第四纪海平面演化

1、一、海面和海面变化概念一、海面和海面变化概念海洋水体的真实表面，它是有形海洋水体的真实表面，它是有形的，处于永不停顿的运动之中的，处于永不停顿的运动之中 。 海平面不平海平面不平海面地形海面地形 sea level sea-level sea surface 某一统计时段内海面的平均位置，某一统计时段内海面的平均位置，假想的平面，陆高海深测量的基准面。假想的平面，陆高海深测量的基准面。 基准面不准基准面不准海面不静海面不静 地球重力场的等位面地球重力场的等位面 大地水准面隆起大地水准面隆起大地水准面隆起大地水准面隆起 (geoidal depression):新几内亚北新几内亚北+81米米大地

2、水准面凹陷大地水准面凹陷大地水准面凹陷大地水准面凹陷 (geoidal hump)印度半岛印度半岛南南-113米米全球海面地形全球海面地形-大地水准面的起伏大地水准面的起伏全球海面地形立体影像图2. 对海面变化的理解对海面变化的理解海面变化指的是海面的垂直升降。海面变化指的是海面的垂直升降。 广义广义-狭义狭义 秒秒-百万年；百万年； 如何度量如何度量? 2. 对海面变化的理解对海面变化的理解 陆地坐标系陆地坐标系 海面相对于地面海面相对于地面的升降变化，日常经验的升降变化，日常经验 地心坐标系地心坐标系 海面与地心之间海面与地心之间距离的变化距离的变化2. 对海面变化的理解对海面变化的理解

3、海面在地心坐标系中的升降运海面在地心坐标系中的升降运动；是一种动；是一种独立的独立的运动体系运动体系-与地与地面升降运动无关。面升降运动无关。 相对海面变化是海面升降运动相对海面变化是海面升降运动与地面升降运动的与地面升降运动的合运动合运动； 从全球一致到全球不一致从全球一致到全球不一致沉沉积积和和侵侵蚀蚀构构造造和和均均衡衡压压实实3. 对几对术语的理解对几对术语的理解 是岸线变迁的垂直分量和水平分量，是岸线变迁的垂直分量和水平分量， 都是相对海面变化的表现形式和重要都是相对海面变化的表现形式和重要信息源。信息源。海面与地面的交线海面与地面的交线从岸线摆动研究海面变化从岸线摆动研究海面变化海

4、面升降各分量图解海面升降各分量图解3. 对几对术语的理解对几对术语的理解具有指示相对海面变化的意义具有指示相对海面变化的意义侧重于地层学侧重于地层学渤海及其西岸的晚更新世海侵层渤海及其西岸的晚更新世海侵层一、一、 前第四纪海面变化前第四纪海面变化 寒武纪晚期寒武纪晚期(高高) 侏罗纪早期侏罗纪早期(低低) 白垩纪晚期白垩纪晚期(高高) 晚新生代晚新生代(低低) 升降幅度约升降幅度约400米米一、一、 前第四纪海面变化前第四纪海面变化 三高三低，趋于降低三高三低，趋于降低 古新世古新世始新世始新世() 渐新世晚渐新世晚期期() 中新世中期中新世中期() 中新中新世晚期世晚期()* 上新世上新世(

5、) 第第四纪四纪() *距今距今1400万年，东南极冰原形成万年，东南极冰原形成2亿5千万年来的全球海面变化过程二、二、 更新世海面变化更新世海面变化二、二、 更新世海面变化更新世海面变化更新世高海面图最近26万年来的海面变化曲线最近15万年来的海面变化曲线三、最近两万年以来的海面变化三、最近两万年以来的海面变化 盛冰期最低海面盛冰期最低海面 按冰川体积估算相当于按冰川体积估算相当于102-163米，米，扣除洋底水均衡下沉为扣除洋底水均衡下沉为91-117米。米。 通常采用值通常采用值 。 盛冰期最低海面盛冰期最低海面 中国东部海面中国东部海面9821米米 大陆架海面遗迹高度不等于古海大陆架海

6、面遗迹高度不等于古海面高度，面高度，6636米。米。 盛冰期陆桥图末次冰期最盛期末次冰期最盛期(距今距今21-17千年前千年前)某些大陆桥的大至范围某些大陆桥的大至范围 晚冰期海面波动晚冰期海面波动 5000年回升了年回升了7080%，中国东部平均上升速度，中国东部平均上升速度18.2毫米毫米/年年。与与“三冷二暖三冷二暖”气气候波动相对应。中国东部海面在三候波动相对应。中国东部海面在三次冷期的下降速度都大于次冷期的下降速度都大于10毫米毫米/年，波林暖期年，波林暖期700多年的平均上升多年的平均上升速度速度64毫米毫米/年。年。东海陆架岸线变迁图第第气候气候-海面波动期海面波动期(距距今今1

7、8.010.9千年前千年前)的的8条海条海岸线，可划分为岸线，可划分为4个徘徊期个徘徊期3个个推进期推进期 1W(18.0 15.0 ) 晚冰期，晚冰期，150 160m；1A(15.0 14.4 ) 推进到推进到110 120 m，一般一般40km，最大最大140km；2W(14.4 13.2 ) 老仙女木老仙女木冷期，冷期，110 120m；2A(13.2 12.4 ) 波林暖期，波林暖期，北部北部570km，南部，南部350km，中部中部150km；3W( 12.4 12.1 ) 中仙女木中仙女木冷期，后撤冷期，后撤10 20km；3A(12.1 11.5 ) 阿勒罗德暖阿勒罗德暖期，沿

