第十章第四紀

第十章

第三節(jié)第四紀海平面變化

主講：蘇強PPT制作：樊輝資料搜集：劉江富校對：溫馨學習要點掌握第四紀海平面變化的一般特點掌握中國第四紀氣候及其演化了解海平面變動標志了解海平面波動原因“絕對”海平面,是海水表面的絕對平面，可以用一些穩(wěn)定的、不會被構(gòu)造或均衡作用改變的基準點之間的高差來測量(如古生物化石、標準地層、同位素絕對年齡測定等）?！跋鄬Α焙Ｆ矫?，即所記錄的相對于陸地的位置。那些野外證據(jù)(古海岸線、珊瑚礁、海蝕穴、紅樹林等等)一般只指示相對海平面。海平面簡介：海平面是海水和大氣層的交界面，海岸線是海水和陸地的交界線。全世界海岸線總長為44萬公里，其中大約80%為基巖海岸，20%為砂泥質(zhì)海岸。海平面變化：平均海面與陸地觀察站之間高度的相對變化。平均海平面高度：多年的每小時潮位的平均值。準海平面變化：以陸地觀察站為基礎(chǔ)，用平均海平面與陸地的相對高度變化來推斷相對海平面變化。準海平面變化量：與各種標志獲得的古海平面的相對變化量。海侵（海進）沉積物：由上至下，由細變粗，碳酸鹽變?yōu)樗樾紟r。海退沉積物：由上至下，由粗變細。海進和海退成因：氣候變化；地球自轉(zhuǎn)速度變化；構(gòu)造運動；地球的膨脹與收縮。維爾（P.R.Vail，1976）指出寒武紀以來，全球海平面變化大致發(fā)生過兩次大的升降循環(huán)，每次周期約3億年。從O-C1是高海面期，以后下降，J1降到最低點。從J開始，海平面迅速上升，K3達最高峰，然后逐漸下降至今。期間還有過許多不同時間尺度和升降幅度的波動周期(見3-2圖)。補充白堊紀。類型沉積物地貌沉沒的瀉湖沉積物、濕地泥炭、海灘沉積物、濱岸化石、珊瑚礁、沿岸沙堤、原地生長的哺乳動物化石古河谷、三角洲、冰蝕冰積形態(tài)、灰?guī)r溶劑、海成階地陸地上抬升的海相地層、貝殼堤海蝕穴、海成階地、上升海灘第四紀海平面變化標志珊瑚礁:珊瑚蟲形成的（棘皮、軟體、腔腸動物），低潮線以下50米，20米最佳，20-30度海水中，是地殼上升或者下降的標志。

珊瑚礁貝殼堤:海參的貝殼及其碎片、細粉砂、泥質(zhì)組成，與海岸大致平行的堤狀堆積體，形成于高潮線附近。天津的貝殼堤記錄了天津滄海桑田的過程。貝殼堤的地板作為平均海面，頂部不作為。

大連海蝕地貌福建海蝕地貌-半洋石帆

福建海蝕地貌-彌勒佛像福建海蝕地貌-海壇天神

福建海蝕地貌-青蛙全球寒暖洋流分布圖厄爾尼諾現(xiàn)象：是在秘魯厄瓜多爾一代的漁民稱呼異常氣候現(xiàn)象的名詞。指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常變暖，一些地區(qū)干旱，一些地區(qū)降雨多，每四年發(fā)生一次。太平洋區(qū)域的季風洋流從美洲流向亞洲，給印尼帶來熱帶降雨，由于發(fā)生逆轉(zhuǎn)使得美洲降雨是地球出現(xiàn)厄爾尼諾現(xiàn)象。拉尼娜現(xiàn)象：赤道東太平洋海表水溫度異常降低，一般發(fā)生在厄爾尼諾現(xiàn)象之后。（三）海平面變化機制1．構(gòu)造-海平面變化——海底擴張、洋脊增長、洋盆容積減少，引起海平面上升，反之，海平面下降。2．大地水準面-海平面變化

——與地殼局部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地球重力不均和地球轉(zhuǎn)動有關(guān)。3．冰川-海平面變化

