海準面變化

也稱海水面變化，是指海平面的升降變動。它是海水量、水圈運動、地殼運動和地球形態變化的綜合反映。海水時刻都在運動，海平面電不斷在變動。這種變動有短期的．如日變動、季節性變動、年變動和偶發性變動等，主要與波浪、潮汐、大氣壓、海水溫度、鹽度、風暴、海嘯等因素有關．也與局部的地形有關，其升降幅度較小，而且常常是局部性的．也有長期的，即地質歷史期間的海平面變動，其變動幅度大，是大區域性的，甚至是全球性的。

基本介紹

• 中文名：海準面變化
• 外文名：Sea level changes

概述

從現代海平面和海平面變化延伸到地質歷史時期，最大的區別是測量方法的區別：前者可以直接測量，人們能夠體驗海的存在，海平面是通過驗潮儀等儀表記錄下來的，海平面變化也可以通過多年的記錄加以確定的；後者無法直接測量，因此只能根據地質記錄．用將今論古的原則加以推斷，海平面的位置通過海岸線的位置的判斷加以恢復，海平面變化既可以通過海岸線位置的遷移來確定，也可以通過沉積地層的水深變化來推斷。對於層序地層學來說，強調的是海平面變化，地層是在海平面變化過程中形成的。層序地層學就是解釋海平面變化過程中所形成的地層的演化規律。

全球海準面變化與相對海準面變化

驗潮儀記錄到的海準面變化是海準面相對於當地海岸基岩的變化，因而稱之為相對海準面變化(Relative sea—level changes)，這種變化通常只能代表局部地區的海準面變化。具體地說，相對海準面變化是指海準面或接近海底的某一基準面(例如基岩)發生的相對位置的遷移。在地質時期，相對海準面變化主要體現在古水深的變化，與局部地區基底的沉降或隆升等地質因素密切相關。

地質歷史上．為了便於世界範圍內地層或地層成因對比，必須研究世界性的海準面變化，進而提出了全球海準面變化(Eustasy)的概念。這種變化可能是全球海水體積變化引起的，也可能是海盆容積的變化引起的。全球海準面變化又稱絕對海準面變化，是指海準面相對於某一固定基準面位置(例如地心)的變化，與局部因素無關。

在地質歷史上，全球海準面變化是造成各地相對海準面變化的一個主要因素，與基底升降等其他因素共同造成各地的相對海準面變化。反過來，各地的相對海準面變化在不同程度上反映了全球海準面變化，只能通過各地的相對海準面變化的綜合分析，才能建立全球性的海準面變化曲線。

導致全球海準面變化的主要原因是全球海水體積、海盆面積以及海準面勢能的變化。能夠引起全球海準面變化的動力可以來自地球內部‘、地球表層，也可以來自地球外部的天體。

海水最初來自地殼內部，與地幔始終保持水分的交換；海水在地表的循環最明顯，陸地的冰川積雪和江河湖泊(包括人工的水庫)有豐富的積水，通過大氣或水流與海洋的積水進行交換和循環。蒸發、降水、河流、潮汐水流以及地下水滲流和泉流等過程導致水在地球表層永不停地循環。上述的過程導致海水體積的變化，並引起全球海平面升降變化。

從物質的平衡角度，海盆體積的變化與海水體積變化有一樣的效果，也會引起全球海平面變化。海洋是巨大的積水凹陷，在地質作用過程中，其體積(容積)也在時刻變化著。海底擴張、地殼(特別是洋殼)的沉降與隆升、地殼的重力均衡作用都會引進海盆體積的增大或縮小；火山爆發產生的碎屑、大陸侵蝕帶來的陸源碎屑等物質注入海盆，也會引起海盆體積的縮小。海盆體積的變化，在海水體積一定的時候，引起海平面升降變化。

從能量平衡的角度。海平面是一個巨大的等勢面。這個面是眾多力學均衡的一個面，作用在這個面上的力既有來自地球內部的重力、磁力以及地球自轉產生的科里奧利力，也有來自月球、太陽以及其他天體的引力，同時還有來自海平面這個水氣界面附近的大氣壓力以及來自岩石圈構造變動所引起的地震和海嘯等事件產生的力。各種力作用在海平面上，導致不同的地區受力顯著不一致，因此海平面並非球面一樣光滑和均勻，而且時刻做升降運動。

