第四紀冰期

第四紀冰期

第四紀冰期,又稱“第四紀大冰期”。第三紀末氣候轉冷,第四紀初期,寒冷氣候帶向中低緯度地帶遷移,使高緯度地區和山地廣泛發育冰蓋冰川。這一時期大約始于距今200—300萬年前,結束于1—2萬年前。

  • 中文名稱
    第四紀冰期
  • 拼音
    di si ji bing qi
  • 別稱
    第四紀大冰期
  • 時間
    200—300萬年前

基本介紹

冰期

冰期是指地球表面覆蓋有大規模冰川的地質時期,又稱為冰川時期。兩次冰期之間為一相對溫暖時期,稱為間冰期。地球歷史上曾發生過多次冰期,如今一次是第四紀冰期。

標志

冰期時期最重要的標志是全球性大幅度氣溫變冷,在中、高緯(包括極地)及高山區廣泛形成大面積的冰蓋和山岳冰川。由于水分由海洋向冰蓋區轉移,大陸冰蓋不斷擴大增厚,引起海平面大幅度下降。所以,冰期盛行時的氣候表現為幹冷。冰蓋的存在和海陸情勢變化,氣候帶也相應移動,大氣環流和洋流都發生變化,這均直接影響動植物生長、演化和分布。

劃分依據

新生代以前的大冰期因時代古老,可辨認的冰川遺跡零散殘缺,研究程度也較差,如今多依據地層中所含帶冰川擦痕的混磧岩、頁岩中的燧石結核和帶冰川擦痕的基岩底盤等。新生代大冰期冰川遺跡儲存普遍較為完整,尤以晚新生代冰期的研究較為深入,如沉積連續性好的深海沉積岩芯、黃土等,能較完整地記錄全球氣候和環境的變化。20世紀70年代以來,各國學者用氧同位素分析、放射性年代測定及古地磁等方法力圖恢復和重建晚新生代的全球氣候變化沉積環境,作為劃分冰期的重要依據。此外,包含海洋生物、哺乳動物、植物孢粉化石的生物地層學地貌分析沉積岩石學以及古土壤等方法也常作為研究晚新生代環境和冰期劃分的依據。

我國情況

中國西部高山地區的冰期劃分已為人們所公認,以研究較好的喜馬拉雅山珠穆朗瑪峰區北坡為例,第四紀冰期劃分為:a.依據希夏邦馬峰北坡附近的老冰磧平台確立的早更新世的希夏邦馬冰期b.依據珠穆朗瑪峰西側聶聶雄拉高平台的冰水-冰磧沉積確立的中更新世的聶聶雄拉冰期。c.在絨布河谷中基隆寺附近的殘破漂礫群及上遊絨布寺的終磧壠分別代表晚更新世早期的基隆寺階段和較晚期的絨布寺階段,這兩個階段構成了晚更新世的珠穆朗瑪冰期,也有的學者將這兩個階段劃為兩個獨立的冰期。

關于中國東部第四紀冰期的問題,仍在爭論中。1944年,李四光以廬山為樣板,將中國東部第四紀冰期由老到新劃分出鄱陽、大姑、廬山冰期,再加上1937年H.von費師孟提出的末次冰期──大理冰期,建立了中國東部第四紀冰期系列。對此,一些中外學者一直持有不同意見。80年代初,施雅風等提出:除太白山、長白山主峰區及台灣中央山脈等海拔3500米以上的高山存在第四紀冰川遺跡外,長江中下遊山地、廣西桂林、湖北神農架、北京西山、東北大興安嶺等都缺乏可靠的古冰川證據;中國東部和西部在第四紀冰期時的表現形式是不一樣的,東部地區不具備發育成山岳冰川的水、熱和地形條件,隻是處于一個氣候較寒冷的時期,李四光所確認的東部古冰川遺跡實非冰川成因,如把土石流堆積誤認為冰磧物等;東部地區第四紀冰期系列,除大理冰期外,其他冰期均缺乏根據。

中國第四紀冰川

中國第四紀冰川,是李四光于1922年首先在太行山東麓及山西大同盆地發現的,冰川的範圍包括東北的長白山、大、小興安嶺,北方和西北的嶗山、泰山、華山、太白山、秦嶺、五台山、太行山、呂梁山、陰山、賀蘭山,南方的滇、黔、桂、贛、浙、西藏等山地和高原,也波及到東部山區並常以冰舌向山麓平原流溢。這次大冰期,可分四次亞冰期、三次間冰期和一個冰後期。在最大一次冰期中,全球大陸有32%的面積被冰川覆蓋,大量的冰停滯于大陸上,致使海面下降約130米。原始人類正是在第四紀冰期和間冰期的氣候變化中,發展成為現代人的。

我們說如今正處在第四紀大冰期中,其實,第四紀大冰期中的氣候也有很大的變化,曾經出現過幾次亞冰期和亞間冰期,變化的時間短則幾千年,長則幾萬年或十幾萬年。

在20世紀初,地質學家根據阿爾卑斯山區的資料,確定那裏存在四次亞冰期的規律。這就是:群智亞冰期、民德亞冰期、裏斯亞冰期和武木亞冰期,在這些亞冰期之間是亞間冰期。以後在北歐、北美、亞洲等地也紛紛找到了對應的亞冰期。在我國對應的亞冰期是:都陽亞冰期、大姑亞冰期、廬山亞冰期和大理亞冰期。

