1.地球自转轴的周期性变化导致日光难以直射到地球的大部分区域导致温度下降从而形成冰期。
2.大气中二氧化碳急剧减少导致温室效应消失从而降低了温度从而形成冰期。
3.太阳系可能在运行过程中经过了银河系中一个特别的区域导致温度下降从而形成冰期。
科学家认为在漫长的地质史上,地球曾历经三次温度持续下降的时期,地理学家将之称为冰期,其中前寒武纪与古生代的冰河期持续了几千万年,新生代的冰河期则持续了两百万年。大约是人类刚出现在地球舞台的两百万年前,全球各地气温开始下降,北半球中纬度地区的欧洲、北美洲和格陵兰,都被北极一路延伸过来的大冰盖所覆盖。这段期间,欧洲共发生了五次冰河期,北美洲及中国大陆则发生了四次冰河期。至于台湾,目前只确定雪山地区在最后一次冰河期,即七至一万年前的更新世晚期曾发生过冰河。学者们将其称之为雪山冰期。
为什么会有冰河时期?
大冰期的出现有15亿年的周期。大冰期的成因,有各种不同说法,但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期;有的认为银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度较大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。 形成冰河期的主要因素: 1夏半年日照量减少是主要原因。夏半年日照量的变化与地球轨道的偏心率、黄道面与赤道面交角和岁差3个参数的变化有关。 2太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期。 3银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期 4与地球表面气温下降有直接关系。气温升降受大气成分和太阳辐射能量变化等因素的影响,也受到地球和太阳在运行轨道上的各种因素的制约。 小规模的冰河时期每2—4万年发生一次,大规模的每10万年发生一次。科学家认为,地球轨道的不规则性改变了它吸收能量的多少,导致地球突然冷却。但研究表明,地球轨道的不规则性对地球吸收太阳能的影响只占其中的1%。
地球地质史上发生冰河期的原因是什么
在间冰期,全球气候变暖,大陆冰川和两极冰盖融化留归大海,全球大洋海平面大约上升100-200米。根据地壳均衡原理,卸载的大陆地壳要均衡上升,加载的海洋地壳要均衡下降。由于地球表面是球面而不是平面,上升的大陆地壳面积扩大,受到强烈引张作用;下降的大洋地壳面积缩小,形成大洋海沟及其俯冲消减运动。由于总的趋势是大陆表面质量不断减少,海洋表面质量不断增加,所以,间冰期时期的地球形状应该是大陆上等位面低、大洋上等位面高的“梨形体”。此时,大陆地壳受到引张,大洋地壳受到挤压。
由于受地球轨道周期的影响,全球气候的冷暖不断周期性转换,冰期和间冰期大约以10万年为周期不断转换,其中还有60、200、2000、20000和40000年的短周期的气候变化。由于气候的冷暖变化,大陆和海洋的质量分布也是周期变化的,地球由于陆海分布的不同,形状也是不断变化的。陆海地壳承受到的应力也是不断变化的。这些变化构成了全球地震在时间和空间上不断的周期变化,形成独特的分布规律。
关键词:地球形状,梨形体,地壳均衡,陆海分布,地震,海平面变化
20世纪60年代卫星升空后大地测量和地球物理学者根据卫星轨迹的摆动,求出了重力场并获知大地水准面呈梨形。德国人很精细地测出了地球的形状,但他们还没阐述为什么是这个形状。
马宗晋十分敏感地注意到了这一认识与全球地震和板块的分布可能有内在关系。因为地球不是椭圆形,而是梨形,地震发生最多的北半球20°—50°纬度带正是鸭梨形往里凹的地带,即收缩的地带。他进而研究梨形地球和地震分布的关系,找到了一个研究地球构造的新途径——利用地震知识来认识地球的形状。马宗晋研究发现:全球三个大的洋脊集中发育在南半球,除了北大西洋,3/4洋脊都在南边,而大陆70%在北半球。从而得出结论:南半球是膨胀开裂为主的半球,北半球是收缩的半球,压力大,聚集能量大,因而形成的地震也多[1]。
马宗晋正确地指出了陆海分布的不同是地球梨形体产生的原因,并由此形成北大陆系地震构造系统。上世纪80年代初,马宗晋多次访问美国,他发现,美国本土的地震构造与中蒙的地震构造竟惊人的相似,进而从对法国、意大利、罗马尼亚、土耳其等国的访问中再度明确了中蒙构造区与南欧山原地区和中亚山原地区也具有很好的可对比性。于是他首先研究了世界地震和板块有什么关系,独立地提出了三大地震构造系统,即环太平洋系(以板块深俯冲带为代表)、大洋脊系(以巨大开裂边界为代表)、北大陆系(以陆内纬向造山与造原为代表)。他指出,世界上的大陆大地震90%都发生在北半球的20。—50。纬度线之内,是因为在这一纬度范围内有几个高原:青藏高原、伊朗高原、阿尔卑斯高原、美国西部高原。这是一个过去没有人提出的问题,在1982年召开的第一次世界大陆地震研讨会上马宗晋提出来了。南北半球陆海分布的不同为什么会产生地球的梨形体呢?
