第四纪海平面演化

二、 更新世海面变化
⒊ 与现代海面相比，各次冰期 最低海面要低100米左右，各次 间冰期高海面相差不过数米。 ⒋ 更新世全球海面升降主要受 冰期—间冰期气候变化控制。
更新世高海面图
最近26万年来的海面变化曲线
最近15万年来的海面变化曲线
三、最近两万年以来的海面变化
1. 盛冰期最低海面 2. 晚冰期海面波动 3. 全新世海面变化
海底“烟囱”
二、 海水密度变化
⒈ 海水温度变化 ⒉ 海水盐度变化
海水温度、密度变化∶ 温密度变化数据 Fairbridge (1961) -- 海洋表层到底 层升温1℃，海面上升2m IPCC (1995) -- IS92a-AD2100 预测 方案49厘米海面上升量中海洋热膨 胀的贡献是 28cm Pattulo (1955) -- 对月均海面∶温 度影响11cm，盐度影响∠5cm
2. 对海面变化的理解
(4)海面升降运动 Eustasy, Eustatic movement *海面在地心坐标系中的升降运 动；是一种独立的运动体系--与地 面升降运动无关。 *相对海面变化是海面升降运动 与地面升降运动的合运动； *从全球一致到全球不一致
海面升降和地面升降是两个独立的运动系统
太湖流域2030年海面—地面变化 潜在影响区分布图
方案 2000年 2030低 2030中
海面上升 （cm） 0 23 31
面积 （km2） 267 356 388
增加比率 （%）
33 45
2030高
63
591
121
第三节 海面变化的原因
一、绝对海面变化机制
三种基本类型和三种基本机制 冰川型海面升降运动→海水体积变化 构造型海面升降运动 →洋盆容积变化 大地水准面型海面升降运动 →大地水准 面变化
地球 剖面 (0度 经线 方向)
地球 剖面 (赤道 方向)
海面地形∶
大地水准面隆起 (geoidal depression): 新几内亚北+81米 大地水准面凹陷 (geoidal hump)∶ 印度半岛南-113米
全球海面地形--大地水准面的起伏
全球海面地形立体影像图
2. 对海面变化的理解
大地水准面变化
Geoidal eustasy 大地水准面型海 面升降运动，海面变形运动； 根本原因--地球重力场变化 一、地球运动参数变化 ①自转速度变化 ②极移
极移对海面变化的作用
海侵
极移方向
海退
海退 海侵
理论计算 表明1度的 极移最大 能使海面 相对与陆 地上升或 下降373米
大地水准面变化
沉 积 和 侵 蚀
海面升降—全球视野
海面＋气候
自然＋人为 压 实 构 造 和 均 衡 地面升降—区域视野
3. 对几对术语的理解
(1)岸线升降与岸线摆动
是岸线变迁的垂直分量和水平分量， 都是相对海面变化的表现形式和重要 信息源。
*岸线定义—海面与地面的交线 *新方向—从岸线摆动研究海面变化
海面升降各分量图解
(2)平均海面 ( MSL—Mean Sea Level ) 某一统计时段内海面的平均位置， 假想的平面，陆高海深测量的基准面。 基准面不准→海面不静
1. 对海面的理解
(3)大地水准面 ( Geoid ) 地球重力场的等位面
描述地球形状的三种“面”:
①地球自然表面∶地面 + 海面， 客观存在的自然面 ②大 地 水 准 面∶重力场等位面， 客观存在的自然面 ③参 考 椭 球 面∶为确定大地水 准面形状引入的非自然面
一、 前第四纪海面变化
⒉ 新生代海面变化 三高三低，趋于降低 古新世—始新世(高) → 渐新世晚 期(低) → 中新世中期(高) → 中新 世晚期(低)* → 上新世(高) → 第 四纪(低) *距今1400万年，东南极冰原形成
2亿5千万年来的全球海面变化过程
二、 更新世海面变化
