（海洋地质专业论文）末次冰消期以来古黄海的环境演变及yd事件研究.pdf

末次冰消期以来古黄海的环境演变及y d 事件研究 摘要 末次冰消期本是气候变暖的时期，但期间也存在不同程度的短周期降温事件， 新仙女木事件( y o u n g e rd r y a se v e n t ，简称y d ) 就是在持续升温的情况下突然发 生的一次降温事件，也是地质历史上离现在最近表现最强烈的降温事件。它并不 受米兰科维奇地球轨道理论的控制，是一次非轨道的降温事件。目前对其形成和 传播的确切机制还处在假说和争论中。越来越多的研究表明它是一次全球性气候 变化事件。因为局部或区域的因素影响，而在不同地区表现出其在时间、周期和 表现强度的差异性。在目前持续升温的情况下，研究y d 事件的全球变化和区域 响应对了解未来气候变化及其对自然环境和对人类社会的影响有着非常重要的意 义。 中国黄东海因处在欧亚大陆和太平洋之间，世界三大季风汇集的区域，是研 究全球变化和区域响应最重要的区域之一。全球气候变化总是伴随着海平面的波 动变化，研究表明y d 时期黄东海海平面在7 2 m 一6 0 m 间振荡，形成一个口门宽 约1 9 0 k m 中心轴长约7 0 0 k m 的狭长的古海湾。末次冰消期以来古黄海对气候事件 不仅都有很好的独特响应，而且其本身也是全球变化和区域响应的产物。黄东海 西部大陆沿岸是中国经济最发达和人口最多的区域之一，持续变暖情况下突然变 冷必然带来灾难性的后果，不仅会带来自然环境的变化，而且还会引起社会动荡 甚至危及国家安全。 本文收集了全球大部分有y d 事件记录的钻孔和剖面资料建立数据库，并选 取典型站位建立4 条大联合剖面进行了对比分析。发现全球y d 事件持续的时间 为1 4 6 9 3c a lk ab p ，绝大部分在1 2 9 1 1 5c a lk ab p ，高山地区开 始的最早结束的最早，西太平洋暖池丌始的较早但结束的较晚，并影响到其周边 区域y d 事件的结束滞后，其它地区持续时间基本与北大西洋的一致。内陆地区由 于区域因素影响y d 期间的气候多有波动。y d 期间表现特征最明显的区域是位于从 格陵兰岛、北欧经青藏高原到西太平洋暖池的狭长条带上。y d 事件起源是高山区 域，特别是青藏高原，而并非北大西洋，y d 开始的信号经过i i - - 机制，很可能是 大气环流和海气交换传递到全球各地。根本的原因很可能是高山冰雪消融吸热导 致陆地一海洋大气环流的改变，导致y d 事件的发生。 在古黄海，本文通过运用年代学、磁学、地球化学、微体古生物和数值模拟 等方法和手段，对古黄海湾口门南北两侧和其内部西侧的三块泥质具代表性的 b 0 7 0 、y s d p l 0 2 、y s d p l 0 3 和y e 0 2 钻孔进行了详细的研究。恢复了末次冰消期 以来的气候环境演化，古黄海区域对最老仙女木事件( o l d e s td r y a se v e n t ) 、波令 暖期( b o i l i n g ) 、老仙女木事件( o l dd r y a se v e n t ) 、阿勒罗德( a l l e r o d ) 暖期、 y d 事件、全新世早期降温事件( 9 3c a lk ab p ) 、温暖气候适宜期、全新世中 期降温事件( 6 5 5 6 1 7c a l k ab r ) 、最高海平面事件( 4 2c a l k ab r ) 都有很好 的响应。y d 事件在古黄海的西侧和内部( 1 2 8 1 1 5c a lk a b p ) 要比东侧和口 门区( 1 2 4 5 1 1 1 8c a lk ab p ) 发生结束的早，表现的更为强烈。这是因为黑 潮分支黄海暖流在y d 时期仍然很活跃，影响到古黄海湾东部和口门区域环境的 变化。 数值模拟也证实y d 时期潮汐和潮流很强，沿古黄海口门右侧进入古海湾， 口门海槽深处为往复流，在内部浅处变为旋转流。潮流形成了三个矢量的聚合一 分离带，余流在西部和内部向东南方向流，携带泥沙出海湾在口门外沉积下来， 是济州岛西南泥质区的雏形；余流在东部向北流的趋势，在古黄海东侧中部形成 一个逆时针的环流。潮流从口门剥蚀的泥沙在此有可能沉积下来，是现代南黄海 东南部泥质区的雏形。y d 时期的海流、潮流及余流塑造了现代黄海的格局。 y d 时期古黄海的水动力较强，不断塑造着海岸，其海岸带的阶地和斜坡的坡 度都比其前后海面快速上升时期的小很多。古黄海左侧的海岸带要比右侧宽很多。 y d 时期虽然降水减少，但河流还是向海延伸。沿海平原发育着耐寒耐早的草本植 物，陆缘以针叶、落叶阔叶混交林为主，低洼沼泽地带有水生蕨类分布。 