歷史地質學/海平面變化

全球海平面的變化既是氣候變化的徵兆,也是其原因。在本文中,我們將研究導致全球海平面變化的原因,以及如何在地質記錄中識別這些變化。
海平面變化的一個原因是大陸冰川的形成或融化。例如,據估計,如果目前覆蓋格陵蘭島和南極洲的冰蓋融化,全球海平面將上升約 70 米。
另一個影響全球海平面的因素是洋中脊。洋中脊越活躍,規模就越大,排開的水也越多。洋中脊的總長度也會發生變化:當一個超大陸分裂時,它分裂的地方會形成洋中脊;盤古大陸分裂形成中大西洋海嶺是最近的一個例子。由於洋中脊實際上是一條長達 40,000 英里的山脈,因此它的形成顯然排開了大量的水。熱點形成夏威夷等島嶼也會產生類似但較小的影響。
大陸碰撞會減少海平面,因為大陸相互壓縮,面積減少。例如,據估計,印度與南亞的碰撞以及由此產生的喜馬拉雅山脈隆起,會使海平面下降約 10 米。
海岸線的位置可能會由於陸地的移動而發生變化,例如由於構造運動或由於均衡回彈(在冰川覆蓋導致的下降之後)而發生變化。這意味著僅僅觀察一兩個地方來估計過去的海平面是沒有用的,因為看起來像是全球海平面下降,實際上可能是陸地區域性上升。
事實上,這種區域性影響確實迷惑了 18 世紀的科學家安德斯·攝爾修斯,他沿斯堪的納維亞海岸測量海平面,這讓他相信海洋一定是在縮小。他不知道的是,由於均衡回彈,斯堪的納維亞半島實際上正在緩慢地從海中升起。
為了識別全球海平面的變化,有必要超越這些區域性變化,從更大的角度來看。
維爾曲線代表了過去的全球海平面,它基於彼得·維爾及其同事的工作。它基於對地質記錄中不整合的研究,這些不整合代表了海洋海退的時期。維爾工作的一個重要部分是確定這些不整合可以透過使用反射地震勘探在地下識別,這種方法依賴於研究由人工製造的小爆炸產生的地震波的反射。
從方法論的角度來看,維爾曲線存在一個主要問題:它基於埃克森美孚公司的專有資料,公眾無權檢視。這並不一定意味著維爾曲線是錯誤的,但這確實意味著如果維爾曲線的某個方面是錯誤的,如果它所基於的資料在某些方面是錯誤的,或者如果維爾以某種方式誤解了資料,那麼沒有人能夠知道。這使它與地質學中的其他結果不同,其他結果的質量由科學家相互交叉檢查工作的能力保證。
哈拉姆曲線(安東尼·哈拉姆的創意)不存在相同的問題。它是基於不同的方法構建的:哈拉姆透過觀察海洋沉積物在不同時期沉積的位置,計算出大陸在時間推移過程中被海洋覆蓋的面積,從而繪製出一系列大陸在不同時期的海岸線;很明顯,當全球陸地面積縮小時,這對應於全球海平面上升。
哈拉姆和維爾曲線在右邊的圖表中顯示。請注意,這些是“一階”曲線,只顯示了總體趨勢:它們沒有足夠精細的比例來顯示最近冰蓋的推進和後退造成的波動。
讀者會注意到兩條曲線之間有很大的相似性,這表明哈拉姆和維爾基本上是在正確的軌道上,尤其是因為這種一致性是由兩種不同的方法產生的。但讀者也會注意到細節上的差異,這表明其中一條或兩條曲線可能並不完全準確。
它們的大致準確性得到了我們從它們中看到的特徵的證實;例如,我們看到海平面下降伴隨著盤古大陸的組裝,以及海平面上升對應於盤古大陸的破碎和中大西洋海嶺的形成。我們還可以看到海平面下降對應於已知的冰川作用時期。