[小科普：随我看地球 – 三十九集(下)]

地中海：古海荒漠有新篇

点击关注《北美之声》https://www.navoice.ca/

陈蓉编发

作者：章纪君

2025-11-3

2, 古海平面和古气候变化

地震勘探表明西地中海中心的巴利阿里(Balearic)盆地"上蒸发岩(Upper Evaporite, 或上石膏层(Upper Gypsum)"由石膏–钠盐–石膏三层物质组成，人们称其为"三部曲 – Trilogy“。石膏(CaSO₄2H₂O) 主要是由富含钙离子(Ca²⁺)和硫酸根离子(SO₄²⁻)的水溶液，在蒸发作用或特定的物理化学条件下结晶形成的。该单元厚度可超过1000米，主要由7-10个沉积循环组成，每层石膏层厚约1米，还交替夹杂着1-10米厚的泥灰岩层(Marl)；中间钠盐层(Halite，或叫氯化钠-NaCl)岩盐则属海水高蒸发成因，代表封闭盆地，流通不畅的高密度水体环境；下蒸发岩层(Lower Evaporite, 或下石膏层-Lower Gypsum)，代表海水初期蒸发和浓缩，但仍有开放交换。下蒸发岩的厚度通常为50-300米，视具体边缘盆地而定。例如，在西班牙Sorbas盆地约200米，在意大利Vena del Gesso盆地类似厚度，由多达16个循环层组成，每层石膏层厚1-35米。

有趣的是，除了Balearic 盆地外，在西西里(Sicily)、克里特(Crete)、意大利的Vena del Gesso盆地, 利比亚昔兰尼加(Cyrenaica) 等诸多陆上盆地都有发现有"三部曲"层序，尤其在深水区剖面的"上蒸发岩"中记录更为清晰。尤为重要的是，无论是上蒸发岩还是下蒸发岩，都含有交替夹杂的多层泥灰岩(Marl), 这通常是一种含海洋生物的高碳酸钙(50-100%)沉积物，代表较深的海洋环境。目前比较肯定的是，上、下二层石膏的形成需要一定的海水深度，而且可能与高密度流有一定关系。然而，中间层的钠盐形成则有三种可能性：1，深盆浅水，2，浅盆浅水，3，深盆深水。前二者是传统的盐类形成机制。

50多年来，盐类的形成与古海平变化之间的关系一直倍受重视。最早最详细的墨西拿大洋海平面(非地中海)研究当属来自大西洋的二个钻孔，即DSDP Site 552A和ODP Site 646B。详细的氧稳定同位素和深海浊流研究表明，墨西拿期有8–9次有数十米的海平面波动，最大的一次在560万年左右，海平面至少下降了约80米，代表了一次较大的冰河期。

另外，近30多年来人们(尤其是Hilgen, Krijgsman、Roveri、Manzi 等人)对大西洋的墨西拿古气候，直布罗陀海峡地质构造，东地中海，西地中海的Balearic盆地和西班牙Sorbas盆地的"上蒸发岩”进行详细研究，发现上蒸发岩存在明显的米兰柯维奇岁差(Precessions)沉积韵律，一般具有9-10个岁差气候周期旋回。塞普罗斯墨西拿期也具有7-8个海相沉积旋回，表现为石膏层与泥灰岩的韵律交替循环，表明受地球轨道岁差驱动的高振幅气候振荡控制。这些循环反映了干湿气候的快速切换。另外，地中海地区的C3和C4植物研究表明也有类似结果。总之，一系列的研究显示，虽然那时的气候和海面变化频繁，但地中海仍与大西洋保持水流沟通，不至于彻底干涸。

3，地中海没有过大规模塌陷嗎？

地中海干枯的假说起源地点始于西地中海中心的巴利阿里(Balearic)盆地(图3)，因为DSDP第13航次一开始就在其周围钻到了砾石，石膏(包硬石膏)及钠盐。实际上，钠盐仅见于Balearic盆地东部边缘的DSDP 13航次的134站位，而不是在该盆地的中心。迄今为止，无人敢在此盆地中心钻探，这是因为科学家(包括石油公司)担心发生严重的油气泄漏，并造成灾难性后果。干枯假说最有力的实物依据 - 钠盐是取自134站位，其他深水盆地的钠盐是根据地震资料推测的。然而，可惜的是，134站位的盐类沉积并非正常沉积，而是从撒丁岛(Sardinia)岛坡上冲刷到深盆的浊流沉积(Turbidite, 即海底泥石流)。此外，在这套沉积中，还混杂了岩石碎片，石英颗粒，淤泥，海绿石, 这些都是浅水(陆架-上陆坡)物质；还有上陆坡低氧环境下的有孔虫，如Bolivinoides，Bolivina等。这些生物同样也都是对“浊流"的有力支持。从理论上讲，这不可以作为干枯的理论依据。可令人意外的是，干枯作者们却选用了这个错误的DSDP 134站位作为假设依据，并忽视了在134站位附近的DSDP 133站位(水深2563米)。133站位存在着巨大的沉积间断(详情见后)。

