11第四紀氣候變化解析

第十一章第四紀氣候變更及其地層意義第一節(jié)第四紀氣候變更的證據(jù)其次節(jié)全新世氣候變更特征及緣由氣候變更猛烈是第四紀地質(zhì)歷史的基本特點之一。第四紀氣候變更的特點：溫度變更幅度大，并有反復的特點；變更范圍是全球的，但存在地域差異。變更最顯著的區(qū)域是中緯度地帶，兩極及赤道地區(qū)變更??；冰期和間冰期交替出現(xiàn)。第一節(jié)第四紀氣候變更的證據(jù)一、生物證據(jù)二、地質(zhì)證據(jù)（主要指沉積物證據(jù)）三、地貌證據(jù)四、土壤證據(jù)五、地球化學證據(jù)六、降水量變更七、微觀氣候標記

一定氣候環(huán)境生活著與其相適應的生物群，從第四紀地層中所含的哺乳動物化石的成分、種屬的比例就可分析其生態(tài)環(huán)境。

如：

寒冷：猛犸象、披毛犀、北極狐動物群

溫暖：河馬、亞洲象、大熊貓、犀牛

半干旱（草原環(huán)境）：嚙齒類、草食動物一、生物證據(jù)1、哺乳動物化石用生物變更推定氣候變更的理論基礎：個別生物的生態(tài)與環(huán)境的物理條件之間的關系是保持不變的；生物的分布變更就代表氣候條件的變更2、植物化石證據(jù)

1）第四紀植物水平和垂直分帶性，能夠揭示氣候環(huán)境在空間（地域上）的特征；2）第四紀冰期和間冰期氣候?qū)χ参锶郝溥w移影響顯著，這種植被隨氣候變更能反映氣候時間上的氣候特征；3）年輪樹木年輪的寬窄、密度和氧同位素比值能夠說明氣候變更。利用植物化石推定第四紀氣候變更的困難在于：（1）一些植物的生態(tài)可以隨氣候條件變更而變更，而作為化石殘留下來的一部分植物的形態(tài)卻保持不變（2）由于更新世氣候的反復變更而使植物被迫多次遷移的某些生物的生態(tài)沒有變更（3）某些植物化石共生組合與氣候標記有沖突。如植物混合（4）植物遷移較動物遷移慢，因此有時利用動物群化石和植物群化石推定的氣候變更相沖突（5）微氣候變更也給植物化石說明第四紀氣候變更帶來困難（6）一些第四紀植物化石的種，現(xiàn)時業(yè)已滅亡1、冰磧礫巖和冰磧物：冰川作用產(chǎn)物，指示寒冷氣候；二、地質(zhì)證據(jù)（主要指沉積物證據(jù)）2、季候泥：冰湖沉積，指示寒冷氣候；3、巖鹽和石膏等蒸發(fā)巖：干燥氣候產(chǎn)物（高溫、少雨，蒸發(fā)量大）；4、黃土：干涼氣候產(chǎn)物；5、凍土：冰緣氣候，寒冷；1、冰川地貌：寒冷氣候產(chǎn)物；三、地貌證據(jù)2、風沙地貌：干旱氣候產(chǎn)物，如沙丘、沙垅等；3、黃土地貌：干涼氣候產(chǎn)物，如西北地區(qū)塬、梁、峁；4、雪線高度的變更：可指示氣候冷暖變更。1）冰川侵蝕地貌：冰斗、角峰、刃脊、羊背石等；2）冰積地貌：尾磧垅、中磧垅等；3）冰水地貌：冰水沖積扇、冰礫阜階地等；四、土壤證據(jù)土壤發(fā)育過程取決于作為母質(zhì)的巖石或沉積物的類型、氣候、地形、植物和微生物的生長，以及土壤發(fā)育的時間1、灰壤（灰化土）：潮濕氣候2、棕壤：較灰壤溫煦干旱3、黑鈣土（黑土）：夏季較干旱、溫煦，降雨主要集中在春、秋季節(jié)的大陸氣候條件4、栗鈣土：夏季溫度高、降水量小，伴生草原植物5、紅土：熱夏季、溫濕冬季6、沙漠土：干旱氣候五、地球化學證據(jù)1、原理：積累物中化學成分及豐度的變更可作為劃分氣候的證據(jù)。不同氣候條件下，由于水的化學和物理性質(zhì)的變更，導致積累物化學性質(zhì)的變更。特殊是稀有和放射性元素的豐度在垂向的變更更為重要。如氧同位素比值18O/16O是一個重要參數(shù)，18O的豐度是沉積物沉積時水溫的一個函數(shù)。18O/16O的值降低時，反映氣候溫煦；18O相對于16O富集量每增加0.02%，海水溫度下降1℃。六、降水量變更第四紀時期內(nèi)，中緯帶和赤道旁邊湖泊的水面高于現(xiàn)時的水面，緣由：冰期中這些地區(qū)的氣候寒冷，使蒸發(fā)量降低，降水有較多的累積。冰期→湖水面上升、咸度降低間冰期→湖水面降低、咸度上升七、微觀氣候標記

