過去全球變化的重建

過去全球變化的重建第一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五全球變化的重建。全球變化的動態(tài)監(jiān)測。全球變化的模擬。以殘存的過去全球變化的產(chǎn)物為依據(jù)，反推形成產(chǎn)物的環(huán)境狀態(tài)，進(jìn)一步推測其成因機(jī)制。利用各種觀測手段，對正在進(jìn)行的全球變化過程進(jìn)行實時跟蹤觀測，從中找出變化的規(guī)律。從全球變化的過程與成因機(jī)制出發(fā)，根據(jù)對全球變化過程的認(rèn)識，建立數(shù)學(xué)模式，利用模式從已知的環(huán)境過程出發(fā)，演繹可能的環(huán)境狀態(tài)及其產(chǎn)物。當(dāng)前全球變化研究包括三種途徑：第二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

重建、動態(tài)監(jiān)測與模擬構(gòu)成了全球變化研究的三個基本途徑，它們是互相參校補(bǔ)充的。正確的重建結(jié)果最終有可能通過模式來表達(dá)，模型的可靠性亦需要通過重建的結(jié)果來評估，監(jiān)測的結(jié)果可以使人們了解正在進(jìn)行的環(huán)境演變過程，加深對環(huán)境過程的認(rèn)識，使模式更為合理，同時也可以為模擬提供參數(shù)值或為重建提供指標(biāo)值。第三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五本章內(nèi)容：第1節(jié)過去全球變化的重建第2節(jié)全球變化的動態(tài)監(jiān)測第3節(jié)全球變化的模擬第四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第一節(jié)過去全球變化的重建第五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五重建全球變化歷史，了解包括演變過程、時空分布形式、變化的區(qū)域差異等方面的規(guī)律。通過過去發(fā)生過的全球變化現(xiàn)象，探討和認(rèn)識全球變化的成因機(jī)制。利用重建的結(jié)果驗證模式的可靠性或為模式的建立提供參數(shù)。由歷史演變規(guī)律推測未來環(huán)境或為預(yù)測未來環(huán)境提供歷史相似型。重要意義科學(xué)的全球變化研究是從過去的全球變化研究開始的，其在全球變化研究的重要意義在于：第六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1、基本假設(shè)重建過去的全球變化就象組裝一個沒有樣圖的并且部件已殘缺不全的智力玩具，且其各個部件是由不同材料制成的。進(jìn)行這樣的組裝工作，所能依靠的那些能夠找到的不同部件，相當(dāng)于重建過去全球變化的各種證據(jù)；對各部件的功能與可靠性進(jìn)行鑒定，相當(dāng)于對過去全球變化的證據(jù)進(jìn)行標(biāo)定與校核；最后，根據(jù)有限的可靠的零部件復(fù)原該“智力玩具”的全貌或主體結(jié)構(gòu)，相當(dāng)于對過去的全球變化進(jìn)行整體復(fù)原或部分地復(fù)原。第七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五是全球變化研究的最基本原理。

包括：①自然法則在任何時間和空間上的不變性；②如果所研究的結(jié)果能夠用現(xiàn)代可觀察的過程來解釋，就不會有假設(shè)的未知過程。1）均一性假設(shè)。第八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（1）是指環(huán)境過程與其產(chǎn)物之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。（2）同一環(huán)境狀態(tài)下所形成的不同類型的產(chǎn)物之間存在協(xié)同關(guān)系，可以彼此參校、替代，共同指示其生成環(huán)境。（3）地區(qū)之間的協(xié)同性。（4）時間上的協(xié)調(diào)性。2）協(xié)同性假設(shè)。第九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)部分可以反映整體的全息學(xué)基本觀點(diǎn)，環(huán)境可以由其可識別的全息源來反映。