那么，地中海海底是否塌陷沉降过？许靖华教授认为地中海没有塌陷过，理由是海底有一条连续的地震"M-反射面(Messinian Reflector)"。这条反射面即是墨西拿盐层和上覆上新世赞克勒(Zanclean)期深水沉积物之间的界面。

大量的地中海及其周边地区的地质研究表明：530万年前的地中海地区曾象一个被打破了的菜盆，四分五裂。由于地中海存在着强烈的地壳板块及微板块活动，多个次级海域曾发生过强烈的崩塌沉降成盆或抬升成陆，最著名的有西地中海北部的狮子湾(Gulf of Lion), 东地中海的伊奥尼亚海(Ionian Sea)和第勒尼安海(Tyrrhenian Sea)等。其实，这种M-反射面并不一定非要深盆浅水才能形成，浅水浅盆也可形成，然后崩塌沉降在深海仍保留完整的M–反射面，第勒尼安海M-反射面便是一个典型的浅水浅盆例子。

在墨西拿期以后，许多地中海周边地区相继抬升成为陆地，如西班牙的Sorbas盆地，意大利的Vena del Gesso盆地和Apennine山脉, 利比亚昔兰尼加(Cyrenaica) 等，而在地中海中心地区则呈现下沉现象，如爱奥尼亚(Ionian)海盆, 第勒尼安(Tyrrhenian)海盆。

然而，最引人注目的当属干枯理论的关键盆地 - Balearic盆地。根据地质调查，这个盆地在赞克勒大洪水(Zanclean Flood)前确实曾经发生过大规模的塌陷，但一直被科学家认为塌陷发生墨西拿期之前。在133站位，134A, 134B, 134C和134E钻孔，533万年后(即墨西拿后)的深海沉积直接覆盖在3亿年(二叠纪)前的变质岩和坚实的红褐色砂岩之上，表明在此处存在着巨大的沉积间断(Hiatus)，也就说在墨西拿期结束之前上述站位有极大的可能暴露在地面之上，而且一直处于机械侵蚀的状态之下，在墨西拿期结束后，地壳或部分地壳快速蹦塌下沉。众所周知，长达3亿年(二叠纪–上新世)的沉积间断很难简单地解释为纯深海侵蚀，因为在深海侵蚀过程中，很难做到"一尘不染"，相反难免在亿年的时间里会有年轻的物质补偿沉淀，所以，比较合理的解释是Balearic盆地(或部分地区)曾经长期暴露在地表，并处在剥蚀的环境中，然后在上新世的赞克勒(Zanclean)期初地块快速崩塌沉陷，形成深海盆地，同时引发了地球历史上最恐怖的赞克勒特大洪水。这个解释也受Balearic盆地基底岩岩性，撒丁岛的基底岩石及其盆地北部的岩性一致性和撒丁岛岛坡基部及DSDP 134站位之间的几条大断裂(断层)的支持。奇怪的，是在1973年的DSDP 13航次的初步报告中提到过133站位及134若干钻孔的这个大间断后，除个别外，似乎很少有人想起，基本上一直处于"静音"状态。有趣的是，AI Grok分析了Balearic盆地的地震剖面和133及134钻孔的岩性后，高度支持崩塌(Foundering)或下沉(Subsidence)的结论(图8)。

图8. 这两个截屏来自Grok AI对西地中海地质构造演化的评估：Grok在分析地震剖面和DSDP站位133和134钻孔岩性后认为西地中海(或Balearic盆地)在墨西拿期结束后确实存在塌陷或沉降现象。

