全球海平面变化研究新进展

综述了近10年来海平面变化研究的主要成果,分析了影响海平面变化的主要因素,探讨了海平面变化研究中存在的一些问题。结果表明：①近10年全球平均海平面上升幅度大约为2.5~3.84 mm/a,热膨胀是引起海平面上升的主因;②海平面变化具有时空分布差异——西太平洋和东印度洋地区上升最快,其值高出全球平均值的10倍以上;大西洋与太平洋30~40°N地区季节变化最明显;③将海平面季节高值时段与北半球热带气旋出现时间进行对比,发现每年8~10月份,在20~50°N的西北太平洋与北大西洋沿岸地区出现海平面最高值与热带气旋相叠加的全球危险海岸带,该地带包括中国大陆东部、日本沿海地区、美国东部海岸带、墨西哥湾地区和加勒比海地区。     

中国全新世海平面变化周期与世界未来海平面变化规律

从发现海滩岩断代序列模式后,通过多学科综合研究又发现气候变化周期、闽粤海岸升降周期和海平面变化周期等皆为500a 左右。在13000aB.P.前中国气候变暖,海平面为以上升为主的升降期;近6000多年海平面以周期性上下波动为特征;而近3100年寒冷气候以每1000年7个纬度的速度南移,海平面向上波动幅度变小。按气候变化周期,现阶段为变寒期,将抵消一部分“温室效应”,世界未来50—100年的海面可能与今持平或有所下降。按照冰期和间冰期的时间规律,未来6000—7000年的海平面将下降几十米。     

2.5Ma以来地球轨道参数变化对黄土粒度变化的线性驱动

本文对2.5Ma以来宝鸡黄土剖面粒度曲线与ETP曲线做了互功率谱和凝聚函数分析,以期反映风力强度与地球轨道参数变化的关系。结果表明,2.5Ma以来粒度记录中始终存在着与地轴倾斜度、岁差呈线性响应的41000a、23000a和19000a周期;同时,在0.6—0.0MaB.P.时段存在与偏心率呈线性响应的0.1Ma周期,在2.5—1.6MaB.P.时段存在与偏心率0.4Ma呈线性响应的周期。上述结果佐证了地球轨道变化对内陆古气候变化的线性驱动作用,但该理论不能解释在约0.9—0.6MaB.P.和1.6MaB.P.前后出现的二次较大的主导气候周期转型事件。     

国际大洋钻探全球海平面变化研究进展

国际科学大洋钻探计划对全球海平面变化问题的关注始于1980年代初,至今已在被动大陆边缘、孤立碳酸盐台地、混积台地边缘、平顶海山等不同类型海区执行了23个与海平面变化相关的专题航次,采集了大量的钻探资料,为全球海平面变化研究提供了关键信息。依据这些资料,重建了近100 Ma以来的全球海平面变化历史,检验了Exxon的层序地层模型和海平面假说,明确了海平面变化的地层响应,建立了南极冰盖演化与海平面变化的关系。尽管如此,科学大洋钻探海平面变化研究仍存在一些不足,如钻探区的地域代表性还不够多,全球海平面变化信息提取时难以消除其他地质因素(如构造沉降)的影响,海平面变化记录的精度有待提高,多种因素作用下地层结构对海平面变化的响应还需进一步研究,海平面变化机制特别是冰盖动力学对海平面变化的影响及暖期海平面变化的原因还认识不清。在当今气候变暖的大背景下,这些问题的解决有助于提升未来海平面变化趋势预测的可靠性。     