不同類型的全息源可以互相替代，在某一空間點(diǎn)上獲取的環(huán)境信息可以代表一定的空間范圍，某一時段的環(huán)境狀態(tài)可由在此時間區(qū)間內(nèi)的環(huán)境信息來表征。3）全息假設(shè)第十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五簡單化是一切科學(xué)共同遵循的原則，是科學(xué)的靈魂，以上三個基本假設(shè)就是簡單化原理在全球變化研究中的具體化。在科學(xué)中選擇簡單化并不是由于它可能最正確，而是因為從科學(xué)的角度看，它在可供選擇的途徑中可能最優(yōu)。三個假設(shè)告訴人們?nèi)绾螌ふ易R別環(huán)境演變的信息，如何從殘缺不全的信息推斷環(huán)境的含義，以及如何由已知的部分去解釋、推測未知的部分。第十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2、環(huán)境屬性信息類型觀測記錄。指借助于各種觀測技術(shù)手段所獲得的環(huán)境信息，如地面觀測的氣象、水文記錄，空間觀測獲得的各種遙感數(shù)據(jù)等。記錄規(guī)范，精度高，但時間尺度短，世界最長的氣象觀測記錄只有300余年，大多數(shù)地區(qū)不足百年，而衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)最長只有二、三十年，還有許多觀測項目只是剛剛開始。特點(diǎn)：第十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五考古和歷史文獻(xiàn)記載。古環(huán)境感應(yīng)體。指由人類物質(zhì)文化活動而形成的物質(zhì)和文字的記錄，如古人類的遺址和遺物，有關(guān)物候、災(zāi)異、耕作制度的文字記錄等。指在過去某一時期形成并一直保存至今的各種自然體。它們本身就是當(dāng)時的環(huán)境過程的產(chǎn)物，記錄了當(dāng)時的環(huán)境狀況，如古沙丘、黃土與古土壤、冰芯、樹木年輪等。第十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：具有更長的時間覆蓋范圍，分布地區(qū)廣泛，能夠彌補(bǔ)觀測記錄過短的不足，揭示更長時間尺度的全球變化歷史。記錄不規(guī)范、連續(xù)性差、記錄混雜在其它多種干擾因素之中等，需要經(jīng)過提取、鑒別才能使用。優(yōu)缺點(diǎn)考古和歷史文獻(xiàn)記載與古環(huán)境感應(yīng)體合稱代用資料。第十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五

巖石（地層）不僅記錄并保存了各種物理、化學(xué)和生物過程形成的沉積和地貌形態(tài)學(xué)信息，而且為一些生物學(xué)信息和人類文化信息提供了保存的場所；保存在冰雪圈中的冰芯記錄了多種物理和化學(xué)過程；生物體在其生命活動過程中記錄并保存了當(dāng)時環(huán)境的信息；人類的考古遺址和歷史記載也構(gòu)成了十分有價值的過去全球變化的信息源。從這些信息源中可以提取出多種有價值的物理、化學(xué)、生物和人類文化信息。第十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五海洋沉積及深海沉積的氧同位素記錄黃土與古土壤冰芯樹木年輪3、代用資料第十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五1）海洋沉積及深海沉積的氧同位素記錄大陸架是第四紀(jì)冰期—間冰期海面升降變化影響所及的地區(qū)，從淺海沉積物中不但能夠獲取海面變化、淺海地區(qū)的溫度變化等信息，而且可以獲取一定的有關(guān)陸地上的環(huán)境變化的信息。世界大洋彼此貫通，且沉積連續(xù)性好，用深海巖芯能夠建立連續(xù)的、且能反映全球變化的時間序列。第十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五深海沉積中碎屑物質(zhì)的含量及分布，能夠獲取有關(guān)大氣環(huán)流狀況、大氣中塵埃物質(zhì)含量等信息。海洋中浮游微體生物骨骼的富集在深海沉積過程中具主導(dǎo)地位，由有孔蟲、放射蟲等微體古生物的組合或特征種屬的含量可以對古水溫、古鹽度等環(huán)境特征進(jìn)行推斷。利用有孔蟲的碳酸鹽介殼的18O/16O值能夠定量地反映全球溫度變化及冰量變化的特征。