第四纪气候及海平面变化(新)
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。
第四纪环境 ppt课件
第二温暖期 发生在公元前770多年东周
和春秋时代至公元初期西汉时代。 温暖时间长达700余年。
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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
第二寒冷期 从公元初年起，持续到公元
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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……”。
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 第二间冰期：民德一里斯间冰期。河水侵蚀 作用较强，河流堆积物发育，并有泥碳层分布。 民德冰期(Minded）：分布在低一级的剥蚀面 上的砾石层，称为“新砾石层”。 第一间冰期：群智一民德间冰期。是冰水沉 积和河流堆积物。
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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
我国气候学家竺可桢教授，根据我国历 史文献、考古和气象观测资料，对中国过去 5000年来的气候变迁作了研究，划分出4次 温暖时期与4次寒冷时期。
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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 （2）、中国冰后期气候的变化
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
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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
第四纪基本特点
第四纪基本特点
第四纪是地球历史上最近的一个地质时期，其覆盖了距今约
2.588万年前至今的时间段。
在这个时期内，地球经历了许多重要的地质和气候变化，其中包括全球冰川的出现和消退、气候波动和海平面上升等。
以下是第四纪的基本特点：
1. 冰期和间冰期交替出现。
第四纪以来，全球气候经历了多次寒冷时期，其中最近的一次是末次冰期。
这些冰期通常持续数千年，期间冰川覆盖了大部分北半球的陆地，同时南极洲和南美洲南部也出现了大规模冰川。
2. 海平面上升和海岸线变化。
随着全球气温升高，冰川融化导致海平面上升，这对于沿海城市和岛屿等地区的居民造成了巨大的影响。
在过去的几千年中，海岸线经历了多次变化，其中一些变化是由于海平面上升和地壳运动所致。
3. 生物多样性减少和物种灭绝。
在第四纪期间，地球上的生物多样性逐渐减少，这与气候变化、栖息地破坏和人类活动有关。
许多动物物种在这个时期面临了灭绝的威胁，其中包括猛犸象、剑齿虎和地懒等。
4. 人类演化和文明的兴起。
在第四纪期间，人类的祖先逐渐演化为智人，并开始制造工具和建立社会组织。
在过去的几千年中，许多文明诞生和衰亡，其中包括古埃及、希腊罗马和中华文明等。
总之，第四纪是地球历史上一个重要的时期，其地质和气候变化对于地球和人类都产生了深远的影响。
了解第四纪的基本特点，有助
于我们更好地理解地球的演化和未来的发展。
第十一章第四纪气候变化(修改版)
• 放射虫主要分布于热带海洋。
• 有孔虫分为喜暖有孔虫和喜冷有孔虫。
• 通过海底沉积剖面中有孔虫种属的统计分析， 可以恢复古气候。 • 如厚壁抱球虫（Globigerina pachyderina）反 映寒冷气候；而门氏圆辐虫（Globorotalia menardii）则代表温暖气候。
• 截锥圆辅虫（Globorotalia truncatulinoides）具
2. 树木年轮（tree-ring）研究 • 树木的年轮是树木周期 性生长的结果。
• 植物的生长受温度和湿度的影响和控制；气候 条件不同，植物的生长速度就不同，因而年轮的
宽度也不同。
• 可以采用树木年轮宽度的变化作为反映气候变 化的指标。
3. 第四纪哺乳动物群
• 根据哺乳动物群的组合特征恢复古气候。 • 如猛犸象是寒冷气候的标志；而棱齿象则代表间 冰期温暖气候。
5. 海面变化 • 海面变化分为地动型和水动型； • 地动型海面变化是局部的，反映新构造运动。
• 水动型海面变化是全球性的，反映气候变化。
• 全球低海面代表冰期；全球高海面代表间冰期。 • 第四纪冰期最盛时，海面比现在低120—130米。
（三）生物证据
• 生物的生存和发展对气候条件有比较严格的要 求，气候条件发生变化，它们的生存和发展不仅 受到影响和限制，而且还会引起生物的变种甚至 被淘汰。 • 各类生物对气候的变化有一定的适应能力。
冷-温-较冷-冷
苔原 冷-温-冷 北极或高山苔原 冷温带与苔原之间
贡兹冰期
多-贡间冰期 多脑冰期 上新世
比现在低4-5 oC
与现在相似 比现在低2-3 oC 比现在高6 oC
700
600 800 1800
冷
第四纪海平面波动历史
第四纪海平面波动历史总结中、早更新世海平面波动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。
有些新构造运动强烈的地区，海成阶地已被后期抬升几十米或上百米。
这个时期海平面的波动多根据地层中的证据，而地貌证据受到一定程度的破坏。
在地中海沿岸地区，保存有较好的海成阶地，并认为这些海成阶地的形成可与阿尔卑斯山地区冰期和间冰期对比，在间冰期形成高海面，而在冰期形成低海。
地中海地区海平面波动与阿尔卑斯山地区冰期和间冰期可对比（据Frenzel，1973）但在第四纪的早期，即使是冰期，其海面也比现今高得多。
由于各地区新构造运动的差异，又未能扣除它们的影响，因此对海平面升降值估算差别较大，如霍尔姆斯（1965）和兰道尔夫（1973）的估算值就比较大。
在中更新世，出现了几次高海面，时间分别为640-590ka BP、520-460ka BP、360ka BP、300-260ka BP、220-180ka BP。
中国早、中更新世的海平面波动主要根据东部平原和大陆架上钻孔资料获得。
在华北平原，早更新世初的海侵可达北京东面的通州，称北京海侵（古地磁年龄2.43Ma B P），此后发生了渤海海侵（1.5Ma B P），兴海海侵（1.0Ma B P）。
在黄海、东海以及南海也出现过高海面。
