综述:构造运动与全球海平面变化:海洋盆地的容器与其内容物

【字体: 时间:2025年05月16日 来源:Earth-Science Reviews 10.8

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  这篇综述深入探讨了地球历史上海平面变化(SLC)的多尺度驱动机制,从短周期(103–105?yr)冰川进退(glacio-eustasy)到长周期(107–109?yr)地幔过程(如subduction、mantle plume),揭示了构造运动(tectonics)与地幔水循环(deep-water recycling)对海盆容积的调控作用,并强调新一代地球动力学模型与地层记录的融合对破解古海平面轨迹的意义。

  

引言与范围

海平面变化(SLC)研究历经从单纯地层学分析到地球物理学协同的范式转变。早白垩世高频海平面波动的成因争议,揭示了单一学科视角的局限性,而现代多学科交叉为解密海平面“容器”(海洋盆地)与“内容物”(水体体积)的互动提供了新工具。

古地理与古运动学重建

泛大陆(Pangea)在早三叠世完成拼合,其赤道对称的半球形轮廓与高海拔地形显著改变了全球海盆分布。这种超级大陆的拓扑结构通过改变洋壳俯冲(subduction)速率和地幔对流模式,间接调控了海盆容积的长期演变。

地幔深部水循环

水以含水矿物形式通过俯冲带进入地幔,又在洋中脊(spreading centers)等区域释放,形成跨越109?yr尺度的“地幔水电梯”。冷却地幔对水的净吸收可能是显生宙(Phanerozoic)海平面持续下降的隐藏推手,而小型富水地幔柱(hydrous mantle plumes)的跨核幔边界运移,则可能引发区域性海平面异常。

冰川-海平面耦合

中始新世以来的高频海平面波动(3级及以上)主要归因于冰盖消长(glacio-eustasy)。米兰科维奇旋回(Milankovitch harmonics)——特别是1.2 Myr斜率周期(冰期主导)和2.4 Myr偏心率周期(暖期主导)——通过调控日照量驱动冰川进退,其信号深刻烙印在层序地层、深海沉积间断和稳定同位素记录中。

海平面的长短周期变化

2级变化(multi-Myr)反映地幔对流和超大陆旋回,而3–4级波动(105–106?yr)则与轨道强迫和气候反馈相关。值得注意的是,大火成岩省(LIPs)的火山隆升可通过改变局部基底高度,产生“伪海平面”信号。

讨论与展望

解耦多尺度海平面信号需整合地幔动力学(geodynamics)、古气候和表层过程。当前瓶颈在于前白垩纪洋壳重建数据的匮乏,而非洲、南美等地的地震层析成像(seismic tomography)空白区勘测将成为突破关键。学术界与工业界的数据共享和联合建模,是应对这一地球系统科学(Earth System Dynamics)核心挑战的必由之路。

(注:全文严格基于原文缩略语与符号规范,如Myr=百万年、LIPs=large igneous provinces等,未添加非原文结论。)

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