【正文】 蟲(chóng)和超微浮游生物的碳氮同位素特征來(lái)判別。第三節(jié) 第四紀(jì)海平面變化一、 海平面變化第四紀(jì)時(shí)期海平面的波動(dòng)有全球一致性?，F(xiàn)今的海洋相互之間都是連通的，因此海平面的任何波動(dòng)必然會(huì)通過(guò)世界各處的海洋傳遞，而在任何地方都能感覺(jué)到。這確實(shí)是一種普遍性規(guī)律，當(dāng)然還有一些更復(fù)雜的作用影響著海平面的狀況，使得全球性海平面波動(dòng)并不如我們預(yù)想的那么有規(guī)律。海的表面是一個(gè)“勢(shì)能面”，在不受暫時(shí)的風(fēng)力與海流干擾時(shí)，相對(duì)于局部地點(diǎn)的凈重力場(chǎng)是水平的，然而，任何一點(diǎn)的局部重力場(chǎng)主要是由地球自身產(chǎn)生的，它會(huì)由于當(dāng)?shù)厮詈透浇鼛r體性質(zhì)或冰蓋的存在而改變，結(jié)果海平面實(shí)際上成為相當(dāng)復(fù)雜的一個(gè)面，外形也是七高八低十分奇特的，有些地方高出來(lái)，如北大西洋，而有的地方低下去，如赤道印度洋，其最大高差可達(dá)約200m。這個(gè)三維不平表面被稱作“大地水準(zhǔn)面”，它非常類似于一個(gè)“橢球”，人們經(jīng)常用這種幾何形狀規(guī)則的橢球來(lái)表示固體地球的形狀。這個(gè)地球橢圓是一個(gè)橢扁率約三百分之一、或半徑差約40km的球體，因此全球海平面波動(dòng)實(shí)際上是大地水準(zhǔn)面的細(xì)節(jié)變化，在任意一點(diǎn)上的變化幅度，部分決定于它在水準(zhǔn)面上所處的位置，究竟是處在相對(duì)高處，還是相對(duì)低處，這決定于后面將要討論的各點(diǎn)。二、 海平面波動(dòng)的原因構(gòu)造型海平面升降最大的海平面波動(dòng)是由海盆本身的體積或容量改變而引起的。導(dǎo)致這種變化的主要因素是沿跨越全球的大洋中脊系統(tǒng)的構(gòu)造活動(dòng)。沿這些中脊的火山活動(dòng)造成洋殼的變暖和年輕化，因此這些巖石均衡上升，海底擴(kuò)張促使新的巖石物質(zhì)以每年數(shù)厘米的速度向兩側(cè)移動(dòng)離開(kāi)中脊，隨著各種移動(dòng)的發(fā)生，緩慢的冷卻又導(dǎo)致海底的下沉。因此洋中脊的寬闊橫斷面是由熱力均衡過(guò)程控制的。冰川型海平面升降陸冰的增長(zhǎng)與消融是海平面變化的第二個(gè)主要原因，也是第四紀(jì)時(shí)期海平面變化的主導(dǎo)因素。洋面的蒸發(fā)主要發(fā)生在溫暖低緯度地區(qū)，但當(dāng)大量的水在全球范圍以陸冰儲(chǔ)存時(shí)會(huì)導(dǎo)致海平面的下降。隨冰期環(huán)境的發(fā)展，海平面緩慢下降（大約平均1m/ka，但在冰層快速生長(zhǎng)的短暫時(shí)期內(nèi)可達(dá)5m/ka）。在末次冰期最盛期時(shí)海平面下降的量達(dá)到最大，比現(xiàn)在海平面底120~150m。由于冰期“終結(jié)”較為迅速，海平面在10~20ka內(nèi)恢復(fù)到冰期前的水平，相當(dāng)于以5~10m/ka的平均速率上升。地幔物質(zhì)運(yùn)移與補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)洋殼與陸殼下地幔的性質(zhì)不同，促使我們考慮第三種影響相對(duì)海平面變化的有關(guān)過(guò)程。大陸與海盆的所有沉降和抬升都導(dǎo)致地幔中物質(zhì)運(yùn)移而引起補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)，就是游泳池的水中放入一塊木頭漂浮在上面時(shí)水肯定會(huì)流動(dòng)或重新分布，而產(chǎn)生移動(dòng)一樣。