古气候变化原因（二）

一、岩石圈变动与气候变迁二、人类活动与气候变化三、全新世气候变化原因

古气候变化三个时间尺度1 、亚轨道尺度（ sub-orbital time scales, 101 － 103 年 ) －太阳活动 (solar activity) 驱动2 、轨道尺度 (orbital-scale) －日照 (insolation) 季节、纬度配置变化驱动3 、构造尺度 (tectonical-scale) －岩石圈构造 变化驱动

前二者表现为波动性，后者表现为不可逆性

1 、地球各圈层相互作用2 、岩石圈变动控制气候的基本过程3 、新生代 (65Ma) 以来一些全球性事件

一、岩石圈变动与气候变迁

地球的圈层分布

大陆碰撞与壳幔作用大陆碰撞与壳幔作用

200km

1 、地球各圈层相互作用2 、岩石圈变动控制气候的基本过程3 、新生代 (65Ma) 以来一些全球性事件

一、岩石圈变动与气候变迁

古生代晚期泛大陆复原图

地史时期板块的裂解、漂移、会聚、拼合、碰撞及造山、成盆等过程不可逆地控制了全球气候的演变

地壳运动 ( 水平运动、垂直运动）

地形、海陆配置

大气、大洋环流

生物地球化学过程、

大气圈温室气体浓度

气候变化

新生代构造尺度气候事件发生的“开关” (valve) 在海洋

3.6 Ma 巴拿马地峡关闭

32 － 30Ma 德雷克海峡和澳大利亚 - 东南极海道开通

8Ma 印尼海道关闭

7 － 8Ma 白令海峡开通17-14Ma 格陵兰 -苏格兰海岭下沉

晚新生代青藏高原隆升

新生代全球主要构造事件

现代全球表层洋流系统

印尼海道在 3 －4Ma 前后关闭太平洋暖水流人印度洋降低

印度洋 SST 下降东非大陆变干

原始人类演化

澳大利亚板块向北漂移

全球大洋传送带示意图

巴拿马地峡关闭、轨道驱动因素与北半球高纬冰盖形成过程对比

巴拿马地峡关闭

加勒比海流的形成和西大西洋边界流的加强

赤道高盐高温海水向北输送并在挪威海一带下沉

北大西洋深水流形成

北半球冰盖形成和发展

高原抬升除从动力、热力两方面作用于区域大气环流外，其全球性影响通过降低大气二氧化碳浓度完成

青藏高原抬升的气候－环境效应：季风形成与加强；西风带分叉；亚洲内陆干旱化；造山带物理风化和碎屑物质剥蚀量增加；硅酸盐化学风化增强导致大气 CO2 浓度降低及全球气候变冷

高原抬升新鲜岩石暴露

硅酸盐化学风化

钙离子释放

碳酸钙沉积

大气 CO2 降低

青藏高原隆升与行星波弯曲

1 、地球各圈层相互作用2 、岩石圈变动控制气候的基本过程3 、新生代 (65Ma) 以来一些全球性事件

一、岩石圈变动与气候变迁

新生代古地理演化与轨道参数变

化

新生代海洋氧同位素记录与重大气候事件和构造事件对比

新生代气候变化记录

No Ice-sheet

Antarctic Ice-sheet

Two Polar Ice-sheets

古新世

a

始新世

b

渐新世

东南季风c

中新世

西南季风 东南季风d

晚中新世－早上新世

西南季风 东南季风

冬季风

e

上新世

西南季风 东南季风

冬季风

f

干旱区界线 冬季风夏季风青藏高原 古海岸线

65 ～ 54Ma 54 ～ 38Ma 38 ～ 24Ma

24 ～ 6.5Ma 6.5 ～ 3.4Ma 3.4 ～ 2.5Ma

图 1 a 古新世我国环境的空间格局分布图 b 始新世我国环境的空间格局分布图 c 渐新世我国环境的空间格局分布图 d 中新世我国环境的空间格局分布图 e 中新世晚期－上新世早期我国环境的空间格局分布图 f 上新世我国环境的空间格局分布图