—

M—冰期時，海水蒸發(fā)轉(zhuǎn)移到大陸形成冰川，造成海平面下降，間冰期相反。4．海溫-海平面變化

——海水溫度升降引起海水體積變化導致海平面升降變化。5．沉積-海平面變化——河流將沉積物搬運入海，使海盆容積變小，引起海平面單向上升。3.2.1冰川性海平面變化的一般特點全球的一致性現(xiàn)在的海洋相互之間都是連通的，因此海平面的任何波動必然會通過世界海洋的傳遞，因此具有全球性，而與某一地區(qū)有無冰川無關(guān)。海水溫度變化、沉積作用、冰川體積變化的影響作用較大。130(或150)kaBP來氣候與環(huán)境變化130(或150)kaBP來，氣候與環(huán)境變化是目前第四紀氣候變化研究的重點，包括末次間冰期、末次冰期和冰后期。①晚更新世(末次間冰期—末次冰期)氣候變化這一時段大約從130(或150kaBP開始到11kaBP左右，包括里斯－玉木間冰期和玉木冰期。末次間冰期始于130kaBP左右，終于75kaBP，是一個溫暖氣候階段，其最溫暖期大約在開始的120kaBP左右，當時年均溫比現(xiàn)在約高

2～3℃，以后氣溫渡動下降，在75kaBP進人末次冰期。末次間冰期內(nèi)世界許多沿海地帶發(fā)生海侵(如歐洲北部沿海、中國華北平原東部)。阿爾卑斯地區(qū)的研究成果推動了全世界第四紀古冰川的研究，歐洲、北美、亞洲等地相繼發(fā)現(xiàn)了古冰川。我國李四光教授也在廬山發(fā)現(xiàn)了古冰川遺跡，并進行了冰期劃分。世界各地劃分的冰期與阿爾卑斯地區(qū)有較好對比（見下表），反映了氣候變化的全球性特點。暖冷第四節(jié)晚更新世以來的海平面變化一、晚更新世海平面(130—11kaBP)變化這一階段包括末次間冰期和末次冰期，后者海平面歷史研究詳于前者。130—75kaBP的未次間冰期的海平面變化歷史，據(jù)新幾內(nèi)亞海成階地珊瑚礁臺的鈾系法測年資料，揭示出有120kaBP、100kaBP和80kaBP3個高海平面時期；可與大西洋巴巴多斯島的3個高海平面：巴巴多斯Ⅲ(125kaBP)、巴巴多斯Ⅱ(103kaBP)和巴巴多斯I(82kaBP)對比。新幾內(nèi)亞海成階地經(jīng)校正后，其中只有120kaBP的海平面比現(xiàn)代海平面

高6m

，其他都低于現(xiàn)代海平面，并呈現(xiàn)下降趨勢。據(jù)有孔蟲和其他資料分析，120kaBP(末次間冰期初期)高海平面階段水溫比現(xiàn)在高2～3℃。75－11kaBP的末次冰期海平面波動下降趨勢明顯，尤其是20－14kaBP間世界幾個大陸架上的試樣14C年齡資料表明，世界海平面繼晚更世以來的降勢，在此期間達到130kaBP以來的最低點(下圖)，海平面位于－100～－135m不等，如北美－105m、日本－135m、黑海－110m、尼日利亞－100m，中國－150m左右，這是目前了解最多的一個全球沿海地帶環(huán)境變化時代。由于全球性海退，各洲大陸的島嶼岸線外推幾公里至幾百公里不等，大部分陸架露出水面許多近岸島嶼與陸地相聯(lián)，內(nèi)海形成湖或縮小，大陸面積暫時增加約10％，氣候的大陸性增強動、植物發(fā)生相應的遷移，在露出的陸架上可形成有價值的砂礦和陸相沉積物。中國130－14kaBP海平面變化史是根據(jù)沿海陸架鉆孔與平原海陸相交互地層和貝殼堤推斷的。130一75kaBP的末次間冰期，中國沿岸普遍發(fā)生海侵，沉積了平原下伏的E層海相層(渤海稱第一海相層)。進次海侵歷史約經(jīng)歷了35ka,海平面時有波動，最高海平面出現(xiàn)在

