胡修棉

题记：2023年6月下旬，在参加完克罗地亚Dubrovnik举办的第36届国际沉积学会议之后，国家自然科学基金基础中心项目组和IGCP739项目组共同组织了亚德里亚中生代碳酸盐台地野外考察，主要包括碳酸盐台地的诞生、生长、演化、消亡及碳酸盐岩台地对快速极热事件的响应。特别感谢野外领队萨格勒布大学Igor Vlahović教授全程专业、高水平的介绍，受益匪浅。现把野外期间的地质材料进行整理，与读者分享。因水平有限，不足之处请同行们批评指正。

一、碳酸盐工厂与碳酸盐台地

在记叙之前，请允许我介绍什么是碳酸盐台地。如果你去过中美洲巴哈马群岛，或者去过澳大利亚大堡礁，在沉醉于其美丽的、温暖的、干净透明的海水之外，在欣赏热带海洋生物的同时，一定会惊奇其独特的“白色世界”：白色的沙滩，白色的珊瑚，白色的贝壳，构成了度假胜地的黄金海岸！如此美景却与我国东部沿海的泥滩、沼泽、滩涂、礁石等海岸完全不同。科学家很早就发现，热带地区河流不发育的浅海地区是海洋生物的天堂，这些生物的骨骼大多是碳酸盐矿物（方解石和文石）组成的，并且数量巨大，生产力极高，地质学家把这类地区称之为碳酸盐工厂。除了巴哈马群岛、大堡礁之外，东南亚群岛、波斯湾等也是现代碳酸盐的重要工厂。

图1 电影海底总动员的生物：鱼类、乌龟之外，还有珊瑚、海葵等（来自网络）

碳酸盐工厂一般分布在热带、干净、透明的浅海地区，远离大江大河陆源输入的影响。沉积学家把这种碳酸盐沉积的环境称之为碳酸盐台地，用来形容碳酸盐工厂的产物，就像一个个台地镶嵌在大陆边缘一样。如果你看过《海洋总动员》，主人公小丑鱼Nimo的家就安在碳酸盐台地里（图1）。由于有生物礁或浅滩的保护，碳酸盐岩台地一般风平浪静，食物丰富，极其适合各类生物的繁衍与生存。现今热带地区珊瑚主导的浅水碳酸工厂拥有各类生物组成的高级且复杂的生态系统，与陆地上的热带雨林相媲美，在海洋环境、温室气体的“储库”、 碳循环、生物多样性、渔业资源和文化旅游方面扮演着重要角色。 

二、亚德里亚碳酸盐台地

在中生代时期，亚德里亚碳酸盐台地就是这样一个特殊的地质体（图2）。在石炭纪晚期克罗地亚位于南纬10°附近，而现在的纬度是北纬40°-46°，可见其至少向北漂移的纬向距离超过6000 km。该时期非洲大陆北缘有多个碳酸盐台地，包括现在意大利南部的Apulia台地、Apennine台地等。

图2 克罗地亚亚德里亚台地分布范围（据Velić et al., 2015）

从石炭纪到二叠纪时期，亚德里亚碳酸盐台地与非洲大陆北缘相连，时不时受到大陆的影响，一会儿是碳酸盐台地，一会儿又出现陆源碎屑岩（砂岩和泥质岩）（图3a，图4）。近年来，科学家发现，碳酸盐台地上陆源碎屑岩的出现不是偶然的，大多与快速增温事件相关，科学家把这种快速增温事件称之为极热事件。比如二叠纪末-三叠纪之初，白云岩被砂质白云岩所代替。在晚三叠世卡尼期，亚德里亚台地原碳酸盐岩沉积被紫红色的泥质岩、砂岩、砾岩所取代（图4），对应于全球性的卡尼期洪泛事件。

图3 亚德里亚台地（AdCP）形成及其与冈瓦纳大陆、Apulia台地(ApCP)之间的关系（Vlahović et al., 2005）

图4 晚三叠世卡尼期，碳酸盐岩沉积被紫红色的泥质岩、砂岩、砾岩所取代，对应于全球性的卡尼期洪泛事件 （照相：李娟）

进入到侏罗纪，铺天盖地的浅海灰岩占据了亚德里亚台地的绝大部分，再也没有陆源碎屑的沉积出现，很可能指示这个时期亚德里亚台地与非洲大陆的彻底分离（图3b, 3c，图5-6），形成了四周被远洋深水包围的孤立台地。早侏罗世亚德里亚台地和Apulia台地古生物组合和沉积相均完全相同，科学家把这个时期的台地称之为南特提斯巨台地（South Tethyan Mega-Platform）。

图5 早侏罗世古地理图（上图，修改自Scotese，2014）和特提斯南缘主要的碳酸盐台地分布（下图；修改自Golonka, 2007）。TCP-Trento台地（意大利北部）；AdCP-亚德里亚台地（克罗地亚）；ApCP-Apulia台地（意大利南部）；KCP-Kioto台地（西藏南部）

图6 克罗地亚亚德里亚碳酸盐台地综合地层柱状图（Vlahović et al., 2005）

早侏罗世生活着一种特殊的双壳类生物，称之为Lithiotis。双壳就是我们餐桌上的蚌、蛤类的总称。Lithiotis是一类壳形非常特殊的双壳类化石属，在浅水环境中营底表固着、滤食的生活方式，一瓣壳固着海底，铰合构造把另外一瓣壳连接在一起。这是一种特别具有时代指示意义的化石，目前只发现于早侏罗世的普林斯巴赫期和托尔期。产地有南美的秘鲁和智利，北美的内华达、俄勒冈和加利福尼亚，西南欧的意大利、摩洛哥、克罗地亚以及南亚的帝汶岛等，在喜马拉雅地区的我国西藏南部、印度、巴基斯坦也有发现。因此，Lithiotis双壳有幸成为地质历史时期首例全球扩散的造礁（泥晶丘）双壳。亚德里亚台地Lithiotis异常发育（图7），不仅有常见的搬运的Lithiotis的壳体，还见到完整的保持在灰岩里原地生活的，太令人惊奇了。

