第四纪环境ppt课件.ppt

第九章第四纪环境 第四纪气候第四纪海面变化 现在 人们所了解的地质时期气候变迁情况 大都是通过研究地层沉积环境 冰川遗迹 植物孢粉 动植物化石 微量元素 放射性同位素 动植物化石等 进行推断第四纪古气候特征 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 第四纪时期的主要特点之一 是气候有过多次的冷暖交替变化 1 动 植物化石标志应用动 植物化石标志来推断古气候的变迁规律 是遵循 将今论古 的原则 生物的生存和发展对气候条件有比较严格的要求 气候条件发生变化 它的生存和发展不仅受到影响与限制 而且还会引起生物的变种甚至被淘汰 各类生物对气候的变化有一定的适应能力 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 生物有 喜热性生物群 喜温性生物群和喜寒性生物群三大类 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 1964年 我国登山队在喜马拉雅山希夏邦马峰北坡约6000m的海拔高程 发现第三纪末期一第四纪初期高山栎和黄背株植物化石 皆属亚热带常绿树种 性喜温湿润 表明喜马拉雅山地区在第四纪初期曾有过类似今日亚热带的温和湿润气候o 第四纪气候变化的标志 除地层中保存寒冷孢粉组合外 还有气候寒冷时形成的冰川与冰碛 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 2 气候寒冷的标志 冰碛 冰川地貌与冰积物 代表高温多雨湿热气候的产物 因为化学风化作用强烈 矿物质易遭受分解作用 其中氧化铁 Fe2O3 呈胶体状态 侵染了岩土表层 因此叫做红色风化壳 华南经风化与溶淋作用形成网纹状红土 也称红色风化壳 厚30多米 有的发育成硅红壤 这是研究第四纪气候冷 暖变化的重要标志之一 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 3 气候温暖 湿润的标志 红色风化壳 海滩岩由珊瑚体和贝壳 经过高能波浪冲蚀使破碎成细砂粒 或残留的珊瑚体和贝壳等被搬运到海滩 陆地风化碎屑物搬运到海滩 即潮间带 沉积 后经文石或方解石的碳酸盐泥砂 充填碎屑物的颗粒孔隙中 胶结成岩石 所以称为海滩岩 它是反映第四纪时期与现代气候温暖的标志 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 4 热带一亚热带沿海地区的特有产物 海滩岩 Benchrock 铝土矿在温暖湿润气候条件下形成 盐类矿物在干燥 半干燥的气候条件下形成 并可从各种矿物的沉积先后层序 推断古气候变迁规律 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 5 其他方面的标志 应用考古学的分析方法 地方志资料 气候学以及树木年轮分析等方法 均可研究第四纪时期气候变化规律 第一节 第四纪气候 一 第四纪古气候变化标志 5 其他方面的标志 第四纪时期 地球表面曾发生过一系列重大变化 其中以第四纪冰川的发展 变化最为突出 第四纪发生过几次冰期与几次间冰期 第四纪冰期的划分 也是第四纪分期的主要依据 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 1 冰期 间冰期 气候变冷 发育冰川的时期称为冰期 两次冰期之间 气候变暖 冰川消退的时期 称为间冰期 在间冰期 前次冰碛物受到湿热风化作用 形成土壤层 新的冰碛物又覆盖在土壤层上面 这是冰期划分与气候变化的根据 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 1 冰期 间冰期 第四纪冰期影响范围宽广 欧洲 美洲与亚洲都有发现 第四纪冰期的研究 划分比较早的是阿尔卑斯山外围地区 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 1 冰期 间冰期 在1909年 A 彭克和布留克纳根据冰川地貌 冰碛物 冰碛物风化程度以及冰水沉积阶地等划分为4个冰期与3个间冰期 自老到新是 群智 民德 里斯与玉木冰期 后来又发现老于群智冰期的冰碛物 称多脑冰期 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 2 阿尔卑斯山区气候变迁 玉木冰期 Wurm 组成低阶地的冰碛物 又称 低阶地砾石层 第三间冰期 里斯一玉木间冰期 产生泥炭 褐煤与湖相沉积物 里斯冰期 Riss 冰碛物和冰水堆积物 保存在河谷的高阶地上 又称 高阶地砾石层 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 2 阿尔卑斯山区气候变迁 第二间冰期 民德一里斯间冰期 