第四紀(jì)海平面演化分解

1、一、海面和海面變化概念一、海面和海面變化概念海洋水體的真實(shí)表面，它是有形海洋水體的真實(shí)表面，它是有形的，處于永不停頓的運(yùn)動(dòng)之中的，處于永不停頓的運(yùn)動(dòng)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 某一統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)海面的平均位置，某一統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)海面的平均位置，假想的平面，陸高海深測量的基準(zhǔn)面。假想的平面，陸高海深測量的基準(zhǔn)面。 基準(zhǔn)面不準(zhǔn)基準(zhǔn)面不準(zhǔn)海面不靜海面不靜 地球重力場的等位面地球重力場的等位面 大地水準(zhǔn)面隆起大地水準(zhǔn)面隆起大地水準(zhǔn)面隆起大地水準(zhǔn)面隆起 (geoidal depression):新幾內(nèi)亞北新幾內(nèi)亞北+81米米大地

2、水準(zhǔn)面凹陷大地水準(zhǔn)面凹陷大地水準(zhǔn)面凹陷大地水準(zhǔn)面凹陷 (geoidal hump)印度半島印度半島南南-113米米全球海面地形全球海面地形-大地水準(zhǔn)面的起伏大地水準(zhǔn)面的起伏全球海面地形立體影像圖2. 對(duì)海面變化的理解對(duì)海面變化的理解海面變化指的是海面的垂直升降。海面變化指的是海面的垂直升降。 廣義廣義-狹義狹義 秒秒-百萬年；百萬年； 如何度量如何度量? 2. 對(duì)海面變化的理解對(duì)海面變化的理解 陸地坐標(biāo)系陸地坐標(biāo)系 海面相對(duì)于地面海面相對(duì)于地面的升降變化，日常經(jīng)驗(yàn)的升降變化，日常經(jīng)驗(yàn) 地心坐標(biāo)系地心坐標(biāo)系 海面與地心之間海面與地心之間距離的變化距離的變化2. 對(duì)海面變化的理解對(duì)海面變化的理解

3、海面在地心坐標(biāo)系中的升降運(yùn)海面在地心坐標(biāo)系中的升降運(yùn)動(dòng)；是一種動(dòng)；是一種獨(dú)立的獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)體系運(yùn)動(dòng)體系-與地與地面升降運(yùn)動(dòng)無關(guān)。面升降運(yùn)動(dòng)無關(guān)。 相對(duì)海面變化是海面升降運(yùn)動(dòng)相對(duì)海面變化是海面升降運(yùn)動(dòng)與地面升降運(yùn)動(dòng)的與地面升降運(yùn)動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)合運(yùn)動(dòng)； 從全球一致到全球不一致從全球一致到全球不一致沉沉積積和和侵侵蝕蝕構(gòu)構(gòu)造造和和均均衡衡壓壓實(shí)實(shí)3. 對(duì)幾對(duì)術(shù)語的理解對(duì)幾對(duì)術(shù)語的理解 是岸線變遷的垂直分量和水平分量，是岸線變遷的垂直分量和水平分量， 都是相對(duì)海面變化的表現(xiàn)形式和重要都是相對(duì)海面變化的表現(xiàn)形式和重要信息源。信息源。海面與地面的交線海面與地面的交線從岸線擺動(dòng)研究海面變化從岸線擺動(dòng)研究海面變化海