相對海準面變化，一方面來自全球海準面升降變化，另一方面則來自局部地區的基底升降變化．相對海準面變化是兩方面的綜合效應。MOrner(1983)認為海岸地區的海準面變化是海洋面即全球海準面變化)與陸地面(基底升降變化)之間相互作用的結果，這是一個非常複雜的過程，兩者都有數個作用過程的綜合效應，相對海準面變化則是兩者的最終效應。

相對海平面變化與層序的發育

海準面限制了海相沉積物的堆積，因此將海準面與沉積物表面之問的可供沉積物堆積的空間稱為可容納空間(Accommodation)(Jervey，1988)。在海岸帶，相對海準面變化決定了沉積物可容納空問的大小：相對海準面變化速率是全球海準面變化速率與沉降速率的差。在基底沉降速率持續下降而且恆定的情況下，全球海準面上升越快，相對海準面上升也越快．新的可容納空問加入也越快；相反，全球海準面下降越快，也會通過相對海準面的下降，減緩了新的可容納空間的加入。層序地層分析中，體系域是基本的構成單元。體系域就是在相對海準面變化所控制的可容納空間的變化中形成的。低位體系域是在相對海準面快速下降到相對海準面開始回升的初期形成的；海侵體系域是在相對海準面快速上升期間形成的；高位體系域是在相對海準面上升的末期到停滯再到有所下降期間形成的。如此周而復始，形成各個層序。相對海準面的快速下降，導致新的可容納空間的形成速率減小，沉積物向海的方向推進，形成了由低位盆底扇、低位斜坡扇以及底位楔(進積複合體)構成的低位體系域；相對海準面的快速上升，引起新的可容納空間的形成速率增加，沉積物向陸退縮．形成海岸上超為標誌的海侵體系域；相對海平面緩慢上升、停止上升至有所下降．新的可容納空間的加入速率逐漸減小，沉積物堆積成向海進積的有時有輕微加積的沉積體，形成向海方向下超的高位體系域。

海準面變化的確定方法

現代海準面變化過程可以藉助波浪儀、驗潮儀、海流計、海洋重力儀以及衛星大地水準測量技術直接獲得準確數據，特別是驗潮儀的長期潮位測量記錄了現代海平面各種尺度的變化。地質時期的海準面變化沒有直接的儀器，必須依靠地質記錄如地貌、沉積物、古生物以及地球化學記錄進行推測判斷加以恢復。下面簡介5種常用的方法：

(1)地貌學與沉積學方法：海平面變化可以在海岸地貌和海岸沉積中記錄下來，常見的有海蝕崖、海蝕平台、海灘、沙壩、溺湖、潮坪以及鹽沼等地貌單元。這些單元記錄了古海岸線的存在，記錄了海準面的變化。

(2)古冰川I學方法：冰期與間冰期的重複出現以及這種氣候變化與海平面的關係，使人們確信大陸冰川的消長與海平面升降存在內在的聯繫，連線這種聯繫的紐帶是氣候變化，至少在第四紀存在這種規律。因此，古冰川的規模可以用以定量估算海準面的變化。

(3)地球流變學方法：地球物理學家認為，岩石圈(地殼與上地幔)在短時期的應力作用下具有彈性體的性質，而有長期的應力作用下可以發生蠕變，這種兼有黏彈性的物體稱為麥克斯韋體(Maxwell)。冰蓋重力的長期作用會造成其下伏岩石圈發生蠕變下沉，冰後期由於地殼均衡調整而回彈。海平面變化也有相似的過程。由於冰後期海平面的上升導致地殼均衡淵整，因此地球的流變學模式可以用於恢復岩石圈均衡作用與海平面變化過程。

(4)地震地層學：Vail等(1977)在利用地震反射剖面對海岸沉積地層的研究過程中．提小了利用海岸上超確定海岸線的位置，然後利用海岸線遷移的水平分量和垂直分量分別汁算海侵海退的距離和海平面升降的幅度，建立了相對的海準面變化曲線。

(5)地球化學：地區性或全球性的海準面變化改變了海水的成分，導致海水的同位素分餾，這些變化通過化學沉澱記錄在沉積物或沉積岩中，尤其是碳酸鹽岩和蒸發岩都敏感地記錄這種地球化學變化。