塔里木盆地K2-E旋回层序与海平面变化

塔里木盆地西南缘K₂-E海相含碳酸盐岩地层中可识别出七种类型的高频旋回层序,主要有潮下缓坡型、台地型、台地边缘型碳酸盐旋回层序及以碎屑岩为主的潮间－潮上型旋回层序。平面上,不同类型高频旋回层序成为特定古地理背景下台地碳酸盐沉积体系、滨岸沉积体系和冲积沉积体系沉积层序的代表。纵向上,各类高频旋回层序的有序叠加,其类型的变化反映了沉积环境、沉积相的演变过程。研究结果表明,研究区各类高频旋回层序下部单元至上部单元微相的转变是受高频率海平面变化的影响,低频率海平面升降控制了高频旋回层序的叠加形式,造成沉积环境由下至上滨岸→碳酸盐台地→滨岸→河流的变化。正是由于不同周期海平面变化旋回的叠加形成了塔里木盆地西南缘K₂-E的复合海平面变化旋回层序。     

海平面变化全球可比性的可靠例证--上扬子地台东南缘奥陶纪层序地层及海平面变化研究

通过对上扬子地台东南缘奥陶纪碳酸盐台地、台缘斜坡和盆地三个不同相区典型剖面的沉积学、生物地层学及岩石地层学等方面的综合研究,在该地区奥陶系中识别出时限为2～ 5 M a的18个正层序和相应的19次海退事件,将其与塔里木、华北及北美、澳洲等大陆对比结果表明,上扬子地台东南缘奥陶纪的绝大部分三级以上海退事件及沉积层序有着良好的全球可比性。     

海平面变化全球可比性的可靠例证--上扬子地台东南缘奥陶纪层序地层及海平面变化研究

通过对上扬子地台东南缘奥陶纪碳酸盐台地、台缘斜坡和盆地三个不同相区典型剖面的沉积学、生物地层学及岩石地层学等方面的综合研究,在该地区奥陶系中识别出时限为２ ～５ Ｍａ 的１８ 个正层序和相应的１９次海退事件,将其与塔里木、华北及北美、澳洲等大陆对比结果表明,上扬子地台东南缘奥陶纪的绝大部分三级以上海退事件及沉积层序有着良好的全球可比性。     

上扬子石炭-二叠纪海相碳酸盐的锶同位素演化与全球海平面变化

地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数,全球海平面变化是其最主要的控制因素,上扬子地区石炭-二叠纪海相碳酸盐的锶同位素演化曲线与海平面变化曲线有着很好的一致性。锶同位素演化曲线说明:1)早石炭世是一个海水逐渐加深的全球海平面上升时期,锶同位素最小值所显示的最大海泛面的年龄为 34 2Ma,位于杜内阶和韦宪阶的界线上 ;2 )晚石炭世是一个全球海平面下降时期 ;3)整个二叠纪都是全球海平面上升时期,晚二叠世的海平面上升不仅幅度大,而且海水在短时间内迅速加深 ;4)晚二叠世具有古生代海相碳酸盐的锶同位素最小值,显示晚二叠世末的全球淹没事件,最大海泛面的年龄为 2 5 0Ma,正好在二叠 /三叠纪界线附近 ;5 )二叠 /三叠纪之交的全球生物绝灭事件可能与二叠世末的全球淹没事件有关。     

上扬子石炭—二叠纪海相碳酸盐的锶 同位素演化与全球海平面变化

地质历史中海水的锶同位素组成是时间的函数，全球海平面变化是其最主要的控制因素，上扬子地区石炭—二叠纪海相碳酸盐的锶同位素演化曲线与海平面变化曲线有着很好的一致性。锶同位素演化曲线说明:1）早石炭世是一个海水逐渐加深的全球海平面上升时期，锶同位素最小值所显示的最大海泛面的年龄为342 Ma，位于杜内阶和韦宪阶的界线上；2）晚石炭世是一个全球海平面下降时期；3）整个二叠纪都是全球海平面上升时期，晚二叠世的海平面上升不仅幅度大，而且海水在短时间内迅速加深；4）晚二叠世具有古生代海相碳酸盐的锶同位素最小值，显示晚二叠世末的全球淹没事件，最大海泛面的年龄为250 Ma，正好在二叠/ 三叠纪界线附近；5）二叠/ 三叠纪之交的全球生物绝灭事件可能与二叠世末的全球淹没事件有关。     