陸冰生長(zhǎng)和消融，產(chǎn)生的下沉與上升由于發(fā)生得太快，以致地幔的粘滯流動(dòng)不能同步跟上，因此，負(fù)載冰的大陸下沉引起地幔產(chǎn)生形變，這種擾動(dòng)靠粘滯流緩慢地轉(zhuǎn)移。由于地球基本為球形，一個(gè)地方地殼的受壓變形會(huì)導(dǎo)致周圍地帶的上升變形（這被稱作前緣隆起），因此，地幔變形是很復(fù)雜的。水文均衡這里必須提及影響相對(duì)海平面變化的最后一個(gè)因素是“水文均衡”。海侵導(dǎo)致額外的水體出現(xiàn)在冰期露出水面的大陸架之上。大陸架之下是比地幔物質(zhì)更剛性（具彈性而不具粘滯性）的大陸地殼，陸殼在負(fù)載改變時(shí)發(fā)生屈曲。這種屈曲會(huì)導(dǎo)致沿大陸邊緣相對(duì)海平面的一種微小變化，量級(jí)約為幾米。很清楚，屈曲的量與各大陸邊緣下伏巖石的剛性程度有關(guān)，也與加在大陸架之上水的負(fù)載量（這主要取決于大陸架的寬度）有關(guān)。這些參數(shù)的地理變化再次表明，在野外不可能看到世界范圍內(nèi)不同地點(diǎn)有相同的海平面。三、 第四紀(jì)海平面變化 1．海平面變化巴布亞新幾內(nèi)亞的休恩（Huon）半島地區(qū)的現(xiàn)代海岸線以上階梯狀排列的一系列珊瑚礁化石提供了海平面變化記錄（圖43）。這個(gè)地區(qū)位于前移中的太平洋和印度－澳大利亞板塊之間的碰撞地帶，不斷地受著持續(xù)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)影響，~3mm的速度穩(wěn)定上升（沿海岸呈有規(guī)律的變化）。該地的抬升與進(jìn)行中的板塊構(gòu)造運(yùn)動(dòng)過(guò)程有關(guān)，因此在第四紀(jì)晚期并未出現(xiàn)廣泛的海平面波動(dòng)。圖43休恩（Huon）半島珊瑚礁階地第四紀(jì)海平面變化和氧同位素記錄（,1997）在6176。S附近的休恩半島現(xiàn)在的海岸線上生長(zhǎng)著珊瑚裙礁。然而它們生長(zhǎng)并不茂盛，因?yàn)樯汉鹘溉翰粩嗟靥⒈┞对诤Ｆ矫嫔?。設(shè)想冰期結(jié)束時(shí)的情況：融冰水返回海盆，產(chǎn)生全球范圍的海進(jìn)。海平面以每年幾毫米的速度上升，與休恩半島不斷進(jìn)行的構(gòu)造抬升速度相當(dāng)，珊瑚才能夠生長(zhǎng)成更大的礁體，最后海平面穩(wěn)定使環(huán)境條件回復(fù)到現(xiàn)在的情況，珊瑚礁化石階梯狀臺(tái)地最高可超過(guò)700m，代表了冰期終結(jié)后的序列，每個(gè)礁的頂面記錄了冰后期海進(jìn)高峰期時(shí)代。海平面下降對(duì)珊瑚生長(zhǎng)特別不利，休恩半島地區(qū)沒(méi)有提供冰期海平面最低時(shí)的高程的記錄。為從這些珊瑚礁中提取海平面變化的歷史，可用它們現(xiàn)在的海拔高度減去穩(wěn)定抬升的部,差值即珊瑚生成時(shí)期的海平面變化幅度。確定殘存的珊瑚時(shí)代可以建立一個(gè)完整的年代序列。2．全新世海進(jìn)末次冰期結(jié)束時(shí)將大量的水帶入海盆。冰融化的速度各處是不相同的，在加拿大東北部，冰蓋至少持續(xù)到7 ka .，~。據(jù)估計(jì)南極洲冰蓋體積的減少造成了25m的海進(jìn)，而大量的水是由勞倫冰蓋的冰融化產(chǎn)生的。對(duì)全新世珊瑚礁體的詳細(xì)地層學(xué)和定年研究表明，在佛蘭德期時(shí)休恩半島海岸地區(qū)的海平面上升在大約9~10 ka 。第四節(jié) 厄爾尼諾現(xiàn)象 “厄爾尼諾”是一種早已為人們發(fā)現(xiàn)但并未完全認(rèn)識(shí)的氣候現(xiàn)象。