第四纪海平面演化分解优秀PPT.ppt

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1、qq海面和海面变更概念海面和海面变更概念qq海面变更理论的发展海面变更理论的发展qq海面变更探讨意义海面变更探讨意义第一节 海面变更的基本概念对古代海面遗迹的调查，现在的卫星测高，都证明白威勒的质疑海面处于永恒的运动变更之中。海面变更与气候变更、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。1.对海面的理解对海面的理解 2.海面变更的理解海面变更的理解 3.对几对术语的理解对几对术语的理解一、海面和海面变更概念一、海面和海面变更概念1.对海面的理解对海面的理解(1)海面海面(SLSea Level)海洋水体的真实表面，它是有形海洋水体的真实表面，它是有形的，处于永

2、不停顿的运动之中的，处于永不停顿的运动之中。海平面不平海平面不平海面地形海面地形 sea level sea-level sea surface1.对海面的理解对海面的理解1.对海面的理解对海面的理解(2)平均海面平均海面(MSLMean Sea Level)某一统计时段内海面的平均位置，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。假想的平面，陆高海深测量的基准面。基准面不准基准面不准海面不静海面不静1.对海面的理解对海面的理解1.对海面的理解对海面的理解(3)大地水准面大地水准面(Geoid)地球重力场的等位面地球重力场的等位面 1.对海面的理解对海面的理解 地球自然表面

3、地球自然表面 地面地面+海面，海面，客观存在的自然面客观存在的自然面 大大 地地 水水 准准 面面 重力场等位面，重力场等位面，客观存在的自然面客观存在的自然面 参参 考考 椭椭 球球 面面 为确定大地水准为确定大地水准面形态引入的非自然面面形态引入的非自然面描述地球形态的三种描述地球形态的三种“面面”:地球地球剖面剖面(0 度度 经线经线方向方向)地球地球剖面剖面(赤道赤道方向方向)海面地形海面地形 全球海面地形全球海面地形-大地水准面的起伏大地水准面的起伏全球海面地形立体影像图2.对海面变更的理解对海面变更的理解(1)海面变更海面变更(Sea-level change)*海面变更指的是海面

4、的垂直升降。海面变更指的是海面的垂直升降。*广义广义-狭义狭义 秒秒-百万年；百万年；*如何度量如何度量?两种坐标系两种坐标系2.对海面变更的理解对海面变更的理解(2)相对海面变更相对海面变更(RSL change)陆地坐标系陆地坐标系 海面相对于地面海面相对于地面的升降变更，日常阅历的升降变更，日常阅历(3)确定海面变更确定海面变更(ESL change)地心坐标系地心坐标系 海面与地心之间海面与地心之间距离的变更距离的变更2.对海面变更的理解对海面变更的理解(4)海面升降运动海面升降运动 Eustasy,Eustatic movement *海面在地心坐标系中的升降运动；海面在地心坐标系中

5、的升降运动；是一种独立的运动体系是一种独立的运动体系-与地面升降与地面升降运动无关。运动无关。*相对海面变更是海面升降运动与相对海面变更是海面升降运动与地面升降运动的合运动；地面升降运动的合运动；*从全球一样到全球不一样从全球一样到全球不一样海面升降和地面升降是两个独立的运动系统海面升降和地面升降是两个独立的运动系统海面升降和地面升降是两个独立的运动系统海面升降和地面升降是两个独立的运动系统沉沉积积和和侵侵蚀蚀构构造造和和均均衡衡压压实实自然人为自然人为自然人为自然人为地面升降地面升降地面升降地面升降区域视野区域视野区域视野区域视野海面升降海面升降海面升降海面升降全球视野全球视野全球视野全球视

6、野海面气候海面气候海面气候海面气候3.对几对术语的理解对几对术语的理解(1)岸线升降与岸线摇摆岸线升降与岸线摇摆 是岸线变迁的垂直重量和水平重是岸线变迁的垂直重量和水平重量，量，都是相对海面变更的表现形都是相对海面变更的表现形式和重要信息源。式和重要信息源。*岸线定义岸线定义海面与地面的交线海面与地面的交线*新方向新方向从岸线摇摆探讨海面从岸线摇摆探讨海面变更变更海面升降各重量图解海面升降各重量图解3.对几对术语的理解对几对术语的理解(2)海侵与海退海侵与海退*具有指示相对海面变更的意义具有指示相对海面变更的意义*侧重于地层学侧重于地层学渤海及其西岸的晚更新世海侵层渤海及其西岸的晚更新世海侵层

