第十章第四纪

第十章

第三节第四纪海平面变化

主讲：苏强PPT制作：樊辉资料搜集：刘江富校对：温馨学习要点掌握第四纪海平面变化的一般特点掌握中国第四纪气候及其演化了解海平面变动标志了解海平面波动原因“绝对”海平面,是海水表面的绝对平面，可以用一些稳定的、不会被构造或均衡作用改变的基准点之间的高差来测量(如古生物化石、标准地层、同位素绝对年龄测定等）。“相对”海平面，即所记录的相对于陆地的位置。那些野外证据(古海岸线、珊瑚礁、海蚀穴、红树林等等)一般只指示相对海平面。海平面简介：海平面是海水和大气层的交界面，海岸线是海水和陆地的交界线。全世界海岸线总长为44万公里，其中大约80%为基岩海岸，20%为砂泥质海岸。海平面变化：平均海面与陆地观察站之间高度的相对变化。平均海平面高度：多年的每小时潮位的平均值。准海平面变化：以陆地观察站为基础，用平均海平面与陆地的相对高度变化来推断相对海平面变化。准海平面变化量：与各种标志获得的古海平面的相对变化量。海侵（海进）沉积物：由上至下，由细变粗，碳酸盐变为碎屑岩。海退沉积物：由上至下，由粗变细。海进和海退成因：气候变化；地球自转速度变化；构造运动；地球的膨胀与收缩。维尔（P.R.Vail，1976）指出寒武纪以来，全球海平面变化大致发生过两次大的升降循环，每次周期约3亿年。从O-C1是高海面期，以后下降，J1降到最低点。从J开始，海平面迅速上升，K3达最高峰，然后逐渐下降至今。期间还有过许多不同时间尺度和升降幅度的波动周期(见3-2图)。补充白垩纪。类型沉积物地貌沉没的泻湖沉积物、湿地泥炭、海滩沉积物、滨岸化石、珊瑚礁、沿岸沙堤、原地生长的哺乳动物化石古河谷、三角洲、冰蚀冰积形态、灰岩溶剂、海成阶地陆地上抬升的海相地层、贝壳堤海蚀穴、海成阶地、上升海滩第四纪海平面变化标志珊瑚礁:珊瑚虫形成的（棘皮、软体、腔肠动物），低潮线以下50米，20米最佳，20-30度海水中，是地壳上升或者下降的标志。

珊瑚礁贝壳堤:海参的贝壳及其碎片、细粉砂、泥质组成，与海岸大致平行的堤状堆积体，形成于高潮线附近。天津的贝壳堤记录了天津沧海桑田的过程。贝壳堤的地板作为平均海面，顶部不作为。

大连海蚀地貌福建海蚀地貌-半洋石帆

福建海蚀地貌-弥勒佛像福建海蚀地貌-海坛天神

福建海蚀地貌-青蛙全球寒暖洋流分布图厄尔尼诺现象：是在秘鲁厄瓜多尔一代的渔民称呼异常气候现象的名词。指太平洋东部和中部的热带海洋的海水温度异常变暖，一些地区干旱，一些地区降雨多，每四年发生一次。太平洋区域的季风洋流从美洲流向亚洲，给印尼带来热带降雨，由于发生逆转使得美洲降雨是地球出现厄尔尼诺现象。拉尼娜现象：赤道东太平洋海表水温度异常降低，一般发生在厄尔尼诺现象之后。（三）海平面变化机制1．构造-海平面变化——海底扩张、洋脊增长、洋盆容积减少，引起海平面上升，反之，海平面下降。2．大地水准面-海平面变化

——与地壳局部结构、构造、地球重力不均和地球转动有关。3．冰川-海平面变化

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M—冰期时，海水蒸发转移到大陆形成冰川，造成海平面下降，间冰期相反。4．海温-海平面变化

——海水温度升降引起海水体积变化导致海平面升降变化。5．沉积-海平面变化——河流将沉积物搬运入海，使海盆容积变小，引起海平面单向上升。3.2.1冰川性海平面变化的一般特点全球的一致性现在的海洋相互之间都是连通的，因此海平面的任何波动必然会通过世界海洋的传递，因此具有全球性，而与某一地区有无冰川无关。海水温度变化、沉积作用、冰川体积变化的影响作用较大。130(或150)kaBP来气候与环境变化130(或150)kaBP来，气候与环境变化是目前第四纪气候变化研究的重点，包括末次间冰期、末次冰期和冰后期。①晚更新世(末次间冰期—末次冰期)气候变化这一时段大约从130(或150kaBP开始到11kaBP左右，包括里斯－玉木间冰期和玉木冰期。末次间冰期始于130kaBP左右，终于75kaBP，是一个温暖气候阶段，其最温暖期大约在开始的120kaBP左右，当时年均温比现在约高

