王老师第四纪

东北师范大学研究生课程论文论文题目第四纪气候研究的意义课程名称第四纪地质与地貌姓名徐金斌学号 10200200821690 专业湿地科学年级 08级院、所城环学院、沼泽所年月日 2012.09.15 研究生课程论文评价标准东北师范大学研究生院制第四纪气候研究的意义摘要：研究过去气候变化的目的在于掌握气候变化的规律，探索其变化的原因，以便进一步预测未来气候的变化趋势。

全球变化研究是对人类赖以生存的地球环境进行探讨过去、对比现在，并预测未来的一项工作。

它要求把一定时期的古气候、古环境进行全球对比，以揭示其变化的区域性差异和驱动机制，目前，世界上各个国家的专家学者都将古气候的研究作为当前的热点和重点，研究对象是围绕着极地冰芯、深海沉积物和中国的黄土开展的，研究手段和方法也是多种多样的。

所以对古气候以及第四纪气候进行研究，这对于未来气候变化和发展趋势具有重要的作用。

关键词：第四纪、全球气候、磁性分析、孢粉分析1.引言第四纪是地球历史上一个最近的、非常短暂又非常特殊的阶段。

6500万年前那次生物大灭绝后，地球进入了新生代。

新生代是地球历史的最新阶段，而第四纪是新生代最后一个纪。

第四纪还可以分为更新世、全新世等。

关于其下限一直存在争议，支持较多的有1.8Ma和2.6Ma 。

虽然国际地层委员会推荐的第四纪的下界年龄为1.80Ma，但是由于2.6（开始认为为2.48 ）Ma是黄土开始沉积的年龄，因而我国地质学家，尤其是第四纪地质学家基本都采用后者。

这一时期形成的地层称第四系。

第四系一名是法国学者J.德努瓦耶于1829年提出的。

从第四纪开始，全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式。

第四纪生物界的面貌已很接近于现代。

哺乳动物的进化在此阶段最为明显，而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。

2.古气候研究的意义地表环境的变化从地球诞生之日起从未停止。

一直以来发生在地球表面的全球变化包括地球环境中所有的由自然因素和人为因素引起的变化，是地球各个圈层(岩石圈、水圈、大气圈和生物圈)之间相互作用和反馈的结果。

然而，随着人口的迅速增长和世界各国经济策略的转变使得人类对地球的影响规模不断扩大，目前人们所面临的十大环境问题，分别是:全球气候变暖、臭氧层破坏、酸雨蔓延、大气污染严重、淡水资源枯竭和恶化、固体废物弃置、生物多样性减少、森林面积锐减、土壤退化和沙漠化、资源匾乏。

其中气候的变化不仅会对自然生态系统以及社会经济系统产生影响，而且会进一步影响人类社会的生存和发展，同时气候变化还影响着生物多样性的变化。

各物种对气候变化的适应不同，有的物种在气候变化下可能增加，而另一些可能会减少甚至是灭绝，长此以往，将会改变自然生态体系的结构。

随着时间的推移，可能会出现某些物种在某一地区的灭绝。

人类在社会、经济、科技等方面取得突飞猛进发展的同时，由于发展的方式不科学和发展能力的限制，造成了生态环境的严重破坏，特别是二氧化碳等温室气体的过量排放，严重影响到全球气候的变化。

根据初步估计，到21世纪中叶，全球年平均气温可增加1.5-4.5℃，平均海平面可增加20-40cm。

为了避免气候剧变给人类生存环境带来严重的不利影响，了解并掌握气候异常的成因机制并予以准确预测，己经变得极为迫切与重要。

研究过去可能预测未来，通过对晚第四纪古气候的研究，探索古气候变化的动力成因机制并由此预测未来气候变化趋势就成为现阶段各国科学家们致力解决的重大科学问题。

第四纪时期的气候环境变化十分复杂，在人类还未出现时，引起气候变化的主要因素是自然因素。

自从人类出现以后，引起气候环境变化的除了自然因素外又增加了人为因素。

气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分，它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济系统产生影响。