在冰期,全球气候变冷,全球大洋大约100-100米厚的海水层通过降雨和降雪转变为大陆冰川和两极的冰盖。根据地壳均衡原理,加载的大陆地壳要均衡下沉,卸载的海洋地壳要均衡上升。由于地球表面是球面而不是平面,下降的大陆地壳面积收缩,受到强烈积压;上升的大洋地壳面积扩张,形成大洋中脊及其扩张运动[2-5]。由于总的趋势是大陆表面质量不断增加,海洋表面质量不断减少,所以,冰期时期的地球形状应该是大陆上等位面高、大洋上等位面低的“反梨形体”。此时,大陆地壳受到挤压,大洋地壳受到扩张。
在间冰期,全球气候变暖,大陆冰川和两极冰盖融化留归大海,全球大洋海平面大约上升100-200米。根据地壳均衡原理,卸载的大陆地壳要均衡上升,加载的海洋地壳要均衡下降。由于地球表面是球面而不是平面,上升的大陆地壳面积扩大,受到强烈引张作用;下降的大洋地壳面积缩小,形成大洋海沟及其俯冲消减运动。由于总的趋势是大陆表面质量不断减少,海洋表面质量不断增加,所以,间冰期时期的地球形状应该是大陆上等位面低、大洋上等位面高的“梨形体”。此时,大陆地壳受到引张,大洋地壳受到挤压。
由于受地球轨道周期的影响,全球气候的冷暖不断周期性转换,冰期和间冰期大约以10万年为周期不断转换,其中还有60、200、2000、20000和40000年的短周期的气候变化。
由于气候的冷暖变化,大陆和海洋的质量分布也是周期变化的,地球由于陆海分布的不同,形状也是不断变化的。陆海地壳承受到的应力也是不断变化的。这些变化构成了全球地震在时间和空间上不断的周期变化,形成独特的分布规律。
正如马宗晋所指出的,在1425年即小冰期的末期,潮汐达到了最大值。从15至17世纪的200余年内,世界上强震很多,其它自然灾害也很集中,这也正是蒙德极小值期。与之对应的中国华北第六地震活动期,延续了200多年,其间发生了4次8级地震,7次7级地震,其后的平静期延续了85年,未发生任何大于6级的地震[6]。这个时期太阳活动处于极小值,人们往往把它当作小冰期气候产生的原因。实际上,单凭太阳辐射能量变化不足以解释气候的巨大波动。郭增建提出的海震调温假说就是一个很有说服力的机制[7]。海洋及其周边地区的强震可使海洋深处冷水迁到海面,使水面降温,冷水吸收较多的二氧化碳,从而使地球降温。这个机制放大了太阳活动低值的降温效果,使更多赤道地区的海水转变为两极地区的冰盖。强潮汐不断改变海平面的形状,强潮汐、全球气候变冷和强震多发在小冰期的对应关系,为强潮汐激发强震提供了证据[8-12]。
近期研究发现,1889年以来,全球大于等于85级的地震共18次。在1889-1924年“拉马德雷”“冷位相”发生6次,在1925-1945年“拉马德雷”“暖位相”发生1次,在1946-1977年“拉马德雷”“冷位相”发生11次,在1978-2003年“拉马德雷”“暖位相”发生0次,在2004-2005年“拉马德雷”“冷位相”已发生2次(见表1)。规律表明,拉马德雷冷位相时期是全球强震的集中爆发时期。2000年进入了拉马德雷冷位相时期,2000-2035年是全球强震爆发时期。拉马德雷的冷位相与全球冷气候对应,拉马德雷的暖位相与全球的暖气候对应。
地壳的应力变化与全球气候变化引起的地表质量迁移明显相关,全球强震与全球气候变化的相关性值得关注!