⒈ 大洋岛屿的海岸阶地较 好地记录了最近50万年以来 的各次间冰期的高海面。 ⒉ 不存在第四纪初期一二 百米的高海面。
一、 海水水量变化 ⒈ 大陆冰量变化∶冰川型海面 升降运动(Glacio- eustasy)，第四 纪海面变化的主要类型
全球冰体积数据
全球大陆现代冰体积∶
Flint (1971) -- 24.06×106 km3 (水体积 当量)； 65 m (海面当量) 全球大陆末次冰期最盛期的冰体积∶
Hughes(1981) -- 84.174 ～ 97.829 ×106 km3 (水体积当量)；127 ～ 163 m (海 面当量)
⒉ 未来海面变化趋势预测
(2) 地区性相对海面变化趋势 ( RSL )
①重要性∶ 更具现实意义。在地壳上升区海面上升 减慢转为下降，在地壳下沉区海面加速 上升。 ②考虑因素∶ 海岸升降、海面变形
⒉ 未来海面变化趋势预测
(2) 预测的基本原则 同气候变化预测的基本原则— “注重自然过程与人为影响交互 作用机制的研究”。
洋盆容积变化
一、板块运动导致的变化∶ 海底扩张速度和洋中脊体积变化
• 现代海洋中洋中脊的体积是1.6×108， 海水体积是1.35 × 109，洋中脊体积是 海水体积的12%，这部分体积相当于 300米海面升降量。
洋盆容积变化
二、各种构造运动导致的变化∶ 造山型海面升降运动(Orogeneustasy)—造山期导致全球性海退 造陆型海面升降运动(Epeirogeneustasy) —造陆期导致全球性海退
第一节 海面变化的 基本概念

海面和海面变化概念
海面变化理论的发展
海面变化研究意义
对古代海面遗迹的调查，现 在的卫星测高，都证实了威勒的 质疑—海面处于永恒的运动变化 之中。海面变化与气候变化、地 壳运动一样，是地球固有的一种 物理运动，是地球旺盛的新陈代 谢活动的表现形式。
一、海面和海面变化概念
洋盆容积变化
三、洋底大幅度下沉导致的变 化∶ 盖奥特(Guyot)现象 四、均衡运动 导致的变化∶ 冰川均衡、水均衡、全球均衡调 整
wenku.baidu.com
五、其它影响洋盆容积的机制
⒈ 局部海盆变化 ∶ 8 maBP直布罗陀海峡封闭， 7-5百 万年前成盆地。地中海盆地的海面 当量为10-12m ⒉ 沉积作用∶ 沉积型海面升降运动(Sedimentoeustasy)，千年-厘米级
三种基本机制--基本类型
绝对海面变化基本机制图 海水体积变化
冰川型海面升降运动
洋盆容积变化 构造型海面升降运动
大地水准面变化
大地水准面型海面升 降运动
二、 相对海面变化机制
在绝对海面变化机制之外，加上地 面升降运动机制。 海面变化研究是涉及水圈、大气圈 和岩石圈的综合研究课题。
海水体积变化
(1)海面变化 ( Sea-level change ) *海面变化指的是海面的垂直升降。 *广义--狭义∶秒--百万年； *如何度量? 两种坐标系
2. 对海面变化的理解
(2)相对海面变化 ( RSL change ) 陆地坐标系∶海面相对于地面 的升降变化，日常经验 (3)绝对海面变化 ( ESL change ) 地心坐标系∶海面与地心之间 距离的变化
二、地球质量分布变化 ⒈ 地表质量再分配 ⒉ 地核-地幔变化 三、太空引力变化 引潮力
大地水准面型海面升降运动的机制
运动参数 太空引力
核 -幔 变化 内部运动
质量分配
大地水准面型海面升降运动
Geoidal Eustasy
相对海面变化机制图
相对海面变化
东海陆架岸线变迁图
⒊ 全新世海面变化
(1)总的一致的看法∶ ①早全新世海面快速上升，距今 6000年前后已接近现代高度。 ②伴随有多次小幅度的波动。
⒊ 全新世海面变化
(2)关于经6000年以来的海面变化 ①曾经有过争论，焦点是∶全新 世中期海面是否曾高于现代?。 ②结论∶由于全球性的的均衡调 整，世界各地记录的海面变化过 程各不相同，基本上可划分为6个 带。