4, 深盆深水也能成盐

过去50多年来，人们都一直纠结在"浅盆浅水"和"深盆浅水"成盐的理论上。然而，本文意欲简单补充一下鲜为人知的"深盆深水"环境成盐的可能性。在上世纪90年代，科学家对东地中海深渊的卫星遥感发现，在今天的东地中海数千米以下的海底存在着高盐卤水池，海底拖网也拖到一块10公斤重的块状钠盐，表明只要环境足够封闭，海流流通不畅，今天的深水海底同样可以形成钠盐。那时，有人就深海钠盐问题和地中海干枯的第三作者Maria Cita有过意见交流，但Cita以"二者钠盐不同"为由被武断否定。有人反唇相讥说"经过500多万年的成岩作用当然不同"。无论如何，钠盐的形成从此再也不是浅水环境的专属品。

五，古海荒漠是多重因素综合作用的结果

地中海盐度危机假说经过50多年的磨砻淬砺，我们已经越来越明白地中海海底在墨西拿时期相当复杂，高低不平的地貌，纵横交错的深水区(Abyssal)，卤水湖(Brine pool)，干盐湖(Playa lake)，盐沼(Sabkha)等，所以盐类的形成并非单一成因，而是多重因素综合的结果，也就是说它们当中有多种沉积模式，如浅盆浅水，深盆深水，深盆浅水，地壳有过断裂，有过下陷，大西洋海水也并非被完全截流，而是在整个墨西拿时期有某种程度上的频繁沟通。

80年代的Robert Dietz和90年代的我对单一深盆浅水的成因质疑都是对的。所幸的是，原"地中海干枯假说“的第二作者-哥伦比亚大学教授William Ryan分别于2009, 2011和2025年承认其中有误，并对原假说进行了修改订正，由单一的"深盆浅水"模式修改为“浅缘浅水”与“深盆深水”两个阶段，不再提深盆浅水的假说。在第一阶段沉积"下蒸发岩"时，地中海海面始终维持在与外部大西洋持平或极为接近的水平，这也得到岁差旋回的支持。Ryan也证实在此其间地中海盆地发生了显著沉降。

在第二阶段沉积"上蒸发岩"时，根据多旋回岁差和岩性特征，并无充分理由认为地中海海盆处于完全干涸的状态，而是由于古气候和古海面的波动，海水仍然可以注入地中海，也包括远离直布罗陀海峡的东地中海。值得强调的是，在560万年前，由于冰川导致海平面大幅下降80多米，地中海才基本和大西洋有过短暂隔离。

六，墨西拿盐度危机后的赞克勒大洪水

大约590万年前，地壳运动导致直布罗陀海峡部分封闭，某种程度上限制了地中海与大西洋之间水流交汇，引发了著名的墨西拿盐度危机。这一事件持续了约64万年。危机结束后，大约530万年前，地壳构造变化和侵蚀作用导致直布罗陀海峡的陆桥崩塌，大西洋水以惊人速度破闸而入，形成赞克勒大洪水(Zanclean Flood)一幕。这一过程并非渐进，而是灾难性的“兆洪水-Megaflood”。水流最初通过一个狭窄的通道倾泻而下，由于地中海盆地沉降后的深度远低于大西洋海平面，形成了地球历史上最壮观的瀑布。科学家估计，这个瀑布的高度约达1.6公里(一英里)，相当于非洲维多利亚瀑布(Victoria Falls，高约108米)高度的15倍左右。水流速度高达每小时160公里，并携带着巨量泥沙和岩石，冲刷出深达数百米的峡谷。这一景象堪比科幻电影，汹涌的洋流如天河倾倒，雾气缭绕，声势浩大，远超任何现代瀑布的规模。

洪水涌入后，迅速均匀的充填地中海盆地。研究显示，整个过程可能只需几个月到两年时间。起初，水流以每日数米的速度上涨，峰值时每秒流量达1亿立方米，相当于尼罗河流量的1000倍。首先充满西部盆地，然后通过西西里海峡进入东部盆地，洪水抵达时引发了海啸般的冲击波，侵蚀并沉积了大量物质。整个地中海从若干卤水湖组成的盆地恢复为如今模样的海洋，地质记录清晰显示，大洋沉积物直接覆盖在墨西拿蒸发岩层之上，而无过渡层，这表明洪水充填极为迅速，属突发事件，没有时间形成渐变沉积。赞克勒大洪水不仅重塑了地中海生态，还影响了全球气候和海平面，也标志着中新世向上新世的转变，从此结束了地中海的传奇一生。这一事件提醒我们，地球历史中隐藏着无数剧变，值得深入探索，继续书写那些迄今不为人知的故事。

地中海：古海荒漠有新篇[小科普：随我看地球 – 三十九集(下)]

地中海：古海荒漠有新篇[小科普：随我看地球 – 三十九集(上)]