第四纪海平面演化分解课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,海面和海面变化概念,海面变化理论的发展,海面变化研究意义,第一节 海面变化的基本概念,对古代海面遗迹的调查，现在的卫星测高，都证实了威勒的质疑海面处于永恒的运动变化之中。海面变化与气候变化、地壳运动一样，是地球固有的一种物理运动，是地球旺盛的新陈代谢活动的表现形式。,1. 对海面的理解,2. 海面变化的理解,3. 对几对术语的理解,一、海面和海面变化概念,1. 对海面的理解,(1)海面 (,SL,S,ea,L,evel ),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 。,海平面不平海面地形,sea level,sea-level,sea surface,1. 对海面的理解,1. 对海面的理解,(2),平均海面 (,MSL,M,ean,S,ea,L,evel ),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。,基准面不准海面不静,1. 对海面的理解,1. 对海面的理解,(3)大地水准面 (,Geoid ),地球重力场的等位面,1. 对海面的理解,地球自然表面,地面 + 海面，客观存在的自然面,大 地 水 准 面,重力场等位面， 客观存在的自然面,参 考 椭 球 面,为确定大地水准面形状引入的非自然面,描述地球形状的三种“面”,:,地球剖面 ( 0 度 经线方向),地球剖面(赤道方向),海面地形,全球海面地形-,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,(1)海面变化 (,Sea-level change ),*,海面变化指的是海面的垂直升降。,*,广义-狭义秒-百万年；,*,如何度量?,两种坐标系,2. 对海面变化的理解,(2),相对海面变化 (,RSL change ),陆地坐标系海面相对于地面的升降变化，日常经验,(3),绝对海面变化 (,ESL change ),地心坐标系海面与地心之间距离的变化,2. 对海面变化的理解,(4)海面升降运动,Eustasy, Eustatic movement,*,海面在地心坐标系中的升降运动；是一种,独立的,运动体系-与地面升降运动无关。,*,相对海面变化是海面升降运动与地面升降运动的,合运动,；,*,从全球一致到全球不一致,海面升降和地面升降是两个独立的运动系统,沉积和侵蚀,构造和均衡,压实,自然人为,人的立足之地,地面升降,区域视野,海面升降,全球视野,海面气候,3.,对几对术语的理解,(1)岸线升降与岸线摆动,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信息源。,*,岸线定义,海面与地面的交线,*,新方向,从岸线摆动研究海面变化,海面升降各分量图解,3.,对几对术语的理解,(2)海侵与海退,*,具有指示相对海面变化的意义,*,侧重于地层学,渤海及其西岸的晚更新世海侵层,一、前第四纪海面变化,二、更新世海面变化,三、最近两万年以来的海面变化,四、近期海面变化趋势,第二节 海面变化的过程与趋势,一、 前第四纪海面变化, 古生代以来的全球海面变化,两高两低,寒武纪晚期(高),侏罗纪早期(低),白垩纪晚期(高),晚新生代(低),升降幅度约400米,一、 前第四纪海面变化, 新生代海面变化,三高三低，趋于降低,古新世始新世(,高,),渐新世晚期(,低,),中新世中期(,高,),中新世晚期,(,低,),*,上新世(,高,),第四纪(,低,),*距今1400万年，东南极冰原形成,2亿5千万年来的全球海面变化过程,二、 更新世海面变化, 大洋岛屿的海岸阶地较好地记录了最近50万年以来的各次间冰期的高海面。, 不存在第四纪初期一二百米的高海面。,二、 更新世海面变化, 与现代海面相比，各次冰期最低海面要低100米左右，各次间冰期高海面相差不过数米。, 更新世全球海面升降主要受冰期间冰期气候变化控制。,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,1. 盛冰期最低海面,2. 晚冰期海面波动,3. 全新世海面变化, 盛冰期最低海面,(1)理论估算,按冰川体积估算相当于102-163米，扣除洋底水均衡下沉为91-117米。,通常采用值,距今18000年前，,-100米左右,。, 盛冰期最低海面,(2)实测结果,中国东部海面9821米,大陆架海面遗迹高度不等于古海面高度，,东海陆架下沉,6636米。,盛冰期陆桥图,末次冰期最盛期(距今21-17千年前),某些大陆桥的大至范围, 晚冰期海面波动,(1)迅速上升,5000年回升了7080%，中国东部平均上升速度18.2毫米/年,。,(2)急剧波动,与“三冷二暖”气候波动相对应。中国东部海面在三次冷期的下降速度都大于10毫米/年，波林暖期700多年的平均上升速度64毫米/年。,东海陆架岸线变迁图,第气候-海面波动期(距今18.,010.9,千年前)的8条海岸线，可划分为4个徘徊期3个推进期,1,W(18.0 ,15.0,),晚冰期，150,160,m；,1,A(15.0 ,14.4,),推进到110,120,m，,一般40,km，,最大140,km；,2,W(14.4 ,13.2,),老仙女木冷期，110,1,20,m；,2,A(13.2 ,12.4,),波林暖期，北部,570,km,，南部350,km,，中部150,km,；,3,W( 12.4 ,12.1,),中仙女木冷期，后撤10,20,km；,3,A(12.1,11.5,),阿勒罗德暖期，沿深切河谷成曲折岸线；,4,W(11.5 ,10.9,),新仙女木冷期，后撤,50,km,；, 全新世海面变化,(1)总的一致的看法,早全新世海面快速上升，距今6000年前后已接近现代高度。