第十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五深海沉積氧同位素的變化第十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五變化原理在寒冷的冰期里，大陸冰蓋擴(kuò)展，大量的低18O含量的淡水被固定在冰蓋中不再回歸大洋，大洋中的18O含量顯著增高，由于有孔蟲介殼中的CO32-與大洋中的CO32-之間處在一定的平衡狀態(tài)，因此介殼中的18O也相應(yīng)地增高。另一方面，在有孔蟲殼體的CO32-與周圍海水中的氧同位素進(jìn)行交換的過程中，18O進(jìn)入到CO32-中的比重受溫度的影響：水溫升高，碳酸鹽溶解度降低，濃集效應(yīng)降低；水溫降低，濃集效應(yīng)增高。兩種影響的效應(yīng)是同向的，都是低溫時18O/16O增大，第二十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)δ18O值的變化，不但可以計算出有孔蟲生存時期的溫度，而且可以對全球冰量的變化進(jìn)行推斷。第二十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第四紀(jì)黃土沉積以黃土層和古土壤層交互沉積為特征，為風(fēng)塵堆積作用和成土作用兩種對立的過程彼此消長的結(jié)果。當(dāng)風(fēng)塵堆積作用大于成土作用時形成黃土層，反之，形成古土壤層。因此，黃土沉積與寒冷的冰期相對應(yīng)，古土壤則對應(yīng)于相對溫暖的間冰期。根據(jù)黃土層的風(fēng)化程度和古土壤層發(fā)育程度的差別，可進(jìn)一步推斷環(huán)境在不同時期的差別。黃土與古土壤層的交替變化是第四紀(jì)冰期—間冰期環(huán)境周期變化的反映，與深海氧同位素記錄有良好的對應(yīng)關(guān)系。2）黃土與古土壤第二十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五粒度是用來反映黃土粗細(xì)程度的指標(biāo)，粒度的大小差別反映了風(fēng)力搬運(yùn)強(qiáng)度的差別。同一黃土剖面中，古土壤層的粒度較黃土層細(xì)，這種縱向上的差別在不同地區(qū)可能有不同意義，在黃土高原的南部和東部主要反映風(fēng)力強(qiáng)度（主要是冬季風(fēng)）的變化，而在黃土高原的北部和西部則與作為物源區(qū)的沙漠的進(jìn)退有密切關(guān)系。（1）黃土與古土壤中氣候代用指標(biāo)——粒度第二十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五洛川晚更新世黃土剖面的氣候變化記錄第二十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（2）磁化率磁化率是物質(zhì)被磁化難易程度的一種量度。Heller和劉東生認(rèn)為，暖期的成土過程如脫鈣、土壤壓實作用可以引起順磁顆粒的相對富集。Kukla等認(rèn)為，黃土層中磁化率低是由于當(dāng)時粉塵堆積快，古土壤中磁化率高則由粉塵堆積慢引起，等等。磁化率值的變化與氣候變化尤其是降水量的變化有一定關(guān)系。黃土-古土壤序列中磁化率的變化被作為夏季風(fēng)變化的指標(biāo)，黃土層和古土壤層之間磁化率的差別反映了夏季風(fēng)強(qiáng)度的差別。第二十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五洛川晚更新世黃土剖面的氣候變化記錄第二十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五剖面古土壤S的磁化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于黃土層L，說明古土壤S堆積形成時期氣候濕熱，成壤作用強(qiáng)烈，長期風(fēng)化淋溶使原有鐵磁性礦物相對富集。黃土Ｌ堆積時期氣候冷干，風(fēng)塵堆積物受到次生改造很弱，磁化率很低。第二十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（3）CaCO3黃土中的CaCO3作為易溶鹽類，在次生風(fēng)化改造過程中變化非常明顯，可以當(dāng)作探索大氣降水或濕潤程度的指標(biāo)。黃土中含有較高的CaCO3，因降水較少，CaCO3遷移微弱，故CaCO3含量就高，反映較冷干的氣候；土壤層中，由于水分條件較好，溶解的次生CaCO3大量移出土層，致使古土壤層中CaCO3含量較低。