关键词：y d 事件；古黄海；环境演变；末次冰消期；全球变化；区域响应 l i s t u d yo ne n v ir o n m e n tc h a n g eo fa n c ie n ty e ii o ws e as in c e ia s td e g ia c ia t i o na n dy o u n g e rd r y a se v e n t a b s t r a c t b e i n gaw a r m i n gsr a g ei no r b i t a ls c a l ec h a n g e s ，t h el a s td e g l a c i a t i o n p e r i o dd o e s n tk e e pas t a b l ec l i m a t eb u tc h a r a c t e r i z e db ys o m e s h o r t c o o l i n ge v e n t s y o u n g e rd r y a se v e n t ( y d ) i sa na b r u p tc o o l i n ge v e n ti nt h e w a r m i n gp e r i o d ，an e a r e s ta n di n t e n s ec o o i n ge v e n ti nt h eg e o l o g i cr e c o r d n o tb e i n gc o n t r o l l e db ym i l l a n k o v i t c h so r b i t a lt h e o r y ，i ti s a h y p o o r b i t a l c o o l jn ge v e n t i t sd e f i n i t em e c h a n is mo ff o r m a t i o na n d t r a n s m i ti ss t i l li nh y p o t h e s i sa n dd i s c u s s i o n m o r ea n dm o r em a t e r i a l s a n dd a t ap r o v et h a ty di sag l o b a lc l i m a t ec h a n g e b e c a u s eo fl o c a lo r r e g i o n a lf a c t o r s ，i ts h o w sd is c r e p a n c yo nt h et i m e ，p e r i o da n di n t e n s i o n i nd i f f e r e n ta r e a s o nc u r r e n tw a r m i n gc o n d i t i o n i ti sv e r yi m p o r t a n tt o s t u d yt h eg l o b a lc h a n g ea n dr e gi o n a lr e s p o n s eo fy dt ou n d e r s t a n df u t u r e c l i m a t ec h a n g ea n dit si m p a c to nt h en a t u r a le n v i r o n m e n ta n dh u m a nf u t u r e b e t w e e ne u r a s i aa n dp a c i f i c ，y e l l o ws e aa n de a s tc h i n as e a ，i m p a c t e d b yt h et h r e ew o r l df a m o u sm o n s o o n s ，i so n eo fm o s ti m p o r t a n tr e g i o n st o s t u d yg l o b a lc h a n g ea n dl o c a lr e s p o n s e t h eg l o b a lc l i m a t ec h a n g ei sa l w a y s a t t e n d e db ys e al e v e lf l u c t u a t io n i ti n d i c a t e st h a tt h es e al e v e lo fy e l l o w s e aa n de a s tc h i n as e ao s c i l l a t e sb e t w e e n 一7 2 ma n d 一6 0 mf a t h o m1 i n e a n c i e n t y e l l o ws e ai san a r r o wa n dl o n gg u l fw i ，t ha b o u t1 9 0 k mw i d ee n t r a n c ea n d a b o u t7 0 0 k ml o n gc e n t r a la x i s a n c i e n ty e l l o ws e an o to n l yh a sg o o da n d u n i q u er e s p o n s et ot h ec li m a t ee v e n t ss i n e el a s td e g l a c i a t i o n ，b u ta l s o ist h er e s u to fg 】o b a lc h a n g ea n dr e g i o n a r e s p o n s