相對海平面變化

相對海平面變化是指一個區域上海平面變化與陸地升降二者運動結合,由全球海水體積與洋盆大小的變化引起的，往往表現為地質時間短、變化幅度小、僅限於區域上。

一個地區或盆地相對海平面的變化是全球海平面變化和本地區（或盆地）構造沉降速率的綜合影響。水體的深度是沉積物表面到海平面的距離，它受全球海平面變化、構造作用和沉積物供給三種因素的聯合控制。當沉積物堆積速率大於相對海平面的上升速率時，即使此時的海平面在上升，但水體的深度仍在減少。

基本介紹

• 中文名：相對海平面變化
• 外文名：relative sea-level
• 學科：沉積學
• 特點：地質時間短、變化幅度小
• 作用：控制可容納空間的變化速率
• 影響因素：全球海平面和構造沉降速率

研究背景

當代古海洋盆地分析,一個重要特色就是層序地層的參與和廣泛使用。層序地層的劃分主要依賴于海平面變化特徵,因而當代古海洋盆地分析也十分注意區域相對海平面變化,並將區域海平面變化擴展到大區域甚至全球範圍來認識。這是當代古海洋盆地分析的特色和主要任務。

但是海平面變化既有全球性,也有地方性。全球性的稱為絕對海平面變化。絕對海平面變化是指全球海水體積與洋盆大小的變化引起的,表現特徵為經歷的地質時間長、影響範圍廣泛、留下深刻的物質記錄;而相對海平面變化,是指一個區域上海平面變化與陸地升降二者運動結合的結果,往往表現為地質時間短、變化幅度小、僅限於區域上。那種不加分析,把區域海平面相對變化放到全球統一的海平面變化曲線中進行統一和對比,顯然是不可取的。全球海平面變化與區域相對海平面變化可以相一致,也可以不一致,甚至相反,特別是造山帶地區的海平面變化往往與全球海平面變化極不協調。

介紹

層序地層學發展的早期階段其理論的核心是海平面變化控制著不同級別的層序的發育。而海平面變化有兩種形式，即全球海平面變化（或稱絕對海平面變化）和相對海平面變化。相對海平面周期性升降直接控制著可容納空間的變化速率。

一個地區或盆地相對海平面的變化是全球海平面變化和本地區（或盆地）構造沉降速率的綜合影響。水體的深度是沉積物表面到海平面的距離，它受全球海平面變化、構造作用和沉積物供給三種因素的聯合控制。當沉積物堆積速率大於相對海平面的上升速率時，即使此時的海平面在上升，但水體的深度仍在減少。

在一個地區根據觀測資料所獲的海平面變化曲線，通常都是反映相對海平面變化。

影響因素

根據近年來的研究結果認為,儘管影響因素很多,但主要因素為構造運動、氣候波動等。至於沉積物供給、沉降速率等影響因素則降為次要。在這幾大因素中,首推構造運動,特別是全球構造運動。

全球構造運動,它們影響地球表面的海陸分布和大洋容積,決定地史中較大幅度的海平面變化。根據板塊構造研究結果認為,海底擴張和大陸解體可形成全球性海平面上升,反之則下降,也就是說,大陸聯合期與全球海平面低水位期一致;大陸離散期與全球海平面高水位期一致,因此,顯生宙以來,特別是古生代、中生代,隨著各大陸分離,全球曾出現過二次大規模的海平面上升。如晚白堊世的土倉期,隨著南方大陸逐步解體,全球海侵達到了最高潮,比今天海平面上升250m左右,與大陸解體的高潮期相對應,因此

板塊構造和海底擴張可以導致海平面3～500m的變化,它是百萬年的時間尺度內海平面變化的主導因素。但是構造運動有全球和局部之分。全球構造運動影響洋盆容積和海水進退變化;局部的構造運動包括褶皺、斷裂活動、山地隆起、盆地沉降和火山噴發等,都是地殼運動的表現,都可引起區域相對海平面變化,甚至還可造成全球性的海平面變化。

