PDF《探 索气 候与构造的关 系》

第四纪研究年月第期亚洲 形变与全球变冷 ― 探索气候与构造的关 系汪品先同济大学海洋地质开放实脸室 , 上海摘要 亚洲 是 当代地球上 唯一 夹在两个汇 聚大陆边缘 的陆地 , 在 亚洲 与西太平洋 之间由于 地形和气压 的 巨大反差 , 形成最为强 烈 的能流和 物流 .

这种反差 , 是 亚洲 在新生代晚期经受全 球最大构造形变的产物 . 印度 与亚洲碰撞 , 太平洋板块转 向,边缘海 张裂 , 中国地形 倒转 , 大江 东流 , 陆架和 沿海平原形成 , 这一系列变化造成 了区域性甚至全球性 的严重气候后果 . 探索亚 洲形 变 与新生代全球变 冷的可 能关 系,从而 揭示 气候 与构造 的关 系,是我 国地 学界 责无旁贷 的任务 . 主题词 气候变化 构造形变 亚洲 新生代 引言 对于 地 球科 学来说 , 世纪的结尾 是新时期 的 开端 一 门贯 穿不同圈层 、 揭示 地 球表 层环境变化机理 的 地球系统科 学滋 ,正在兴起 . 研究 地 球系 统,难点在于不同圈层 变化过程的祸合 . 海洋与大气过 程的时间尺 度不同,两者的祸合 已属不易岩石 圈变化 与大气过程 的时间尺度相 差 更大 , 揭示构造与气候 间 的关系 自然难度 也更 大.处在起步 阶段 的地球系 统科学 , 可以从其它 学科得 到借鉴 . 生态学早 在 年代 就开始向系 统科 学发展,现在的系统生态学通过能流 和物流,把千差 万别的生 物世 界 与周 围 环境 联 结起来 . 地球系统的研究 与 生态 系 统有 相 似之处 , 同样 可以通过能流和物流把地 球不 同圈 层的过程 联 成完 整 的系 统.地球表面能流的变 化 引起气候 变迁,米兰科维奇发现的地 球 轨道 周期便属此类地球表面物 流 的变更 也 会具 有更 大 的气 候后果,近年来谈 虎色变的 温室效应 便是一例.人类社会的工 业化 , 把石 炭纪等地 质 时期 里植物光合 作用固定 的碳 又 从岩 石 圈重 新放回到 大气圈去 , 产生 了 洪太 尉误走 妖魔 类型的 温室效应 . 正是这种危机感 驱使人 类重视地球表层各 圈层 间的相 互 作用 , 促成 地球 系统中 全球变化 的研究 . 新 生代 晚期 以来 , 地球 上 最大 幅度 的构 造 变化发 生在 亚洲和西太平洋区,带来 了物流 和能流的巨变同一 期间,地球表面环境最显著 的气 候变化在 于全球变冷 , 原来无冰盖的地球变 为 两极都有 冰盖 笼罩.最大的气候 变化 与最大 的构造 变化有 无 内在联 系 这正是 作者简介 汪 品先 男岁教授 、 中国科学 院院士 海洋地质学专业 刁刁收稿 , 一 收修改稿 第四纪研究年本文试 图讨论 的 问题 . 强烈 的反差 亚洲和西太平洋 , 是 当今 世界上地形反差最强 的地 区.从海 拔 的珠 穆 朗玛 峰到太平洋俯冲带深逾万米的海沟,落差近万米,而到最近的海沟如菲律宾海沟,深相距不 过图.巨大 的地形 反差造成极 强 的物流 , 以青藏高原 为核 心 的亚 洲东南部 及其 岛屿 , 向世 界大洋提供 了大约 的陆源 悬 移沉积物 同时 , 沿着西太平洋全球最 长 的俯冲带 , 又集中了世 界大洋的边 缘盆 地,这一连串边 缘海 捕获 了亚 洲提供的大 部分 沉积物,使得 世界 最大的大 洋 与大 陆之 间 的物 质 交换复 杂化 . 其实无论是 地 球表 面 的海 陆之 间或者 地下 深处 的壳 慢之 间,这里都是 物质 交换最活跃 的地带 , 因为沿 着西 太 平洋 岛弧 , 发 生着全球最 大规模 的俯冲 作用和 火山活动.二谬畏久 '

