第3章第四纪气候变化和海平面变化
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。
高考地理人教版复习课件：第三章 第四节《全球气候变化》
7．阅读材料，回答下列问题。 材料一：据领导研究的静冈大学教授增泽武弘介绍，1976 年的时候，富士山南侧海拔3 200 米附近地下50 厘米就有永久 冻土存在；到1998 年，要到海拔3 300 米附近，才能在地下约 50 厘米处发现永久冻土；而在2008 年至2010 年的最新调查中， 研究人员首次没能找到存在永久冻土的海拔下限。 材料二：根据日本气象厅的数据，富士山山顶的年平均气 温1976 年时为零下7.2 摄氏度，2009 年上升到零下5.9 摄氏度。 (1)材料中的现象是由什么问题引起的？ 【答案】全球气候变暖。
降低污染叫绿色。”结合材料，回答(1)～(2)题。 (1)温室气体的主要成分是( ) A．二氧化硫 B．二氧化氮 C．二氧化碳 D．一氧化碳 【提取信息】①温室气体；②大气逆辐射对地面起保温作用。 【思路整理】温室气体→对地面起保温作用的气体→大气
中的CO2 吸收地面辐射并以大气逆辐射的形式返还给地面→主 要成分为 CO2。
亚热带季风气候
亚热带季风气候 图3－4－6
a．热带雨林气候；b.热带沙漠气候； c．地中海气候；d.温带季风气候 图3－4－7
地中海气候 图3－4－8
亚热带季风气候 图3－4－9
温带海洋性气候 图3－4－10
二、根据气候的分布规律判断气候类型 主要从三个方面入手：一是由纬度位置确定南北半球和温 度带；二是由经度位置确定海陆位置(大陆东、中、西部)；三 是用地理坐标定位法对照全球气候模式图确定气候类型，如图 3－4－11：
【答案】C
(2)下列措施中，能体现中国绿色低碳能源战略主要内涵的 是( )
10、第四纪气候变化和海平面变化
暖
冷
间冰期
冰 期
比冰期更小的气候期
冰阶－－一次冰期发展过程中的一个 冰阶 一次冰期发展过程中的一个 冰川发展阶段。 冰川发展阶段。其范围小于该冰期的最大 范围。 范围。 间冰阶－－2个冰阶之间相对温暖的气 间冰阶 2 候寒冷阶段，某些地区的冰川可能消失， 候寒冷阶段，某些地区的冰川可能消失， 但是是局部的。 但是是局部的。
花粉多为两侧或辐射对称的球体。 花粉多为两侧或辐射对称的球体。
B ．哺乳动物化石 哺乳动物化石
只能指出气候类型，且化石必须完整。 只能指出气候类型，且化石必须完整。 寒冷：猛犸象、披毛犀、北极狐动物群 寒冷：猛犸象、披毛犀、 温暖：河马、亚洲象、大熊猫、 温暖：河马、亚洲象、大熊猫、犀牛 半干旱（草原环境）：啮齿类、 半干旱（草原环境）：啮齿类、草食动物 ）：啮齿类
湿润期：当高纬区间冰期时， 湿润期：当高纬区间冰期时，冷高压气旋往极地方向收 缩，使中低纬度大部分地区气候变暖变湿，降水量相对增 使中低纬度大部分地区气候变暖变湿， 加时期。 加时期。
环境特征——湖水上升，红土取代黄土，森林超过草原。 湖水上升，红土取代黄土，森林超过草原。 环境特征 湖水上升
阿尔卑斯地区的冰期
里斯冰期（R）： 里斯冰期（
大冰期，高阶地砾石层形成。 大冰期，高阶地砾石层形成。
里斯－玉木间冰期（ 里斯－玉木间冰期（R－W）：
切割高阶地。 切割高阶地。
玉木冰期（R）： 玉木冰期（
形成河谷低阶地， 形成河谷低阶地， 向山谷与现代冰川相连。 向山谷与现代冰川相连
冰后期： 冰后期：
现代河谷。 现代河谷
冰川活动总的特点
持续时间： 持续时间：上千万年 间隔2.5亿年 间隔2.5亿年 脉动形式 2.5
海平面变化
Tidal gauge and tidal curve
世界上最早的验潮站建于1682年，在荷兰。
Water levels and their use
Highest astronomical tide Mean high water spring Mean high water Mean sea level Mean tidal level Mean low water Mean lower water spring Lowest low water spring
洋盆容积变化：大陆的分离和聚合；海底 扩张速度的变化 海水体积的变化：冰川的形成和溶化（冰 期和间冰期） 海、气的变化：海水的膨胀；河流淡水的 注入；气压的变化
海平面变化的几个因素
海水体积变化
冰川融化，海平面上升
Water on earth in km3
山麓冰川
板块运动与洋盆容积变化
板 块 扩 张 导 致 海 平 面 变 化
5.0
0.0
-5.0
-10.0
-15.0
-20.0
-25.0 0
2000
4000
6000
8000
10000
Around 7000 cal. yr BP, sea level reached the present-day height. A higher highstand of 0.5m is recorded for 6000-4000 cal. yr BP.
