第十章第四紀(jì)古氣候

第十章第四紀(jì)古氣候一、第四紀(jì)氣候的一般概念二、第四紀(jì)氣候變化的標(biāo)志三、第四紀(jì)氣候變化的特征四、近一萬年來(全新世、冰后期）世界氣候變化五、第四紀(jì)的海平面波動(dòng)六、冰期成因假說一、第四紀(jì)氣候的一般概念（一）基本概念天氣－－某一地區(qū)、某一時(shí)刻、某一條件下的大氣物理狀況。氣候－－指某一地區(qū)長(zhǎng)期的具有特征的天氣狀態(tài)綜合。氣候包括溫度和降水等情況。年均溫，甚至以十、萬、十萬為單位。氣候反應(yīng)經(jīng)常性的天氣，同時(shí)也包括特殊性的天氣。一、第四紀(jì)氣候的一般概念（二）地質(zhì)歷史上的三大冰期：前寒武紀(jì)冰期：7108a.B.PC---P冰期：3--2.5108a.B.PQ冰期：2106a.B.P冰川活動(dòng)總的特點(diǎn)持續(xù)時(shí)間：一千萬年間隔2.5億年脈動(dòng)形式第四紀(jì)約200萬年，但第四紀(jì)以后冷暖變化更明顯一、第四紀(jì)氣候的一般概念（三）第四紀(jì)氣候的基本特征：1、全球性的總降溫過程中出現(xiàn)冷暖氣候波動(dòng)（起伏）；2、氣候波動(dòng)，中高緯地區(qū)和高山地區(qū)產(chǎn)生大規(guī)模的冰川活動(dòng)；3、沿海地區(qū)則產(chǎn)生海平面的升降。新生代年均氣溫下降趨勢(shì)示意圖暖ENQ冷一、第四紀(jì)氣候的一般概念（四）氣候變化的意義：氣候變化對(duì)人類的居住環(huán)境、生物、地貌都具有重要的影響。（五）研究第四紀(jì)氣候變化的作用：劃分對(duì)比第四紀(jì)地層研究古環(huán)境的變化。二、第四紀(jì)氣候變化的標(biāo)志1、宏觀氣候標(biāo)志2、微觀氣候標(biāo)志1、宏觀氣候標(biāo)志（1）巖石氣候標(biāo)志（2）地貌氣候標(biāo)志（3）生物化石氣候標(biāo)志（1）巖石氣候標(biāo)志A、顏色紫紅橙黃灰

暖冷B、成因類型寒冷沉積物寒冷氣候溫暖沉積物溫暖氣候干旱沉積物干旱氣候（2）地貌氣候標(biāo)志寒冷氣候：冰川、凍土地貌溫暖氣候：巖溶、河流、湖泊地貌干旱氣候：風(fēng)蝕、風(fēng)積地貌（2）地貌氣候標(biāo)志具有重要意義的幾種典型地貌：冰斗——形成于雪線附近，年均溫0度，因此可證明古冰川作用的存在并可利用古冰斗與現(xiàn)代冰斗高度差值推算冰期古雪線下降時(shí)的降溫值。古冰楔和凍褶構(gòu)造----發(fā)育于現(xiàn)代極地和高山永久凍土層中，年均溫-2~-9度間，越寒冷規(guī)模越大.沙丘和湖岸線——研究干旱、半干旱區(qū)干濕氣候變化的重要標(biāo)志。（3）生物化石氣候標(biāo)志原理：Q生物絕大多數(shù)為現(xiàn)生種類亞種，因此,可以利用化石組合中的現(xiàn)代相似種的生存條件,推測(cè)化石埋藏時(shí)的古氣候與古環(huán)境。A、植物化石：B、哺乳動(dòng)物化石：C、海生軟體動(dòng)物化石、珊瑚化石：D、其他微體動(dòng)物化石：A、植物化石植物是陸地上最敏感的氣候標(biāo)志。a.生態(tài)分析b.葉片形態(tài)分析c.孢子花粉d.年輪分析

A、植物化石a.生態(tài)分析現(xiàn)生種屬類比法：大氣降溫率推算法：Hx*0.65%=變化的年均溫現(xiàn)代的年均溫－變化的年均溫＝當(dāng)時(shí)的年均溫A、植物化石b、葉片形態(tài)分析－葉相學(xué)（Foliarphysiognomy)葉級(jí)（葉片面積的大小）

Raunkiar(1934)首次討論了葉的大小與氣候的關(guān)系，指出降水量減小時(shí)，葉的大小也隨之減小，在熱帶低地大葉達(dá)到最大值（>20.25cm2)。Dicher(1973)指出葉的大小與溫度的關(guān)系，緯度的增加大型葉的種的比例減少，而小型葉的比例增加。

小型中型大型熱帶雨林（巴西1027’s) 15.168.311溫帶雨林（巴西260s)14.464.411.1溫帶山地針葉林（長(zhǎng)白山）53.337.15.4常綠闊葉林（浙江）39.531.88.8葉緣:

全緣葉的統(tǒng)計(jì)，推測(cè)氣候類型；全緣葉淺裂(Lobed) 鋸齒型serrated葉緣形態(tài)與氣候的關(guān)系

熱帶雨林 全緣葉比例75％副熱帶雨林 57－75％亞熱帶雨林 40－50％溫?zé)釒в炅? 0－35％葉脈密度、形式：

單位面積內(nèi)的葉脈數(shù)量，熱帶雨林密度小網(wǎng)眼大溫帶雨林密度大網(wǎng)眼小滴水尖（driptip):

與降雨量關(guān)系密切，有了滴水尖水的表面張力作用使葉面上的水迅速排放，而不致于葉子因漬水而腐爛。巴拿馬（熱帶〕具滴水尖的占76％加里福尼亞（溫帶）9％c、孢子花粉分析推斷古氣候的冷熱演變：推算古降溫值：利用化石暗針葉林與現(xiàn)代林線的差值（類似于古冰斗的研究方法）孢粉重點(diǎn)曲線圖式孢粉水平圖式孢粉聯(lián)合圖式

（據(jù)Е.Д.Заклднская，略改）d.年輪分析年輪寬——濕熱年輪窄——干冷B、哺乳動(dòng)物化石只能指出氣候類型，且化石必須完整。寒冷：猛犸象、披毛犀、北極狐動(dòng)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(dòng)物C、海生軟體動(dòng)物化石、珊瑚化石a、典型種屬法：

冰島北極蛤（冷水種）牡蠣（溫水種）b、組合比較法：根據(jù)生物化石反映的緯度變化來推測(cè)氣候的變化珊瑚化石：水溫13~16度，水深<40~60m，是良好環(huán)境的指示計(jì)D、其他微體動(dòng)物化石包括海相有孔蟲、介形蟲等窄溫性示冷示暖有孔蟲常用于第四紀(jì)海洋古氣候的分析。喜冷：Hyalinabalthca(飾帶透明蟲〕喜暖：Globorotaliamenardii(門氏元球蟲）2、微觀氣候標(biāo)志(1)氧同位素（O18）冰期:海洋沉積物中O18/O16__高極地冰蓋中O18/O16--低(2)粘粒分子率:SiO2/Al2O3、SiO2/Fe2O3

比值低——濕熱、比值高——干冷(3)CaCO3：海洋中：冰期——CaCO3高

間冰期——CaCO3低2、微觀氣候標(biāo)志（4）磁化率：磁化率大——溫濕、

磁化率小——干冷（5）粘土礦物：高嶺土——濕熱

伊利石——干冷井兒洼鉆孔巖芯磁化率

反映的湖泊演化階段三、第四紀(jì)氣候變化的特征（一）冰川作用區(qū)的氣候變化350N以北的中高緯地區(qū)和高山地區(qū)經(jīng)過古冰川的侵?jǐn)_和掃蕩。氣候期－－第四紀(jì)時(shí)期某一個(gè)特征氣候占優(yōu)勢(shì)的時(shí)期。（一）冰川作用區(qū)的氣候變化冰期－－－第四紀(jì)時(shí)期全球性的降溫期，此期內(nèi)發(fā)生大規(guī)模的冰川活動(dòng)，在大陸冰川作用區(qū)，大陸冰川從高緯向中緯擴(kuò)大，引起生物群從極地向赤道遷移，在高山區(qū)，高山上部的山岳冰川向山下或向山外圍擴(kuò)大，生物群垂直分帶向下遷移。（一）冰川作用區(qū)的氣候變化要點(diǎn)：A、全球降溫，冰川活動(dòng)；B、冰進(jìn)過程：高山－－低山；C、生物群遷移，伴生著絕滅；D、南北半球同時(shí)發(fā)生，北半球多；每次冰期以它達(dá)到的最大范圍內(nèi)的時(shí)間為限。（一）冰川作用區(qū)的氣候變化間冰期－－－兩次冰期之間全球性的增溫期，地表大量的冰雪消融以致消失，大陸冰川消失或向高緯后退，高山區(qū)由山下向山上后退，但有大量的新生種產(chǎn)生。

間冰期冰期暖冷（一）冰川作用區(qū)的氣候變化比冰期更小的氣候期：

冰階－－一次冰期發(fā)展過程中的一次短暫的停止階段，但地面仍有冰川存在。

間冰階－－冰期中一次相對(duì)溫暖的氣候寒冷階段，某些地區(qū)的冰川可能消失，但是局部的。間冰期冰期暖冷冰階間冰階（一）冰川作用區(qū)的氣候變化A、阿爾卑斯地區(qū)

研究最早，德國(guó)的A.Penker.bulukenier,對(duì)該區(qū)進(jìn)行了研究，根據(jù)寒冷和溫暖氣候所造成的地貌和沉積物的交替出現(xiàn)劃分了4次冰期。