e i tiso n eo fm o s t d e v e l o p e de c o n o m ya r e aa n dm o s tp o p u l a t i o ni nt h ew e s tm a in l a n dc o a s to f y e l o ws e a i fi tw e t sc o l ds u d d e n l yo nt h ew a r m i n gs i t u a t i o n ，c a t a s t r o p h i c c o n s e q u e n c em u s tb eb r o u g h tn o to n l yt ot h en a t u r a le n v i r o n m e n tb u tn a t i o n a l i i i s e c u r l t y m o s to fd r i l la n dp r o f i l ed a t aa b o u ty dr e c o r di nt h ew o r l da r ec o l l e c t e d t oi n s t a l l a t i o nd a t a b a s e s o m er e p r e s e n t a t i v ep o s i t i o n sa r es e l e c t e dt o e s t a b l i s h4c o m b i n e ds e c t i o n si no r d e rt oc o m p a r a t i v ea n a l y s i so ny d t h e s u s t a i n i n gt i m eo fy d i sd u r i n g1 4 6 - - 9 3c a lk ab p i nt h ew o r l d ，t h e m a i np e r i o di sd u r i n g1 2 9 - - 1 1 5c a lk ab p i tb e g i n se a r l ya n de n d se a r l y i nh i g hm o a n t a i na r e a i ti se a r l yt ob e g i nb u tt oe n dl a t ei nw e s tp a c i f i c w a r mp o o l ，w h i c hi n f l u e n c e so nt h ee n d so fy da r o u n dw e s tp a c i f i cw a r mp 0 0 1 i no t h e rp l a c e st h ep e r i o di si na c c o r dw i t hi nn o r t ha t l a n t i ca r e a b e c a u s e o fi n f l u e n c eo ft h e1 0 c a lf a c t o r s ，t h ec l i m a t ei sf l u c t u a t e di ny dp e r i o d a ti n t e r i o rc o n t i n e n t i ti s1 i e si nt h eb e l tf r o mg r e e n l a n d ，n o r t he u r o p e a n dq i n g h a i t i b e tp l a t e a ut ow e s tp a c i f i cw a r mp o o lt h a ts h o w sm o s ti n t e n s e f e a t u r e so fy d i ti n d i c a t e st h a tt h eo r i g i no fy di si nt h eh i g hm o u n t a i n e s p e c i a l l yi nq i n g h a i t i b e tp l a t e a u ，n o tn o r t h e r na t l a n t i c t h e nt h es i g n o fy di sd e l i v e r e dt ot h ew o r l db yt h es a n l em e c h a n i s mt h a tm a yw e l li sb y a t m o s p h e r ec i r c u l a t i o na n da i r s e ae x c h a n g e t h ee s s e n t i a lc a u s ef o ry d i tm u s tw e l lb et h a tt h ei c ea n ds n o wo nh i g hm o u n t a i nm e l ta n dg a i nh e a t t om a k et h eg e n e r a lc i r c u l a t i o no fl a n do c e a nc h a n g e i na n