史前海平面的估计

Question

洪荒时期(例如，前寒武纪)的海平面是根据什么参考点/水平来估计的?根据我的理解，以下几点是正确的:

1. 自大陆形成以来，由于板块构造、风化作用、沉积作用等原因，各地的陆地海拔高度不断发生变化。

2. 自早冥古宙形成以来，海水的总量基本保持不变。

3. 水会自行流平。

那么，从地质记录中得出的海平面上升和下降是相对于邻近的陆地或地球中心测量的吗?

Answer 1

简而言之:没人知道。对寒武纪后水位的估计是通过研究地质情况，过去的海岸线在哪里，哪些土地在水下，并据此计算出海平面可能有多高。据我所知，还没有关于寒武纪前海平面的估计。

计算出地球表面有多少水，尤其是在前寒武纪，是一个充满不确定性的困难课题。虽然在过去的30亿年里，地球上的水总量可能没有发生太大的变化，但地下水与地表水、海洋盆地的形状以及火山和地壳构造的作用都增加了不确定性。关于“雪球地球”，以及它是否越过海洋一直到达赤道，仍有一些不确定性。前寒武纪的海平面需要计算出雪球地球的具体情况。这是一个充满不确定性的棘手问题。

很长的回答也说明我们基本上不知道：

洪荒时期(例如，前寒武纪)的海平面是根据什么参考点/水平来估计的?

我从未见过寒武纪前海平面的估计，所以我不知道它们是如何估计的。这是我能找到的最古老的了。

正如这篇文章所解释的，历史海平面是通过寻找海岸线在地质历史时期的位置，并观察水下的东西来估计的。我认为这些估计可能有相当大的误差范围。

这篇文章还说

影响海平面的主要因素是可利用水的数量和体积以及海洋盆地的形状和体积。对水量的主要影响是海水的温度，海水的温度会影响密度，以及其他水库(如河流、含水层、湖泊、冰川、极地冰盖和海冰)中保留的水量。在地质时间尺度上，海洋盆地形状和陆地/海洋分布的变化会影响海平面。海平面的局部变化除了海面的变化外，还由构造抬升和下沉引起。

在地质时期，海平面波动了数百米。今天的间冰期水位接近历史最高水平，比19000 - 20000年前末次冰期的最低水平高出130米。

所以，关键因素显然是冰河时代和冰川，以及海洋盆地的形状。大陆运动影响着海洋盆地的形状和深度，因此大陆运动可能会产生影响。

举个小而有趣的例子，地中海有大约375万立方千米的水大海,被认为是一个干谷大约533万年前,一次直布罗陀海峡,很快就被大西洋填满。这只是一种理论。它可能填充得慢得多，在500万年前，它的大小可能也有很大的不同，但如果我们用375万立方公里的数字覆盖今天3.619亿平方公里的海洋表面，计算出海平面下降10米就能填满地中海山谷。从大局来看，10米的变化并不大，但如果像一种假说所说的那样，海平面在一年左右的时间里下降了10米，那就很了不起了。无论地中海花了多长时间才被填满，这都是一个很好的例子，说明了陆地移动是如何影响海平面的。

历史估计(如上所述)是通过研究海岸线的位置，研究水下的东西，并试图从中拼凑出一个估计。南极冰川如果融化，海平面将上升58米，而冰川的形成也会影响海平面。南极冰川开始真正地增长大约3400万年前。格陵兰岛是另外6米，形成的时间要晚得多，大约在过去100万年左右。

地质冰川史虽然这些冰川的总水量可能有一些不确定性，但这一点已经得到了很好的理解。在过去6亿年左右的时间里，人们对海洋盆地的形状(我认为)了解得较少。

冰河期，2.6亿至3.6亿年前和4.2亿至4.5亿年前应该与下图中的下降相对应。最近的冰河期只有250万年，太短了，无法很好地表现出来，但南极冰形成的3400万年是很明显的。

自大陆形成以来，由于板块构造、风化作用、沉积作用等原因，各地的陆地海拔高度不断发生变化。

大陆很早就形成了在25亿到30亿年前。构成大陆和大陆板块的大部分花岗岩的硅酸盐岩石在地球形成时就存在了。热量和板块构造可能有助于大陆的形成。随着时间的推移，生命和光合作用可能增加了这些物质，但大部分大陆物质在地球形成时就存在了。

确切地说，海平面是如何变化的，除了冰川的形成或陆地上山谷的形成，(据我所知)还没有很好地理解，尽管海洋盆地的形状(如上所述)起着关键作用。大陆大约有35英里厚的硅酸盐岩石，但在地球表面以下很远的地方，硅酸盐岩石可以融化并与玄武岩混合上地幔。我们知道这一点是因为熔岩可能富含玄武岩或硅酸盐。

维基百科提到了沉积物地下水可能也发挥了作用。在足够长的时间里，岩石循环很可能将侵蚀陆地的沉积物返回海洋，再回到陆地。同样，生命也会导致石灰岩和其他碳酸盐岩的形成，但这可能只是整个陆地的一小部分，也是一个小因素，而不是主要因素。