A、阿爾卑斯地區(qū)貢茲冰期（G）：

以冰積物為特點(diǎn)： 地形：

貢茲－－民德間冰期（G－M）：

冰川被流水、風(fēng)化所代替：A、阿爾卑斯地區(qū)民德冰期（M）：

流水被冰川所代替，形成新礫石層，風(fēng)化老礫石層：民德－里斯間冰期（M－R）：

河流作用明顯，侵蝕大河谷，老礫石層風(fēng)化兩次，新礫石層風(fēng)化一次。A、阿爾卑斯地區(qū)里斯冰期（R）：大冰期，高階地礫石層形成。里斯－雨木間冰期（R－W）：切割高階地。A、阿爾卑斯地區(qū)雨木冰期（R）：

形成河谷低階地，向山谷與現(xiàn)代冰川相連。冰后期：

現(xiàn)代河谷。A、阿爾卑斯地區(qū)材料和方法：據(jù)冰積物和侵蝕作用所造成的地貌交替出現(xiàn)劃分出多次冰期和間冰期，同時(shí)，冰積物受風(fēng)化作用，老礫石風(fēng)化2次，新礫石風(fēng)化1次，運(yùn)用這種方法，對(duì)研究山區(qū)冰川的歷史很有意義。A、阿爾卑斯地區(qū)各冰期持續(xù)的時(shí)間：

以冰后期2萬年所切割的河谷寬度（河谷侵蝕量）作為標(biāo)準(zhǔn)（2萬年），推算其他幾次間冰期造成的河谷寬度的時(shí)間。河谷寬度之比：G—M：M－R：R－W：冰后期河谷寬度3：12：3：1時(shí)間(萬年)（6）〔24）（6）（2）每個(gè)冰期6萬年，間冰期38萬年，共62萬年。（一）冰川作用區(qū)的氣候變化b、歐洲大陸大冰蓋，三次冰期：艾爾斯坦冰期、薩勒冰期、魏克塞爾冰期。c、北美地區(qū)大陸冰川?？八_斯冰期、伊利諾冰期、威斯康星冰期。（二）非冰川作用區(qū)

指大陸冰蓋以外的廣大的中低緯地區(qū)。第四紀(jì)時(shí)期主要是干燥和潮濕的氣候波動(dòng)，因此稱為雨期和間雨期。

雨期－－第四紀(jì)氣候轉(zhuǎn)暖、轉(zhuǎn)潮的時(shí)期，特點(diǎn)是潮濕多雨，降雨充沛，水域擴(kuò)大，湖面上升，同時(shí)產(chǎn)生大規(guī)模的淡水湖沉積或風(fēng)化沉積。

間雨期－－氣候處于兩雨期之間相對(duì)干燥的時(shí)期，降水少，湖群縮小，湖水位下降，在湖中沉積鹽類，同時(shí)也沉積風(fēng)沙和黃土。標(biāo)志：高岸線－－雨期低岸線、泥裂、風(fēng)沙－－間雨期（三）冰川外圍中低緯區(qū)雨期、間雨期與高山區(qū)高緯區(qū)冰期、間冰期的關(guān)系

冰川外圍 西風(fēng)帶中高緯中國(guó)潮濕 ＝雨期＝冰期＝冬（干燥）干燥＝間雨期＝間冰期＝夏（多雨）（四）、冰期、間冰期 靜動(dòng)態(tài)分布規(guī)律

冰蓋區(qū)非冰蓋區(qū)海岸帶 深海區(qū)（018/016)

動(dòng)態(tài)間冰期 間雨期 海進(jìn) 比值小 冰期 雨期海退 比值大

靜態(tài)分布注意：1、氣候變化的靜態(tài)分布－－同一時(shí)間、不同地點(diǎn)的反映。2、動(dòng)態(tài)變化規(guī)律－－同一地點(diǎn)、不同時(shí)間的反映。四、近一萬年來(全新世、冰后期）世界氣候變化

冰后期－－指第四紀(jì)幾次重要的冰川作用之后，全球又進(jìn)入到一個(gè)較溫暖的時(shí)期。1、研究從以下幾方面入手： A、雪線和冰斗的高度變化； B、據(jù)冰川末端的終積堤； C、水面的上升和下降； D、物侯材料（開花時(shí)間、結(jié)冰化冰時(shí)間、農(nóng)作物標(biāo)志）。四、近一萬年來(全新世、冰后期）世界氣候變化2、一萬年以來的氣候期方案 布列特－－謝爾南德方案北方期：距今10000－8000年；氣候干暖；大西洋期：距今8000－5500年；溫暖潮濕、氣候適宜期；亞北方期：距今5500－2700年；氣候干暖；亞大西洋期：距今2700－－年；氣候溫涼；四、近一萬年來(全新世、冰后期）世界氣候變化3、中國(guó)5000年來的氣候變化廣義小冰期－－5000年來大西洋期以后的時(shí)期。狹義小冰期－－公元1700－1750以后的時(shí)期（現(xiàn)代小冰期）?，F(xiàn)代小冰期廣義小冰期今后氣候變化的趨勢(shì)：1、氣候變暖2、氣溫下降五、第四紀(jì)的海平面波動(dòng)

1、海平面波動(dòng)的類型

A、地動(dòng)型由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響所引起，在局部地區(qū)可能影響大，但對(duì)全球影響不大。B、水動(dòng)型