120kaBP左右的白洋淀海侵

(與巴巴多斯Ⅲ同期)，海平面比現(xiàn)在海平面高5～7m。據(jù)沉積物中含有現(xiàn)生活在黃海以南水域的伊沙伯麗蛤等暖水種化石，推斷當時黃海水域水溫為18～20℃，比現(xiàn)在高3℃。70——40kaBP間末次冰期(大理冰期)早冰階，中國東部沿岸普遍發(fā)生海退，海水撤出黃海陸架，海岸線位于－75m處，稱黃海海退(或黃海冷期)；當時東海陸架海岸線在－100m左右。在海水退去的陸架上約35ka內(nèi)為荒涼的干冷草原。渤海西部沉積了D層陸相層。40——25kaBP左右是一個相對溫暖的氣候期(“中黃海暖期”)，中國東部發(fā)生太湖海侵這次海侵歷時不長，在渤海西部沉積了C層海相層(渤海西稱第二海相層)。25——14kaBP末次冰期(大理冰期)晚冰階，海平面大幅度震蕩下降，在18－15kaBP間，中國東部發(fā)生130kaBP來的最大規(guī)模的東海海退(圖10－20)。從陸架上水下－112m、－136m、－141m和－115m埋藏的殘余貝殼堤，可反映海水分階段再次撤出沿海陸架。在東海陸架上當時海岸線最低時在－150m左右(14C16000－14780a)。長江、黃河在露出的陸架上往東推進，長江東進約600km，其尾閭在水深－150—－160m左右。渤海洼地和露出的陸架上沉積了B層陸相層(包括黃土和長江三角洲沉積)，北方哺乳動物(如野牛)游移其間。在朝鮮濟洲島與中國臺灣孤形連線以西，這片再度出露且范圍更大的陸架上，再次呈現(xiàn)干冷草原環(huán)境。14－11kaBP世界氣候冷暖變化劇烈，海平面隨之發(fā)生幅度較小的變化，但中國資料尚欠不足，估計這段時期海平面回升到－30～－40m。沿岸島嶼(包括臺灣)與大陸最后分離發(fā)生在14—12kaBP間。二、全新世(11kaBP)海平面變化全新世(冰后期)是一個全球溫暖期，除南北極冰蓋變化不大外，世界其它冰蓋和中緯山地冰川全部或大部分消融，在11－6kaBP(至5kaBP的大西洋期)全球海平面急劇震蕩上升，以后上升速度減慢并逐漸過渡到現(xiàn)代海平面，以上推論是建立在大量近岸泥炭（部分地區(qū)用貝殼或珊瑚亞化石）14C年齡基礎(chǔ)上的。中國全新世海平面歷史大致分為三段：

我國的全新世海平面波動經(jīng)歷了三個階段，即上升－最高－下降

（1）上升階段（10～6ka

BP）：由于氣候的轉(zhuǎn)暖，海平面快速上升。在10～8ka

BP期間，海平面從約40m上升到15～20

m；到8～6ka

BP已上升到5

m。

（2）高海平面階段（6～5ka

BP）：從北到南都發(fā)生了海侵，渤海稱為黃驊海侵，海岸線相當現(xiàn)今向西推進了80～100ka；東海稱為鎮(zhèn)江海侵，海岸線達沭陽－洪澤－鎮(zhèn)江－常州－杭州一線，長江口退縮到鎮(zhèn)江。這個時期的海平面比現(xiàn)今高2-4m。

（3）下降階段（5～0ka

BP）：海平面在波動中下降，達到目前的海平面位置。在渤海灣西岸，留下了這個時期海平面下降形成的四道貝殼堤，貝殼堤VI、貝殼堤III、貝殼堤II、貝殼堤I。天津?qū)幒涌h漢沽區(qū)貝殼堤。天津貝殼堤冰期－－－第四紀時期全球性的降溫期，此期內(nèi)發(fā)生大規(guī)模的冰川活動，極地（高山）冰蓋擴大，并向中緯推進（高山冰川下移），從而引起生物遷移和部分滅絕。1．冰期與間冰期及其環(huán)境特征（1）冰期與間冰期間冰期－－－兩次冰期之間全球性的增溫期，地表大量的冰雪消融以致消失，大陸冰川消失或向高緯后退，高山區(qū)由山下向山上后退，同樣引起生物遷移，但伴之以生物繁榮。

間冰期冰

期暖冷比冰期更小的氣候期

冰階－－一次冰期發(fā)展過程中的一個冰川發(fā)展階段。其范圍小于該冰期的最大范圍。

間冰階－－2個冰階之間相對溫暖的氣候寒冷階段，某些地區(qū)的冰川可能消失，但是是局部的。間冰期冰

期暖冷冰階間冰階（2）冰期、間冰期環(huán)境特征氣溫和降水量——冰期干冷，降水??；間冰期溫暖，降水多。冰雪層——冰期覆蓋面積大，間冰期小。氣候帶移動——寒冷、溫暖氣候帶遷移、變化海平面變化——冰期下降、間冰期上升微觀氣候標志由于微觀氣候標志存在的廣泛性，在古氣候研究中越來越引起人們的關(guān)注。目前比較成熟和常用的微觀氣候標志主要有以下幾種：（1）氧同位素冰期環(huán)境:

海洋沉積物中

O18/O16——高

極地冰蓋中

O18/O16——低（2）粘粒分子率（SiO2/Al2O3、SiO2/Fe2O3）比值低——濕熱，比值高——干冷（3）CaCO3含量冰期——CaCO3高，間冰期——CaCO3低

（4）磁化率一般地：磁化率大——溫濕，磁化率小——干冷（5）粘土礦物

一般地：高嶺土——濕熱，伊利石——干冷黃土