7、qq一、前第四纪海面变更一、前第四纪海面变更qq二、更新世海面变更二、更新世海面变更qq三、最近两万年以来的海面变更三、最近两万年以来的海面变更qq四、近期海面变更趋势四、近期海面变更趋势其次节 海面变更的过程与趋势一、一、前第四纪海面变更前第四纪海面变更 古生代以来的全球海面变更古生代以来的全球海面变更 两高两低两高两低 寒武纪晚期寒武纪晚期(高高)侏罗纪早期侏罗纪早期(低低)白垩纪晚期白垩纪晚期(高高)晚新生代晚新生代(低低)升降幅度约升降幅度约400米米一、一、前第四纪海面变更前第四纪海面变更 新生代海面变更新生代海面变更 三高三低，趋于降低三高三低，趋于降低 古新世古新世始新世始新世(

8、高高)渐新世晚渐新世晚期期(低低)中新世中期中新世中期(高高)中新中新世晚期世晚期(低低)*上新世上新世(高高)第第四纪四纪(低低)*距今距今1400万年，东南极冰原形成万年，东南极冰原形成2亿5千万年来的全球海面变更过程二、二、更新世海面变更更新世海面变更 大洋岛屿的海岸阶地较大洋岛屿的海岸阶地较好地记录了最近好地记录了最近50万年以来万年以来的各次间冰期的高海面。的各次间冰期的高海面。不存在第四纪初期一二不存在第四纪初期一二百米的高海面。百米的高海面。二、二、更新世海面变更更新世海面变更 与现代海面相比，各次冰期与现代海面相比，各次冰期最低海面要低最低海面要低100米左右，各次米左右，各次

9、间冰期高海面相差不过数米。间冰期高海面相差不过数米。更新世全球海面升降主要受更新世全球海面升降主要受冰期冰期间冰期气候变更限制。间冰期气候变更限制。更新世高海面图最近26万年来的海面变更曲线最近15万年来的海面变更曲线三、最近两万年以来的海面变更三、最近两万年以来的海面变更 1.盛冰期最低海面盛冰期最低海面 2.晚冰期海面波动晚冰期海面波动 3.全新世海面变更全新世海面变更 盛冰期最低海面盛冰期最低海面(1)理论估算理论估算 按冰川体积估算相当于按冰川体积估算相当于102-163米，米，扣除洋底水均衡下沉为扣除洋底水均衡下沉为91-117米。米。通常接受值通常接受值 距今距今18000年前，年

10、前，-100米左右。米左右。盛冰期最低海面盛冰期最低海面(2)实测结果实测结果 中国东部海面中国东部海面9821米米 大陆架海面遗迹高度不等于古海大陆架海面遗迹高度不等于古海面高度，面高度，东海陆架下沉东海陆架下沉6636米。米。盛冰期陆桥图末末次次冰冰期期最最盛盛期期(距距今今21-17千千年年前前)某某些些大大陆陆桥桥的的大大至至范范围围 晚冰期海面波动晚冰期海面波动(1)快速上升快速上升 5000年回升了年回升了7080%，中国东部平均上升速度，中国东部平均上升速度18.2毫米毫米/年。年。(2)急剧波动急剧波动 与与“三冷二暖三冷二暖”气候气候波动相对应。中国东部海面在三次波动相对应。

11、中国东部海面在三次冷期的下降速度都大于冷期的下降速度都大于10毫米毫米/年，年，波林暖期波林暖期700多年的平均上升速度多年的平均上升速度64毫米毫米/年。年。东海陆架岸线变迁图第第气候气候-海面波动期海面波动期(距距今今18.010.9千年前千年前)的的8条海条海岸线，可划分为岸线，可划分为4个徘徊期个徘徊期3个个推动期推动期 1W(18.0 15.0)晚冰期，晚冰期，150 160m；1A(15.0 14.4)推动到推动到110 120 m，一般，一般40km，最，最大大140km；2W(14.4 13.2)老仙女木冷老仙女木冷期，期，110 120m；2A(13.2 12.4)波林暖期，