第四紀大冰期中,仍然有寒冷和溫暖的更替。在寒冷時期,雪線高度下降,冰川前進,出現亞冰期,其中以民德(我國為大姑)亞冰期和裏斯(廬山)亞冰期的冰川規模最大,群智亞冰期規模最小。在溫暖時期,氣溫升高,雪線高度上升,冰川退縮,出現亞間冰期。民德一裏斯(大姑-廬山)亞間冰期長達17-18萬年。在第四紀大冰期,高緯度氣溫的急劇下降,導致兩極地區形成永久冰蓋;在亞冰期,冰川一直伸展到中緯度,在亞間冰期才退縮到高緯度。

根據科學研究發現,從亞間冰期向亞冰期過渡時,氣候常呈漸變形式,其中沒有清楚的界線。從亞冰期向亞間冰期過渡時,氣候常呈突變形式,兩者之間有明確的分界線。科學家們稱為終止線。在距今1.1萬年前後出現了一條終止線,間冰期,氣候由冷增暖。

在第四紀大冰期中,為什麽會有亞冰期和亞間冰期的更替呢?

按照南斯拉夫氣候學家來蘭柯維奇在20世紀30年代提出的理論,是由于地球軌道三要素的自然小波動造成的。地球軌道三要素是指:地球軌道的偏心率、地軸的傾斜度和春分點的位置。

地球繞太陽公轉的軌道是一個橢圓,太陽位于橢圓的一個焦點上。這樣,地球處在軌道的不同位置,距離太陽的遠近就不相同,獲得的太陽輻射能量就有差異,如冬季在遠日點,夏季在近日點,冬季就寒冷而漫長,夏季炎熱而短促。地球軌道如今的偏心率是0.017,但是偏心率可以在0.001-0.054的範圍內變動。它的變動周期約為96000年。偏心率的變化影響日地距離,從而影響太陽輻射強度,導致地球上的氣候發生變化。

地球在春分點處在地球公轉軌道上的什麽位置,將影響季節的起止時間,也會使近日點和遠日點的時間發生變化。地球在春分點的位置沿著地球公轉軌道向西緩慢地移動,大約每21000年,春分點的位置在地球公轉軌道上移動一周。春分節氣的時間,每隔70年就要延後一天。如今北半球夏季遠日,夏季比冬季長8天。大約10000年後,就會變成冬季遠日,冬季反而會比夏季長8天。就是說,不太冷而且短促的冬季,將會變成寒冷而漫長的冬季。

地軌傾斜又稱黃赤交角,是地球上產生四季的原因。地軌傾斜度的變化,會導致回歸線和極圈的緯度發生變化,從而改變地球上的季節。地軌傾斜使回歸線在緯度22.1°-24.4°之間變化,使極圈在67.9°-65.76°之間變化。變動的時間周期41000年。地軌傾斜度增大時,回歸線緯度升高,極圈緯度降低,高緯度的年太陽輻射總量增加,冬寒夏熱、氣溫年較差增大,低緯度的年太陽輻射總量減少。地軌傾斜度減少時,高緯度冬暖夏涼,氣溫年較差減少,夏季溫度低更有利于冰川發展。

影響

冰期對全球的影響是顯著的。①大面積冰蓋的存在改變了地表水體的分布。晚新生代大冰期時,水圈水分大量聚集于陸地而使全球海平面大約下降了 100米。如果現今地表冰體全部融化,則全球海平面將會上升80~90米,世界上眾多大城市和低地將被淹沒。②冰期時的大冰蓋厚達數千米,使地殼的局部承受著巨大壓力而緩慢下降,有的被壓降100~200米,南極大陸的基底就被降于海平面以下。北歐隨著第四紀冰蓋的消失,地殼則緩慢在上升。這種地殼均衡運動至今仍在繼續著。③冰期改變了全球氣候帶的分布,大量喜暖性動植物種滅絕。

成因

學者們提出過種種解釋,但至今沒有得到滿意的答案。歸納起來,主要有天文學和地球物理學成因說。

天文學成因

主要考慮太陽、其他行星與地球間的相互關系。①太陽光度的周期變化影響地球的氣候。太陽光度處于弱變化時,輻射量減少,地球變冷,乃至出現冰期氣候。米蘭科維奇認為,夏半年太陽輻射量的減少是導致冰期發生的可能因素。②地球黃赤交角的周期變化導致氣溫的變化。黃赤交角指黃道與天赤道的交角,它的變化主要受行星攝動的影響。當黃赤交角大時,冬夏差別增大,年平均日射率最小,使低緯地區處于寒冷時期,有利于冰川生成。

物理學成因

影響因素較多,有大氣物理方面的,也有地理地質方面的。①大氣透明度的影響。頻繁的火山活動等使大氣層飽含著火山灰,透明度低,減少了太陽輻射量,導致地球變冷。②構造運動的影響。構造運動造成陸地升降、陸塊位移、視極移動,改變了海陸分布和環流型式,可使地球變冷。雲量、蒸發和冰雪反射的反饋作用,進一步使地球變冷,促使冰期來臨。③大氣中CO2的禁止作用CO2能阻止或減低地表熱量的損失。如果大氣中CO2含量增加到今天的2~3倍,則極地氣溫將上升8~9℃;如果今日大氣中的CO2含量減少55~60%,則中緯地帶氣溫將下降4~5℃。在地質時期火山活動和生物活動使大氣圈中CO2含量有很大變化,當CO2禁止作用減少到一定程度,則可能出現冰期。

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