第二十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五洛川晚更新世黃土剖面的氣候變化記錄第二十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五黃土中大量CaCO3的存在表明，它堆積形成于一種干旱少雨的荒漠、半荒漠環(huán)境；古土壤S中CaCO3幾乎被淋失殆盡，表明它形成于濕潤多雨的環(huán)境。第三十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（4）孢粉孢粉是孢子和花粉的統(tǒng)稱，它們分別是孢子植物和種子植物的繁殖器官。除少部分實現(xiàn)其繁殖功能外，絕大多數(shù)降落到地面后被埋藏在沉積物中。由于大氣的湍流作用，孢粉在到達(dá)地面之前充分混合，在一定的區(qū)域內(nèi)形成相對均一的孢粉雨。因此，一個地區(qū)的孢粉雨的組成能夠反映所在地區(qū)的植被組成，是所在地區(qū)植被的函數(shù)。第三十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五許多孢粉具有耐氧化、耐高溫、耐溶解的質(zhì)地堅硬的外壁，因此能夠在沉積地層中長期保存下來，特別是在沼澤、泥炭地、湖底等積水的非氧化環(huán)境下更易保存。每種植物的孢粉具有顯著區(qū)別于其它植物孢粉的特征，借助于顯微鏡分析鑒定技術(shù)可以確定沉積物中各種化石孢粉的類型。根據(jù)孢粉的組成及其隨時間的變化，可以推斷植被在時間和空間上的演化過程及環(huán)境的變化，如云杉、冷杉的孢粉組合代表了寒溫帶針葉林環(huán)境等。第三十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第三十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五新疆羅布泊4號鉆孔巖芯花粉譜全新世始終是荒漠草原植被

第三十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五3）冰芯極地冰蓋和中緯度高山冰川地區(qū)，冰雪終年不化，每年積累的雪最終轉(zhuǎn)換成冰，形成一個年層。第三十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五從這些地區(qū)取得的冰芯中獲得的主要記錄之一是氧同位素比率δ18O。冰面溫度會影響冰晶生長，根據(jù)冰芯中冰晶生長的形態(tài)來推斷溫度的變化。冰川的凈累積率可以作為降水量變化的指標(biāo)；在由雪轉(zhuǎn)換成冰的過程中包裹在冰中的氣泡里，記錄著氣泡生成時的大氣成分；第三十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五冰芯中的化學(xué)成分和微粒含量，記錄了過去大氣氣溶膠的狀況，以及地球沙漠化和大氣環(huán)流強(qiáng)度的狀況；冰芯中保存的有機(jī)物質(zhì)記錄了當(dāng)時的生物地球化學(xué)循環(huán)過程；冰芯中的火山灰和強(qiáng)酸信號則記錄了火山活動的歷史；冰芯中的10Be等放射性同位素含量的變化反映了宇宙射線強(qiáng)度、太陽活動和地磁場強(qiáng)度變化的歷史。第三十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五5）樹木年輪樹木年輪是樹木形成層周期性生長的結(jié)果，在季節(jié)差異明顯的地區(qū)，溫暖或濕潤的生長季樹木生長快，細(xì)胞大而細(xì)胞壁薄，形成較寬的淺色早材；寒冷或干燥的季節(jié)樹木生長緩慢，細(xì)胞小而細(xì)胞壁厚，形成較窄的暗色晚材；早材和晚材合起來為一個年輪。一般情況下，樹木每年向外生長一個年輪。

第三十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五樹木年輪可提供時間分辨率為年或季的全球變化信息，是重建幾十到幾百年尺度全球變化的最重要的信息源之一。第四十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五在樹木橫斷面上年輪的寬度可以反映樹木生長量的狀況。每年年輪寬度的大小，與樹木的年齡、前期生長狀況和環(huán)境等多方面因素密切相關(guān)。如在溫度起主導(dǎo)作用的森林北界或山地森林上限地區(qū)，低溫年份年輪窄，高溫年份年輪寬；在水分條件為限制因素的干旱、半干旱地區(qū)，寬輪對應(yīng)于多雨年，窄輪對應(yīng)于少雨年。