c i e n ty e l l o ws e a ，t h em o s tr e p r e s e n t a t i o n a lc o r es a m p l ei n c l u d i n g b 0 7 0 ，y s d p l 0 2 ，y s d p l 0 3a n dy e 0 2a r ed e t a i l e ds t u d yt h r o u g hb yc h r o n o l o g y ， m a g n e t i s m ，g e o c h e m i s t r y ，m i c r o p a l e o n t o l o g i c a la n dn u m e r i c a ls i m u l a t i o n t h ee v o l u t i o no fc l i m a t ea n de n v i r o n m e n ti sr e c o v e r e di nt h el a s t t d e g l a c i a t i o na ta n c i e n ty e l l o ws e a i th a sw e l lr e s p o n s et ot h es h o r tp e r i o d c l i m a t ee v e n t ss u c ha so l d e s td r y a se v e n t ，b m l i n gw a r mp e r i o d ，o l dd r y a s e v e n t ，a 1l e r e dw a r mp e r i o d ，y d ，t h ec o o li n ge v e n ta te a r l yh o l o c e n e ( 9 3 c a lk ab p ) ，c l i m a t i co p t i m u m ，t h ec o o l i n ge v e n ta tm i d d l eh o l o c e n e ( 6 5 5 6 1 7c a l k ab p ) a n dt h eh i g h e s ts e al e v e lp e r i o d ( 4 2c a l k ab p ) y da tw e s t e r na n di n t e r i o ro fa n c i e n ty e l l o ws e ab e g i n sa n di so v e re a r l y v a n dm o r ei n t e n s et h a nt h a ta te a s t e r na n dt h ee n t r a n c eo fa n c i e n ty e l l o w s e a t h er e a s o ni st h a ty e l l o ws e aw a r mc u r r e n t ，t h eb r a n c ho fk u r o s h i o ， i ss t i l la c t i v e t h er e s u l t so fn u m e r i c a ls i m u l a t i o na l s oa p p r o v et h a tt h et i d ea n d s t r e a ma r es t r o n gd u r in gy i ) p e r i o d t h e ye n t e rt h ea n c i e n tg u l fa l o n gr i g h t s i d ee n t r a n c e a td e e pa r e a ss u c ha st h ee n t r a n c eo fa n c i e n ty e l l o ws e a ， t d ec u r r e n ti sr e e t i l i n e a rc u r r e n t ，b e i n gr o t a r yc u r r e n ta ts h a l l o wa r e a t h e r ea r et h r e ep o l y m e r i z e s e p a r a t i n gb e l t so ft id a c u r r e n tv e c t o r r e s i d u a lc u r r e n tf l o w st os o u t h e a s ta tw e s t e r na n di n t e r i o ra n dc a r r y o v e r s e d i m e n to u t0 ft h eg u lfa n dd e p o s t ta tt h el o c a t i o no fm o d e r nm u ds e d i m e n t m a y b ei ti st h er u d i m e n to ft h ee d d ym u do fn o r t he a s tc h i n as e a a te a s t e r n o fa n