12、波林暖期，北部北部570km，南部，南部350km，中部中部150km；3W(12.4 12.1)中仙女木中仙女木冷期，后撤冷期，后撤10 20km；3A(12.1 11.5)阿勒罗德暖阿勒罗德暖期，沿深切河谷成曲折岸线；期，沿深切河谷成曲折岸线；4W(11.5 10.9)新仙女木冷新仙女木冷期，后撤期，后撤50km；全新世海面变更全新世海面变更(1)总的一样的看法总的一样的看法 早全新世海面快速上升，距今早全新世海面快速上升，距今6000年前后已接近现代高度。年前后已接近现代高度。伴随有多次小幅度的波动。伴随有多次小幅度的波动。全新世海面变更全新世海面变更(2)关于经关于经6000年以来的海

13、面变更年以来的海面变更 曾经有过争论，焦点是曾经有过争论，焦点是 全新世全新世中期海面是否曾高于现代中期海面是否曾高于现代?。结论结论 由于全球性的的均衡调整，由于全球性的的均衡调整，世界各地记录的海面变更过程各世界各地记录的海面变更过程各不相同，基本上可划分为不相同，基本上可划分为6个带。个带。四、四、近期海面变更趋势近期海面变更趋势 1.近百年来的海面变更趋势近百年来的海面变更趋势 2.将来海面变更趋势预料将来海面变更趋势预料 近百年来的海面变更趋势近百年来的海面变更趋势(1)平均速度平均速度 验潮站记录表明全球平均海面上升验潮站记录表明全球平均海面上升速度为速度为1015厘米厘米/100

14、年年。(2)波动波动 与气温波动有较好的对应关系。与气温波动有较好的对应关系。将来海面变更趋势预料将来海面变更趋势预料(1)全球平均海面变更趋势全球平均海面变更趋势(ESL)考虑因素考虑因素 冰川消融、海洋热膨胀。冰川消融、海洋热膨胀。海面预料的基本思路海面预料的基本思路 将来海面变更趋势预料将来海面变更趋势预料(1)全球平均海面变更趋势全球平均海面变更趋势(ESL)预料结论预料结论 IPCC(2001)各方案预各方案预估值的范围为估值的范围为988cm(1990-2100AD).IPCC(1995)最具代表性的最具代表性的IS92a方方案最佳估计案最佳估计49厘米的分项值是厘米的分项值是 冰

15、冰川冰盖川冰盖16厘米、格陵兰冰原厘米、格陵兰冰原6厘米、厘米、南极冰原南极冰原-1厘米、热膨胀厘米、热膨胀28厘米。厘米。将来海面变更趋势预料将来海面变更趋势预料(2)地区性相对海面变更趋势地区性相对海面变更趋势(RSL)重要性重要性 更具现实意义。在地壳上升区海面更具现实意义。在地壳上升区海面上升减慢转为下降，在地壳下沉区上升减慢转为下降，在地壳下沉区海面加速上升。海面加速上升。考虑因素考虑因素 海岸升降、海面变形海岸升降、海面变形 将来海面变更趋势预料将来海面变更趋势预料(2)预料的基本原则预料的基本原则 同气候变更预料的基本原则同气候变更预料的基本原则“留意自然过程与人为影响交互作留意

16、自然过程与人为影响交互作用机制的探讨用机制的探讨”。太湖流域2030年海面地面变更潜在影响区分布图方案方案海面上升海面上升（cm）面积面积（km2）增加比率增加比率（%）2000年年02672030低低23356332030中中31388452030高高63591121第三节第三节 海面变更的缘由海面变更的缘由 一、确定海面变更机制一、确定海面变更机制 三种基本类型和三种基本机制三种基本类型和三种基本机制 冰川型海面升降运动冰川型海面升降运动海水体积变更海水体积变更 构造型海面升降运动构造型海面升降运动 洋盆容积变洋盆容积变更更 大地水准面型海面升降运动大地水准面型海面升降运动 大地大地水准水

17、准 面面变更变更确定海面变更基本机制图三种基本机制三种基本机制-基本类基本类型型海水体积变更海水体积变更冰川型海面升降运动冰川型海面升降运动洋盆容积变更洋盆容积变更构造型海面升降运动构造型海面升降运动大地水准面变更大地水准面变更大地水准面型海面升大地水准面型海面升降运动降运动 二、二、相对海面变更机制相对海面变更机制q在确定海面变更机制之外，加上地在确定海面变更机制之外，加上地面升降运动机制。面升降运动机制。q海面变更探讨是涉及水圈、大气圈海面变更探讨是涉及水圈、大气圈和岩石圈的综合探讨课题。和岩石圈的综合探讨课题。海水体积变更海水体积变更 一、一、海水水量变更海水水量变更 大陆冰量变更大陆冰