早第三纪的红层记录，中国宁夏寺口子

陇西 22Ma 以来红土剖面的磁性地层记录

印度季风－阿拉伯海上升流增强的海洋证据

从三个层面开展研究

1 、建立构造事件时间序列2 、建立气候－环境演变时间序列， 确定典型事件的空间表现形色3 、数值模拟与动力机制解释 ( 地质记录提供边界条件 )

第四纪 (2.6Ma) 以来出现大幅度

冰期－间冰期波动，但叠加在

构造尺度气候事件之上

渭南黄土剖面

蓝田黄土－红粘土序列

0 100 200 300

S U S (1 0 -8 m 3 /kg )

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Dep

th(m

)

3 0 2 0 1 0 0

M d ( m )

Lingta i Section

0 100 200 300

S U S (1 0 -8 m 3 /kg )

300

290

280

270

260

250

240

230

220

210

200

190

180

170

160

Dep

th(m

)

3 0 2 0 1 0 0

M d ( m )

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7S8

S9S10

S11S12

S13S14

S15

S17

S19S20

S22

S24

S25

S26

S27S28

S31

S32

L32

L33

S30

L1

L2

L3

L4

L5

L6

L9

L15

L24

L25

L27

R ed

C lay

0 0.5C h ilo p a rts

600

500

400

300

200

100

0

Ag

e (

ka)

6 5 4 3O D P 677 18O

0 0.5C hiloparts

1300

1200

1100

1000

900

800

700

6 5 4 3O D P 677 18O

0 0.5C hiloparts

1900

1800

1700

1600

1500

1400

1300

6 5 4 3O D P 677 18O

0 0.5C hiloparts

2600

2500

2400

2300

2200

2100

2000

6 5 4 3O D P 677 18O

S0

L1

S1

L2

S2-1

S2-2

L3

S3

L4

S4

L5

S5-1

S5-2

S5-3

L6

L6

S6

L7

S6'

L8

S8

L9

S9-1

S9-2

L10

S10

S11

L12

S12

L11

L13

S13

L14S14

L15

S15L16

S 16

L17

S17

L18

S18

L19

S19L20

S20

S21

S22

S23

L21

L22

L23

L24

S24

S25

S26

L25

L26

L27

S27

L28S28

L29

S29

L30

S30L31

S31

L32

S32

L33

12

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

1920

21

22

23

24

25

36

35

3433

32

31

30

29

28

27

26

37

38

3940

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

5758

59

60

61

62

63

64

S7

0 40 80 120

J in g b ia nS U S (1 0 -8m 3.kg -1)

280

270

260

250

240

230

220

210

200

190

180

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Dep

th (

m)

120 80 40 0

Jingb ian M d (m )

8 0 6 0 4 0 2 0 0

Jingb ian>63 m (% )

4 0 3 0 2 0 1 0 0

J ingbian>125 m (% )

5 4 3

D e e p Se a18O (p e r m il)

3000

2800

2600

2400

2200

2000

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Ag

e (k

a)

1 2 8 4 0

L ing ta i>63 m (% )

2 5 2 0 1 5 1 0 5

L ing ta iM d (m )

S 1

S 2

S 3S 4

S 5

S 6

S 6'

S 7

L8

S 8

S 9S 10

S 11

S 12L13

S 13

S 14

L15S 15S 16

S 17S 18

S 19S 20

S 21S 22

S 23

S 24

S 25

S 26

S 27S 28

S 29S 30

S 31

S 32L33

S 1

S 2

S 3

S 4

S 5

S 6

S 7

S 8

S 9

S 10

S 12

S 13

L15

S 16

S 20

S 23

S 24

S 26

S 27

S 29

L32

S 32L33

R ed C lay

R ed C lay

B

M

J

O

M

G

(A) (B ) (C ) (D ) (E ) (F ) (G )

L2 (~0.2 M a)L2

L3

L9

L7 L7 (~0 .72 M a)

L14 L14 (~1 .2 M a)

L33 ~2.6 M a)