e i e n tg u l ft h er e s i d u a lc u r r e n tf l o w st o w a r d st on o r t ha n df o r ma n a n t i c l o c k w i s ec i r c u l a r i o na tc e n t r eo fe a s t e r na n c i e n tg u l f t h es e d i m e n t d e n u d e df r o mt h ee n t r a n c em a y b ed e p o s i th e r e ，t h i si st h eb e g i no ft h ee d d y m u do fs o u t h e a s ty e l l o ws e a ( i e i s h a nm u dz o n e ) t h ep a t t e r no fm o d e r ny e l l o w s e ai sm o s ts h a p e db yo c e a nc u r r e n t ，t i d a lc u r r e n ta n dr e s i d u a lc u r r e n t i ny dp e r i o d t h es t r o n gh y d r o d y n a m i cf o r c e so fy dp e r i o df i g u r et h ec o a s to fa n c i e n t y e l l o ws e a t h eg r a d e n t0 ft e r r a c ea n ds l o p ea ty dp e r i o dc o a s t a lz o n e i ss m a l l e rt h a nt h eo n e so fs e al e v e lr i s er a p i db e f o r ea n da f t e ry d t h e l e f tc o a s t a lz o n eo f y dp e r i o di sw i d e rt h a nt h er i g h to n e t h o u g ht h e p r e c i p i t a t i o nb e c o m e sl i t t l e ，r i v e r ss t i l le x t e n dt os e a a tt h a t t i m e ，。 t h eh a r d i n e s sa n dd r o u g h te n d u r i n gh e r bp l a n tg r o w t ha tc o a s t a lp l a i n ， n e e d l e - d e f o l i a t i o nb r o a d1 e a fm i x e df o r e s tg r o w t ha tc o n t i n e n t a lm a r g i n ， a n da q u a t i cf e r n sd i s t r i b u t ea tl o w 一1 y i n gc r i p p le k e y w o r d s ：y d d e g i a c i a t i o n ，g i o b a a n c i e n ty e i | o ws e a e n v ir o n m e n te v e i u t i o n 。i a s t c h a n g e i o c ai r e s p o n s e v 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写 过的研究成果，也不包含未获得( 注；麴遗直基丝益塞壁别直盟 的! 奎拦卫窒2 或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研 究所做的任何责献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名 弗喜砂 - i - 签字日期：2 0 1 年月3 目 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权学校可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 粼一躲耄矽翩珊 签字日期：2 6 年f 月3 日 签字日期：年 月日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话 邮编 丕丛丝当地丝壅直重堑鲍堑埋丛型丛y q 空盐丛熊 0 前言 全球变化( t h eg l o b a lc h a n g e ) 的实质是全球环境的变化，是把地球的大气圈、 水圈、岩石圈和生物圈之间相互作用作为一个有机整体系统的进行研究，它着重 研究各圈层之间的界面上物理、化学和生物过程与相互作用以及人类与地球的相 互作用组成的复杂非线性多重祸合系统( 林海，2 0 0 2 ) 。