第四纪冰期产生的主要原因是什么
学者们提出过种种解释,但至今没有得到令人感到满意的答案。归纳起来,主要有天文学和地球物理学成因说。
天文学成因说
天文学成因说主要考虑太阳、其他行星与地球之间的相互关系。①太阳光度的周期变化影响地球的气候。太阳光度处于弱变化时,辐射量减少,地球变冷,乃至出现冰期气候。米兰科维奇认为,夏半年太阳辐射量的减少是导致冰期发生的可能因素。②地球黄赤交角的周期变化导致气温的变化。黄赤交角指黄道与天赤道的交角,它的变化主要受行星摄动的影响。当黄赤交角大时,冬夏差别增大,年平均日射率最小,使低纬地区处于寒冷时期,有利于冰川生成。
地球物理学成因说
地球物理学成因说影响因素较多,有大气物理方面的,也有地理地质方面的。
①大气透明度的影响。频繁的火山活动等使大气层饱含着火山灰,透明度低,减少了太阳辐射量,导致地球变冷。
②构造运动的影响。构造运动造成陆地升降、陆块位移、视极移动,改变了海陆分布和环流型式,可使地球变冷。云量、蒸发和冰雪反射的反馈作用,进一步使地球变冷,促使冰期来临。
③大气中CO2的屏蔽作用。CO2 能阻止或减低地表热量的损失。如果大气中CO2含量增加到今天的2~3倍,则极地气温将上升8~9℃;如果今日大气中的CO2含量减少55~60%,则中纬地带气温将下降4~5℃。在地质时期火山活动和生物活动使大气圈中CO2含量有很大变化,当CO2屏蔽作用减少到一定程度,则可能出现冰期。
地球上为什么会有冰期?
在地质历史上曾经出现过气候寒冷的大规模冰川活动的时期,称为冰期(iceage)。这种冰期曾经有过三次,即前寒武晚期、石炭-二叠纪和第四纪。第四纪冰期来临的时候,地球的年平均气温曾经比现在低10℃~15℃,全球有1/3以上的大陆为冰雪覆盖,冰川面积达5200万平方千米,冰厚有1000米左右,海平面下降130米。第四纪冰期又分4个冰期和3个间冰期。间冰期时,气候转暖,海平面上升,大地又恢复了生机。第四纪冰期的遗迹最多,如斯堪的纳维亚半岛的峡湾,北欧、中欧、北美众多的冰碛残丘,阿尔卑斯山的U型谷和陡峭的山峰,法国和瑞士交界处侏罗山巨大的冰漂砾等,都是第四纪冰川作用留下的产物。
冰期有广义和狭义之分,广义的冰期又称大冰期,狭义的冰期是指比大冰期低一层次的冰期。大冰期是指地球上气候寒冷,极地冰盖增厚、广布,中、低纬度地区有时也有强烈冰川作用的地质时期。大冰期中气候较寒冷的时期称冰期,较温暖的时期称间冰期。大冰期、冰期和间冰期都是依据气候划分的地质时间单位。大冰期的持续时间相当地质年代单位的世或大于世,两个大冰期之间的时间间隔可以是几个纪,有人根据统计资料认为,大冰期的出现有15亿年的周期。冰期、间冰期的持续时间相当于地质年代单位的期。
在地质史的几十亿年中,全球至少出现过3次大冰期,公认的有前寒武纪晚期大冰期、石炭纪-二叠纪大冰期和第四纪大冰期。冰川活动过的地区,所遗留下来的冰碛物是冰川研究的主要对象。第四纪冰期冰碛层保存最完整,分布最广,研究也最详尽。在第四纪内,依冰川覆盖面积的变化,可划分为几个冰期和间冰期,冰盖地区约分别占陆地表面积的30%和10%。但各大陆冰期的冰川发育程度有很大差别,如欧洲大陆冰盖曾达北纬48°,而亚洲只达到北纬60°。由于气候变化随地区的差异和研究方法的不同,各地冰期的划分有所不同。1909年,德国的A彭克和E布吕克纳研究阿尔卑斯山区第四纪冰川沉积,划分和命名了4个冰期和3个间冰期。随后,世界各地也都划分出相应的冰期和间冰期。
大冰期的成因,有各种不同说法,但许多研究者认为可能与太阳系在银河系的运行周期有关。有的认为太阳运行到近银心点区段时的光度最小,使行星变冷而形成地球上的大冰期;有的认为银河系中物质分布不均,太阳通过星际物质密度较大的地段时,降低了太阳的辐射能量而形成地球上的大冰期。
参考资料:
地球上之所以会出现冰期,有很多的原因:比如地轴位置的变化,使地球接受太阳辐射来的热量减少;火山活动规模的扩大,喷出的火山灰尘进入大气,阻挡了阳光;地壳强烈运动,造成众多很高的山等等。此外,还有人推想,是由于太阳系运动使地球进入到存在较多宇宙尘埃的空间中,这些尘埃减少了太阳辐射来的热量造成的。但到目前还没有确定的解释,这是一个正在探索的问题。