(Karumba, 14°S) 6000 yr BP
(SQ, 24°S)
6000 yr BP
(NSW, 34°S)
第四纪气候变化
●第四纪——人类时代1.早期猿人阶段（2百万年-1百75万年前）：能人2晚期猿人阶段（1百万年前）：直立猿人3早期智人阶段（50万年前）：智人4晚期智人（新人）阶段（25万年-3万5千年前）：现代人生物大灭绝事件●生物灭绝又叫生物绝种。
它并不总是匀速的，逐渐进行的，经常会有大规模的集群灭绝，即生物大灭绝。
●整科，整目甚至整纲的生物在可以很短的时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。
●却总有其它一些类群幸免于难，还有一些类群从此诞生或开始繁盛。
●大规模的集群灭绝有一定的周期性，大约6200万年就会发生一次，但集群灭绝对动物的影响最大。
●陆生植物的集群灭绝不象动物那样显著。
第一次生物大灭绝：●时间：为距今4.4亿年前的奥陶纪末期。
事件：导致大约85%的物种绝灭。
●是地球史上第三大的物种灭绝事件，约85%的物种灭亡。
●古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成的。
在大约4.4亿年前，现在的撒哈拉所在的陆地曾经位于南极，当陆地汇集在极点附近时，容易造成厚厚的积冰---奥陶纪正是这种情形。
大片的冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球的温度下降了，冰川锁住了水，海平面也降低了，原先丰富的沿海生态系统被破坏了，导致了85%的物种灭绝。
第二次生物大灭绝：又称：第二次物种大灭绝，泥盆纪大灭绝●时间：距今3.65亿年前的泥盆纪后期。
事件：海洋生物遭受了灭顶之灾。
●对古气候的研究显示泥盆纪时期是温暖的。
●第二次物种大灭绝发生在泥盆纪晚期，其原因也是地球气候变冷和海洋退却。
●在距今约3.65万年前的泥盆纪后期，历经两个高峰，中间间隔100万年，是地球史上第四大的物种灭绝事件，海洋生物遭到重创。
第三次生物大灭绝:又称：第三次物种大灭绝、二叠纪大灭绝时间：距今2.5亿年前的二叠纪末期….事件：导致超过95%的地球生物灭绝●这次大灭绝是由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系列原因造成。
●陨石撞击、气候变化、大气成分改变、火山活动、沙漠肆虐第四次生物大灭绝：又称：三叠纪大灭绝，第四次物种大灭绝时间：距今2亿年前的三叠纪晚期。
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。
第四纪气候变化
冰碛物化学风化。
Ⅱ、中国大陆
• 东部地区：鄱阳冰期、大姑冰期、庐山 冰 期、大理冰期。 • 青藏高原：希夏邦马冰期、聂拉木冰期、 珠穆朗玛冰期、绒布寺冰期。
世界冰期的对比
时代 3 Qp 阿尔卑斯山 雨木冰期 北美 威斯康星冰期 中国东部 大理冰期 青藏高原 绒布寺冰期
Qp
2
里斯冰期 民德冰期
恭兹冰期 多瑙冰期 拜伯冰期
（四）、冰期、间冰期静动态分布规律
冰盖区
非冰盖区
海岸带
深海区（018/016)
动 态
间冰期
间雨期
海进
比值小
冰期
雨期
海退
比值大
静态分布
注意： • 1、气候变化的静态分布－－同一时间、 不同地点的反映。
• 2、动态变化规律－－同一地点、不同时
间的反映。
三、冰川作用区的地区研究
• Ⅰ、阿尔卑斯地区
• 研究最早，德国的A.Penker.bulukenier,对该区进行了 研究，根据寒冷和温暖气候所造成的地貌和沉积物的交 替出现划分了6次冰期。拜伯冰期（Biber ） —多瑙冰 期（Donau） —贡兹冰期（Günz） —民德冰期---里斯 冰期（Riss） —雨木冰期（Würm） • 冰期：冰碛物和冰水沉积物；间冰期：河流侵蚀陡坎和
生物群从极地向赤道迁移，在高山区，高
山上部的山岳冰川向山下或向山外围扩大
，生物群垂直分带向下迁移。
（一）冰川作用区的气候变化
A、全球降温，冰川活动； B、冰进过程：高山－－低山； C、生物群迁移，伴生着绝灭； D、南北半球同时发生，北半球多；
– 每次冰期以它达到的最大范围内的时间为限。
（一）冰川作用区的气候变化
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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
