第四纪气候及海平面变化
第四纪气候和海平面变化
第四纪气候和海平面变化第四纪气候及海平面变化(4学时)教学目的：主要讲述第四纪气候的总体演变特征；更新世气候变化的地质记录；第四纪世界气候的变化规律及第四纪海平面变化的总体规律及其与第四纪气候变化的关系。
教学重点和难点：重点掌握第四纪气候的总体演变特征；第四纪世界气候的变化规律，第四纪海平面变化的总体规律及其与第四纪气候变化的关系；难点是海岸地区地质记录中如何区分是新构造运动还是海平面引起的升降。
主要教学内容及要求：1. 了解更新世气候变化的地质记录；2. 了解第四纪世界气候的变化规律；3. 理解中国第四纪气候演化的基本特点；4. 掌握第四纪海平面变化的总体规律及其与第四纪气候变化的关系。
第四纪是一个气候变化非常剧烈的地质时代，学习和研究第四纪的气候特征及其变化规律对认识地球的气候演化是非常重要的。
同时，由于第四纪是距今最近的一个地质时代，今天的气候就是第四纪气候的延续，因此，学习和研究第四纪的气候特征及其变化规律，对认识今天的气候，预测未来的气候变化，具有重要的实际意义。
3.1 前第四纪气候变化概述一、地球的五次大冰期地球已经历了46亿年历史，根据已有研究发现，在其发展的历史长河中曾经历用于全新世高分辩率研究的石笋及样本。
三次大冰期，即：早元古代冰期约2.3 GaBP石炭纪-二叠纪冰期约300 MaBP第四纪冰期约3 MaBP其中对人类生存环境影响最大的是第四纪冰期，这也正是本课程所要讲述的。
二、第四纪冰期发生的背景第四纪冰期是在中生代高温和新生代第三纪缓慢降温的基础上突然发生的。
3.2 第四纪气候变化一、第四纪气候标志研究分为宏观气候标志和微观气候标志两类1、宏观气候标志宏观气候标志也称直接气候标志，通过其可直接确定出气候的类型和特征。
宏观气候标志可分为三类：(1）沉积物气候标志由于不同气候环境形成不同的成因类型，因而沉积物成因类型可用来反映沉积时古气候状况，具体可见下表：第四纪主要沉积物成因类型气候标志表（2）地貌气候标志由于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条件。
第3章第四纪气候变化和海平面变化
孢粉电子采样仪，用于持续监测空气中的孢粉含量。 空气孢粉粒是记录环境变化与过程的一种重要信息 载体。其组合特征能够大致反映当地主要的植被类 型。要应用价值。
因此，探讨现代孢粉谱中主要孢粉类型的空间分布及其变 化规律，及其与区域植被的关系，将为研究孢粉散布、搬 运和沉积机制，建立现代孢粉—植被—气候关系模型提供 可靠的依据，在青藏高原古植被与古环境重建中具有重要 应用价值。
貘科是现存最原
始的奇蹄目，保 持前肢4趾后肢3 趾等原始特征。
马来貘野生数量很少， 属世界濒危物种。
小仓鼠
反映干旱、半干旱气候条件
猞狸和雪兔
啮齿动物——是咬东西的动物
中新世黄土-古土壤剖面中的蜗牛化石
陆生软体动物化石
(1) Metodontia（间齿螺——指示温湿环境）类, 此类的M. sp.最早出现于约13 MaBP的温湿时期
3.1.1第四纪气候标志研究冰川、冻土地貌和堆积物
3.1.1.1宏观标志 （1）岩石气候标志
反映寒冷气候条件
（2）地貌气候标志 河、湖、沼地貌和堆积物、红
1）冰斗
粘土风化壳、石灰华、石钟乳
2）古冰楔和冻融褶皱构造
3）沙丘和湖岸线
反映温暖气候条件
（3）生物化石气候标志 1）植物化石 2）哺乳动物化石
风力、暂时性流水地貌和 堆积物。岩屑型风化壳
(3)中生代的气候特点 是地球气候史上最显着的高温期。
(4)新生代的气候特点 是一个气候比较温暖而不断降温的时期
(5)第四纪冰期和间冰期的交替作用。
(2)气候旋回分级 ---可分4级： 1）第一级：107-108
2）第二级：105 第四纪冰期和间冰期的交替作用
3）第三级：104 冰阶和间冰阶的交替作用
第四纪环境
第一节、第四纪气候
