3第四纪气候及海平面变化(新)

环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件3.第四纪气候及海平面变化(6学时)•掌握中国第四纪气候及其演化；•掌握第四纪海平面变化的一般特点；•了解海平面变动标志;•了解海平面波动的原因。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件3.1第四纪气候3.1.1概述（第四纪气候特征、气候变化证据）3.1.2更新世气候变化的地质记录(1)欧洲(3)冈瓦纳大陆上的地质记录(2)北美大陆(4)深海沉积物及其化石记录3.1.3全新世(冰后期)气候变化的地质记录3.1.4第四纪气候演化（1）世界第四纪气候演化（2）中国第四纪气候演化3.2第四纪海平面变化3.2.1海平面变化的一般特点3.2.2海平面变动的标志3.2.3第四纪早、中期的海平面变动3.2.4中国晚更新世以来的海平面变动3.2.5海平面波动的原因3.2.6海平面变化效应环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件3.1.1概述•第四纪是距今最近，气候变化明显。研究其特征、变化规律对认识今天的气候，预测未来的气候变化，具重要的实际意义。•太古代以来，绝大部分时间全球以温暖气候为主，但在距今6-8×108年震旦纪(Z)、3×108年前的石炭纪(C)-二叠纪(P)及2.5Ma以来的第四纪(Q)，全球发生了三次大规模冰川活动。第四纪是地质历史长河中的一个冷期。3.1第四纪气候环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件三次大的冷期中，对人类生存环境影响最大的是第四纪冰期。全球气候变化图（据地大精品课程资料）环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件第四纪气候期及其环境特征•气候期——地质时期某一类气候占优势的时期。•根据气候参数将气候期划分为：–以年均温为指标的高纬（高山、部分中纬山）区的冰期与间冰期，是第四纪气候期的核心概念，冰缘期和间冰缘期也属于这一类。–以年均降雨量为指标的中低纬无冰川活动区的干旱期与湿润期；副热带高压区的雨期与间雨期也属于这一类。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件冰期和间冰期具有对立的环境特征，在它们交替变化的历史中，各地的气温和降水量、冰雪层、气候带和海平面等发生多次不同时间尺度和规模的对立性转化。•气温和降水量–冰期，年均温最冷时比现代低5-7℃；–间冰期，年均温比现代高2-5℃；–18kaBP末次盛冰期（LGM），降水少14％，蒸发少15％（计算机模拟结果（国际气候长期研究项目）•冰雪层–现代冰川，占陆地面积的10％；–第四纪冰川全盛期，占陆地面积的32％。•气候带移动–纬向与高度方向的移动。冰期与间冰期及其环境特征环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件•海平面变化–冰期：下降–间冰期：上升•干旱期：高纬区冰期时，是降水量相对减少的时期。因为冰盖上空冷高压反气旋往中低纬度移动，降水带南移，季风萎缩，使中低纬度大部分气候变干变冷。•湿润期：高纬区间冰期时，是降水量相对增加时期。因为冷高压反气旋往极地方向收缩的同时，降水带北移，季风活动势力强，使中低纬度大部分地区气候变暖变湿。冰期与间冰期及其环境特征环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件一个冰期有多次冰川进退，因此冰期又可进一步划分为冰阶和间冰阶环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件第四纪气候特征：(1)气候频繁的冷暖交替;沿纬度的分带及山岳的垂直分带。南北半球同时发生，北半球多。(2)全球降温，冰川活动。更新世出现过至少4次冰期和三次间冰期，全新世为冰后期（见表1-1）。(3)气候变化引起自然环境(生物、地质、土壤、地球化学等)变化，尤其是生物群迁移，伴生着绝灭。这些在堆积物中的变化记录，成为研究第四纪气候变化的重要依据。(4)气候是第四纪地层乃至第四纪下限划分的重要依据，是第四纪研究的重点。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件•第四纪气候标志研究：宏观气候标志、微观气候标志（1）宏观气候标志（直接气候标志）可直接确定出气候类型和特征。分为三类：环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件•沉积物气候标志不同气候环境形成的沉积物成因类型不同，因而沉积物成因类型能反映沉积时的古气候状况，见下表：寒冷(或冰期)沉积物冰碛物，冰水沉积物，冻融堆积物，冰川漂砾，深海沉积物，喜冷生物岩石层，寒冻风化角砾，寒冻洞穴角砾。温暖(或间冰期)沉积物红粘土风化壳，珊瑚堆积，石灰华，石钟乳，古土壤，河、湖、沼泽沉积物，喜暖生物岩层。干旱、半干旱气候沉积物风成沙，黄土，岩类沉积物，大规模洪积物，温差风化碎石。第四纪主要沉积物气候—成因类型表环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件土壤土壤形成取决于作为母质的岩石或沉积物类型、气候、地形、植物和微生物生长及土壤发育时间。