全球气候变化是全球变化 研究的中心问题( y e h t 和f u c ，1 9 8 5 ) 。很多诸如w c r p ( 世界气候研究计划) 、1 g b p ( 国际地圈生物圈计划) 、i h d p ( 国际全球变化人文因素研究计划) 、d i v e r s l l l a s ( 生物多样性计划) 等重大国际计划都是关于全球气候变化的课题，而研究地球 过去的气候环境是为了对将来的气候环境进行有效预测 ( h t t p ：w w w p a g e s u n i b e c h a b o u t ) ，特别是末次冰消期以来的全球气候变化不仅导 致了地球系统发生了重大变化( s c h n e i d e rrr 等，2 0 0 1 ) ，而且是与人类生存环境关 系较近和密切的时期，它的变化对人类的生存和未来发展有着重要的意义。新仙 女木事件( y d ) 是末次冰消期中一次全球性气温急剧变冷的非轨道事件，同时， 全球海平面上升过程也受到明显影响，十几年来倍受学术界关注。对全球变化的 响应有全球共同的属性，也有区域特色，中国黄东海对末次冰消期的响应就有自 己独特性。 1 9 9 6 年开展的“1 2 6 ”我国专属经济区和大陆架勘测专项项目“海洋地质 地球物理补充调查及矿产资源评价”，着重研究海底地形、海洋生物资源、矿产资 源及海洋环境补充调查，并进行资源环境评价。其中东海e a 0 1 s 区块位于东海北 部涡旋中心，其连续的沉积记录对研究末次冰消期以来的东海古环境演变和海平 面变化有着重要的意义。1 9 9 5 年开展的“中韩合作黄海第四纪地质对比研究”项 目研究范围是南黄海东部，重点研究海平面变化，海水进退过程，地质历史时期 河流入海物质的分布，黄海的海洋动力对沉积作用的控制。目前在研的国家重点 基金项目末次冰消期来东部陆架海海洋环境的地质记录及演化过程，主要是研 究中国东部陆架海及黄海两侧末次冰盛期以来的全球变化的陆架响应关系。本文 主要是在上述工作基础上，对末次冰消期以来的黄海古海湾开展研究，重点分析 对y d 的响应。 盔达鲨逍塑丝壅直煎筮盟噩撞选奎壁y q 壅壁婴宜 0 1 研究现状 0 1 1 全球气候变化 全球变化研究计划( g c r p ) 始于1 9 8 9 年。1 9 9 0 年成立的全球变化研究行动小 组是迄今规模最大、范围最广的国际合作研究组织之一，涉及地球科学、生物科 学、环境科学、数学和物理学、天体科学和遥感技术、极地科学、社会科学、数 据库与网络化技术应用等众多的学科领域。此项目主要研究大气物理、生物学和 社会经济学以及三者之间的相互关系，研究的焦点之一就是地球系统的变化过程 和变化规律。以地球系统科学理论为指导，强调跨学科、交叉学科和跨部门、多 国参与研究，以及全球性环境问题的区域尺度和全球模式研究。从目前的发展来 看，全球变化研究是一个庞大的计划体系，它由四个相对独立又相辅相成的分计 划组成，即全球气候研究计划( w c r p ) 、国际地圈一一生物圈计划( i g b p ) 、全 球环境变化的人文因素计划和生物多样性计划( d i v e r s i t a s ) 。目前，研究热点 包括：大气组成、生态系统变化、全球碳循环、全球人文、气候多样性和变化、 全球水循环等。 全球变化是从过去到现在延续到未来的“客观过程”。根据其不同时间和不 同特征，可以概略地把它划分为三类，即过去的、现代的和未来的全球变化研究。 研究过去的全球变化p a g e s ( p a s tg l o b a lc h a n g e s ) 是为了了解地球演化的历 史和模式，从而为了解现在和预测将来及为人类今天和明天的生存与发展提供科 学的依据( k e i t ha l v e r s o n 等，2 0 0 2 ) 。过去的全球变化包括：岩石圈与水圈变 化的联系，水圈的剧烈变化主要受岩石圈变化的影响；大气圈和生物圈变化的联 系，生物圈的整体变化，导致了大气圈的组合成分发生变化，大气圈的组合成分的 变化又促进了生物圈的演变和进化；第四纪大气圈、水圈、生物圈、岩石圈之间 的联系，2 0 0 万年以前，地球上由于大气圈平均温度相差5 c 一6 ，导致冰期、问冰 期交替出现，全球海平面升降幅度达1 0 0 米左右，地球上的生物圈受到了很大的冲 击和影响，有些生物灭绝，有些生物分布发生了变化，岩石圈也有大幅度变动( 周 藕林和卢卫忠，1 9 9 8 ) 。通过冰芯( 王宁练和姚檀栋，2 0 0 3 ；谢树成等，1 9 9 7 ) 、 黄土( a n ，e l ；a 1 ，1 9 9 3 ；康建成和李吉均，1 9 9 3 ) 、深海沉积( b r o e c k e r ，e r a 1 ，1 9 9 2 ；翦知滔和黄维，2 0 0 3 ) 、洞穴( w i n o g r a d ，e ta 1 ，1 9 9 2 ；张会领等， 丕选丛逍塑丝墨直莹堑鲍蔓撞遮垄丛y 旦翌监盟壅 2 0 0 4 ) 、泥炭( 白光润，1 9 9 5 ：洪冰等，2 0 0 3 ：赵红艳等，2 0 0 2 ) 、树木年轮( l a r o q u e 等，1 9 9 9 ；k e l l y 等，1 9 8 9 ) 、湖泊( y u 等，2 0 0 0 ；k o t l i a 等，1 9 9 7 ) 等记录揭示 了过去全球气候环境变化、太阳活动、温室气体、火山活动、人类活动。 