一、第四纪古气候变化标志 4．热带一亚热带沿海地区的特有产物——
海滩岩(Benchrock) 海滩岩由珊瑚体和贝壳，经过高能波浪冲蚀使 破碎成细砂粒，或残留的珊瑚体和贝壳等被搬运到 海滩，陆地风化碎屑物搬运到海滩(即潮间带)沉积， 后经文石或方解石的碳酸盐泥砂，充填碎屑物的颗 粒孔隙中，胶结成岩石，所以称为海滩岩。它是反 映第四纪时期与现代气候温暖的标志。
第二节： 第四纪海平面变化
一、海平面的意义
在高潮位时，海岸线向大陆推进，发生海进， 在低潮位时，海岸线向海洋后退，发生海退。在岸 坡上形成一条有一定宽度的海岸带。海岸带的宽度 因地而异。一般地，陡峭的岩岸处较窄，平缓的砂 岸处较宽。现在，全世界海岸线总长为44万公里， 其中大约80％为基岩海岸，20％为砂泥质海岸。
第二节： 第四纪海平面变化
二、海平面随时间的变化
第四纪的海平面变化指距今3Ma以来的情况。 由于这个时期存在冰期与间冰期交替变化，及新 构造运动剧烈升降过程，必然影响全球海平面升 降变化。因为时间尺度的扩大，加上高海面时期 淹没堆积和低海面时期裸露侵蚀过程的反复交替， 作为海平面升降过程的证据(包括沉积物、地貌、 古生物等)大大被破坏而减少了，许多沉积物发生 了变形和次生作用，增加了研究的困难。
第二节： 第四纪海平面变化
第一节、第四纪气候
二、第四纪气候及其变化
3、中国第四纪气候变化特征 （2）、中国冰后期气候的变化 第三温暖期
发生在公元600—1000年，属于隋唐 至宋朝初期。据记载在公元650—669和 678年的冬季，都城长安(今陕西省西安市) 无雪无冰。
第一节、第四纪气候
二、第四纪气候及其变化
3、中国第四纪气候变化特征 （2）、中国冰后期气候的变化 第三寒冷期 在公元1000—1200年宋朝时代。公元1111年，太湖 冰封，冰上可行车。福建省历史记载有两次因寒冷而使 荔枝受损，一次是1110年，一次是1178年。南宋淳佑五 年十二月(公元1245年)，记载广州市、东莞、南海、佛 山等地， “腊月初，大雪三日，积盈尺余……”。
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海滩岩由珊瑚体和贝壳，经过高能波浪冲蚀使
破碎成细砂粒，或残留的珊瑚体和贝壳等被搬运到
海滩，陆地风化碎屑物搬运到海滩(即潮间带)沉积， 后经文石或方解石的碳酸盐泥砂，充填碎屑物的颗
粒孔隙中，胶结成岩石，所以称为海滩岩。它是反
映第四纪时期与现代气候温暖的标志。
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第一节、第四纪气候
一、第四纪古气候变化标志 5．其他方面的标志
各类生物对气候的变化有一定的适应能力。
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第一节、第四纪气候பைடு நூலகம்
一、第四纪古气候变化标志 生物有：喜热性生物群、喜温性生物群和喜寒 性生物群三大类。 1964年，我国登山队在喜马拉雅山希夏邦马峰 北坡约6000m的海拔高程，发现第三纪末期一第四 纪初期高山栎和黄背株植物化石，皆属亚热带常绿 树种，性喜温湿润。表明喜马拉雅山地区在第四纪 初期曾有过类似今日亚热带的温和湿润气候o
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第一节、第四纪气候
二、第四纪气候及其变化
3、中国第四纪气候变化特征 （2）、中国冰后期气候的变化
第四纪的最后一次冰期结束以来，地球 气候进入冰后期，距今12000年。中国冰后期 气候波动，可划分为三段：
晚全新世（现今一2500年) 中全新世(2500—7500年) 早全新世(7500—12000年)。
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第一节、第四纪气候