河水侵蚀作用较强 河流堆积物发育 并有泥碳层分布 民德冰期 Minded 分布在低一级的剥蚀面上的砾石层 称为 新砾石层 第一间冰期 群智一民德间冰期 是冰水沉积和河流堆积物 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 2 阿尔卑斯山区气候变迁 群智冰期 Gunz 堆积在高的剥蚀面 称为 高砾石层 多脑一群智间冰期多脑冰期 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 2 阿尔卑斯山区气候变迁 李四光教授于30年代建立的中国冰期系列 即鄱阳 大姑 庐山和大理4次冰期 已长期沿用 并将这4次冰期与阿尔卑斯山区的群智 民德 里斯和玉木冰期相对比 欧洲发现时代较老的多瑙冰期 和中国云南元谋发现距今3 5Ma的龙川冰期可以对比 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 1 中国更新世气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化第四纪的最后一次冰期结束以来 地球气候进入冰后期 距今12000年 中国冰后期气候波动 可划分为三段 晚全新世 现今一2500年 中全新世 2500 7500年 早全新世 7500 12000年 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 我国气候学家竺可桢教授 根据我国历史文献 考古和气象观测资料 对中国过去5000年来的气候变迁作了研究 划分出4次温暖时期与4次寒冷时期 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第一温暖期大约开始于公元前3600年 结束于距今3000年前 当时年平均气温比现在高2 左右 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第一寒冷期从公元前1000年到公元前850年之间 属西周时代 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第二温暖期发生在公元前770多年东周和春秋时代至公元初期西汉时代 温暖时间长达700余年 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第二寒冷期从公元初年起 持续到公元600年左右 属于东汉 三国到南北朝后期 年平均气温比现在低1 2 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第三温暖期发生在公元600 1000年 属于隋唐至宋朝初期 据记载在公元650 669和678年的冬季 都城长安 今陕西省西安市 无雪无冰 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第三寒冷期在公元1000 1200年宋朝时代 公元1111年 太湖冰封 冰上可行车 福建省历史记载有两次因寒冷而使荔枝受损 一次是1110年 一次是1178年 南宋淳佑五年十二月 公元1245年 记载广州市 东莞 南海 佛山等地 腊月初 大雪三日 积盈尺余 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第四温暖期发生在公元1200年至1300年 我国南 北区普遍温暖 杭州地区无雪无冰 陕西 河南等地竹林茂盛 专门设立了 竹监司 官府 元朝大德八年 公元1304年 广东南海县志记载了有关象生活的情况 第一节 第四纪气候 二 第四纪气候及其变化 3 中国第四纪气候变化特征 2 中国冰后期气候的变化 第四寒冷期明末清初以来近600年 戢国气候虽是寒冷期 但仍有冷暖波动 公元1470年至1520年 据记载广东省番禺 南海 潮阳等县 有雪 梅花枯死 海南岛琼台县志记载 明朝正德元年 公元1506年 万宁县 冬万州大雪 等 水圈里97 2 的水分以液态储存在海盆里 海盆中的液态水依靠地球的引力覆盖在海盆岩石圈的凹凸面上 水体的上表面与大气圈交界 形成海平面 覆盖着地球表面积的70 9 与大陆 岛屿交界 形成海岸线 海平面全称叫平均海平面 确定它的高程依赖于沿海的潮汐观测记录 一 海平面的意义 第二节 第四纪海平面变化 每年的平均海平面 是近9000个潮位读数的算术平均值 平均海平面高程确定后 即可作为大地测量的高程基准面 我国目前大地测量基准面 是根据青岛验潮站1950年至1956年观测值所确定的 黄海平均海平面 第二节 第四纪海平面变化 一 海平面的意义 地质学家遵循 将今论古 原则 在现代海平面附近的地貌 沉积物 生物种群和其他特征中确定海平面指示物 从地质证据中相应的海平面指示物位置追溯古海平面 然后根据地形图等高线进行不同地区 