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小.、卜,辱一 噩南海 冬圈图现代亚洲和 西太平洋 区 的强烈构造运动和地形反差 最 高峰 与深海 沟之间落差 近 万米 , 相距 只有.箭头示 板块移动方 向,粗线示 板块界 线 压铭 七强烈的反 差 也见 于大气圈.现代世界大洋最高表 层 水温 区℃出现 在西 太平洋新几内亚 岛以北,以多年℃等温 线为界的西太平 洋 暖池 从热 带西 太平 洋穿越边 缘海延展到热带东 印度 洋,成为全球海 平面上的加 热 中心 . 而青藏高 原又是高空 的全 球最 高加 热区,如果再 考虑 到西伯利亚冷高压 的存在 , 可以看出本 区在 大气 圈内也是 反差最强的.这种气温 上 的反 差与亚洲太平 洋间的海 陆反 差相结合 , 决定 了本区季期汪品先 亚洲形变与全球变冷 巧风系统的强 盛,尤其是 冬夏 季风反差之强居 全 球第 一海面的加 热又 使本 区 的热 带风暴特 别活跃 . 在强烈反 差驱动下 , 本区的物 流和能流 特别突出,在全球气 候系 统 中的作 用 也格外 显著.而这类反差 又是 在相 当晚近 的地质 时期方 才 出现 , 反映出本 区变 化速 率之 高.巨大 的变速 与澳 大利亚之类 由超 级大陆崩解 而成的大 陆不 同,亚洲是 由诸多 地块与造 山 带拼 合 而成 的.如图所示 , 亚洲是 当今 世界 上唯一夹在 两 个板 块汇聚边 缘之间的大 陆.正当始 新世印度 与亚洲板 块碰 撞的时候 , 西太平洋区也发生急剧的变 化.太平洋板块的移 动方向,在前后由转为乃刀〔 , 在此前后如今菲律宾海 的东 部形成了宽 逾、长达 的新洋壳 , 是 一段 快速的火 山 喷发期 . 处在 两 面夹攻 形 势下 的亚 洲大陆,遭受 了新 生代全球最大 的形 态变 化.而西边的碰 撞造山和 东边 的边 缘海 张裂 , 很可 能是 同一个过程 的不 同表现 . 尽管青藏高原 隆升 的 时代 尚有 争议,西太平 洋边 缘海 的形 成年龄也 不全清楚 , 中国 在新 生代 晚期经 历 了地 形 倒转 , 已 无疑 义.直到的始 新 世早 期,不仅印度 与亚 洲之间尚有 特提斯 海 的东 段相 隔,而且欧洲与亚洲 也被图尔盖 海 峡分 开,使中国的西 部 濒临海洋 图.相反,中国 的东 部 受燕 山运动的影 响,在当时的 安第斯 型大陆边 缘可 能有高近

一、宽约 的 山脉 发育于今 天 的华夏 古陆.因此 中国至少在古新世时仍 然是 东部 高于西部 的地 势图,与今天 的西 高东低 图'

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表层水温 表层水等温 ℃ 线海流方 向份只有在地势倒 转之 后,才能出现 大江东流的地 势.长江、黄河按 规模 名列世界前茅,第四纪研究年戈哎曰'

越洲袋桌熨与塌袋图新生代我 国地形 、 气候带和 沉积盆地构造特征 的变化示 意图上中国 干旱带 黑色 区 分布 范围图.晚白坐世至 古新世 据【修改 '

现代 中 中国地 势东西 向剖 面图.晚白噩世至古新世 '

现代 汪一剖面位置 下 中国东部沉积盆地 的构造层 以辽河盆地 」 为例 . 早第三纪 的地层 , 仅充填断裂盆地 '