由于微觀氣候標記存在的廣泛性，在古氣候探討中越來越引起人們的關注。目前比較成熟和常用的微觀氣候標記主要有以下幾種：

（1）粘粒分子率（SiO2/Al2O3、SiO2/Fe2O3）

比值低——濕熱，比值高——干冷

（2）CaCO3含量

冰期——CaCO3高，間冰期——CaCO3低

（3）粘土礦物

一般地：高嶺土——濕熱，伊利石——干冷1、第四紀氣候變更導致大陸冰川的大規(guī)模發(fā)生和消退，冰期和間冰期的溫度差為8-15℃；八、第四紀氣候變更的結論2、地質(zhì)、生物、冰緣現(xiàn)象等不同類型的證據(jù)，都只能由其本身證明氣候變更，它們之間的精確對比是困難的；3、陸地古氣候證據(jù)與海洋古氣候證據(jù)聯(lián)合起來，可以具體地劃分冷期和暖期；4、陸地古氣候證據(jù)只能確定冰期和間冰期的大輪廓，而連續(xù)的海洋證據(jù)，則可從具體地探討冷期和暖期。一、全新世氣候變更特征1、時間：10000a；2、變更特征：1）溫度快速上升；2）冰川大量消融，海平面明顯上升；3）很多哺乳動物滅亡，人類出現(xiàn)等。其次節(jié)全新世氣候變更特征及緣由全新世氣候變更按其特征可分為A、B、C、D4個階段：a.全新世早期升溫階段

包括北極期、前北方期和北方期，此時冰期過后氣候開始波動

升溫，由冷向干暖轉化，但仍較寒冷(圖10－14A段)。

b.全新世中期高溫階段

主要是大西洋期(又稱氣候適宜期)，此時全球氣候濕暖年均溫比現(xiàn)在高

3℃(有的地區(qū)可能更高一些)，降水顯著增加，全球冰川凍土萎縮，海平面顯著上升

，闊葉森林擴大(山地林線下降)

，其大氣環(huán)流結構具有間冰期特征。

這是人類已經(jīng)歷過的最近的一次全球高溫期(圖10－14B段)。c.全新世晚期降溫階段

從大西洋期末期大約

5kaBP全球氣溫開始下降(有的地方闊葉樹量減少)

，直到20世紀，氣候發(fā)展是波動降溫，有一系列102a和103a尺度的l～2℃的全球性寒暖氣候波

動(圖10－14之C段)，而且2ka以來人為活動對氣候與環(huán)境的沖擊加劇。

d.

20世紀升溫階段20世紀以來，現(xiàn)代小冰期結束，進入現(xiàn)代升溫階段（圖10--

14

)

。

現(xiàn)代氣候雖仍有冷暖波動，但總的呈現(xiàn)升溫趨勢二、全新世氣候變更緣由1、探討目的1）理論意義：探討過去氣候變更的規(guī)律和起因2）現(xiàn)實意義：探討將來氣候變更的趨勢，為人類服務2、氣候變更的緣由1）宇宙緣由2）地球緣由3）人為緣由太陽繞銀河系中心旋轉，太陽（輻射、粒子流）變更，行星碰撞等。地殼運動與物質(zhì)變更；海洋溫度、沉積作用，洋流變更；地球自轉變更與地磁場移動；山岳冰川變更；大氣質(zhì)量、成分變更等等。

燃燒釋放CO2

，毀林開荒，氣溶膠（液）的影響等。第四紀氣候變更的地層學意義第四紀氣候變更的干脆結果就是出現(xiàn)了冰期和間冰期的交替。這種交替出現(xiàn)，引起了生物、地質(zhì)、地貌、土壤、地球化學及海面的交替變更。這些變更又可以反過來用于推定第四紀氣候。在第四紀地層學中可以分為探討冰川環(huán)境進行地層劃分的冰川地層學以及探討非冰川環(huán)境進行地層劃分的非冰川地層學。從大的方面看，氣候變更在全世界是同時的，所以氣候變更的證據(jù)可以作為一種時間地層對比的依據(jù)。又由于第四紀氣候變更是多次反復的，所以可據(jù)以劃分階段以及相對應于階段所形成的地層單位。第四紀氣候變更的全球性、