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| 新生代全球变冷及第四纪大冰期 地学演绎 莫如波 2003.3.2 新生代全球变冷及冰盖扩展过程 新生代全球气候变化的总趋势是逐渐变冷，冰川形成、冰盖扩展，但它不是一个平稳的渐变过程，而是在总降势基础上，在38MaB.P、14MaB.P、6～3MaB.P、2.5MaB.P叠加了几次急剧的降温过程。南极最早在38MaB.P出现了海冰和局部冰川，16～14MaB.P形成冰盖，11～9MaB.P冰盖扩大，明显的增长开始于4.7MaB.P，3.8～3.5MaB.P为冰盖发展的最盛期，2.6～2.5MaB.P冰盖再次扩张。南极冰盖的扩张导致了北极冰盖的发展，4MaB.P北冰洋出现海冰，3.2MaB.P出现冰川，3.0MaB.P冰盖形成，2.6MaB.P冰盖迅速扩展、北美中部冰川发育，0.9～0.7MaB.P开始发育中纬度山岳冰川。北极地区大陆冰川发育得更早，约在7MaB.P冰川已经覆了东南格陵兰，阿拉斯加山岳冰川形成于10～9MaB.P，挪威在2.9～2.8MaB.P已经出现冰川。至于早期南极冰川的规模，根据同位素和古植物资料分析，渐新世时南极冰川还没连成巨大的冰盖，有文献根据南极钻探的结果则认为，在40～35MaB.P已有大范围的冰盖存在。 新生代全球变冷过程及第四纪大冰期的成因 一般被认为与印度、澳大利亚、南美陆块裂离南极大陆，与南极洲与澳大利亚之间“塔斯马尼亚通道”和南极洲与南美洲之间“德雷克通道”的逐渐开通有关，是南极孤立、形成环南极洋流及热隔绝的结果。然而，在地史时期，除了新生代有大冰期外，新元古代、石炭-二叠纪也曾存在过多次大冰期，我们是不能以同样的机理去解释前几次大冰期的成因的。况且以这种方式解释第四纪大冰期的成因，其降温过程与“通道”的开通在时间上也不太吻合。 对于第四纪大冰期的成因，《天文地质学概论》认为与太阳系运行至近银心点的位置有关，但没未见具体的分析；北京大学地球物理系罗先汉教授认为与太阳风和银河系尘云相撞强度的减弱有关，主张源于日面发热量的变弱，并发生于太阳系运行至银河系旋臂的外侧时；有的学者认为与太阳系经过星际物质的稠密地段有关，是太阳光热辐射传导受阻，地球接受日光能减少的结果；也有学者认为是太阳运行到距银河系中心最近时，亮度变小了，使行星变冷所致。 本人认为新生代全球变冷及第四纪大冰期的形成很可能是太阳系运行至近银心点附近，地球自转变慢了，并由地幔对流减弱所引起。地幔对流的减弱首先是导致大洋扩张作用的减弱，地幔-洋壳-海洋之间的幔源辐射和气热释放的减弱，造成海洋水温的降低及大气温室气体的减少；同时，由于大洋中脊的冷收缩沉降使洋盆体积增大，造成全球海平面的下降，陆地面积的增大使地球表面的反射率增加，进一步导致全球的变冷。也就是说，大冰期形成的直接原因是地幔-地壳-海洋之间的气热释放的减弱和陆地面积增大所引起的地表反射率的增加，这可能也是新元古代、石炭-二叠纪大冰期形成的原因。 是地质事件诱发了几个急剧的降温过程 太阳系运行至近银心点附近，地球自转变慢，幔源辐射作用减弱及地表反射率增加是第四纪大冰期形成的根本原因，结果导致了气候的逐渐变冷，但几次急剧的降温过程则可能与地质事件的诱发有关。 一.火山喷发：如某深海DSDP钻孔记录，新近纪以来，最强的火山活动期是2MaB.P以来的喀斯喀特幕和16～14MaB.P的哥伦比亚幕；其次为6～3MaB.P的斐济幕和11～8MaB.P的安第斯幕。其中第四纪的喀斯喀特幕最大的一次火山喷发是7.5万年前的印尼苏门答腊火山，火山灰体积达2000km3。火山尘埃遮蔽了阳光使气候变冷，大规模的火山喷发与降温期是相对应的。 二.环南极洋流的逐渐形成：由于板块运动和大陆的漂移，澳大利亚与南极洲分裂导致了东南印度洋于55～53MaB.P开始扩张，南美与南极半岛在40～35MaB.P开始分裂，德雷克海峡于23～21MaB.P形成。