第十章第四紀(jì)

第十章

第三節(jié)第四紀(jì)海平面變化

主講：蘇強(qiáng)PPT制作：樊輝資料搜集：劉江富校對(duì)：溫馨學(xué)習(xí)要點(diǎn)掌握第四紀(jì)海平面變化的一般特點(diǎn)掌握中國第四紀(jì)氣候及其演化了解海平面變動(dòng)標(biāo)志了解海平面波動(dòng)原因“絕對(duì)”海平面,是海水表面的絕對(duì)平面，可以用一些穩(wěn)定的、不會(huì)被構(gòu)造或均衡作用改變的基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差來測(cè)量(如古生物化石、標(biāo)準(zhǔn)地層、同位素絕對(duì)年齡測(cè)定等）?！跋鄬?duì)”海平面，即所記錄的相對(duì)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(duì)海平面。海平面簡(jiǎn)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(duì)變化。平均海平面高度：多年的每小時(shí)潮位的平均值。準(zhǔn)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(duì)高度變化來推斷相對(duì)海平面變化。準(zhǔn)海平面變化量：與各種標(biāo)志獲得的古海平面的相對(duì)變化量。海侵（海進(jìn)）沉積物：由上至下，由細(xì)變粗，碳酸鹽變?yōu)樗樾紟r。海退沉積物：由上至下，由粗變細(xì)。海進(jìn)和海退成因：氣候變化；地球自轉(zhuǎn)速度變化；構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；地球的膨脹與收縮。維爾（P.R.Vail，1976）指出寒武紀(jì)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(diǎn)。從J開始，海平面迅速上升，K3達(dá)最高峰，然后逐漸下降至今。期間還有過許多不同時(shí)間尺度和升降幅度的波動(dòng)周期(見3-2圖)。補(bǔ)充白堊紀(jì)。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(dòng)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(jì)海平面變化標(biāo)志珊瑚礁:珊瑚蟲形成的（棘皮、軟體、腔腸動(dòng)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(biāo)志。

珊瑚礁貝殼堤:海參的貝殼及其碎片、細(xì)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(fēng)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(jī)制1．構(gòu)造-海平面變化——海底擴(kuò)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(zhǔn)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(dòng)有關(guān)。3．冰川-海平面變化

—

M—冰期時(shí)，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(dǎo)致海平面升降變化。5．沉積-海平面變化——河流將沉積物搬運(yùn)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(diǎn)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(dòng)必然會(huì)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(jì)氣候變化研究的重點(diǎn)，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(shí)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(gè)溫暖氣候階段，其最溫暖期大約在開始的120kaBP左右，當(dāng)時(shí)年均溫比現(xiàn)在約高

2～3℃，以后氣溫渡動(dòng)下降，在75kaBP進(jìn)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(dòng)了全世界第四紀(jì)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(jìn)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(duì)比（見下表），反映了氣候變化的全球性特點(diǎn)。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(tái)的鈾系法測(cè)年資料，揭示出有120kaBP、100kaBP和80kaBP3個(gè)高海平面時(shí)期；可與大西洋巴巴多斯島的3個(gè)高海平面：巴巴多斯Ⅲ(125kaBP)、巴巴多斯Ⅱ(103kaBP)和巴巴多斯I(82kaBP)對(duì)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(shì)。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(dòng)下降趨勢(shì)明顯，尤其是20－14kaBP間世界幾個(gè)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(shì)，在此期間達(dá)到130kaBP以來的最低點(diǎn)(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(gè)全球沿海地帶環(huán)境變化時(shí)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(shí)增加約10％，氣候的大陸性增強(qiáng)動(dòng)、植物發(fā)生相應(yīng)的遷移，在露出的陸架上可形成有價(jià)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(jìn)次海侵歷史約經(jīng)歷了35ka,海平面時(shí)有波動(dòng)，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(dāng)時(shí)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(dāng)時(shí)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(gè)相對(duì)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(shí)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(dāng)時(shí)海岸線最低時(shí)在－150m左右(14C16000－14780a)。長江、黃河在露出的陸架上往東推進(jìn)，長江東進(jìn)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(dòng)物(如野牛)游移其間。在朝鮮濟(jì)洲島與中國臺(tái)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(jì)這段時(shí)期海平面回升到－30～－40m。沿岸島嶼(包括臺(tái)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(gè)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(dòng)經(jīng)歷了三個(gè)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(dāng)現(xiàn)今向西推進(jìn)了80～100ka；東海稱為鎮(zhèn)江海侵，海岸線達(dá)沭陽－洪澤－鎮(zhèn)江－常州－杭州一線，長江口退縮到鎮(zhèn)江。這個(gè)時(shí)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(dòng)中下降，達(dá)到目前的海平面位置。在渤海灣西岸，留下了這個(gè)時(shí)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(jì)時(shí)期全球性的降溫期，此期內(nèi)發(fā)生大規(guī)模的冰川活動(dòng)，極地（高山）冰蓋擴(kuò)大，并向中緯推進(jìn)（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(gè)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(gè)冰階之間相對(duì)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(dòng)——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(biāo)志由于微觀氣候標(biāo)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(biāo)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