34））陆海生生软 软体 体动 动物物化化石石和反珊映瑚干化旱石、半干旱气候条件
5）微体古生物化石
气候对地貌的影响与控制
气候区
冰川气候区 冰缘气候区
主要地貌过程
冰川作用；雪蚀作用；风力作用 冰冻作用；泥流作用；流水作用
主要地貌特征
刃脊、角峰、冰斗、冰碛
多边形地面、泥流阶地、石 海、石河、石冰川、冰丘
大榔头珊瑚 珊瑚软体类 石珊瑚目
玫瑰珊瑚 珊瑚软体类
紫点海葵 珊瑚软体类
圣诞树珊瑚 珊瑚软体类
珊瑚软体类
石珊瑚
石珊瑚的分类
石珊瑚的分类
13-16℃
最适水温25～29℃，13℃以下就会 死亡。适宜盐度27～40。要求洁净 的海水，坚硬的基底。
分布在热带浅海区，以群 体为主，与单细胞双鞭毛 藻共生，称造礁石珊瑚
积
陡坡峭峰（中期阶段）、 浑圆缓丘（晚期阶段）、 深厚土壤、生物礁
主要陆地植物 群落外貌
热带雨林
主要陆地植物 群落外貌
热带雨林
热带稀树草原
热带荒漠
阔叶林
温带植被
温带植被
温带草原 温带荒漠
针叶林
针叶林
王朗保护区的原始森林是川西北保存最完整的一片， 粗大的冷杉、云杉直指云天。区内四季皆景，洁净 的空气、溪流、明显的植物垂直带谱，令人留连忘 返。夏季凉爽，平均气温12.7℃，
4）第四级：102
气候旋回分级 ---可分4级：
（1）第一级：107-108 地史上出现过5次大冰期： 1）太(早元)古代冰期(23亿年BP) 2）晚元古代冰期(6-8亿年BP) 3）奥陶纪-志留纪冰期(4-4.5亿年BP) 4）石炭纪- 二叠纪冰期(3亿年BP) 5）第四纪冰期
（2）第二级：105 第四纪冰期和间冰期的交替作用
干旱气候区 干化（旱化）作用；风力作用；流水 沙丘、盐盘、风蚀盆地、穴
作用
状风化、干旱谷、风蚀垄槽
半干旱气候 流水作用、风化作用（尤其物理风
区
化）、快速物质移动
山麓面、冲积扇、劣地 （崎岖地）
温润气候区 湿热气候区
流水作用；化学风化；土溜（土壤蠕 动）
化学风化；块体移动；流水作用
浑的山坡、土壤覆盖、 岭谷相间、广泛的水流沉
(2) Cathaica （华蜗牛——指示干冷环境）类, 这一类群是中国黄土区特有的区域性种类, 是第
四纪黄土地层中重要的组成分子之一.
海生软体动物
浮游软体动物幼虫
八射珊瑚亚纲
六射珊瑚亚纲
钝胶珊瑚亚纲
海葵珊瑚亚纲
草莓海葵 珊瑚软体类 海葵目
公主海葵 珊瑚软体类,
莲花海葵 珊瑚软体类 海葵目
暗针叶林
云杉
冷杉
植物中的“大熊猫”——百山祖冷杉
裸子植物
仅在浙江南部庆元县百山祖南坡海拔1700米地 带的针阔混交林中保存４株，并且难于开花结果， 因而已被列为世界亟待保护的濒危植物。
全球气候变迁，逼使冷杉分布区的变迁。在植物分 类系统中，冷杉是古老的裸子植物松科中的一个属，
干湿冷暖孢粉知道
（3）第三级：104 冰阶(亚或副冰期)和间冰阶(间阶段)的交替作用
（4）第四级：102
前寒武纪（6亿年前） 前寒武纪古地理
古生代（ 6－2.5亿年前）
古生代晚期的古地理
（1）第一级：107-108 地史上出现过5次大冰期： 1）早元古代冰期 2）晚元古代冰期 3）奥陶纪-志留纪冰期 4）石炭纪- 二叠纪冰期 5）第四纪冰期
哺乳动物化石
剑齿虎的上犬齿
泥河湾动物群 更新世早期和中期
2007年6月7日， 徐州市九里山的白云洞古哺乳动物群遗址。
泥河湾动物群
三趾马动物群研究是中国古脊椎动物 学诞生的标志，长期以来备受关注。
黑龙江发现完整猛犸象骨骼 化石，距今已有1万多年
反映寒冷气候条件
反映寒冷气候条件 披毛犀化石
反映温暖气候条件
3. 第四纪气候变化和海平面变化 3.0 前第四纪气候变化概述
3.1 第四纪气候变化 3.2 第四纪海平面变化
3.3气候变化原因和未来气 候与环境变化趋势问题探讨
第3章 第四纪气候变化和海平面变化 3.0 前第四纪气候变化概述 (1)气候旋回
从温暖气候到寒冷气候称一个气候旋回。 (2)气候旋回分级：可分四级
中生代（ 2.5－0.7亿年前） 中生代古地理
一千万年前，南极洲(Antarctica)整个被冰雪所覆盖， 同时北方的大陆也开始迅速冷却。世界看起来已经和 今天非常类似，不过佛罗里达州(Florida)和亚洲(Asia) 的一部份则还是在海洋的覆盖下
晚第三纪（ 1000万年前）
3.1 第四纪气候变化
另一类分布在深海冷水，以 单体为主，不成礁，称非造 礁石珊瑚。最大栖息深度可 达6000米。
示暖的微体古生物----- 放射虫