4、面升降各分量圖解海面升降各分量圖解3. 對(duì)幾對(duì)術(shù)語的理解對(duì)幾對(duì)術(shù)語的理解具有指示相對(duì)海面變化的意義具有指示相對(duì)海面變化的意義側(cè)重于地層學(xué)側(cè)重于地層學(xué)渤海及其西岸的晚更新世海侵層渤海及其西岸的晚更新世海侵層一、一、 前第四紀(jì)海面變化前第四紀(jì)海面變化 寒武紀(jì)晚期寒武紀(jì)晚期(高高) 侏羅紀(jì)早期侏羅紀(jì)早期(低低) 白堊紀(jì)晚期白堊紀(jì)晚期(高高) 晚新生代晚新生代(低低) 升降幅度約升降幅度約400米米一、一、 前第四紀(jì)海面變化前第四紀(jì)海面變化 三高三低，趨于降低三高三低，趨于降低 古新世古新世始新世始新世() 漸新世晚漸新世晚期期() 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、) 第第四紀(jì)四紀(jì)() *距今距今1400萬年，東南極冰原形成萬年，東南極冰原形成2億5千萬年來的全球海面變化過程二、二、 更新世海面變化更新世海面變化二、二、 更新世海面變化更新世海面變化更新世高海面圖最近26萬年來的海面變化曲線最近15萬年來的海面變化曲線三、最近兩萬年以來的海面變化三、最近兩萬年以來的海面變化 盛冰期最低海面盛冰期最低海面 按冰川體積估算相當(dāng)于按冰川體積估算相當(dāng)于102-163米，米，扣除洋底水均衡下沉為扣除洋底水均衡下沉為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 中國東部海面中國東部海面9821米米 大陸架海面遺跡高度不等于古海大陸架海

6、面遺跡高度不等于古海面高度，面高度，6636米。米。 盛冰期陸橋圖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)某些大陸橋的大至范圍某些大陸橋的大至范圍 晚冰期海面波動(dòng)晚冰期海面波動(dòng) 5000年回升了年回升了7080%，中國東部平均上升速度，中國東部平均上升速度18.2毫米毫米/年年。與與“三冷二暖三冷二暖”氣氣候波動(dòng)相對(duì)應(yīng)。中國東部海面在三候波動(dòng)相對(duì)應(yīng)。中國東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。東海陸架岸線變遷圖第第氣候氣候-海面波動(dòng)期海面波動(dòng)期(距距今今1

7、8.010.9千年前千年前)的的8條海條海岸線，可劃分為岸線，可劃分為4個(gè)徘徊期個(gè)徘徊期3個(gè)個(gè)推進(jìn)期推進(jìn)期 1W(18.0 15.0 ) 晚冰期，晚冰期，150 160m；1A(15.0 14.4 ) 推進(jìn)到推進(jìn)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 ) 阿勒羅德暖阿勒羅德暖期，沿

8、深切河谷成曲折岸線；期，沿深切河谷成曲折岸線；4W(11.5 10.9 ) 新仙女木新仙女木冷期，后撤冷期，后撤50km； 全新世海面變化全新世海面變化 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年前后已接近現(xiàn)代高度。年前后已接近現(xiàn)代高度。 伴隨有多次小幅度的波動(dòng)。伴隨有多次小幅度的波動(dòng)。 全新世海面變化全新世海面變化 曾經(jīng)有過爭論，焦點(diǎn)是曾經(jīng)有過爭論，焦點(diǎn)是 全新全新世中期海面是否曾高于現(xiàn)代世中期海面是否曾高于現(xiàn)代?。 結(jié)論結(jié)論 由于全球性的的均衡調(diào)由于全球性的的均衡調(diào)整，世界各地記錄的海面變化過整，世界各地記錄的海面變化過程各不相同，基本上可劃分為程各不相同，基本上可劃分

9、為6個(gè)帶。個(gè)帶。四、四、 近期海面變化趨勢近期海面變化趨勢 近百年來的海面變化趨勢近百年來的海面變化趨勢 驗(yàn)潮站記錄表明全球平均海面上升驗(yàn)潮站記錄表明全球平均海面上升速度為速度為1015厘米厘米/100年年。 與氣溫波動(dòng)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。與氣溫波動(dòng)有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 未來海面變化趨勢預(yù)測未來海面變化趨勢預(yù)測 冰川消融、海洋熱膨脹。冰川消融、海洋熱膨脹。 未來海面變化趨勢預(yù)測未來海面變化趨勢預(yù)測 IPCC (2001)各方案預(yù)各方案預(yù)估值的范圍為估值的范圍為988cm (1990-2100AD). IPCC (1995) 最具代表性的最具代表性的IS92a方案方案最佳估計(jì)最佳估計(jì)49厘米的分項(xiàng)值