南塔斯曼海隆2Ma以来碳酸钙沉积记录及其对环流系统和轨道周期的响应

南大洋CaCO3沉积在记录生物泵调节大气CO2的同时,也记录了南大洋表层锋面系统和深部环流格局的重要转变.通过南塔斯曼海ODP 1170站位2 Ma以来CaCO3％和MAR-CaCO3的研究发现,CaCO3％以冰期低和间冰期高的“大西洋”型溶解作用旋回为主,并以MIS 34/35期(约1.15 Ma BP)和MIS 14/15期(约0.55 Ma BP)为界线,表现出3种沉积模式.而MAR-CaCO3以MIS 57/58,21/22,13/14和11/12为界表现出“两高三低”5个阶段.CaCO3％与轨道参数ETP和底栖有孔虫δ18O的交叉频谱和小波分析显示,其主导周期明显具有从40 ka向100 ka转变的中更新世气候转型(MPT)特征,转型起始与终止时间为1.15～0.55 MaBP.CaCO3沉积模式的转变与南大洋太平洋区西风带和环南极表层锋面系统的迁移密切相关,在时间上与MPT同步.MPT时期,西风带和环南极表层锋面系统的快速南北迁移,导致CaCO3沉积受到硅质和陆源物质稀释作用的影响.而MAR-CaCO3的阶段性变化主要与南大洋深层环流的变化格局和水团化学性质的变化有关.在1.5～0.85 MaBP期间,南大洋太平洋区深层水通风增强,利于CaCO3的保存和埋藏,MAR-CaCO3增加;在0.85 ～0.55 Ma BP期间,CO32-处于不饱和状态的CDW增强,导致南大洋深部CaCO3溶解作用增强,溶跃面上升,MAR-CaCO3降低.     

Devonian Sequence Stratigraphy and Sea Level Change Cycles in South China

southChinaisoneofWellknownregionSwitheddeVelops~~inthe~es~intheGulzhouandG~provinCeSwherethe~manhashowellstudiedwithgreatachie~,whichhave~a~a~nfromthe~iSbothatdomticandabroad.SinCelabac~hasbornethe.hotPOint"forthemeearchofoutcrops~stratigraphyinClam,andconS~yyieldssomehigh--qualitypapeds(Muetal.,1992;XuandMa1992;Xuetal.,1993;DUetal.,1994;DUandYak1994;Gongatal.,1994;Wuetal.,1994;ChenandChen,1994a,b).Onthebasisofco~noftheDevonhasequenceinGultheuandG~,SouthernQinlingandho~han.thispape…     

Paleogene Sequence Stratigraphy and Sea Level Change Cycles in South Xizang (Tibet) - Last Stage in Eastern Neo-Tethyan Evolution

INTRODUCTIONAfteralongperiodofevollltionfromepicontinentalseaviariftbasinandintercontinentalseatoanoceanicbasinduringMesozoic,theeastalsNeO--tetherchangedagainideanepicontinentalseainthelateStCretaCeous.Atca80Ma,thenorthwarddriftingoftheindianplatefindlyleadtothecontaCtandinitialcollisionoftheplatewiththeEUrasiancontinent,resultinginalargeamplitudeofsealevelfallandtheconsequentlowersealevelperiodinnorthernHimalayas(Shietal.,1995).DUringPalcogene,theseaareaswererestrictedinspacelargel…     

From Cycles to Sequences:Sequence Stratigraphy and Relative Sea Level Change for the Late Cambrian of the North China Platform