二、第四纪气候及其变化 2、阿尔卑斯山区气候变迁
群智冰期（Gunz）：堆积在高的剥蚀面，称 为“高砾石层”。
多脑一群智间冰期 多脑冰期
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第一节、第四纪气候
二、第四纪气候及其变化
3、中国第四纪气候变化特征 （1）、中国更新世气候变化特征
第四纪海面变化与地貌发育
当海面上升时，入海河流下游段被海水淹没，侵 蚀基准面抬高，河流搬运能力减弱。因而，在河流 入海的河段将形成加积，河谷逐渐被沉积物填充。 由于海面下降，河流发生下切侵蚀，并不断向上 游扩展，切开海面上升时期在河谷中的沉积物，形 成新的河床，老河床相对抬高形成阶地，并在新老 河床时，海洋水体增多，海面上升。
温度表反映了第四纪冰期和间冰期的变化规律
末次盛冰期与 末次冰期比较 图
构造运动对海面变化的影响
（1）.海底构造 扩张和火山喷发 隆起使海盆体积 变化引起的海面 变化。 （2）.海岸陆地 的构造升降运动 形成的相对海面 变化。
二，海面下降的地貌表现
海面下降即海岸相对上升，海蚀崖脱离波浪作用，潮间带 和潮下带的一部分岸坡将出露海面，如果这段岸坡坡度较陡， 海水深度较大，则发生海蚀作用，形成新的海蚀崖和海蚀平
方向移动，而且潟湖面积逐渐缩小，潟湖沉积物可在海滩或
沙堤的向海一坡坡脚处出露。水下岸坡剖面随着海面上升而 相应调整，海面上升海滩受侵蚀，向岸后退，侵蚀产物在水 下堆积并垫高海底，使其与海面上升量相适应，新海岸剖面 保持原有剖面形状向陆移动。
从高空 拍摄涨 潮对于 海岸的 巨大冲 击
四，海面升降与变化与海岸带河流地貌发育 海岸带的外流河都是以海面为侵蚀基准面的，海 面升降必将导致河流的入海口段的侵蚀堆积过程发 生变化。
第四节 第四纪海面变化与地貌发育
一，海面变化
海面变化是指周期性的海面升降变化。这种变化又潮汐、 风暴潮和海啸等引起的短期海面上涨和回落，也有地质时期 如第四纪由气候变化、构造运动、均衡作用、沉积物堆积等
原因引起的长期海面变化。
第四纪气候变化主要表现在冰期和间冰期交替引起海洋水
体的增减而导致海面升降变化。冰期时，海洋水体减少，海
第四纪海平面变化
第四纪海平面变化
海平面变化是指平均海平面与陆地观察站之间高度的相对上下变动1、前第四纪海平面变化概况
是地质时期的长期变化的结果，主要通过生态地层、层序地层和地震方法等认识的。
地球强烈隆起——地史上海平面急剧下降（海退）
地壳长期稳定和湿润气候——地形逐渐被夷平，地史上海平面缓缓上升（海侵）。
2、第四纪海平面变化标志
A 陆地上沿岸保存的海成地貌和海相沉积物——海平面下降
B 水下大陆架上沉没的沿岸陆地地貌和陆相沉积物——海平面上升
图P185
3、海平面变化机制
A 构造-海平面变化——海底扩张、隆起引起海平面上升，反之，海平面下降
B 大地水准面-海平面变化——与地壳局部结构、构造和地球转动有关
C 冰川-海平面变化——冰期时，海水蒸发转移到大陆形成冰川，造成海平面下降；间冰期相反
D 海温-海平面变化——海水温度升降引起海水体积变化，导致海平面升降的变化。
E 沉积-海平面变化——沉积物由河流搬运入海，使海盆容积变小，引起海平面单向上升。
几种主要的海平面变化的原因及其结果比较表：P187
4、第四纪海平面变化历史梗概
A 更新世期早、中期海平面变化——这一时段世界各地海平面变化标志的时代越早保存越差，受到的新构造运动影响越大。
B 晚更新世海平面变化——这一阶段包括末次间冰期和末次冰期，后者海平面历史研究详于前者。
C 全新世海平面变化——全新世（冰后期）是一个全球温暖期，除南北极冰盖变化不大外，世界其他冰盖和中纬山地冰川全部或大部分消融。
D 现代海平面变化——是指现代小冰期结束之后20世纪的海平面变化。
第四纪气候变迁研究及其对地球生态环境影响分析