氣候對海平面影響,近年來得到很大加強,它的影響作用並不亞於全球構造運動。據現代冰川研究結果,現在南極大陸冰體,如果全部融化,將使全球海平面上升40～50m。如第四紀更新世冰川鼎盛時期,全球海平面下降100m。關於古氣候控制海平面變化,地史中詳細記載的有7次,每次都引起海水大規模的進退,這種由氣候影響海平面的作用是不能低估的。

方式

前述影響海平面變化主要是構造和氣候作用。構造和氣候既可以相互作用,也可以單一作用,這要因地而異。

對穩定地區來說,在穩定的構造背景和無陸源物質大量供給條件下,這些地區的沉積類型始終受氣候因素控制。在這種穩定的環境中也出現災變沉積,但這種災變沉積並不是由構造運動引起的,而是由氣候作用導致的。如華北地區在下古生界時期,全區為一陸表海,面積遼闊,水體不深。在正常天氣時,沉積了一套代表炎熱、潮濕氣候的鮞狀灰岩、藻灰岩、生物碎屑灰岩等。在這樣一大套穩定沉積層中,出現了空間上廣泛分布的非正常沉積的風暴岩。這種非正常沉積的風暴岩是災變氣候的標誌。這種災變沉積與構造運動無關,而與熱帶地區的氣候有關,因為華北地區下古生界時期處於低緯度陸表海。低緯度陸表海既是碳酸鹽岩沉積作用的發育帶,又是風暴流的策源地,導致氣候劇變。這種氣候變化主要是低緯度赤道的颶風影響,出現了正常天氣淺海的碳酸鹽岩與惡劣天氣作用的風暴岩沉積交替的結果,與區域盆地沉降無聯繫,而與該地的古緯度、古氣候密切相關,因此,古氣候對地層、沉積相各方面(包括厚度、沉積速率、沉積構造等)均有深刻的影響。在構造活動地區,它們往往表現為聯合作用的特徵。構造活動對沉積物容納空間的增加和減少影響最大,如與氣候相結合,可以控制沉積物的數量和類型。如我國北疆準噶爾地區的泥盆系一系列火山碎屑風暴岩就是一個實例[2]。該區火山碎屑風暴岩發育於早泥盆世,火山沉積廣泛。火山碎屑風暴岩系指火山碎屑含量≥25%,直接火山作用參與形成的風暴岩。火山噴發代表了活動地槽的特徵,而風暴岩則是由惡劣的氣候造成的,因此,這種區域地質背景十分有利於風暴岩的發育,它們是構造、氣候聯合作用的產物。

需要指出,區域相對海平面變化是一個不可忽視的因素,是受區域局部構造運動影響的。但是,不同類型的局部構造運動引起地區性的海平面變化的速度和幅度也很不相同,如火山地震、岩體崩塌都是一些突發性作用,它們所造成的海平面變化一般較小,而造山運動是一個緩慢形成過程,它所造成的海平面變化都比較大,至於河流徑流量和陸源碎屑的大量供應,在河口、大陸架地區對海平面相對變化的影響也相當重要。

造山帶特點

造山帶不同時期的海平面變化,不能同穩定地區相提並論,它不僅僅受全球海平面變化的影響,更主要的是受局部構造運動的控制。

造山帶構造作用,常常使造山帶不同時期的地層翻天覆地,它的控制和改造作用十分顯著,構造作用對地層的記錄表現最為清楚,因而構造作用與全球海平面常有二種關係。

當區域構造事件小於全球海平面變化作用的強度時,區域海平面變化特徵受全球絕對海平面變化的控制,與全球海進、海退同步,其沉積特徵與全球相一致,局部的地質場可以放到全球地質統一場中認識問題。

當一個區域構造事件大於全球海平面變化的強度時,其相對海平面變化會與全球絕對海平面變化極不協調,其海平面變化特徵往往與全球海平面變化特徵相反或者其變化幅度遠遠大於全球性的海平面變化幅度。因此,造山帶的海平面與全球海平面變化既可以一致,也可以不一致,甚至相反,這在崑崙和秦嶺地區等尤為顯著。