全球变化研究越来越重视全球问题与区域问题的结合，强调全球变化的问题 应主要通过区域研究来解决( 葛全胜等，2 0 0 5 ) 。迄今为止人类对地球系统的认 识是有限的，而区域的集成研究是认识地球系统的有效途径( i g b p ，2 0 0 i ) 。当前， 全球变化研究越来越重视全球问题与区域问题的结合，强调全球变化的问题应主 要通过区域研究来解决，区域性研究必须体现全球性问题( 陈：盘瑜，2 0 0 4 ) 。地 球的历史演化与发展是一个庞大而又复杂的体系，其问的多种物理、化学和生物 系统处于永恒的相互作用和变化之中，在这些系统中会记录下具有地方性或区域 性乃至全球性意义的信息。 中国是全球变化国际研究计划的发起者之一，叶笃正教授对w c r p 和i g b p 计 划做出了重要贡献。中国政府十分重视全球变化研究，中国科学家积极参与全球 变化研究，不少学者在国际全球变化有关科学委员会中任职，对相应计划的制定 提出了一些非常有益的学术思想和科学建议，如季风驱动生态系统、气候敏感带 以及青藏高原上空作为东亚对流层一平流层物质输送通道的可能性和东亚全球变 化研究中心的建立等，开展了一系列的科学研究计划，如“中国东北样带与全球 变化研究”、“全球变化的中国植被一气候关系研究”、“变化环境下的水循环 与水资源研究”、“全球变化的生态系统及区域响应研究”、“中国陆地和近海 生态系统碳收支”、“全球变化及其区域响应科学研究计划”等等。 0 1 2 末次盛冰期以来的气候变化及海平面变化 0 12 1 末次盛冰期以来的气候变化 地质时期的气候以温暖时期和寒冷时期交替出现为基本特点，气温的高低变 化和干湿变化就成了气候变化的基本梗概。地质历史上的气候变化主要通过直接 或间接的气候标志推断出来的，当然时间愈久精度愈差。经过三次大的寒冷时期 和它们之间的温暖期( 图o l 地球温度曲线图) ( f r a k e s ，1 9 7 9 ) ，进入了第四 纪，第四纪是地质历史上第三个寒冷期中的最冷阶段，也是最末的阶段，在这个 冷期里，气候仍然处于不断地冷暖变化之中，就目前所知，第四纪大约有2 0 多个 丕达鲨逍塑丝塞直重生笪堑撞追童盈q 蔓盟壅 冷暖波动旋回( s h a c k l e t o na n d o p d y k e ，1 9 7 5 ) ，称为第四纪的冰期和问 冰期气候。这些重大的地质事件，直接影 响到海平面的升降、古地理古环境的演 变、气候的变迁和生物的演化。 末次冰期是距现在最近的冰期，按氧 同位素曲线应为第2 号，而世界上却把氧 同位素2 ，3 ，4 号一起划为末次冰期，在 绝对年龄为2 6 9 1 2 8c a l k ab p 之 间的冰阶，末次冰期于2 3 - 1 9c a l k ab p 的盛冰期( 氧同位素第2 期) 达到高峰，气 温大致比现今低8 1 3 。c ，冰雪长期覆盖 面积约占陆地总面积的3 2 ( 目前冰盖只 占陆地1 0 ) ，盛冰期时全球雪线要比现 5 o ( s m o w l b t m h m m 出m t m l p e r a t m 2 c o d e rw a r r mr ( ； p 虹t e m 一 卜 p l i e c e n e ； h i i 艉e m 专 踟t 1 # t r i e 岳i c c a l m m m s i h d a a ( 、 o d c r c i c i 啦 c 赶v b r k m ) p m c a m l b x i a a 日066 l j o一五西严暑o j i o o o。nleme一点兰1jmqo 壅达述趟塑丝壅直莹塑盟堑蕉遗童丛y q 蔓盐婴宜 1 9 9 8 是最暖和的年份。1 9 1 0 - - 1 9 4 5 和1 9 7 6 - - 2 0 0 0 是温度增长最快的两个时期( 图o - 3 ) ( f o l l a n d 和c o l m a n ，2 0 0 1 ) 。目前气温仍在上升中。 0 1 2 2 末次盛冰期以来的海平面变化 海水表面的高度瞬时变化。因此海平面( s e al e v e l ) 是某一时间内的平均海 平面。地球表面同一时间内不同地方的海面又是不等高的，所以在测量学上，总 是把某一地方某一时间内海平面的平均高度作为高程零点，称大地测量基准面， 或平均海平面。 地质历史上的海平面变化是很大的。第四纪海平面升降幅度足有1 0 0 2 0 0 m ， 地质时期如白垩纪的海面就高出现代约3 0 0 多米，这样大幅度的海面升降是造成 “海侵”、“海退”的地质事件的动力。海平面变化包括全球海平面变化和相对 海平面变化两种。全球海平面变化( e u s t a t i c ) 主要指全球海砥垂直升降。成因 上分为构造型一海面升降( t e c t o n - - e u s t a s y ) 、冰川型一海面升降( g l a c i a l e u s t a s y ) 和沉积型一海面升降( s e d i m e n t o - - e u s t a s y ) ，都是全球性因素引起的 海平面变化( f a i r b r i d g e ，1 9 6 1 ) 。