8、深切河谷成曲折岸线；期，沿深切河谷成曲折岸线；4W(11.5 10.9 ) 新仙女木新仙女木冷期，后撤冷期，后撤50km； 全新世海面变化全新世海面变化 早全新世海面快速上升，距今早全新世海面快速上升，距今6000年前后已接近现代高度。年前后已接近现代高度。 伴随有多次小幅度的波动。伴随有多次小幅度的波动。 全新世海面变化全新世海面变化 曾经有过争论，焦点是曾经有过争论，焦点是 全新全新世中期海面是否曾高于现代世中期海面是否曾高于现代?。 结论结论 由于全球性的的均衡调由于全球性的的均衡调整，世界各地记录的海面变化过整，世界各地记录的海面变化过程各不相同，基本上可划分为程各不相同，基本上可划分

9、为6个带。个带。四、四、 近期海面变化趋势近期海面变化趋势 近百年来的海面变化趋势近百年来的海面变化趋势 验潮站记录表明全球平均海面上升验潮站记录表明全球平均海面上升速度为速度为1015厘米厘米/100年年。 与气温波动有较好的对应关系。与气温波动有较好的对应关系。 未来海面变化趋势预测未来海面变化趋势预测 冰川消融、海洋热膨胀。冰川消融、海洋热膨胀。 未来海面变化趋势预测未来海面变化趋势预测 IPCC (2001)各方案预各方案预估值的范围为估值的范围为988cm (1990-2100AD). IPCC (1995) 最具代表性的最具代表性的IS92a方案方案最佳估计最佳估计49厘米的分项值

10、是厘米的分项值是 冰川冰冰川冰盖盖16厘米、格陵兰冰原厘米、格陵兰冰原6厘米、南极冰厘米、南极冰原原-1厘米、热膨胀厘米、热膨胀28厘米。厘米。 未来海面变化趋势预测未来海面变化趋势预测 更具现实意义。在地壳上升区海面上升更具现实意义。在地壳上升区海面上升减慢转为下降，在地壳下沉区海面加速减慢转为下降，在地壳下沉区海面加速上升。上升。 海岸升降、海面变形海岸升降、海面变形 未来海面变化趋势预测未来海面变化趋势预测 同气候变化预测的基本原则同气候变化预测的基本原则“”。太湖流域2030年海面地面变化潜在影响区分布图方案方案海面上升海面上升（cm）面积面积（km2）增加比率增加比率（%）2000年

11、年02672030低低23356332030中中31388452030高高63591121第三节第三节 海面变化的原因海面变化的原因 三种三种和三种和三种 绝对海面变化基本机制图 q在绝对海面变化机制之外，加上地在绝对海面变化机制之外，加上地面升降运动机制。面升降运动机制。q海面变化研究是涉及水圈、大气圈海面变化研究是涉及水圈、大气圈和岩石圈的综合研究课题。和岩石圈的综合研究课题。海水体积变化海水体积变化冰川型海面冰川型海面升降运动升降运动()，第四第四纪海面变化的主要类型纪海面变化的主要类型全球冰体积数据Flint (1971) - 24.06106 km3 (水体积水体积当量当量)； (海

12、面当量海面当量)Hughes(1981) - 84.174 97.829 106 km3 (水体积当量水体积当量)； (海海面当量面当量)千年千年-毫米级；增加说和循环说毫米级；增加说和循环说A.Penck (1934) - ; Perry (1967) - 30亿年，亿年， =0.7海底“烟囱”二、二、 海水密度变化海水密度变化温密度变化数据海水温度、密度变化海水温度、密度变化 Fairbridge (1961) - 海洋表层到底海洋表层到底层升温层升温1，海面上升，海面上升IPCC (1995) - IS92a-AD2100 预测预测方案方案49厘米海面上升量中海洋热膨厘米海面上升量中海洋

13、热膨胀的贡献是胀的贡献是 Pattulo (1955) - 对月均海面对月均海面 温温度影响度影响，盐度影响盐度影响洋盆容积变化洋盆容积变化 海底扩张速度和洋中脊体积变化海底扩张速度和洋中脊体积变化 现代海洋中洋中脊的体积是现代海洋中洋中脊的体积是1.6108，海水体积是海水体积是1.35 109，洋中脊体积是，洋中脊体积是海水体积的海水体积的12%，这部分体积相当于，这部分体积相当于300米海面升降量。米海面升降量。洋盆容积变化洋盆容积变化 造山型海面升降运动造山型海面升降运动()造山期导致全球性海退造山期导致全球性海退 造陆型海面升降运动造陆型海面升降运动() 造陆期导致全球性海退造陆期导致全球性海退洋盆容积变化洋盆容积变化 盖奥特盖奥特()现象现象 冰川均衡、水均衡、全球均衡调冰川均衡、水均衡、全球均衡调整整8 maBP直布罗陀海峡封闭直布罗陀海峡封闭， 7-5百百万年前成盆地。万年前成盆地。地中海盆