它產(chǎn)生于氣象學(xué)上的“吸力效果”，即東太平洋水溫的升高把太平洋上空的雨云向東吸引，致使東南亞豐富的降雨移至南美，引起太平洋洋流變化和海水升溫，并導(dǎo)致全球干旱和惡劣天氣?！岸驙柲嶂Z”是講西班牙語(yǔ)的南美漁民給這種天氣和海洋的異常現(xiàn)象所起的名字?！岸驙柲嶂Z”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)已有100余年的記載，最早發(fā)現(xiàn)是在南美沿岸的秘魯、智利海域、海水表面溫度異常，溫度上升，雨量增加，這種冷暖生態(tài)的平衡現(xiàn)象，影響了當(dāng)?shù)氐闹参锷L(zhǎng)。由于這種現(xiàn)象發(fā)生在圣誕節(jié)前后，被當(dāng)?shù)貪O民稱之為“厄爾尼諾”，在西班牙語(yǔ)中意為“圣嬰”現(xiàn)象。第三部分 思考題、意義。2. 冰期、間冰期海洋氧同位素變化原理。3. 什么是同位素地層學(xué)（以氧同位素為例）。第五章 河流及環(huán)境記錄第一部分：?jiǎn)栴}1． 冰期、間冰期海洋氧同位素變化原理。2．什么是同位素地層學(xué)（以氧同位素為例）。3．。第二部分：講課內(nèi)容河流對(duì)人類的生存非常的重要，本章將介紹河流特征及環(huán)境記錄，介紹世界上最著名的的河流。表51中列舉出一些現(xiàn)代河流系統(tǒng)的主要特征，從表中可以看出不同河流的規(guī)模、沉積物搬運(yùn)量及入海流量存在著很大的差異。亞馬遜（Amaton）河在各方面都異乎尋常，其流量之大，占全球所有河流流入海洋總水量的20％。許多亞洲河流（如黃河）亦比較特殊，反映了其流域內(nèi)特定的環(huán)境歷史及人類活動(dòng)狀況。表51 部分主要河流系統(tǒng)的物理特征河流名稱地理位置人海流量（109m3a－1）溶質(zhì)搬運(yùn)量（106ta1）懸移質(zhì)搬量（106ta1）主流線長(zhǎng)度（km）流域面積（106km2）亞馬孫河南美63002239006300扎伊爾（剛河）非洲125036434700奧里諾科河南美1100392102500長(zhǎng)江中國(guó)9002264785000恒河亞洲97013616702900尼羅河非洲9017576700默累－達(dá)令河大洋洲12263770黃河中國(guó)58016005464第一節(jié) 現(xiàn)代河流特征與環(huán)境記錄一、 現(xiàn)代河流特征 河流環(huán)境是組成廣泛復(fù)雜且尚未被完全了解的全球自然景觀的一個(gè)重要部分。簡(jiǎn)單的從自然地理角度看，在熱帶雨林及其它濕潤(rùn)地區(qū)，有常年水量充沛的河流；在季風(fēng)雨區(qū)及春季的融雪水補(bǔ)給區(qū)，有水量季節(jié)性變化明顯的河流；而在荒漠地區(qū)，則有在降水時(shí)迅速出現(xiàn)洪峰后又很快干涸的暖時(shí)河流。在上述任何一種河流中，都有可能出現(xiàn)規(guī)模不等的洪水，并可能導(dǎo)致河道規(guī)模的改變、河岸沖刷及崩塌、沖積平原、堤壩及島嶼的改造。在各種不同的環(huán)境中，河流的河道可以有多種不同的基本類型。辮狀河流的河道由多條互相溝通的小河道組成，這類河道中河水往往攜帶較多的砂礫等碎屑物質(zhì)。蜿蜒的曲流往往發(fā)育于較低平的沖積平原上，這類河流河道的主要特征是，河水常攜帶較細(xì)的粉砂質(zhì)物質(zhì)。在高緯度地區(qū)，河流受冰川的影響較大，冬季冰體可以促使河岸改變；山地冰雪融水常攜帶大量冰磧物，并堆積于冰川出口處的低洼地區(qū)，形成巨厚的沖積物，這些物質(zhì)常常很快就把下游的河谷填滿。山區(qū)陡峻的河流在高山區(qū)攜帶顆粒很粗的物質(zhì)，而在低洼沖積平原上的河流只能攜帶一些細(xì)粒的粉砂或粘土。因此，從高山到平原地區(qū)，河流帶下來(lái)的沉積物依粒度分選發(fā)生堆積。