在樹木年輪中的缺輪、偽輪等異常變異年輪，有時可以用來反映凍害、蟲災(zāi)、火災(zāi)等異常環(huán)境事件。提取的相關(guān)信息：第四十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第四十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五根據(jù)年輪中碳、氫、氧同位素比值的變化可以反映環(huán)境的變化，其中碳13C/12C比值（δ13C）的變化還能夠用來反映大氣中CO2含量的變化及其對樹木肥化作用，以及環(huán)境污染狀況。根據(jù)樹木年輪中14C的變化，可以推斷大氣中14C濃度的變化，并進(jìn)一步推斷導(dǎo)致大氣中14C濃度變化的太陽活動和宇宙射線變化的歷史。根據(jù)樹木年輪中化學(xué)元素含量的變化，可以反映環(huán)境中化學(xué)元素的變化，如環(huán)境污染等。第四十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五6）考古和歷史文獻(xiàn)記錄考古和歷史文獻(xiàn)記錄包括考古遺址、遺物和遺跡等各種考古發(fā)掘物，以及官方史書、宮廷檔案、地方志、農(nóng)書、類書、宗教卷案、航海日記、私人日記、文學(xué)作品和藝術(shù)品等各種文獻(xiàn)記載。第四十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五人口和聚落，包括人口數(shù)量，人口密度，人口遷移，人的壽命，健康狀況，聚落的位置、密度和興衰變化等；土地利用和生產(chǎn)狀況，如土地利用的方式、作物品種、熟制、種植區(qū)域界限、作物的產(chǎn)量等；生活方式和習(xí)俗，如居住方式、使用的生活器皿、飲食習(xí)慣、墓葬方式等；交通狀況，如交通手段、通達(dá)方式等；社會經(jīng)濟(jì)狀況，如糧價物價、貿(mào)易狀況、社會動亂等；重大工程建設(shè)，如運(yùn)河、灌渠、堤壩等；提取的相關(guān)信息：第四十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五各種災(zāi)異，如旱澇疫饑等；藝術(shù)與文化現(xiàn)象，如繪畫、建筑風(fēng)格；歷史上各種自然現(xiàn)象、物候的記載以及觀測記錄如雨雪分寸、水位觀測等。第四十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五通過系統(tǒng)地搜集整理這些考古和歷史文獻(xiàn)記載所記錄的信息，可以從中提取十分有價值的過去環(huán)境演變的證據(jù)，如建立干濕指數(shù)、冷暖指數(shù)、寒凍頻率等環(huán)境演變序列，復(fù)原特征時期的環(huán)境狀況等。根據(jù)豐富的考古和歷史文獻(xiàn)記載研究過去的環(huán)境演變是我國在世界上具優(yōu)勢地位的研究領(lǐng)域。第四十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五氣候變化劃分：竺可幀教授(1973)研究了我國歷史文獻(xiàn)中大量的古氣候記錄，認(rèn)為過去5000年中總共有四個寒冷期與溫暖期交替出現(xiàn)。竺可楨.中國近五千年來氣候變遷的初步研究.中國科學(xué),1973,(1):168-189第四十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第一溫暖期(3000~1100B.C.)，相當(dāng)于仰韶文化時代至安陽殷墟文化時代。第一寒冷期(1100~770B.C.)，相當(dāng)于西周時代第二溫暖期(770~0B.C.)，相當(dāng)于東周（春秋戰(zhàn)國）和秦、西漢時期。第二寒冷期(0~600A.D.)，相當(dāng)于東漢、三國、晉和南北朝時代第三溫暖期(600~1000A.D.)，相當(dāng)于隋、唐和五代時期。第三寒冷期(1000~1200A.D.)，相當(dāng)于北宋和南宋時期。第四溫暖期(1200—1300A.D.)，相當(dāng)于南宋后期或元代的早期。第四寒冷期(1300~1900A.D.)，相當(dāng)于元末和明、清時代。第四十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五4、空間和時間位置信息一條全球變化信息不僅要能夠在一定的精度范圍內(nèi)確定其所表征的環(huán)境狀態(tài)，而且需要確定其發(fā)生的時間和空間位置，只有這樣的信息才能用于重建過去的全球變化。