,伴随有多次小幅度的波动。, 全新世海面变化,(2)关于经6000年以来的海面变化,曾经有过争论，焦点是全新世中期海面是否曾高于现代?。,结论由于全球性的的均衡调整，世界各地记录的海面变化过程各不相同，基本上可划分为6个带。,四、 近期海面变化趋势,1. 近百年来的海面变化趋势,2. 未来海面变化趋势预测, 近百年来的海面变化趋势,(1)平均速度,验潮站记录表明全球平均海面上升速度为,1015厘米/100年,。,(2) 波动,与气温波动有较好的对应关系。, 未来海面变化趋势预测,(1)全球平均海面变化趋势 (,ESL ),考虑因素,冰川消融、海洋热膨胀。,海面预测的基本思路, 未来海面变化趋势预测,(1)全球平均海面变化趋势 (,ESL ),预测结论,IPCC (2001),各方案预估值的范围为,988cm,(,1990-,2100,AD).,IPCC (1995),最具代表性的,IS92a,方案最佳估计,49,厘米的分项值是冰川冰盖,16,厘米、格陵兰冰原,6,厘米、南极冰原,-1,厘米、热膨胀,28,厘米。, 未来海面变化趋势预测,(2) 地区性相对海面变化趋势 (,RSL ),重要性,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上升。,考虑因素,海岸升降、海面变形, 未来海面变化趋势预测,(2) 预测的基本原则,同气候变化预测的基本原则“,注重自然过程与人为影响交互作用机制的研究,”。,太湖流域,2030,年海面,地面变化潜在影响区分布图,方案,海面上升（,cm,）,面积（,km,2,）,增加比率（,%,）,2000,年,0,267,2030,低,23,356,33,2030,中,31,388,45,2030,高,63,591,121,第三节 海面变化的原因,一、绝对海面变化机制,三种,基本类型,和三种,基本机制,冰川型海面升降运动,海水体积变化,构造型海面升降运动,洋盆容积变化,大地水准面型海面升降运动,大地水准 面变化,绝对海面变化基本机制图,三种基本机制-基本类型,海水体积变化,冰川型海面升降运动,洋盆容积变化,构造型海面升降运动,大地水准面变化,大地水准面型海面升降运动,二、 相对海面变化机制,在绝对海面变化机制之外，加上地面升降运动机制。,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。,海水体积变化,一、 海水水量变化, 大陆冰量变化,冰川型海面升降运动(,Glacio- eustasy,)，,第四纪海面变化的主要类型,全球冰体积数据,全球大陆现代冰体积,Flint (1971) - 24.0610,6,km,3,(,水体积当量)；,65,m,(,海面当量),全球大陆末次冰期最盛期的冰体积,Hughes(1981) - 84.174 97.829 10,6,km,3,(,水体积当量)；,127,163,m,(,海面当量), 原生水的补充,原生水(,Primary water,),补充,千年-毫米级；增加说和循环说,Penck (1934) -,2.8 mm/ka,;,Perry (1967) - 30,亿年，,70 %,燧石,二氧化硅胶凝体（,SiO,2,nH,2,O,）,O,18,增加了,1.8,，其原因是地幔水（,O,18,=0.7,）的加入,海底“烟囱”,二、 海水密度变化, 海水温度变化, 海水盐度变化,温密度变化数据,海水温度、密度变化,Fairbridge (1961) -,海洋表层到底层升温1，海面上升,2,m,IPCC (1995) -,IS92a-AD2100 预测方案49厘米海面上升量中海洋热膨胀的贡献是,28cm,Pattulo (1955) -,对月均海面温度影响,11,cm,，,盐度影响,5,cm,洋盆容积变化,一、板块运动导致的变化,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1.610,8,，海水体积是1.35 10,9,，洋中脊体积是海水体积的12%，这部分体积相当于300米海面升降量。,洋盆容积变化,二、各种构造运动导致的变化,造山型海面升降运动(,Orogen-eustasy,),造山期导致全球性海退,造陆型海面升降运动(,Epeirogen-eustasy,) ,造陆期导致全球性海退,洋盆容积变化,三、洋底大幅度下沉导致的变化,盖奥特(,Guyot,),现象,四、均衡运动 导致的变化,冰川均衡、水均衡、全球均衡调整,五、其它影响洋盆容积的机制, 局部海盆变化 ,8,maBP,直布罗陀海峡封闭,， 7-5百万年前成盆地。,地中海盆地的海面当量为,10-12,m, 沉积作用,沉积型海面升降运动(,Sedimento-eustasy,)，,千年-厘米级,大地水准面变化,Geoidal eustasy,大地水准面型海面升降运动，海面变形运动,；,根本原因-地球重力场变化,一、地球运动参数变化,自转速度变化,极移,极移对海面变化的作用,海侵,海侵,海退,海退,极移方向,理论计算表明1度的极移最大能使海面相对与陆地上升或下降373米,大地水准面变化,二、地球质量分布变化, 地表质量再分配, 地核-地幔变化,三、太空引力变化,引潮力,大地水准面型海面升降运动的机制,大地水准面型海面升降运动,运动参数,太空引力,质量分配,内部运动,核,-,幔变化,Geoidal Eustasy,相对海面变化机制图,相对海面变化,