在有大潮汐的海岸帶河流，大潮可以順河道向上游影響到內(nèi)陸100km處，受潮汐影響一日內(nèi)河流下游的水位變化可以達(dá)到5m或更多的波動(dòng)。在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，多數(shù)情況下河流下切，老的河床抬升，高出現(xiàn)有的河水面而形成階地。相反，在構(gòu)造穩(wěn)定、構(gòu)造活動(dòng)梯度較小的地區(qū)，河道變化速度緩慢，一般很難測(cè)出這種變化。在一些地區(qū)，河流注入海洋，如中國(guó)的黃河、長(zhǎng)江，稱為外流河；而另一些地區(qū)，河流直接注入內(nèi)陸大湖或進(jìn)入沙漠地下，如注入塔里木盆地的著名的塔里木河稱內(nèi)流河，流入羅布泊的孔雀河，河西走廊的黑河、舒勒河、石羊河。也有很大的地區(qū)，根本就沒(méi)有任何地表徑流（無(wú)流區(qū)），盡管這種情況并不總是一成不變的。二、 水系形式水系一般分為如下類型（圖51）：1．樹(shù)枝狀水系2．格狀水系3．平行狀水系4．羽毛狀水系5．放射狀水系，環(huán)狀水系6．向心水系（幅合水系）7．辮狀水系8．星狀水系9．串珠狀水系圖51 水系類型三、 第四紀(jì)時(shí)期影響河流環(huán)境的主要因素第四紀(jì)時(shí)期影響河流環(huán)境的主要因素包括：（1）基準(zhǔn)面變化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)；（2）氣候變化。1．基準(zhǔn)面變化對(duì)外流河來(lái)說(shuō)，第四紀(jì)時(shí)期的一個(gè)重要特點(diǎn)就是由冰期－間冰期旋回引起的海面升降所導(dǎo)致的基準(zhǔn)面變化。全球海平面波動(dòng)的幅度可超過(guò)120m。在冰期時(shí)期，由于大陸架的出露，河流長(zhǎng)度增加，加上諸如120m以上的海平面下降，侵蝕作用明顯加強(qiáng)，從而在出露的大陸架地區(qū)，許多部位遭受強(qiáng)烈下切而形成大峽谷，位于墨西哥灣陸架上的密西西比河河口狹窄的大峽谷（稱為密西西比海溝）即由此形成。當(dāng)海平面下降時(shí)，對(duì)大多數(shù)內(nèi)陸流域盆地來(lái)說(shuō)，影響也會(huì)逐漸表現(xiàn)出來(lái)在冰消期，海平面上升，從而出現(xiàn)與上述相反的過(guò)程。大陸架上的峽谷被重新淹沒(méi)，最下游的河床被海水占據(jù)。對(duì)于原來(lái)高出較低的基準(zhǔn)面很多的地區(qū)來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在又重新接近于基準(zhǔn)面，河流搬運(yùn)沉積物的能力減弱。因而，高海平面時(shí)期，河口地區(qū)將逐漸為沉積物充填（正如今天的狀況）。這些沉積物在下次低海平面時(shí)期將又被切開(kāi)。河流下游的沉積物地層因而也復(fù)雜多變，包含了不同年代的沉積物。在大陸架及峽谷以下的大陸坡上，沉積物地層序列以同樣復(fù)雜的方式出現(xiàn)。2．氣候變化間冰期時(shí)期，發(fā)育了與需要搬運(yùn)的沉積物相適應(yīng)的河道，當(dāng)氣候變冷突然開(kāi)始時(shí)，河道的形態(tài)及功能也隨之發(fā)生改變。河流在攜帶大量較粗的沉積物時(shí)，河床或許會(huì)變得寬而淺，彎曲的程度也會(huì)慢慢減小。原來(lái)的曲流狀河流（往往攜帶細(xì)粉砂及粘土物質(zhì)）在冰期時(shí)會(huì)向類似于現(xiàn)代辮狀河流的形態(tài)發(fā)展，間冰期時(shí)則向相反的方向深化。對(duì)水量季節(jié)性變化較大的河流來(lái)講，暴露于河床底部的沉積物會(huì)在一定情況下被風(fēng)力吹揚(yáng)而在近河道地區(qū)形成沙丘。