古海洋学研究成果古海洋与古气候演变　深海钻探资料表明，洋底沉积层的年龄不超过 1.7亿年

目前还不可能确切地复原前中生代的海洋演化史

基于深海钻探及其他方面的研究成果，已有可能勾画出晚中生代以来古海洋演化的基本轮廓

古海洋与现代海洋一样，是一个物理、化学、生物和地质作用相互制约的统一体系

晚中生代以来的海洋演化史，贯穿着海水温度由高变低、大洋环流由弱变强的过程，导致晚中生代海洋型式与晚第三纪至现代海洋型式迥然不同

晚中生代海水温度高，极区无冰盖，海洋底层冰水缺乏，温度梯度小，大洋环流弱；晚第三纪至现代则海水温度低，极区有冰盖，出现海洋底层冷水，温度梯度大，大洋环流强

早第三纪海洋作为其间的过渡阶段，它的特点介于两者之间

大洋环流的演变大洋环流的演变是控制古气候变化（特别是新生代气候变冷）的基本因素之一，而环流的变迁又受到板块运动和陆块间各海水通道开闭的支配

二叠纪、三叠纪期间（距今约2亿多年前），地球上仅有一个联合古陆，周围是统一的泛大洋（古太平洋），南、北半球大洋中分别存在单一的巨大环流

泛大洋西缘较暖，东缘较冷，南北向的温度梯度反而不及东西向的梯度大

晚三叠世，联合古陆开始解体

侏罗纪北美开始与南美、非洲分裂，形成北大西洋，在闭塞环境中接受了蒸发岩沉积

晚侏罗世至白垩纪，北大西洋东通特提斯海，西南经中美海道连接太平洋，形成了自东向西环绕全球的赤道环流

当时太平洋在南、北半球均发育亚热带反气旋环流和副极地气旋环流

早白垩世南大西洋和印度洋张开，但初期南、北大西洋并不连通，在南大西洋形成大量蒸发岩

1.1～0.9亿年前，南、北大西洋之间出现表层水交流；在0.7亿年前，进一步出现深层水交流

当时北大西洋与北冰洋仍然彼此隔绝，直至新生代初期，北大西洋才开始与北冰洋连通

随着北美大陆西漂与亚洲靠拢，自晚白垩世开始，北冰洋与太平洋之间的深水交流终止

大洋环流变迁的表现新生代以来大洋环流的变迁，主要表现在以下三方面：① 赤道环流的减弱和中断

(i)4000 万年前印度与亚洲主体汇合，使赤道环流局限于从阿拉伯以北的狭窄水道通过；1800万年前，非洲-阿拉伯与欧亚板块的碰撞和中东造山运动使特提斯海道最终封闭，大西洋-地中海与印度洋之间的交流终止

(ii)新生代晚期，随着澳大利亚北移，印度尼西亚海道关闭，赤道印度洋与赤道太平洋之间的深水交流受阻

(iii)上新世晚期（约350万年前）巴拿马地峡形成，切断了赤道太平洋与赤道大西洋之间的水体交流

② 环南极洋流的形成

(i)渐新世最早期，随着澳大利亚与南极洲进一步分离(最初分裂在始新世初)，塔斯马尼亚以南的南塔斯曼隆起与南极大陆分开，沿新裂开的塔斯马尼亚海道，印度洋海水流入太平洋

(ii)渐新世晚期或中新世初期，南美洲与南极洲之间的德雷克深水通道张开，完整的环南极洋流最终形成

③ 南极底层水的形成

渐新世最早期，随着南极地区冰川和海冰的发展，寒冷的高盐度表层海水下潜，形成南极底层水（冷水圈环流），从而导致大洋底层水富氧，海底侵蚀作用增强，沉积间断及再沉积作用盛行

至晚第三纪，统一的赤道环流已不复存在，环南极洋流十分强劲，开始出现类似于现代的大洋环流特点

新生代气候变冷过程 　对深海岩心的氧同位素(O/O)分析表明，白垩纪以来气候有变冷趋势（图2）

新生代变冷过程的特点是：高纬地区明显变冷，低纬地区不甚显著；海洋深层水明显变冷，表层水不甚显著；变冷并不是平稳的渐变过程，在温度下降的总趋势上叠加着几次急剧的气候波动

急剧变冷期始新世末、中中新世和晚上新世为三次急剧变冷期：① 始新世末期事件

距今3700万年前，海洋底层水温骤降4～5°C，南极周围首次形成大规模海冰，开始出现寒冷的南极底层水

南极大陆上已有冰川，但可能尚未成为巨大冰盖

有孔虫等生物蒙受沉重打击，渐新世初期海洋生物的分异度极低

这些情况的发生可能与塔斯马尼亚海道的张开有关

南印度洋高纬海域的表层冷水，经塔斯马尼亚海道注入南极罗斯海域，取代了南下的东澳大利亚暖流，从而触发了南极地区的冰冻

② 中中新世南极冰盖形成

大约1400万年前，南极大陆形成冰盖，南大洋海冰进一步扩展（当时北半球仍无冰川），冰载沉积物分布甚广，硅质生物沉积带向北推展

这一时期的海洋进一步变冷与环南极洋流的形成和强化有关，它使南极水体无法与低纬度温暖水体交流，南极大陆在一定程度上处于热隔绝状态

中新世中期冰鸟-法罗海脊沉没，北冰洋-挪威海水注入北大西洋，北大西洋深层水长驱南下，然后上升，加入环南极洋流，这可能为南极大陆带来了形成冰盖所必需的降水

③ 晚上新世北半球冰盖形成

大约300～240万年前，北大西洋和北太平洋出现冰载沉积物，标志北半球冰盖的形成，由此开始出现冰期-间冰期气候旋回

北半球生成冰盖，可能与巴拿马地峡形成，墨西哥湾流强化有关

湾流为形成冰盖带来了水汽

第四纪海洋据氧同位素的资料研究，第四纪冰期与间冰期频繁更迭，最突出的变动周期约10万年，其上还叠加着约4万年和2万年的周期

这些周期长短分别与地球轨道偏心率、自转轴倾角及岁差的变动周期相当，因此，冰期-间冰期旋回可由地球轨道变动说（米兰科维奇理论）作出比较合理的解释

随着冰期、间冰期的交替，反复发生海退与海侵，海面变动幅度可达100米左右；深海沉积物的碳酸盐丰度发生周期性变化，构成碳酸盐溶解旋回；气候带（特别是极峰线）南、北迁移，冰载沉积物分布区时进时退

至第四纪后半期，气候变动的幅度达到最大

距今70万年以来北极冰盖增厚

随着温度梯度和大洋环流的增强，南大洋及其他一些海域生物生产力升高，至第四纪晚期达到新生代最高值

在冰期，冰蚀作用强盛，海面下降导致河流侵蚀作用增强，气候干冷导致沙漠扩展，卷扬起大量泥砂，从而使大洋中陆源沉积速率明显增大

据“远期气候调查、测绘和预报”(CLIMAP)的结果表明：18000年前为末次冰期鼎盛期，当时冰盖广达陆地面积的三分之一，厚可达3公里

海平面至少比现代低85米

18000年前的大洋表层水温分布图显示：极峰线向赤道偏移，海水温度低，表层海水温度比现在低2～3°C；温度梯度高，尤以北大西洋和南大洋最为显著；沿非洲、澳大利亚和南美洲西岸的东部边界流强盛，伴随着冷水向赤道方向扩展；赤道上升流和沿岸上升流也很活跃

近10000多年来，温度升高，冰川退缩，海面回升

目前地球正处在间冰期

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