第五十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五判斷全球變化代用資料的保存地點(diǎn)與其生成地是否一致，代用資料在保存期間是否發(fā)生再次的遷移，代用資料保存地本身的空間位置是否發(fā)生空間變化，代用資料的空間有效性與空間分辨率等問題。1）空間信息有關(guān)全球變化事件的空間位置的信息涉及：第五十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五注意：那些具有很強(qiáng)的空間遷徙能力的代用資料容易出現(xiàn)異地保存的現(xiàn)象，即資料出現(xiàn)的地點(diǎn)并非在其生成的區(qū)域內(nèi)。如：河流沉積物；動物；有氣囊的花粉等。在代用資料生成后，其保存地本身的空間位置受到后期改造而發(fā)生了變化。如：大陸的漂移；新構(gòu)造升降運(yùn)動等的影響。第五十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五2）時間信息過去全球變化事件發(fā)生時間的信息需要通過那些在過去時期生成并保存至今的、具有記錄時間功能的、可識別的時間載體來獲取。作為時間的載體需要具備兩個基本特性，一是連續(xù)的，不缺失也不停頓；二是不可逆的，即一個可變狀態(tài)對應(yīng)一個時間。具有這些特性的載體應(yīng)能連續(xù)地回答時間的流逝過程。第五十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五地層表。即并不具有相同時限的時間-地層單位序列。根據(jù)時間的可變函數(shù)建立的曲線。包括只與時間有關(guān)的變量（a、b）和受環(huán)境控制的變量（c、d）兩種情況。狀態(tài)的極端情況：變量以兩種狀態(tài)出現(xiàn)（如地磁場的極性倒轉(zhuǎn)），即d狀態(tài)。時間表示體系的三種類型：第五十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第五十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五絕對年代：利用各種新技術(shù)手段測定出的環(huán)境事件的確切年齡。它可由時間的可變函數(shù)來確定，可以確定事件在一個特定的時間體系中的具體年代；相對年代：環(huán)境事件的先后順序。只能確定一個事件與其它事件的相對先后次序，通過與已建立起來的地質(zhì)年代表進(jìn)行對比，也可以知道事件發(fā)生的時段。環(huán)境事件發(fā)生的年代類型：第五十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第五十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五對于各種全球變化過程和環(huán)境事件，只有將其置于時間標(biāo)尺之上才有確切的意義，也才能從中找出規(guī)律性的東西。環(huán)境變遷中的斷代（Dating）就是利用各種科學(xué)方法確定過去各種環(huán)境事件發(fā)生的年代（chronology）。第五十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（1）14C年代測年（2）古地磁測年介紹兩種斷代的方法：第五十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五自然界中含有三個C同位素，12C、13C和14C，其相對含量分別為98.89％、1.108％和1.2×10-10％，其中14C是放射性同位素。大氣中宇宙射線產(chǎn)生的中子轟擊14N核產(chǎn)生14C，14C通過氧化或與CO2交換而包含在CO2中，并在大氣圈和水圈中混合到達(dá)平衡濃度。1）14C年代測年第六十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五14C年代測定(radio-carbondating)是利用同位素14C的放射性衰變原理來確定年代。原理：14C是是高空宇宙射線轟擊大氣中的氮原子而產(chǎn)生的，與氧結(jié)合形成14CO2進(jìn)人大氣和水中，為生物體吸收，并與自然界保持平衡。當(dāng)生物死亡后體內(nèi)14C得不到補(bǔ)充，按其衰變規(guī)律遞減，使埋藏在地層中的有機(jī)體成為天然的“計時器”。