例如:中国耕作业“南水稻、北小麦，南甘蔗、北甜菜”的基本格局，主要是由南北气候条件的差异造成的。

全球气候变化的影响将是全方位、多尺度和多层次的，不利的影响可能会危及到人类社会的生存与发展。

如以全球变化为基本特征的气候变化往往会导致各种自然灾害，尤其是一些与气候变化相关的各种气象灾害(例如干早、洪涝、冻害、雹灾、干热风等等)以及海洋灾害(例如台风、风暴潮、海啸、海岸侵蚀、盐水入侵、海冰等等)的发生，进而影响人类的经济生产和社会生活，甚至是人类的生存。

古埃及、古印度及两河流域文明的衰亡可归因于严重的气候变干，而在文明史上全球变暖给欧洲、亚洲和北美带来过繁荣时代，与这些时代相交替的是全球变冷所带来的饥荒与流行病时代;在历史上，气候寒冷与干旱时期，导致了农业减产，从而引起民族大迁移，最近，有许多文献探讨环境变化对文明影响的问题，越来越多的证据显示气候变化是导致史前和历史早期文明崩溃的基本力量。

因此，随着人类社会文明的发展和人类综合素质的不断提高，人们逐渐认识到气候环境的重要性，人们关心着气候环境的变化规律及其发展趋势，希望能对气候环境的变化以及一些突如其来的灾害性气候采取必要的防范措施，从而减少其对人类社会所造成的影响。

3.古气候研究方法3.1磁性分析沉积环境中磁性矿物的形成、搬运、沉积、演化受气候变化和环境过程的控制，岩石和矿物磁学参数的变化特征常常同相应的生物学、化学、矿物学及沉积学特征相一致，因此可以用来作为研究沉积环境的代用指标。

这种磁测技术对代表性样品进行系统的磁性测定，测出所需要的磁性参数，并把这些磁性参数转化为定量或半定量的气候指标，以揭示物质内磁性矿物的组合类型、含量和晶粒组合特征，从中提取出相关的环境信息，并对古环境的演化、古气候的变化以至现代环境的变化做出分析解释。

3.2地球化学特征研究黄土中化学元素(及同位素)的分布、分配和迁移、富集的规律，有助于了解黄土物质成分的特征，探索其堆积的地球化学环境、古气候演化等重要信息。

早期的黄土元素地球化学研究工作主要集中于黄土地层、物质的组成以及物质来源的研究。

黄土一古土壤序列的化学成分不仅取决于来源物质的化学组分，而且与风尘沉积后的化学风化程度有关。

黄土物质在其堆积以后要经受各种生物地球化学风化过程的影响，相应地会发生各种不同程度的化学成分变化，鉴于此，所以黄土一古土壤序列的化学成分的变化可以在一定程度上反映古气候、环境的变化，这也正是地球化学指标能够反映古气候、环境变化的原因。

3.3孢粉分析植被能随气候及生长地区的纬度、高度变化而发生快速的更替和迁移，所以植物历来有自动“温度计”之称(王伟铭和张大华，1990)，即一定的植物群落反映一定的气候环境，气候环境的变化会导致植物的分布和演替随之发生变化。

鉴定地层中的饱粉种类，统计其数量和比例可以确定饱粉组合，利用饱粉组合又可以恢复其母体植物群，故研究地层中的抱粉组合是恢复古气候的有效手段。

3.4其他方法黄土地层中稳定同位素特征与黄土高原气候环境特征之间也存在着密切的关系。

黄土地层中碳酸盐岩的碳、氧同位素序列与磁化率、全氧化铁的气候曲线的波动一致，可用来作为气候指标。

有机质13C值在黄土地层中低，在古土壤中高，其高低波动可作为黄土地层过去植被状况乃至生物量和夏季降水量的一个替代性指标；氨基酸来自生物蛋白质，其总量的偏高，表示所处沉积环境相对温湿，生物发育，致使沉积下来的有机质丰度高;氨基酸总量偏低，可能表示所处沉积环境相对干冷，生物发育贫乏，致使沉积下来的有机质丰度低。