In the Late Cambrian, the North China Platform was a typical carbonate ramp platform. The Upper Cambrian of the northern part of the North China Platform is famous for the development of bioherm limestones and storm calcirudites and can be divided from bottom to top into the Gushan, Changshan and Fengshan formations. In this set of strata, the deep-ramp mudstone and marls and the shallow-ramp packstones and grainstones constitute many carbonate meter-scale cycles of subtidal type. More tidal-flat dolomites axe developed in the Upper Cambrian of the southern margin of the North China platform, in which limestone and dolomite beds also constitute many carbonate meter-scale cycles of the peritidal type. These cycles are marked by a variety of litho-facies successions. There are regularly vertical stacking patterns of meter-scale cycles in long-term third-order sequences, which is the key to discerning such sequences. Third-order sequence is marked by a particular sedimentary-facies succession that is the result of the environment-changing process of deepening and shoaling, which is genetically related to third-order sea level changes. Furthermore, four third-order sequences can be grouped in the Upper Cambrian of the North China Platform. The main features of these four third-order sequences in the northern part of the platform can be summarized as follows: firstly, sequence-boundaries are characterized by drowning unconformities; secondly, the sedimentary-facies succession is generally constituted by one from deep-ramp facies to shallow-ramp facies; thirdly, a succession of “CS (?) HST” (i.e., “condensed section and highstand system”) forms these four third-order sequences. The chief features for the third-order sequences in the southern part of the North China Platform comprises: more dolomites are developed in the HSTs of third-order sequences and also developed more carbonate meter-scale cycles of peritidal types; the sedimentary-facies succession of the third-order sequences is marked by “shallow ramp-tidal flat”; the sequence boundaries are characterized by exposure punctuated surfaces. According to the changes for the third-order sequences from the north to the south, a regular sequence-stratigraphic framework can be established. From cycles to sequences, the study of sequence stratigraphy from litho-facies successions to sedimentary-facies successions exposes that as follows: meter-scale cycles that are used as the basic working unit actually are litho-facies successions formed by the mechanism of a punctuated aggradational cycle, and third-order sequences that are constituted by regularly vertical stacking patterns of meter-scale cycles are marked by sedimentary-facies successions. On the basis of the changing curve of water depth at each section, the curve of the relative third-order sea level changes in the late Cambrian of the North China Platform can be integrated qualitatively from changing curve of water depth. The correlation of Late Cambrian long-term sea level changes between North China and North America demonstrates that there are not only similarities but also differences, reflecting control of long-term sea level changes both by global eustacy and by regional factors.     

Cambrian Sequence Stratigraphy and Sea Level Cycles of North China Platform

ＴｈｅＮｏｒｔｈＣｈｉｎａｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｒａｔｏｎｉｃｂａｓｉｎｓｉｎＣｈｉｎａ．ＳｉｎｃｅｉｔｗａｓｕｐｌｉｆｔｅｄａｔｔｈｅｅａｒｌｙＮｅｏｐｒｏｔｅｒｏｚｏｉｃ,ｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｈａｄｂｅ...     

青藏高原中部2.8Ma以来的化学风化与环境演化的湖泊沉积记录

对采自青藏高原中部错鄂湖泊钻孔近200m以上深处、形成于2.8Ma以来的沉积岩岩芯中Sr,Rb,Zr含量变化及Rb/Sr,Zr/Rb比进行了研究,并结合其岩性、粒度、粘土矿物组成,分析了该地区2.8Ma来化学风化的相对强度和古环境演化过程。研究表明,2.8Ma来青藏高原中部的环境经历了3个演化阶段：在深约197－170m(2.8-2.5Ma)岩性段,低Sr含量,高Rb/Sr和Zr/Rb比揭示的是较弱的化学风化过程,反映了与当时强烈的高原隆升运动有关;在约170－38.5m（约2.5-0.8Ma)段,高Sr含量,低Rb/Sr和Zr/Rb比记录的是该流域较强的化学风化阶段,与高原在稳定期中部总体处于温湿或凉湿的环境下的结论吻合;在38.5-0m（约0.8-0Ma)段,总体Sr含量处于相对低值,Rb/Sr比相对较高,化学风化相对较弱,表明高原中部处于较寒冷的环境之中,高原整体已隆升到4000m以上。     

