. 

 
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