地球的内部热量(我猜)起着更大的作用。地球温度越高，上地幔离地表越近花岗岩大陆和大陆板块越薄，所以它们在玄武岩上的漂浮高度越低，导致相应的海平面上升，但这只是我的推测。随着地球数亿年的冷却，花岗岩可能会变得更厚，海平面可能会相对于上升的陆地下降。这与过去海平面普遍较高的研究相吻合，但是，再次强调，这只是我的推测。

自早冥古宙形成以来，海水的总量基本保持不变。

你可能不应该做这样的假设。冥是地球形成的第一个纪元。对于持续的水量，我认为开始的最早时间应该是结束的时候后期重轰炸大约38亿年前。这段时间足够形成磁场(大约40亿年前)和太阳落山的时间，因为来自年轻太阳的紫外线会在地球上蒸发水分光化学解离。

在地球的整个历史中，来自太阳的紫外线从大气水蒸气中剥离了氢，有效地将水从地球上带走，代之以氢氧根，氢氧根是相当活泼的。同样，彗星和小行星撞击地球时也会带来水。目前的速率是相当小和微不足道的，但38亿年前，即使在后期的重轰炸之后，可能仍然有足够频繁的彗星撞击，影响不同时代的海平面。

具体数字尚不清楚这里有问题吗。但如果地球每年损失5万吨质量，大部分氢从水中剥离，每年光分解的水多达90万吨。在10亿年的时间里，这是900万亿吨水，听起来很多，但这还不到我们海洋质量150万亿吨的1%的十分之一。

也就是说，当地球年轻时更热时，它的上层大气中可能有更多的水，每十亿年损失的水超过0.1%。这个估计表明根据对380万年前岩石中氘与今天地球上水的比例的研究，地球在过去38亿年里损失了25%的水。

还有一个问题是水从地球内部流出。最近发现下地幔是湿的，还有地球深处的水和海洋的水一样多，也许更多。在前寒武纪时期，有多少地幔水到达了地球表面是未知的。今天地球上的一些水可能来自内部在美国，尽管这颗行星的形成热量可能损失了大部分，但一些(至少相当于一个海洋的热量)仍然在地球内部深处，但大部分(大部分?)被认为是来自晚期重轰炸期间的彗星和流星。

那么，从地质记录中得出的海平面上升和下降是相对于邻近的陆地或地球中心测量的吗?

严格地说，对于地质记录来说，它不是直接测量的，而是通过上面讨论的方法来估计的，看看旧海岸线和曾经在水下的土地的地质记录，然后做出估计。

从地球中心开始的海平面主要用于现代测量。你可以用陆地测量海平面，但是陆地可以上升和下降，或者可以从地球中心测量，而不受陆地移动的影响。我不认为这和你刚才提到的海平面地质估算有什么关系。

这可能需要一些清理，但这是一个有趣的主题。我想我应该试试。

Answer 2

首先，估计海平面的方法有很多种，你必须检查一张特定的纸，看看他们用什么方法。作为经验之谈在古气候研究中，全球海平面通常是相对于当前海平面测量的这是令人困惑的是一种绝对度量，通常是海面(海水的体积)。请记住，由于旋转和重力异常，从行星中心测量时，地球表面的海平面是不同的，所以没有绝对的高度测量，所以使用体积。当然，有许多相对的海平面测量方法，但这更多地是指海洋深度，而不是其他任何东西，因此是局部影响。

第二，如果你还没有猜到，海洋的体积不是恒定的它改变了很多，包括水的体积和被占用的体积，也就是容器的体积。质量更恒定(在被测量的天平上)，但即使如此，也会受到加水或加水的影响。海平面的许多测量方法都是如此海面升降这意味着他们正在测量海洋体积的变化。

在全球层面上，有两大问题影响着海平面、温度和可用水资源(主要是冰盖)。

温度对热膨胀有很大的影响，即使质量相同，改变温度和水的体积也会发生变化。我们目前的海平面上升大部分是由于热膨胀，而不是冰川融化。

第二个问题是是否有冰帽，它们有多大，因为陆地上的冰并不在海洋中。地球现在基本上只有一个冰盖(南极洲)。冰盖在很大程度上取决于它们是否是靠近两极的大陆。孤立的干旱盆地的洪水也会产生类似的效果，因为它增加了需要填平的面积，例如当地中海洪水泛滥时估计在大约一两年的时间里，全球海平面(海洋的其他部分)下降了约9米，这可能是历史上最戏剧性的变化之一，可能会把当时的人类吓得屁急跳墙。这种下降是由于在不改变水的体积的情况下增加被填充的体积造成的。

有很多较小的和/或局部的影响可以改变海平面或当地的海平面，维基上有一个像样的图表在这里，包括大洋板块年龄、板块反弹和洲际储集层。