图7 上图：克罗地亚Velebit山早侏罗世Lithotis台地灰岩中的Lithiotis（照相：胡修棉）；下图：典型Lithiotis的复原图（据Posenato and Masetti, 2012）

早侏罗世Toarcian期的大洋缺氧事件（T-OAE）深刻地影响了亚德里亚台地，这次事件也是一次异常增温的极热事件，发生在~183 Ma，被认为与冈瓦纳大陆南部Karoo（南非）-Ferrar（南极）大火成岩省喷发有关。经此一劫，Lithotis再也没有出现过，一同消失的还有碳酸盐台地，在很长时间里都没有恢复。薄层状、灰黑色、斑点状灰岩（生物扰动成因，图7）指示着一种氧气含量降低、低分异度的浅海环境。

图8 T-OAE期间，亚德里亚台地的浅水富含生物碎屑的Lithotis灰岩被斑点状灰岩所取代（照相：胡修棉）

中晚侏罗纪到白垩纪时期，意大利-克罗地亚地区至少发育Apulia、Apennine和Adriatic三个碳酸盐台地，形成了厚达千米的碳酸盐地层，是世界石材市场高端石材的原料地（图8）。碳酸盐台地之间发育的是深水相沉积，包括远洋灰岩、硅质岩等，但仍然是陆壳的基地，没有拉张形成洋壳的阶段，典型的为意大利中部的Gubbio地区发育远洋灰岩沉积。

图9 克罗地亚Istria地区Kanfanar采石场（上图），早白垩世Aptian期水平、厚层状的碳酸盐台地灰岩是世界室内装修的高端石材（中图）；剖面中上部黑色层大致相当于OAE1a事件层（下图）（照相：胡修棉、李娟）

与TOAE一样的大洋缺氧事件亚德里亚台地还见证了很多次，比如发生在120 Ma的OAE1a和发生在93 Ma的OAE2（图6）。晚白垩世时期，由于板块构造运动，台地抬升出露地表，普遍经历了喀斯特化，并且形成了一些特殊的沉积—铝土矿，铝的主要矿床。至此，亚德里亚台地消亡，进入了新的地质演化阶段。

图10 考察队在Velebit山T-OAE剖面前合影留念（照相：钟翰霆）

三、启示

原来位于非洲大陆边缘的亚德里亚台地，在三叠纪中晚期与Apulia台地等一起裂解出去，又在早侏罗世进一步裂解成一个个孤立的碳酸盐台地，台地间为一个个深水海盆。这次短暂的野外考察，对我个人而言，至少有两点重要启示：

（1）这样一个个裂解出去的大陆边缘的孤立地体，如果在显生宙位于低纬度地区，其顶部如果是浅水环境，就会发育成一个个孤立的碳酸盐台地，形成天然理想的碳酸盐工厂。如何在造山带中准确识别这样的碳酸盐台地是一个很大的挑战。二叠纪-三叠纪时期的拉萨地体是否是这样从冈瓦纳北缘裂离出去的具有大陆边缘基底的碳酸盐台地？华南石炭纪-二叠纪广泛发育的碳酸盐台地-盆地相关的古地理格局与亚德里亚台地是否类似？这些都需要更多的深入地质研究。

（2）不管裂解的动力机制如何，大陆边缘的台地不需要俯冲弧后位置就可以裂解的。Apulia和亚德里亚台地就是如此。两个地体的汇聚也是如此，并不需要大洋俯冲来诱发。亚平宁与巴尔干半岛之间的亚得里亚海并没有洋壳，全是陆壳的基底，两者之间发生的汇聚是陆内汇聚，是板块构造应力重组导致两个块体之间产生汇聚从而引起大陆俯冲作用的结果。

地质是一门理论和实践结合的学科，野外证据是第一证据。这次野外考察再次加深了对“既要读万卷书，更要行万里路”的深刻体会。

本文作者系南京大学地球科学与工程学院教授。本文属作者认识，相关问题交流可通过邮箱huxm@nju.edu.cn与本人联系。欲知更多详情，请进一步阅读下列参考文献。

主要参考文献：

[1]  Sabatino, N., Vlahović, I., Jenkyns, H. C., Scopelliti, G., Neri, R., Prtoljan, B., & Velić, I. 2013. Carbon-isotope record and palaeoenvironmental changes during the early Toarcian oceanic anoxic event in shallow-marine carbonates of the Adriatic Carbonate Platform in Croatia. Geological Magazine, 150(6), 1085-1102.

[2]  Velić, J., Malvić, T., Cvetkovic, M., Velić, I., 2015. Stratigraphy and petroleum geology of the Croatian part of the Adriatic basin. Journal of Petroleum Geology, 38(3), 281-300.

[3]  Vlahović, I., Tišljar, J., Velić, I. and Matičec, D. 2005. Evolution of the Adriatic Carbonate Platform: Paleogeography, main events and depositional dynamics. Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 220, 330-360.

[4]  Golonka, J., 2007. Phanerozoic Paleoenvironment and Paleolithofacies Maps. Mesozoic. Geologia 35, 589-654.

[5]  Posenato, R., Masetti, D., 2012. Environmental control and dynamics of Lower Jurassic bivalve build-ups in the Trento Platform (Southern Alps, Italy). Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol. 361, 1-13.