第四纪气候变迁研究及其对地球生态环境影响分析随着人类社会的发展，地球的气候也在不断变化。
而第四纪气候变迁研究则专注于过去250万年中的气候变化，对这一时期的气候变迁进行研究，以了解地球历史上的气候演变及其对生态环境的影响。
本文主要将回顾第四纪气候变迁研究的进展，并分析其对地球生态环境的影响。
第四纪时期，地球经历了多次冰期和间冰期的交替。
这些气候变迁不仅对人类生活和文明发展产生了重要影响，同时也对地球上的生态环境造成了深远影响。
研究表明，气候变迁对地球的生物多样性、植被分布、水资源分配以及海平面变化等方面都产生了显著影响。
首先，第四纪气候变迁对地球的生物多样性产生了重要影响。
冰期和间冰期之间的温度变化和降水模式的转变，导致了不同生态区的植被类型和动物物种的迁移和分布变化。
一些地区的生物多样性得到了增加，而另一些地区则出现了生物多样性的减少。
例如，在冰川消退时，新的土地出现并提供了大量空间供生物定居。
同时，新的气候环境也使得适应性强的物种能够繁衍生息，进一步促进了物种多样性的增加。
其次，第四纪气候变迁对地球上的植被分布产生了深远的影响。
冰期时，全球范围内的植被分布范围向低纬度迁移，形成了所谓的「冰期荒漠」。
而间冰期时，随着气候转暖，植被逐渐向高纬度迁移，原先的冰期荒漠逐渐被森林所覆盖。
这样的植被分布变化对食物链的形成和生物群落的结构产生了重要影响，进而改变了生态系统的功能。
第四纪气候变迁还对地球的水资源分配产生了重要影响。
随着气候的变化，降水模式和水资源的分布也发生了改变。
冰期和间冰期的交替导致了不同地区降水量的增加或减少，进而影响了地球上的水资源的分布和可利用性。
一些地区的水源枯竭，而另一些地区则变得炎热而干旱。
这种水资源的不均衡分布对当地的农业、生态系统和人类生活都产生了重要影响。
最后，第四纪气候变迁对地球海平面的影响也不可忽视。
随着冰川的融化和海洋的膨胀，海平面上升成为不容忽视的问题。
这一变化不仅对海岸线及其生态系统产生了直接影响，还对岛屿国家和沿海城市的可持续发展构成了威胁。
第四纪气候变化及海平面变化演示文稿
复合，并以发光(辉光)形式释放能量，使自由电予数目减少。最后，石 英不再受激发光，只有石英再次获得辐射能量后才能再度发光。
第十七页，共72页。
• 埋藏在第四纪沉积物中的石英晶体来源复杂， 年龄各异，不同程度受到辐射具有相当数量 的自由电子。但在石英被搬运过程中受阳光 照射即光退作用(相当于加热)使其贮能电子 减少到一定数量。石英被埋藏后从周围沉积 物中重新获得辐射能量并产生新的自由电子。 测量石英埋藏阶段的发光强度，即可算出其 沉积物年龄。
第十六页，共72页。
• 一般非金属破碎绝缘矿物(如石英)具有受激 发光现象，其发光强度与矿物以前吸收的辐 射能量成正比，而辐射量的积累是时间的函 数，因此通过测量材料的发光强度可以推算 其年龄。
• 热发光现象有2个阶段：
• ①贮集阶段，有缺陷的石英受到来自地层中的铀、钍作用产生自由电子，这
些处在亚稳态的电子具有一定寿命保存在石英晶格中(又称贮能电子)，其数 量与矿物所受辐射量成正比。
• 地球上任何一点的总磁场强度(T)是一个矢量 (上图右)，它可以分解为磁偏角(D)、磁倾角 (I)、水平磁场强度(H)、东向水平磁场强度 (Y)、北向水平磁场强度(X)和垂直磁场强度 (Z)6个变量，其中只要知道X、Y、Z或H、D、 I三个矢量便可求出另外3个，从标本中测得 的天然剩余磁场要素，便获得古地磁的基本 资料。
第八页，共72页。
• 地磁要素(磁倾角、磁偏角)和磁极位置都随 时间而变化。磁极位置的变化时间长而不 显著，如距今两千多万年来(中新世以来)的 火山岩剩磁的磁极位置总是绕地理极变化， 中国第四纪以来的磁极位置都集中在北纬 80°～90°范围内绕地轴游移，而地磁极 性方向变化周期则为0.01～1Ma，所以极 性变化更适合于第四纪沉积物年龄测量。