所以其含量的多少在一定程度上可以间接指示古环境的意义。

此外，粉尘粒度的变化也可作为反映古气候环境变化的指标。

对于冰岩芯、海洋等都有其特定的古气候、古环境研究代用指标。

由于任何沉积物或生物形成时都有多种因素的同时共同作用，各古气候指标或代用指标均为多种因素共同作用的结果，所以任何一种单一的研究方法都难以达到尽善尽美，也都存在着不足，需要综合起来加以考虑。

4.第四纪气候变化在地质历史时期,地球的气候是在不断变化的，几亿年的气候史，以温暖时期与寒冷时期交替出现为其基本特点。

震旦纪以来，地球上曾出现过 3 次大冰期，第1次出现在700MaB. P. (震旦纪冰期);第2 次出现在320～260MaB. P. (石炭—二叠纪冰期)；第3次即是从3MaB. P. 前开始的第四纪大冰期。

全球显著变冷主要表现在气温的下降、冰川的扩张和气候带移动。

①在北半球大陆的中纬地区，气温下降最大值为8—13℃.随维度变化，这个极值有所不同，在相同纬度随降水量的变化，它也有所变化。

在海洋表面，据气候的长期研究，包括制图与预报研究项目资料，18*103aB.P.前夏季全球海洋表面平均温度比现代降低2.3℃，有的海域降温较大，如北大西洋海水温度降低18℃，西太平洋降低10℃。

②全球气候变冷的结果是大陆冰盖和山地冰川的扩张。

大四级全球存在四个大冰盖，除南极冰盖形成于中新世之外，其他三个均出现于第四纪。

冰川活动最盛时期，他们可覆盖地球上陆地面积的20-30%。

第四纪山地冰川随气候变冷而下降，如科迪勒拉山冰川下降到海平面以下200m。

③气候带迁移。

由于气候的变冷和大陆冰盖的扩张，全球气候带也相应发生明显迁移。

在今天相当寒冷的地区，可以见到第三纪湿热气候条件下发育的红色风化壳和岩溶现象。

在第四纪期间，随冰盖的扩张，欧洲苔原带可以南移25°左右，温带范围明显缩小。

第四纪气候的另一个特征式波动性的周期性变化，表现为气候冷暖、干湿的变化。

①冰期与间冰期的交替。

冰期指由于气温显著变冷，冰川规模扩大和增厚的时期。

在这一时期的早期，温度开始下降，相对湿度加大，出现冷湿气候，冰川急剧扩张；中期，冰川发展进入最盛期，地面被冰雪覆盖，反射加强，蒸发减少，湿度亦减少，出现冷气候；末期温度升高，冰川开始消融，相对湿度仍然很低，出现干凉或干温气候。

间冰期指由于气候回暖，冰川缩小和消融的时期。

在间冰期之初，温度开始回升，但相对湿度小，气候干凉；中期温度高、湿度大，降雨充沛，气候温暖湿润；间冰期之末，气温下降，相对湿度加大，出现湿凉气候。

在第四纪，地球上经历了多次冰期与间冰期的交替。

②雨期和间雨期的交替。

冰期时由于极低反气旋加强，极低高压向中低纬移动迫使西风带南移，原来被副热带高压控制的干旱带北部，此时被西风气旋占据，出现雨量充沛的温凉潮湿气候，成为雨期。

反之，在间冰期，极低高压收缩，西风带向高纬方向移动，副热带高压返回原来的位置，出现干燥炎热气候。

在第四纪期间，在中低纬度地区，出现过雨期与间雨期的多次交替。

③冬季风与夏季风的交替。

全球出现冰期时，西伯利亚冰盖扩张，极低高压加强，北冰洋冷气团频繁南移，我国东部地区冬季风盛行，形成干冷气候。

间冰期时，西伯利亚高压减弱，而北太平洋亚热带高压增强，反气旋活动频繁，我国东部地区夏季风盛行，形成温湿气候。

这两种季风气候的交替，构成了我国东部季风区第四纪气候的特征。