2～3℃，以后气温渡动下降，在75kaBP进人末次冰期。末次间冰期内世界许多沿海地带发生海侵(如欧洲北部沿海、中国华北平原东部)。阿尔卑斯地区的研究成果推动了全世界第四纪古冰川的研究，欧洲、北美、亚洲等地相继发现了古冰川。我国李四光教授也在庐山发现了古冰川遗迹，并进行了冰期划分。世界各地划分的冰期与阿尔卑斯地区有较好对比（见下表），反映了气候变化的全球性特点。暖冷第四节晚更新世以来的海平面变化一、晚更新世海平面(130—11kaBP)变化这一阶段包括末次间冰期和末次冰期，后者海平面历史研究详于前者。130—75kaBP的未次间冰期的海平面变化历史，据新几内亚海成阶地珊瑚礁台的铀系法测年资料，揭示出有120kaBP、100kaBP和80kaBP3个高海平面时期；可与大西洋巴巴多斯岛的3个高海平面：巴巴多斯Ⅲ(125kaBP)、巴巴多斯Ⅱ(103kaBP)和巴巴多斯I(82kaBP)对比。新几内亚海成阶地经校正后，其中只有120kaBP的海平面比现代海平面

高6m

，其他都低于现代海平面，并呈现下降趋势。据有孔虫和其他资料分析，120kaBP(末次间冰期初期)高海平面阶段水温比现在高2～3℃。75－11kaBP的末次冰期海平面波动下降趋势明显，尤其是20－14kaBP间世界几个大陆架上的试样14C年龄资料表明，世界海平面继晚更世以来的降势，在此期间达到130kaBP以来的最低点(下图)，海平面位于－100～－135m不等，如北美－105m、日本－135m、黑海－110m、尼日利亚－100m，中国－150m左右，这是目前了解最多的一个全球沿海地带环境变化时代。由于全球性海退，各洲大陆的岛屿岸线外推几公里至几百公里不等，大部分陆架露出水面许多近岸岛屿与陆地相联，内海形成湖或缩小，大陆面积暂时增加约10％，气候的大陆性增强动、植物发生相应的迁移，在露出的陆架上可形成有价值的砂矿和陆相沉积物。中国130－14kaBP海平面变化史是根据沿海陆架钻孔与平原海陆相交互地层和贝壳堤推断的。130一75kaBP的末次间冰期，中国沿岸普遍发生海侵，沉积了平原下伏的E层海相层(渤海称第一海相层)。进次海侵历史约经历了35ka,海平面时有波动，最高海平面出现在

120kaBP左右的白洋淀海侵

(与巴巴多斯Ⅲ同期)，海平面比现在海平面高5～7m。据沉积物中含有现生活在黄海以南水域的伊沙伯丽蛤等暖水种化石，推断当时黄海水域水温为18～20℃，比现在高3℃。70——40kaBP间末次冰期(大理冰期)早冰阶，中国东部沿岸普遍发生海退，海水撤出黄海陆架，海岸线位于－75m处，称黄海海退(或黄海冷期)；当时东海陆架海岸线在－100m左右。在海水退去的陆架上约35ka内为荒凉的干冷草原。渤海西部沉积了D层陆相层。40——25kaBP左右是一个相对温暖的气候期(“中黄海暖期”)，中国东部发生太湖海侵这次海侵历时不长，在渤海西部沉积了C层海相层(渤海西称第二海相层)。25——14kaBP末次冰期(大理冰期)晚冰阶，海平面大幅度震荡下降，在18－15kaBP间，中国东部发生130kaBP来的最大规模的东海海退(图10－20)。从陆架上水下－112m、－136m、－141m和－115m埋藏的残余贝壳堤，可反映海水分阶段再次撤出沿海陆架。在东海陆架上当时海岸线最低时在－150m左右(14C16000－14780a)。长江、黄河在露出的陆架上往东推进，长江东进约600km，其尾闾在水深－150—－160m左右。渤海洼地和露出的陆架上沉积了B层陆相层(包括黄土和长江三角洲沉积)，北方哺乳动物(如野牛)游移其间。在朝鲜济洲岛与中国台湾孤形连线以西，这片再度出露且范围更大的陆架上，再次呈现干冷草原环境。14－11kaBP世界气候冷暖变化剧烈，海平面随之发生幅度较小的变化，但中国资料尚欠不足，估计这段时期海平面回升到－30～－40m。沿岸岛屿(包括台湾)与大陆最后分离发生在14—12kaBP间。二、全新世(11kaBP)海平面变化全新世(冰后期)是一个全球温暖期，除南北极冰盖变化不大外，世界其它冰盖和中纬山地冰川全部或大部分消融，在11－6kaBP(至5kaBP的大西洋期)全球海平面急剧震荡上升，以后上升速度减慢并逐渐过渡到现代海平面，以上推论是建立在大量近岸泥炭（部分地区用贝壳或珊瑚亚化石）14C年龄基础上的。中国全新世海平面历史大致分为三段：