晚第 三纪 以 来的地层 , 广泛分布于 平原 区.图中为晚第 三纪 , 为早第 三纪 , 为中生代 , 为元古代 , 为太古代 , 幻坛论年 龄却远逊于国外 的大 河.亚马逊 河、恒河、尼日尔河等都有 一二千万年的历史 , 密西西比河 简直 可以上溯到古生代,而长江、黄河却 只有 一二百万年,说明目前 中国 的 三级地形 很 晚方才形 成.而新生代 晚期 亚洲 的形 变具有 加速 的特征 , 越近现代变 幅越 大.期汪品先 亚洲形变 与全球变冷 最近的初 步统计表 明,我国陆海 盆地的平均沉积 总速率从新 生代初期以来增 加了大约倍表,反映出从青藏高原到海 上诸 岛都在新 生代 晚期加 速 隆升 , 使边缘海快速充 填,形成了全球 中低 纬区最宽的陆架 , 在末次冰 期旋回中成 为东 亚和 西 太平 洋地区变速最大的地 理 景观 . 例如 在末次冰 消期 一的年间,我国的东海 岸线从 冰期 低海面时的冲 绳海槽西缘退 到 华北 平原,跨度 , 即使 以平均速度计也 超 过每 天,如此迅 速 的岸线位移 , 已属地质奇观 . 表 中国陆海新生代盆地沉积物充填 初步估算 据【 修改 而〔知沉积充填总量 年平均充填量 玩,・,一'

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更新世 上新世 中新世 渐新世 始新世 古新世 新生代形变与气候 由上 可见,亚洲和西太平洋区不仅反 差大、物流强,而且这种 反差在特殊的高 速变化过程中形 成,应当具 有格外强烈的气候 环境后果.新生代晚期 青藏高原的隆升早已成为古环境 研究 的热点 , 其 实海 洋 变迁 的气 候意 义不见得在高原之 下.数值模拟 的结果表 明,类特提斯海 脚近万年以来从亚 洲西部的收缩 和消失,对亚洲 季风 的影 响不 亚于青藏高原 的隆升 而 亚洲 东部 出现一 系列 边 缘海 的重 大 气候后 果,还有待揭示 和证明.现在至少 可以说,西太平 洋 暖池 的 出现 和 黑潮 的强化 , 与 岛弧和 边 缘海 的形 成有 必然联系.在澳大 利亚尚未 飘 移北 上,印尼 诸岛尚未 形成,太平洋和印度 洋 间海 流畅通的时候,太平洋赤道暖流 可以西行至非洲以东在吕宋岛弧旋 转而 呈径向分 布前,也不容易使西行 的赤 道 暖流在 吕宋 以 东分 为南 北两支,不容 易有强劲的黑潮 北上和棉 兰老暖流 南下 , 而现在棉 兰老暖流是 西太平洋 暖池 暖水 的重要 来源 '

. 在 陆地 方面,高原的存 在可以改变大气环流的格 局,早经我国学者指出.年前美国学 者通 过 数值模 拟发现新生代晚期 世界几大 洲 的高 原 隆升 , 可以引起西 风带分 叉等大气环境 的变 化,从而 产生北 半球北 部 降温 等气候 后果,与地 质记 录相符.我国最 近进行的大 气环 流 数值模 拟表明即使没有其它大陆的高原,单靠 青藏高原的隆升便 足以取得相似的效果 . 高原 隆升 不 仅通 过改变地球表面能流 的格 局而影响气 候,而且还通过物流 的改 变 带来 气 候后 果.硅酸盐的化学 风 化是 一种消耗的过 程,高原隆升使 风化作用 加剧 , 可以导致 大气 浓度 的下 降,造成全球 降温 . 这种假设引起地 学界 的 高度 胡敦欣面告 , 刘骥平 青藏高原隆起对全球气候的影 响 中国气象科学院硕士论文 第四纪研究年重视,........