另外，第四紀(jì)時(shí)期上述過(guò)程是重復(fù)發(fā)生的，因而當(dāng)前的自然景觀中包含著時(shí)代、結(jié)構(gòu)特征相當(dāng)復(fù)雜的沉積物組合。四、 河流階地上面談到第四紀(jì)時(shí)期影響河流環(huán)境的主要因素是基準(zhǔn)面變化及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與氣候變化。階地記錄了河流發(fā)育各個(gè)時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征與氣候環(huán)境變化，是研究河流發(fā)育歷史的重要對(duì)象。因此有必要較詳細(xì)地介紹河流階地。過(guò)去不同時(shí)期的河谷底部（河床及河漫灘部分），由于河流下切侵蝕作用加強(qiáng)，被抬升超出一般洪水期水面以上，呈階梯狀分布于河谷谷坡上，這種地貌稱為河流階地。每一級(jí)階地都經(jīng)歷了兩個(gè)形成階段：首先是以側(cè)方侵蝕為主，形成寬廣的河谷，同時(shí)堆積沖積層；然后下切侵蝕加強(qiáng)，切開(kāi)沖積層，形成階地陡坎。階地的形成主要是地殼運(yùn)動(dòng)和氣候變化兩個(gè)因素。它們的影響不同，形成的階地形態(tài)和結(jié)構(gòu)也不同。地殼運(yùn)動(dòng)的影響，主要是升降運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)貧は鄬?duì)穩(wěn)定或下降時(shí)，河流以側(cè)方侵蝕為主，塑造河漫灘，堆積沖積層。然后地殼上升，侵蝕基準(zhǔn)面相對(duì)下降，河流垂直侵蝕作用加強(qiáng) ，下切河漫灘，形成階地陡坎。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的階地，是河流階地中最普遍的。由于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同，階地形態(tài)表現(xiàn)也有差異。長(zhǎng)期的氣候變化也可以形成階地。例如，冰期時(shí)，大洋中水量減少，造成全球性的海面下降，于是在河流的下游發(fā)生下切侵蝕作用，形成階地。如果氣候變遷表現(xiàn)為干濕冷暖的交替，長(zhǎng)期干旱的氣候條件轉(zhuǎn)變?yōu)槌睗穸嘤?，河水量增加，侵蝕作用加強(qiáng)，河床勢(shì)必切入早期的沖積層，也可形成階地。在冰期時(shí)冰川補(bǔ)給的河流，形成寬廣的河谷及加積型沖積層，間冰期時(shí)水文動(dòng)態(tài)發(fā)生改變，出現(xiàn)了時(shí)間較短的高水位的洪水期，河床徑流量增大，而且因?yàn)殚g冰期溫暖，植被發(fā)育，減少了河流輸砂量，河流的動(dòng)能大大加強(qiáng)，造成下切侵蝕，形成階地。這些階地均稱為氣候階地。氣候階地分布于河流的局部地段上，階地高度一般不大，下切深度也不大。兩個(gè)不同氣候條件下形成的沖積層的正常厚度及沖積層結(jié)構(gòu)也不相同。1．河流階地的類型根據(jù)階地的結(jié)構(gòu)和形態(tài)特征劃分侵蝕階地、基座階地和堆積階地。堆積階地根據(jù)組成階地的沖積層厚度與下切深度的關(guān)系，可以分為嵌入階地、內(nèi)迭階地、上迭階地和掩埋階地。圖52 河流階地類型（杜恒儉等，1982）（1） 侵蝕階地（圖52A）：（2）基座階地（圖52B）： （3）嵌入階地（圖52C）：（4）內(nèi)迭階地和上迭階地（圖52D、E）：（5）掩埋階地（圖52F）：重力堆積物所掩埋，則稱為坡下階地（圖52G）。階地的形態(tài)要素描述為了描述階地的方便，階地的形態(tài)要素劃分如圖（圖53）所示。測(cè)量階地的高度，是以平水期水位為基準(zhǔn)。階地高度是指前緣與后緣高度的平均值。在標(biāo)