前言

漫長46億年的地球演化過程,歷經各種的地質作用如板塊運動、造山運動、火山噴發、隕石撞擊與行星軌道變化等等突發或劇烈作用的事件,使得地球環境一直不停的變遷,形成了寒冷的冰河期及炎熱的間冰期,同時也造成海面升降與海陸消長的變化。

 圖1:300萬年前以來呈現10萬年與4萬1千年氣候周期的海面變動;50萬年前與2萬多年以來的詳細的海面變動。

圖1:300萬年前以來呈現10萬年與4萬1千年氣候周期的海面變動;50萬年前與2萬多年以來的詳細的海面變動。

過去海面升降的變動有受板塊運動影響呈現百萬年的長周期變化,也有受行星軌道變化影響呈現數萬年的短周期變化。海面升降最直接反應在海陸面積的消長,而影響到陸地與海洋生態的改變。尤其距今最大的海面變動事件,是發生在27000-18000年間的末次最大冰期至18000年前至今的間冰期,海面上升了約120公尺(圖1)。冰河時期形成海面大幅下降,及北極冰棚成長,造成陸地面積闊大,使得各大陸或與島嶼之間形成連接的陸橋。生物與人類為了因應寒冷的氣候,在冰河時期就會大規模遷移到緯度低的溫暖地區,並藉由陸橋而擴散到全球各地或現今許多鄰近大陸的島嶼。約15000年前,人類藉由冰凍白令海形成的陸橋,從亞洲遷移至北美大陸。約30000-15000年前,也造成鄰近臺灣地區的古地理與生態發生重大的變化,來自亞洲北方大量的冰原動物與舊時器時代人類也都藉由澎湖陸橋遷徙到臺灣。

第四紀氣候與海面變遷

第四紀以來(258.8萬年至今),全球氣候開始呈現規律性變動,260-100萬年前之間的氣候呈現4萬1000年的冷暖周期變化,100萬年前至今則轉變為10萬年的周期(圖1)。這規律的氣候變動是受到地球公轉軌道偏心率、自轉軸傾角與自轉軸擺動的變化周期所影響,稱為米蘭科維奇周期(圖2)。冰河時期,全球溫度下降,南北極冰原以及高山冰川逐漸的擴大,導致海水減少而形成海面大幅的下降。末次最大冰期時冰原覆蓋地球面積約8%(佔陸地面積約25%),之後當間冰期氣候逐漸溫暖時,冰原逐漸融化縮小,現今覆蓋地球面積約3%(佔陸地面積約10%);18000年前之後冰原逐漸的縮小也伴隨著海面上升。

圖2:米蘭科維奇周期,分別是10萬年的地球公轉軌道偏心率、4萬1千年的地球自轉軸傾角,及2萬6千年的地球自轉軸擺動等變化形成的周期。
圖2:米蘭科維奇周期,分別是10萬年的地球公轉軌道偏心率、4萬1千年的地球自轉軸傾角,及2萬6千年的地球自轉軸擺動等變化形成的周期。

周期愈長反應了冰期與間冰期的溫度差異愈大,海面升降的變動也越大,10萬年周期造成海面變動幅度可以達到一百多公尺。27000-18000年前的末次最大冰期期間的海面較現在還低約120公尺,導致現今全球的大陸棚約有一半的面積露出海面形成陸地(圖3),包括平均水深約80公尺的臺灣海峽也在冰河時期變成陸地。

圖3
圖3:27000-18000年前的冰河時期,全球海面下降約120公尺,造成各大陸邊緣大半的淺海陸棚露出海面成為陸地(下圖粉紅色區域)。