我国的全新世海平面波动经历了三个阶段，即上升－最高－下降

（1）上升阶段（10～6ka

BP）：由于气候的转暖，海平面快速上升。在10～8ka

BP期间，海平面从约40m上升到15～20

m；到8～6ka

BP已上升到5

m。

（2）高海平面阶段（6～5ka

BP）：从北到南都发生了海侵，渤海称为黄骅海侵，海岸线相当现今向西推进了80～100ka；东海称为镇江海侵，海岸线达沭阳－洪泽－镇江－常州－杭州一线，长江口退缩到镇江。这个时期的海平面比现今高2-4m。

（3）下降阶段（5～0ka

BP）：海平面在波动中下降，达到目前的海平面位置。在渤海湾西岸，留下了这个时期海平面下降形成的四道贝壳堤，贝壳堤VI、贝壳堤III、贝壳堤II、贝壳堤I。天津宁河县汉沽区贝壳堤。天津贝壳堤冰期－－－第四纪时期全球性的降温期，此期内发生大规模的冰川活动，极地（高山）冰盖扩大，并向中纬推进（高山冰川下移），从而引起生物迁移和部分灭绝。1．冰期与间冰期及其环境特征（1）冰期与间冰期间冰期－－－两次冰期之间全球性的增温期，地表大量的冰雪消融以致消失，大陆冰川消失或向高纬后退，高山区由山下向山上后退，同样引起生物迁移，但伴之以生物繁荣。

间冰期冰

期暖冷比冰期更小的气候期

冰阶－－一次冰期发展过程中的一个冰川发展阶段。其范围小于该冰期的最大范围。

间冰阶－－2个冰阶之间相对温暖的气候寒冷阶段，某些地区的冰川可能消失，但是是局部的。间冰期冰

期暖冷冰阶间冰阶（2）冰期、间冰期环境特征气温和降水量——冰期干冷，降水小；间冰期温暖，降水多。冰雪层——冰期覆盖面积大，间冰期小。气候带移动——寒冷、温暖气候带迁移、变化海平面变化——冰期下降、间冰期上升微观气候标志由于微观气候标志存在的广泛性，在古气候研究中越来越引起人们的关注。目前比较成熟和常用的微观气候标志主要有以下几种：（1）氧同位素冰期环境:

海洋沉积物中

O18/O16——高

极地冰盖中

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

（4）磁化率一般地：磁化率大——温湿，磁化率小——干冷（5）粘土矿物

一般地：高岭土——湿热，伊利石——干冷黄土是中国北方第四季主要沉积物，黄土—古土壤系所反映的寒暖气候变化多波动模式基本上代表了中国北方季风区的第四纪气候变化历史。第四季气候变化梗概中国上新世气候：青藏高原大部分地区与东部相连还把1000米以上，三大地貌阶梯尚未形成，受行星风系影响，气候带大体呈纬向分布从北而南是暖温带，亚热带，温带。中国早更新世气候

特点：冷暖气候变化频繁，按气候特征可分为两冷加一暖三个气候时期。每个气候时期都包括更次级气候波动。中国中更新世气候是第四纪气候波动幅度最大和冷暖变化明显的时期。冷期在西部发育了中国第四纪最大规模的山岳冰川，暖期在东部广泛发育红土。中国晚更新世气候气候严寒干冷，引起中国环境巨变、生态恶化，分为末次间冰期和末次冰期两个阶段。中国全新世气候全新世气候全面转暖，与全球气候变化相似。中国的青藏高原在第四纪的加速隆升成为引起中国气东西部气候分异的主导因素。第五节气候变化原因与未来的气候与环境变化趋势主讲：王珏PPT制作：李昊鑫资料搜集：卜祝源校对：温馨五．冰期成因假说1．米兰科维奇假说2．

辛普森假说3．弗林特假说1．米兰科维奇假说

1930年南斯拉夫科学家米兰科维奇（Milankovich）提出：在太阳辐射稳定的前提下，由于其他行星对地球的影响，导致地球轨道参数的变化，从而产生冰期、间冰期。

米兰科维奇的上述假说提出后，学术界一直存在争论。直到20世纪70年代获得大量地质记录中古气候变化研究成果提供的有力支持后，才成为广泛承认的米兰科维奇学说2