第六十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五測定生物化石、木炭、木頭等14C含量，經(jīng)過計算就可以求得其14C年齡。該方法適用于測定100~50000aB.P.以內(nèi)的樣品。測定14C年代的方法有兩種：任一時刻14C的含量（N）可以表示為：N=N0e-λt第六十二頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五β衰變法，利用質(zhì)譜儀測定樣品中的14C所產(chǎn)生的放射性（每分鐘每克碳衰變的次數(shù)），測量年限為＜5萬年，改進(jìn)后可測6.5萬年以內(nèi)的樣品。1980年代興起的加速質(zhì)譜儀測量法（AMS）直接測量樣品中14C原子的個數(shù)，所需樣品僅幾毫克純碳，可測量年限達(dá)10萬年。第六十三頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五存在問題：14C測年的基本假設(shè)之一是自古以來大氣中14C的含量是不變的，但宇宙射線強(qiáng)度、太陽黑子活動或地磁場的變化都可能引起大氣中14C含量的變化，勢必影響14C測年的準(zhǔn)確性。對已知年代的樹木年輪作14C年代測定發(fā)現(xiàn)，200年內(nèi)的樹木年輪，用14C測年的最大誤差為160年；3000年以上隨著年代的增大，誤差也增大；樹齡為4400年的年輪的14C年代為4000年，較實際年齡年輕400年。第六十四頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第六十五頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五校正：為了使14C測年的結(jié)果能夠和公元紀(jì)年的年代相對比，需要對14C年代數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，我國考古界最初使用的校正年表是達(dá)曼（Damon）年表（1972），現(xiàn)在通常使用的是1986年修訂的新校正年表。第六十六頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五（2）古地磁測年古地磁學(xué)是通過測定巖石和沉積物的天然剩余磁性，來研究地球磁場的變化過程。天然剩余磁性也可稱為“化石磁性”。巖石或沉積物就記錄了當(dāng)時地球磁場的方向和強(qiáng)度。古地磁，又稱自然剩磁，是指人類史前（地質(zhì)年代）和史期的地磁場。各地質(zhì)時代的巖石常有一定的磁性，指示其生成時期的磁極方向。

第六十七頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五剩余磁性類型：①熱剩磁：巖漿在冷卻成巖的過程中，當(dāng)其溫度低于居里點(diǎn)時(即冷凝點(diǎn)，大約500~650℃)，在地磁場中磁化而獲得的磁性；②化學(xué)剩磁：化學(xué)巖在結(jié)晶或重結(jié)晶時，其中鐵磁性物質(zhì)在地球磁場中獲得的磁性；③碎屑剩磁：碎屑物質(zhì)在水和大氣中沉積時，其中鐵磁性顆粒從地球磁場獲得的磁性。第六十八頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五通過系統(tǒng)地測定沉積物剖面的剩余磁性，建立其極性序列，并與古地磁性年代對比，就可為沉積物地層斷代。目前已經(jīng)建立了過去500萬年來的地球磁場極性倒轉(zhuǎn)序列，并利用放射性同性素測年方法(K-Ar法)對各個轉(zhuǎn)變界面作了年代測定，從而建立了標(biāo)準(zhǔn)古地磁年代表。第六十九頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五第七十頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五105～106年長度的極性變化稱為極性期，與現(xiàn)代磁場方向相同的時期稱正向極性期，反之稱反向極性期。在每個正（反）向極性期內(nèi)，存在著104～105年的短暫極性倒轉(zhuǎn)，稱反（正）極性事件。在地球歷史上，地球磁場的南極和北極曾顛倒過多次，稱極性倒轉(zhuǎn)。第七十一頁，共七十九頁，編輯于2023年，星期五古地磁是只有兩個狀態(tài)的時變函數(shù)，一個狀態(tài)變量不足以確定一個時間點(diǎn)，自己也不能確定絕對年代，因此嚴(yán)格地講古地磁法不是一種獨(dú)立的絕對年齡測定方法，而是一種比較年齡測定方法。古地磁年表中的絕