主要土壤带及与其相关的气候带如下：（1）灰壤（灰化土）：发育在潮湿气候和自由排水区。（2）棕壤：形成气候条件较灰壤温暖和干旱。土壤中空气充足且干燥。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件（3）栗钙土：产生于夏季温度高和降水量小的气候条件。（4）黑钙土(黑土)：形成于夏季较干旱、温暖、降雨，主要在春、秋季节的大陆气候条件下。（5）红土：产生于热夏季和温湿季气候条件下。因土的氧化作用剧烈，游离氧化铁的水解程度小，土壤呈红色。（6）沙漠土：气候干旱条件下形成。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件•地貌气候标志地貌形态是内外动力共同作用的结果，外力主要受控于气候。所以地貌类型也是气候标志的一个重要方面。如:冰川、冻土地貌——寒冷气候岩溶、河流、湖泊地貌——温暖气候风蚀、风积地貌——干旱气候环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件•湖岸（海成）阶地系——内陆湖成阶地的出现，说明过去湖水面较现在高，证明以前降水量较大、蒸发量较小，产生湖涨。冰期和间冰期的交替引起海侵、海退，形成海成阶地系，也是温度变化的证据。•冰斗——冰斗形成于雪线处或雪线附近。一群冰斗底高度，指示它们形成时的雪线。冰斗底与现时雪线间的高差，可证明冰斗形成时雪线升降幅度，并可计算第四纪冰期时的温度与现时的温差。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件•生物气候标志利用化石组合中的现代相似种的生存条件，推测化石埋藏时的古气候与古环境。A、植物化石植物是陆地上较敏感的气候标志。每种植物类型，都有适于其生长的特殊气候。可通过以下方式获取气候信息：a、生态环境分析b、叶片形态分析c、孢粉分析d、年轮分析如：Hedera植物的生长旺季，正常生长温度15℃，平均温度16-18℃，因而可根据第四纪Hedera的孢粉频度，推定第四纪气候变迁。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件B、第四纪哺乳动物化石动物是陆地上最敏感的气候标志。据沉积物中所含脊椎及软体动物化石的形态及分布规律，证明更新世气候变化。如据哺乳动物化石成分、种属的比例，分析其生态环境。如:寒冷：猛犸象、披毛犀、北极狐动物群；温暖：河马、亚洲象、大熊猫、犀牛；半干旱(草原环境)：啮(niè)齿类、草食动物环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件C、海生软体动物化石、珊瑚化石典型种属：冰岛北极蛤(冷水种),牡蛎(温水种)；组合比较：据生物化石反映的纬度变化推测气候变化；珊瑚化石：水温13-16°，水深40-60m，是良好环境的指示计。D、其他微体动物化石据沉积物中含特殊有孔虫的共生组合，可得到海面温度和海水咸度，从而判断气候变化。故窄温示冷、示暖有孔虫常用于第四纪海洋古气候分析。如：喜冷：Hyalinabalthca(饰带透明虫)喜暖：Globorotaliamenardii(门氏元球虫）环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件（2）微观气候标志（化学标志）H、O、C同位素比例变化，部分取决于温度改变。古气候研究中越来越引起关注。较成熟和常用的有：•氧同位素冰期环境:海洋沉积物中O18/O16——高，温度高极地冰盖中O18/O16——低，温度低温度下降1℃，18O相对于16O减小0.02%，变化很小。•粘粒分子率（SiO2/Al2O3、SiO2/Fe2O3）比值高——干冷，比值低——湿热•CaCO3含量冰期——CaCO3高，间冰期——CaCO3低•磁化率磁化率大——温湿，磁化率小——干冷•粘土矿物高岭土——湿热，伊利石——干冷环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件其它降水量变化冰期，中、低纬度带内气温降低，引起蒸发量减小，湖水面升高和咸度降低；间冰期，则会引起湖面降低，湖水咸度升高。风冰期，冰川引起大气环流加剧，风力增大。因此可根据第四纪堆积物中风积物特征，推测大气环流，进而推测气候。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件3.1.2更新世气候变化的地质记录•早更新世全球进入大冰期，全球陆地面积的32%被冰流覆盖(A.Goudie,1977)，平均气温比现在低8-12℃，高纬度地区降幅更大，如中欧气温下降10-15℃，南欧则下降5-7℃，大洋水体表面温度下降3-8℃，中低纬度地区雪线高度下降1,000-1,500m，热带和温带的范围大大缩小。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering《地貌及第四纪地质》教学课件(1)欧洲欧洲(阿尔卑斯山)第四纪出现6次冰期，形成冰碛和冰水堆积构成的阶地，且在各高阶地表层保存三套褐色土，分别对应群智(滚资)-民德、民德-里斯、里斯-玉木三个间冰期。低阶地砾石—玉木冰期；高阶地砾石—里斯冰期；新盖层砾石—民德冰期；老盖层砾石—群智冰期;位置更高的盖层砾石分别对应多瑙和比伯冰期。环境与土木工程学院CollegeofEnvironmentalandCivilEngineering