第Ⅰ～Ⅲ气候-海面波动期(距 今18.0～10.9千年前)的8条海 岸线，可划分为4个徘徊期3 个推进期∶ 1W(18.0 ～ 15.0 )∶晚冰期， －150 ～－160m±； 1A(15.0 ～ 14.4 )∶推进到－ 110 ～－120 m±，一般40km， 最大140km； 2W(14.4 ～ 13.2 )∶老仙女木 冷期，－110 ～－120m±； 2A(13.2 ～ 12.4 )∶波林暖期， 北部>570km，南部>350km， 中部150km±； 3W( 12.4 ～ 12.1 )∶中仙女木 冷期，后撤10 ～20km； 3A(12.1～ 11.5 )∶阿勒罗德暖 期，沿深切河谷成曲折岸线； 4W(11.5 ～ 10.9 )∶新仙女木 冷期，后撤50km±；
⒉ 原生水的补充 原生水(Primary water )补充∶
千年-毫米级；增加说和循环说
A.Penck (1934) -- 2.8 mm/ka ; Perry (1967) -- 30亿年，70 %
燧石—二氧化硅胶凝体（ SiO2 •nH2O）,δO18增 加了1.8，其原因是地幔水（ δO18 =0.7）的 加入
冰川消融、海洋热膨胀。
海面预测的基本思路
⒉ 未来海面变化趋势预测
(1)全球平均海面变化趋势 ( ESL ) ②预测结论∶IPCC (2001)各方案预
估值的范围为9—88cm (1990-2100AD). IPCC (1995) 最具代表性的IS92a方案 最佳估计49厘米的分项值是∶冰川冰 盖16厘米、格陵兰冰原6厘米、南极冰 原-1厘米、热膨胀28厘米。
3. 对几对术语的理解
(2)海侵与海退 *具有指示相对海面变化的意义 *侧重于地层学
渤海及其西岸的晚更新世海侵层
第二节 海面变化的 过程与趋势
一、前第四纪海面变化 二、更新世海面变化 三、最近两万年以来的海面变化 四、近期海面变化趋势

一、 前第四纪海面变化
⒈ 古生代以来的全球海面变化 两高两低∶ 寒武纪晚期(高) → 侏罗纪早期(低) →白垩纪晚期(高) → 晚新生代(低) 升降幅度约400米
某 些 大 陆 桥 的 大 至 范 17 围 千 年 前
末 次 冰 期 最 盛 期 距 今 21
( -)
⒉ 晚冰期海面波动
(1)迅速上升∶ 5000年回升了70— 80%，中国东部平均上升速度18.2 毫米/年。 (2)急剧波动∶与“三冷二暖”气 候波动相对应。中国东部海面在三 次冷期的下降速度都大于10毫米/ 年，波林暖期700多年的平均上升 速度64毫米/年。
四、 近期海面变化趋势
1. 近百年来的海面变化趋势 2. 未来海面变化趋势预测
⒈ 近百年来的海面变化趋势
(1)平均速度∶ 验潮站记录表明全球平均海面上升 速度为10～15厘米/100年。 (2) 波动∶ 与气温波动有较好的对应关系。
⒉ 未来海面变化趋势预测
(1)全球平均海面变化趋势 ( ESL ) ①考虑因素∶
⒈ 盛冰期最低海面
(1)理论估算∶ ①按冰川体积估算相当于102-163米， 扣除洋底水均衡下沉为91-117米。 ②通常采用值∶距今18000年前， -100米左右。
⒈ 盛冰期最低海面
(2)实测结果∶ 中国东部海面98±21米 大陆架海面遗迹高度不等于古海 面高度，东海陆架下沉66±36米。
盛冰期陆桥图
1. 对海面的理解 2. 海面变化的理解 3. 对几对术语的理解
1. 对海面的理解
(1)海面 ( SL—Sea Level ) 海洋水体的真实表面，它是有形 的，处于永不停顿的运动之中 。 海平面不平→海面地形 sea level → sea-level → sea surface
1. 对海面的理解