10、是厘米的分項(xiàng)值是 冰川冰冰川冰蓋蓋16厘米、格陵蘭冰原厘米、格陵蘭冰原6厘米、南極冰厘米、南極冰原原-1厘米、熱膨脹厘米、熱膨脹28厘米。厘米。 未來海面變化趨勢預(yù)測未來海面變化趨勢預(yù)測 更具現(xiàn)實(shí)意義。在地殼上升區(qū)海面上升更具現(xiàn)實(shí)意義。在地殼上升區(qū)海面上升減慢轉(zhuǎn)為下降，在地殼下沉區(qū)海面加速減慢轉(zhuǎn)為下降，在地殼下沉區(qū)海面加速上升。上升。 海岸升降、海面變形海岸升降、海面變形 未來海面變化趨勢預(yù)測未來海面變化趨勢預(yù)測 同氣候變化預(yù)測的基本原則同氣候變化預(yù)測的基本原則“”。太湖流域2030年海面地面變化潛在影響區(qū)分布圖方案方案海面上升海面上升（cm）面積面積（km2）增加比率增加比率（%）2000年

11、年02672030低低23356332030中中31388452030高高63591121第三節(jié)第三節(jié) 海面變化的原因海面變化的原因 三種三種和三種和三種 絕對(duì)海面變化基本機(jī)制圖 q在絕對(duì)海面變化機(jī)制之外，加上地在絕對(duì)海面變化機(jī)制之外，加上地面升降運(yùn)動(dòng)機(jī)制。面升降運(yùn)動(dòng)機(jī)制。q海面變化研究是涉及水圈、大氣圈海面變化研究是涉及水圈、大氣圈和巖石圈的綜合研究課題。和巖石圈的綜合研究課題。海水體積變化海水體積變化冰川型海面冰川型海面升降運(yùn)動(dòng)升降運(yùn)動(dòng)()，第四第四紀(jì)海面變化的主要類型紀(jì)海面變化的主要類型全球冰體積數(shù)據(jù)Flint (1971) - 24.06106 km3 (水體積水體積當(dāng)量當(dāng)量)； (海

12、面當(dāng)量海面當(dāng)量)Hughes(1981) - 84.174 97.829 106 km3 (水體積當(dāng)量水體積當(dāng)量)； (海海面當(dāng)量面當(dāng)量)千年千年-毫米級(jí)；增加說和循環(huán)說毫米級(jí)；增加說和循環(huán)說A.Penck (1934) - ; Perry (1967) - 30億年，億年， =0.7海底“煙囪”二、二、 海水密度變化海水密度變化溫密度變化數(shù)據(jù)海水溫度、密度變化海水溫度、密度變化 Fairbridge (1961) - 海洋表層到底海洋表層到底層升溫層升溫1，海面上升，海面上升IPCC (1995) - IS92a-AD2100 預(yù)測預(yù)測方案方案49厘米海面上升量中海洋熱膨厘米海面上升量中海洋

13、熱膨脹的貢獻(xiàn)是脹的貢獻(xiàn)是 Pattulo (1955) - 對(duì)月均海面對(duì)月均海面 溫溫度影響度影響，鹽度影響鹽度影響洋盆容積變化洋盆容積變化 海底擴(kuò)張速度和洋中脊體積變化海底擴(kuò)張速度和洋中脊體積變化 現(xiàn)代海洋中洋中脊的體積是現(xiàn)代海洋中洋中脊的體積是1.6108，海水體積是海水體積是1.35 109，洋中脊體積是，洋中脊體積是海水體積的海水體積的12%，這部分體積相當(dāng)于，這部分體積相當(dāng)于300米海面升降量。米海面升降量。洋盆容積變化洋盆容積變化 造山型海面升降運(yùn)動(dòng)造山型海面升降運(yùn)動(dòng)()造山期導(dǎo)致全球性海退造山期導(dǎo)致全球性海退 造陸型海面升降運(yùn)動(dòng)造陸型海面升降運(yùn)動(dòng)() 造陸期導(dǎo)致全球性海退造陸期導(dǎo)致全球性海退洋盆容積變化洋盆容積變化 蓋奧特蓋奧特()現(xiàn)象現(xiàn)象 冰川均衡、水均衡、全球均衡調(diào)冰川均衡、水均衡、全球均衡調(diào)整整8 maBP直布羅陀海峽封閉直布羅陀海峽封閉， 7-5百百萬年前成盆地。萬年前成盆地。地中海盆