晚更新世海平面波动晚更新世包括了一个末次间冰期和末次冰期，海平面总体上从早期到晚期是一个下降过程，但期间存在一些波动。
（1）末次间冰期（130～75ka BP）相当深海沉积物氧同位素的第5阶段（MIS5），该阶段又可分为三个次一级的温暖期（MIS5a、c、e）和两寒冷期（MIS5b、d），其中MIS5e最温暖，在欧洲称为艾姆间冰期。
在这个时期，总体上为高海平面，但多数时间的海平面比现今低，只有在MIS5e时海平面比较现今高6~18m。
在中国的华北地区，这个时期发生了白洋淀海侵和沧州海侵，出现高海平面。
在黄海、东海、南海也发生海侵。
第四纪气候变化
全球气候变暖摘要：第四纪是地壳发展历史中最新的一个阶段，第四纪气候主要指距今103-106年时间尺度的气候变化。
通过对第四纪气候变化规律研究，可进一步推测现代气候变化和发展趋势，为长期气候变化预报服务。
在第三纪，古气候是相对稳定的，但从第四纪起，气候出现了巨大变更，有多次冷暖干湿交替。
由于欧亚大陆联成一片，青藏高原和喜马拉雅山大规模隆升，大陆性气候加强，现代东亚季风环流体系建立，纬向气流带受到破坏，气候变化频繁，幅度增大。
我国有广泛的冰川活动，亚热带北界逐步向南移到长江流域一带。
本文将从造成全球气候变暖原因和全球气候变暖的利与弊并且列举了全球气候变暖带来的影响。
引言：近几年来，许多国家的学者越来越注意对促成全球性气候变暖的作用的研究，从地球气候的长期变动和由于人为的作用而发生的短期变化两种不同角度来进行研究。
但对地球上目前所发生的变化究竟是上述因素之一造成的还是这些因素共同作用的结果的问题，至今尚无一致的意见。
二氧化氮、碳酸气和其他气体对大气层的污染起始于上世纪。
1950年后，随着工业革命的开始，大气层污染的程度急剧加深。
因此在最近10年内，如果污染强度保持不变的话，将会产生所谓的“温室效应”的后果。
据预报，到2020年大气中二氧化碳的浓度将翻一番。
现在科学家们已经把中纬地带飓风的发生与由于温室效应所造成的气候变暖联系起来。
人们逐渐注意到一个事实：近百年全球的平均气温呈现出明显的上升趋势。
究竟是什么原因导致全球气候出现这样的变化呢？是地球自身的规律使然抑或其他原因？人们逐渐惊奇地发现，与工业革命同步，大气中的温室气体含量在急剧增加，目前大气中的二氧化碳含量增加了近25%，远远超过科学家能勘测出的过去16万年的全部历史记录，而且目前尚无减缓的迹象。
温室气体增加的这一事实与全球平均气温变化的事实惊人的同步。
美国已经拟定了关于研究全球性气候变暖的规划。
其中最主要的任务是研究发生在海洋中的变化。
1989年10月在归金山举行的地球物理学协会学术讨论会上，科学家们得出结论，到2050年海平面的升高(因温室效应)可达0.3-0.7米。
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➢ 冰期与间冰期及其环境特征
• 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 。
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《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：
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《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
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全球气候变化图
（据地大精品课程资料）
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➢ 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
➢ 冰期与间冰期及其环境特征
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℃； –18ka BP末次盛冰期（LGM），降水少14％， 蒸发少
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。
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➢ 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。
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3.1 第四纪气候
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
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源自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
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• 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：
第四纪主要沉积物气候—成因类型表
冰碛物，冰水沉积物，冻融堆积物，冰川 寒冷(或冰期)沉积物 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。
红粘土风化壳，珊瑚堆积，石灰华，石钟 温暖(或间冰期)沉积物 乳，古土壤，河、湖、沼泽沉积物，喜暖
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
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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。
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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 。
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。
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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。
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