3 Ma以来轨道尺度东亚冬季风演化的模拟研究

轨道尺度东亚冬季风变率对认识第四纪东亚环境演化和北半球冰盖演化具有重要的作用。文章利用德国波茨坦气候影响研究所的中等复杂程度地球系统模式(CLIMBER-2)对过去3 Ma气候和环境的模拟结果,探讨了轨道尺度东亚冬季风演化特征及其变化机制。采用两种指数反映东亚冬季风强度,分别指示中纬度西风强度(EAWMU)和东亚北风强度(EAWMV)。CLIMBER-2较好地模拟出了3 Ma以来地球冰期-间冰期旋回特征,以及第四纪以来全球变冷趋势。东亚冬季风在过去3 Ma以来呈现逐渐增强的趋势,EAWMV和EAWMU分别在约2.6 Ma和约1.5 Ma突然增强。EAWMV(EAWMU)在约2.2 Ma(约1.5 Ma)之前主要以20 ka岁差周期为主导,约2.2~1.0 Ma(约1.5~1.0 Ma)的转型期以41 ka倾角周期和20 ka岁差周期为主导,约1.0 Ma之后则均出现100 ka、41 ka和20 ka这3个轨道周期特征,并以100 ka偏心率周期为主导。在约2.2 Ma(约1.5 Ma)之前,EAWMV(EAWMU)主要受控于太阳辐射的直接强迫作用,北半球冰盖的作用相对较弱,在此之后北半球冰盖起主导作用,太阳辐射的直接强迫作用相对较弱。因此,第四纪东亚冬季风与北半球冰盖存在复杂的耦合关系,当冰盖规模较小时,它们的关系很弱;反之,当冰盖规模较大时,它们的联系加强。

     

History of sedimentation in the northern Sea of Okhotsk during the last 1.1 Ma

Results of the lithogeochemical and mineralogical investigations of the superlong (46 m) core MD01-2415 recovered from the northern Sea of Okhotsk during the cruise of the R/V Marion Dufresne (France) in 2001 are described. Sediments from the core bottom are 1.1 Ma old (Nürnberg and Tiedemann, 2004). Lithological characteristics, physical properties, grain size composition, and chemical composition (based on the neutron activation analysis) of clay minerals are studied. Together with published data, our original data provide insights into the cyclicity, trend, and local features of sedimentation in the study region.     

最后4个冰期旋回中国黄土记录的东亚冬季风变化

开展高分辨率的黄土记录研究, 是揭示过去气候变迁和变率的主要途径.选择黄土高原中部的灵台和赵家川剖面, 对L5以上的黄土-古土壤序列进行了石英颗粒的提取和粒度分析.结果表明, 石英粗颗粒(> 43μm) 体积分数变化揭示了最后4个冰期旋回东亚冬季风存有的快速变化特征, 并同深海氧同位素记录具有良好的对应关系; 然而, 在每一个冰期时段, 石英粗颗粒体积分数的变化幅度和频率存有较大差异, 可能意味着对应的冰期下垫面状况和气候系统内部的非线性响应机制并不相同.值得注意的是由石英粗颗粒体积分数反映的东亚冬季风变化, 在某些时段不仅同磁化率记录的夏季风变化不协调, 而且同深海氧同位素记录存有明显差异.深入研究这种由不同代用指标反映的古气候变化间的差异, 对理解黄土记录的全球性意义显得尤为重要.      

Sea Level Changes in the Last Several Thousand Years, Penghu Islands, Taiwan Strait

Holocene shore-face and beach-face deposits form plains <5 m above present sea level along Taiwan Strait. We measured the¹⁴C ages of detrital mollusk shells and coral in such deposits at the Penghu Islands. Twelve carbonate samples—mainly from the largest island, Makung—were dated. Age measurements for two coral samples and one mollusk sample from the same outcrop imply that the¹⁴C ages of mollusk shells give the best approximation of depositional age. The highest Holocene relative sea level in the Penghu Islands occurred about 4700 years ago with a height about 2.4 m above the present sea level. Thereafter, relative sea level appreciably fell without detectable fluctuations to its recent position. Our sea level data are consistent with other studies from the central and western Pacific, except for the timing of peak sea level position. This variation may reflect local crustal response to hydroisostatic effects on the continental shelf.