18、量变更 冰川型海面升冰川型海面升降运动降运动(Glacio-eustasy)，第四，第四纪海面变更的主要类型纪海面变更的主要类型全球冰体积数据全球大陆现代冰体积全球大陆现代冰体积 Flint(1971)-24.06106 km3(水体积水体积当量当量)；65 m(海面当量海面当量)全球大陆末次冰期最盛期的冰体积全球大陆末次冰期最盛期的冰体积 Hughes(1981)-84.174 97.829 106 km3(水体积当量水体积当量)；127 163 m(海海面当量面当量)原生水的补充原生水的补充原生水原生水(Primary water)补充补充 千年千年-毫米级；增加说和循环说毫米级；增加说和

19、循环说Penck(1934)-2.8 mm/ka;Perry(1967)-30亿年，亿年，70%燧石燧石二氧化硅胶凝体（二氧化硅胶凝体（SiO2 nH2O）,O18增加了增加了1.8，其缘由是地，其缘由是地幔水（幔水（O18=0.7）的加入）的加入海底“烟囱”二、二、海水密度变更海水密度变更 海水温度变更海水温度变更 海水盐度变更海水盐度变更温密度变更数据海水温度、密度变更海水温度、密度变更 Fairbridge(1961)-海洋表层究竟海洋表层究竟层升温层升温1，海面上升，海面上升2mIPCC(1995)-IS92a-AD2100 预料预料方案方案49厘米海面上升量中海洋热膨厘米海面上升量中

20、海洋热膨胀的贡献是胀的贡献是 28cmPattulo(1955)-对月均海面对月均海面 温度温度影响影响11cm，盐度影响，盐度影响5cm洋盆容积变更洋盆容积变更 一、板块运动导致的变更一、板块运动导致的变更 海底扩张速度和洋中脊体积变更海底扩张速度和洋中脊体积变更 现代海洋中洋中脊的体积是现代海洋中洋中脊的体积是1.6108，海水体积是，海水体积是1.35 109，洋中脊体积是海水体积的洋中脊体积是海水体积的12%，这，这部分体积相当于部分体积相当于300米海面升降量。米海面升降量。洋盆容积变更洋盆容积变更 二、各种构造运动导致的变更二、各种构造运动导致的变更 造山型海面升降运动造山型海面升

21、降运动(Orogen-eustasy)造山期导致全球性海退造山期导致全球性海退 造陆型海面升降运动造陆型海面升降运动(Epeirogen-eustasy)造陆期导致全球性海退造陆期导致全球性海退洋盆容积变更洋盆容积变更 三、洋底大幅度下沉导致的变更三、洋底大幅度下沉导致的变更 盖奥特盖奥特(Guyot)现象现象 四、均衡运动四、均衡运动 导致的变更导致的变更 冰川均衡、水均衡、全球均衡调冰川均衡、水均衡、全球均衡调整整五、其它影响洋盆容积的机制五、其它影响洋盆容积的机制 局部海盆变更局部海盆变更 8 maBP直布罗陀海峡封闭，直布罗陀海峡封闭，7-5百百万年前成盆地。地中海盆地的海面万年前成盆

22、地。地中海盆地的海面当量为当量为10-12m 沉积作用沉积作用 沉积型海面升降运动沉积型海面升降运动(Sedimento-eustasy)，千年，千年-厘米级厘米级大地水准面变更大地水准面变更 Geoidal eustasy 大地水准面型海大地水准面型海面升降运动，海面变形运动；面升降运动，海面变形运动；根本缘由根本缘由-地球重力场变更地球重力场变更 一、地球运动参数变更一、地球运动参数变更 自转速度变更自转速度变更 极移极移极移对海面变更的作用极移对海面变更的作用海侵海侵海侵海侵海退海退海退海退极移方向极移方向理论计算表理论计算表明明1度的极度的极移最大能使移最大能使海面相对与海面相对与陆地上升或陆地上升或下降下降373米米大地水准面变更大地水准面变更 二、地球质量分布变更二、地球质量分布变更 地表质量再安排地表质量再安排 地核地核-地幔变更地幔变更 三、太空引力变更三、太空引力变更 引潮力引潮力大地水准面型海面升降运动的机制大地水准面型海面升降运动大地水准面型海面升降运动大地水准面型海面升降运动大地水准面型海面升降运动运动参数运动参数太空引力太空引力质量分配质量分配内部运动内部运动内部运动内部运动核核-幔幔变化变化Geoidal Eustasy相对海面变更机制图相对海面变化相对海面变化