相对海平面变化( r e l a t i v es e al e v e lc h a n g e ) 是指世界上某一地点的实际海平面变化是全球海平面变化值与当地陆地升降值的 代数和( 任美锷，1 9 9 4 ) ，陆地升降包括构造引起的地壳垂直升降运动和冰川、水、 沉积物的均衡作用。 影响海平面变化的因素很多，m 6 m e r ( 1 9 8 3 ) 对各种因素做了归纳，大致可 分为海洋水量的变化，洋盆容积的变化，冰川、水、沉积物的均衡作用，海水物 理性质和其他天文因素的影响( 表o 一1 ) 。而第四纪海平面变化的主要原因是冰期 间冰期气候变化所引起的大洋水量变化，从而导致全球海面变化。冰的均衡作用 和陆地地壳的构造升降能造成冰区海平面的大幅度变化。 晚更新世早期氧同位素5 期，约距今7 5 1 2 8k a 出现了三次高海面海侵( 杨 子赓等，1 9 9 8 ) 。世界上对末次冰期里有无海侵看法不一。认为末次冰期有3 个 冰阶的学者多承认距今6 0 k a 左右有一次海侵，日本能登半岛该时期的海成阶地高 度为2 0 5 0 m ，巴巴多斯新几内亚也发现类似时期的阶地，高程为一2 8 一1 3 m ( b l o o me ta 1 ，1 9 7 4 ) 。末次冰期晚期的海侵大约发生在距今3 9 2 3 k a 期间。 中国渤海和黄海也见该时期的海侵，渤海西岸海相地层降至- - 3 0 m 左右。这次海侵 丕达述趟塑丝盎直重堑盟堑撞塑堑丛旦至鲑盟筮 范围较广，世界各地均见该高海面的遗迹，如日本的伊丹面海成阶地、泰国p a t t a y a 海成阶地、湄公河平原m o ch o a 海侵层等。 末次冰盛期因为气温降低，大量水体被固结在两极和中高纬度山区，世界海 平面下降到了最低点，其海平面要比现今低l o o m ，南极周围海面下降了1 0 0 - - 2 0 0 m ( c h a l m e r s 和c l a p p e r t o n 1 9 7 1 ) 。在中国黄海、东海、南海当时的古海面则被认为 是在一1 3 0 一1 5 0 m 水深范围( 王靖泰和汪品先，1 9 8 0 ；李吉均等，2 0 0 4 ) 。也有 人认为我国东南沿海末次冰盛期海平面不存在一l o o m 以下的最低海平面( 徐起浩 和黄镇国，1 9 9 5 ) ，该时期我国华南最低海平面为一8 0 m ( 黄镇国等，1 9 9 5 ) 。低海 面时在陆架区留下了许多古岸线遗迹，如淡水沼泽泥炭层的发现，数条水下贝壳 滩堤以及一些哺乳动物猛犸象、原始牛和披毛犀等骨骼化石在我国陆架5 0 8 0 m 水 深处都有多次 表o 一1 海平面变化成因级次简表( 据m 6 r n e r ，1 9 8 3 ) 发现，都是末次 冰期的几次冰 阶中的低海面 证据。 冰消期及 全新世海平面 的升降与气候 变化相同步，呈 波状快速上升， 从距今1 4 0 4 1 1 5 3c a l k a 开 始，不同时期海 面上升率是不 同的( 表o2 ) 。 说明距今 1 15 3 78c a l k a 期问，是海面 地球体积变化 构 构 造山运动 垂 造 造 洋中脊生长 直洋型 ，。板块构造运动 还 海底沉降_ 盆海 动 水 容平 其它地球运动 平积 面 沉积物充填 海 方 升 均 局部均衡作用 向 降 衡 水均衡调整 平 大 作 地 用 地内荷载调整 面 海冰川型海平面升降 水 准 水 沉积物中的水、湖水、云层、蒸发作用、 变 目 面 里岩浆水 化 变 海水重力波 化 质量大地水准 地轴倾斜 与海面型海平 地球自传面速率 平面面升降 分布 大地水准面形态 动 气象因素 态 变 动态海平面变化 水文因素 化 海洋因素 苤达竖逍塑丝盘直煎生盟巫撞速变盈y 旦重盐里 壅 快速上升时期，速率为8 1 0 m m a ；距今7 8c a l k a 以来，海平面处于缓慢上升阶段， 平均上升率约1 4 m m a 。但有时快，有时慢，有时升，有时降。但有关距今7 8c a l k a 以来海平面升降的幅度和形式的认识是不一样的，主要有四种不同的观点：( 1 ) f a i r b r i d g e ( 1 9 6 1 ，1 9 8 1 ) 等根据中、低纬地带取得了的几十个古海面遗迹和巴 西东部平原的资料编制的海面变化曲线，认为距今7 8c a l k a 以来，古海面是振荡 的，并曾高于现今的海面。这还可有大西洋东岸、地中海、北欧、日本和中国东 部的高2 4 m 阶地来印证。( 2 ) s h e p a r d ( 1 9 6 3 ) 认为冰后期海平面上升是持续的， 仅仅在距今7 8c a l k a 以来上升速度变慢，直至今日。( 3 ) 海面基本稳定的观点， m o r n e r ( 1 9 6 9 ) 根据西北欧、英国的资料和密西西比三角洲的研究，认为全新世 海面稳定上升，在5 4 3 8c a l k a 以前已达到现今海面高度，3 8c a l k a 以来，海面 变化稳定至今。( 4 ) l i u & m i l l i m a n ( 2 0 0 2 ) 根据黄海资料，认为海面上升