印度、澳大利亚、南美陆块裂离南极大陆，使南极孤立处于热隔绝状态，环南极洋流的形成可能成为形成第四纪大冰期的催化剂和稳定剂。 三.构造性海平面降低：由于构造运动导致了洋盆体积的增大，形成大海退，陆架的出露使地球表面的反射率增加，从而使全球气候变冷。约在29MaB.P海平面发生了大幅度的下降，与之对应的是一个急速的降温期；9～5MaB.P也是一个低海平面低温期，当然此期低海平面不排除有冰川型海退的成份。 四.陨星撞击事件：据多篇文献的结果，始新世末地层发现有微玻陨石，并发现有铱含量异常及浮游微生物大量绝灭等现象，甚至还有人认为当时的地球轨道上曾有过一个撞击尘埃环；在2.5MaB.P松山期与高斯期之交的地层里，也发现有微玻陨石。陨星撞击也许是气候变冷的另一个诱因。 参考文献：古海洋学概论、天文地质学概论、第四纪研究、中国科学报 续：始新世末至渐新世初地质事件 《古海洋学概论》中提及始新世末事件时认为，始新世与渐新世之交年限为38MaB.P，认为当时发生了全球的显著降温事件，南极冰川发育并逐渐形成冰盖，并推测有过一次陨星撞击事件，甚至认为撞击作用可能曾在地球轨道上空形成过一个尘屑环。从其中的一幅温度变化曲线图(下图2)中看出，约在38MaB.P有一次明显的降温过程。 最近的自然要览(科学时报电子版）提到，始新世／渐新世之交年限为34MaB.P，南极洲在始新世／渐新世边界发生了广泛的冰河作用以及与此相关的气温变冷事件。这一冰河作用的诱发因素一般被认为是南极洲与澳大利亚之间"塔斯马尼亚通道"的开通和南极洲与南美洲之间“Drake通道”的开通。（在《古海洋学概论》中，澳大利亚与南极洲分裂并向北漂移所导致的东南印度洋扩张开始于55～53MaB.P，南美与南极半岛在40～35MaB.P开始分裂，德雷克海峡于23～21MaB.P形成） 王世杰，欧阳自远等在《地外撞击诱发的气候循环和新冰期的形成》（地球科学）中，通过模拟计算认为，34MaB.P，在北美新泽西发生了一次陨星撞击事件，撞击体直径为10～5千米，陨击坑直径为100千米，撞击导致全球形成零下几十度的低温并持续了13年，气温回升达到新的平衡后，要比原先低，认为陨击可能是气候变冷以及冰川发育的诱因。 前几天的一部香港电视科学片《宇宙未来报告》中提到，在3500万年前(35MaB.P)，一颗直径5千米的陨星撞击了美国华盛顿东部的切萨皮克湾，形成了一个直径为85千米的陨击坑，并造成了海洋生物的灭绝。 综上分析推测：在新生代全球趋于变冷的大前提下，在34MaB.P的始新世／渐新世之交，一方面，由于一颗直径5千米的陨星撞击，形成了一个直径为85千米的陨击坑，并诱发了全球气候的加速变冷；另一方面，由于南美与南极半岛在40～35MaB.P开始分裂，德雷克海峡逐渐形成，南极的孤立与热隔绝使全球加速变冷得以持续和叠加，催促了南极大冰盖的形成以及第四纪大冰期到来。 进展补丁：北极地区的古气候(--新生代全球变冷过程南北两极同步) 2006年6月1日英国《自然》杂志：在2004年的ACEX海洋钻探探险活动之前，几乎没有证据来确定北冰洋的环境历史。现在，研究人员已经获取并分析了一个430米深的海床沉积芯。本期Nature上三篇论文所报告的该项研究的结果，是过去5600万年(这个时间包括了全球从一种温暖的“温室”状态向一种较冷的“冰室”状态的过渡阶段)气候情况的一个记录，让我们直接看到了北冰洋的“新生代”历史。根据这个沉积芯，研究人员识别出几个关键事件：在古新世/始新世最热期(距今5500万年前)，海洋表面水温远远高于以前的估计；表面海水的淡化证实了大约4900万年前的一个强化的水文周期；第一批冰筏碎屑物出现在大约4500万年前，比以前所认为的早3500万年。经过修正的北极最早变冷事件的时间与南极最早变冷事件的时间一致，这个结果支持认为全球气候变化在两极之间是对称的观点。(田天编译) -文摘来源：中科院-科学时报
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