甚至不同时代 古海平面变化的对比 第二节 第四纪海平面变化 一 海平面的意义 在高潮位时 海岸线向大陆推进 发生海进 在低潮位时 海岸线向海洋后退 发生海退 在岸坡上形成一条有一定宽度的海岸带 海岸带的宽度因地而异 一般地 陡峭的岩岸处较窄 平缓的砂岸处较宽 现在 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 第二节 第四纪海平面变化 一 海平面的意义 人类居住在陆地上 海平面是人类活动的起始高程 海平面附近的海岸地区集中了世界上最富饶的土地 最发达的经济区和最繁华的都市群 随着人类向海洋进军 海平面问题对人类的影响日益深刻 它的变化 尤其是上升 威胁着人类的命运 因此 全球性海平面上升趋势亟待调查研究 第二节 第四纪海平面变化 一 海平面的意义 海平面随时间的变化 既有垂直方向的升降过程 也有水平方向的起伏位移 主要研究前者 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 现代海平面变化 风波浪 海底地震 海底火山爆发 海岸大规模岩石崩塌 以及海上原子弹爆炸等引起的长周期波浪 在大型低气压 包括温带气旋 飓风 台风等 经过海面时 由于低气压的吸引作用和强风的吹扬作用 造成海平面抬升 叫做风暴潮 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 不平的海平面 潮汐作用是月球 太阳和其他天体的引潮力 使地球上的海平面分布发生变形 潮汐作用造成的海平面垂直变化幅度 称为潮差 在大洋中潮差很小 在沿海地区增大 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 我国温州附近实测潮差达8m 最大的潮差在加拿大大西洋沿岸的芬地湾 达13 6m 甚至有时达18m 还有季节性海平面变化 其变化值反映了气象和水文因素的综合效应 季节性的海面气压场转换 海流强度变化 海水质量和密度的变动是海平面季节性变化的主要因素 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 冰后期海平面变化指最后一次冰川最盛期 大约15000年前 以来地质时期内海平面的变化 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 我国人民在1600多年前就认识到存在 沧海桑田 的变化过程 和大禹治水传说 西方广泛流行着 圣经 中记载的古代 诺亚时代 洪水泛滥 给人类造成巨大灾害 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 第四纪的海平面变化指距今3Ma以来的情况 由于这个时期存在冰期与间冰期交替变化 及新构造运动剧烈升降过程 必然影响全球海平面升降变化 因为时间尺度的扩大 加上高海面时期淹没堆积和低海面时期裸露侵蚀过程的反复交替 作为海平面升降过程的证据 包括沉积物 地貌 古生物等 大大被破坏而减少了 许多沉积物发生了变形和次生作用 增加了研究的困难 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 探讨第四纪海平面变化的传统方法是地貌学的侵蚀面对比和侵蚀年代学方法 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 现今对第四纪海平面变化历史的认识是根据深海岩心的氧同位素分析结果 深海有孔虫的氧同位素含量可以反映当时的海水深度和水温 对深海沉积岩心中有孔虫贝壳的氧同位素分析 可了解海平面变化过程 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 对过去30000至40000年的海平面变动 可根据古海平面指示物放射性碳测年资料确定 这些指示物包括盐沼和淡水泥炭沉积 浅水软体动物化石 珊瑚和海滩岩等 第二节 第四纪海平面变化 二 海平面随时间的变化 影响海平面变化的原因错综复杂 在不同的时间尺度里 海平面变化的主导因素也不同 从物质平衡观点来看 海平面是海水体积和洋盆容积的统一 海水与地幔保持着水分交流 海水通过蒸发 降水与大气层保持交换 陆地的冰雪和江河湖沼是水分的贮藏所 气流和河流是海陆水分大循环的媒介 第二节 第四纪海平面变化 三 第四纪海平面变化的原因 首先 海水体积的变化直接影响海平面变化 大则升 小则降 第二节 第四纪海平面变化 三 第四纪海平面变化的原因 其次 海盆容积的变化也影响海平面变化 第二节 第四纪海平面变化 三 第四纪海平面变化的原因 近年来 随着海洋调查船的兴起 特别是卫星测量技术的发展 出乎意料地发现 甚至在 风平浪静 之时 世界大洋表面也有lOOm以上凸起或凹陷区域 只是因为这种凹凸现象是在1000km以上的广阔水平范围内逐渐变化的 凹凸的深度