海平面變化
17.1
全球的和區域的海平面變化
(
Global
and regional sea-level change
)
海平面的改變是地形學者關心的課題。海面不只決定了基準侵蝕面，海陸相對的垂直運動也可以大幅改變受外部地形營力影響的面積。的確，在過去一億年陸地海洋的相對比例有戲劇性的改變。就如同先前幾章所看到的，海平面變化的研究可以提供氣候變化的關鍵証據，而且有助於估計造構抬升率( rate of tectonic uplift )。
現在人造衛星的技術使我們能以數毫米的精確度來測量海面的形狀（海洋象地體，請看2.1.1節）。這些正確的高度測量可以用來監測海面（因為潮汐和海流而）在短時間內發生的高程變化（幾小時，幾天或幾個月）。另一方面，海平面變動也發生在數千年或數百萬年這種更長的地質時間尺度。這些隨時間的海平面變動只能以相對應於鄰近陸地的海面運動來決定。所以，標示著海陸交界面的濱線(shoreline)是海平面變動研究的焦點。許多海平面變動的例子－當然涉及到海面的垂直運動，通常必須間接地從濱線的水平移動來推衍。當濱線向陸地前進，就發生海侵( transgressions )，反之，海退( regressions )代表濱線從陸地退卻。
海平面相對變動( relative change in sea level )是平均海面相對於陸面（或海床）的升降。海面、陸面或兩者一起，都可能在相對海準變動中上升或下降。海平面的相對上升是平均海面相對於陸面明顯抬升，可以起因於：
1. 當陸面下沉時，海平面上升；
2. 當陸面下沈時，海平面維持穩定；
3. 海平面下沉，但是陸面下沉的更快。
海準相對下降是平均海平面相對於陸面顯著的下降，可以起因於：
1. 當陸面抬升時，海平面下降；
2. 當陸面抬升時，海平面維持穩定，；
3. 海平面上升，但是陸面上升速度更快。
海平面相對變動可以發生在區域的或全球的尺度，對於海平面起伏運動之研究的主要任務之一就是從全球的海準變化中分離出區域性的成分。全球海平面變動是由影響全世界海面的機制所控制，這種全球海平面的變動時常被稱為海準變動的( eustatic )相對的，區域性的海平面變化是陸地上升或下沉的結果（除了一個例外，看17.5.3節）。全球海準變動的重要性在19世紀後期首先由奧地利地質學家Eduard Suess所強調，他提出在地質記錄中全球海洋沉積物有明顯的同時性( synchronous episodes )。他解釋這些是全球性海平面變動所造成的，而且推斷在造山帶以外的大陸地區已經長時間穩定。這個海準變動模式很快就受到那些觀察到廣泛地方性或區域性大陸變形的學者們的批評，但是這個概念仍然強調出造成相對海平面變化之全球性或區域性原因的區別。
17.2
海平面變化的證據
( Evidence
for sea-level change )
為了解開海平面變化的複雜歷史，我們應該利用各式各樣的技術；包括確定過去濱線的位置，而且盡可能正確的定年。不同的方法適用於不同的時間尺度，而且很顯然當我們更往以前回溯，重建海平面變化紀錄的任務就變得更為困難。
17.2.1
第四紀的海平面 (
Quaternary sea level
)
只有在過去約100年左右，海平面變化才是根據驗潮站( tide gauge station )海面高度的正確測量而得。根據全球平均資料，現今海平面大約每年上升1mm。相對於驗潮站的直接資料，較長時期的海平面變化必須根據間接的資料。被抬升的濱線特徵可以指示海平面的相對下降，像是隆升海灘( raised beaches )（其沉積物可能保存了適合用放射性技術來定年的物質）。即使是沒有絕對資料時，成垂直序列的侵蝕性凹壁( erosional notches )通常也可以提供充足的訊息來指示海平面下降的相對年代。被淹沒的海岸地形和溺谷（或冰河槽）可以指示海平面的相對抬升，在某些例子中，後者可以向海延伸成海底峽谷和河道系統。然而對這類海底地形特徵的定年必須根據相關的沉積物；可能包括被淹沒的風化剖面（如果它們包含有機物質，就可以用來定年）。在受到第四紀冰河作用影響的地區，有可能辨認出冰河沉積物，它們雖然現在位在海面下，但可看出曾經是在陸上被堆積的。
以往早已了解第四紀以來冰被( ice sheet )體積的波動是過去至少兩百萬年來全球海平面變化的主要控因。就如在14章所論，積聚在海床上之沉積物中的微生物化石的鈣質貝殼裡的氧同位素( oxygen isotope )紀錄可以反映第四紀( Quaternary )的全球海平面變化。在全球各處海洋所鑽探到的岩心，就可能用來監測過去幾十萬年來全球海平面的變動。氧同位素的改變提供全球冰的體積的第一級近似值( first-order approximation )（18O濃度增加每0.01﹪表示全球海平面大約下降10公尺）。
藉由與根據正確定年的沉積或形態特徵所得的詳細地方性海平面變化的比對，氧同位素紀錄可以被更正確的校準。在北半球中緯度地區被充份研究的海岸線保有第四紀海平面變化的豐富證據，但是這個區域的大部份地區有顯著的造構運動，陸地曾因應冰被(
ice sheets
)的成長和消融，作地殼均衡式(
isostatic )的沉降與抬升。
遠離冰河地殼均衡(
glacial isostasy )直接影響的海岸，只出現在熱帶和南半球大部份地區。如果它們發生在造構抬升活躍區，它們就可能提供全球海平面波動的詳細紀錄。其中的一個好例子是在新幾內亞(
Papua New Guinea
)的Huon半島（見15.2.1節和表15.5）。這裡有活躍上升的海岸（速率達每千年700-3300
mm）和可定年的沉積物（珊瑚礁地階地，最老可達12萬年）兩者的理想結合。當海岸的陸面抬升，每個高海平面(
high sea-level stand )都會在濱線切割出一個新的階地。因為每一個階地年代可以由放射性定年法來決定，所以如果假設沿濱線上任何一點的陸升速率都是一致（Box
17.1），那麼就可以估算出現今全球海平面和這些較早的全球高海平面(
eustatic highstands )之間的高度差異。
17.2.2
第四紀以前的海平面 ( Pre-Quaternary
sea levels )
當我們回到第四紀之前，就越不易將形態上的證據和海平面的特定變化關聯起來，因為那個時期形成的陸地經常已經受到嚴重的侵蝕改變；所以必須大量的依賴海洋沉積物所保存的紀錄。
17.2.2.1
大陸上證明
(
Continental evidence
)
通常藉由判斷海洋沉積物的相（facies：堆積時的環境所烙記的岩性或有機質的特徵），可以大概估計它們被堆積時的深度。既然被堆積時的深度能利用化石的和沉積的證據來測量，就可以推估現在有海相沉積物曝露在陸地上的地方之相對海平面。包含快速演育動物群的海洋沉積物可以被定年到大約一百萬年或更短時期的精度，所以一個大致同樣詳細的海平面變化紀錄可以用這個方法重建。因為這樣，這種技術只能提供區域性海平面變化的訊息，不過從位在造構穩定的古陸塊的海洋沉積物所推斷的海平面變化則是全球尺度的。如果發現在不同大陸上的海平面變化是同時的，那我們對全世界海平面變化的信心將大為增強。
從海洋沉積物的相來推測堆積深度的另一個方法就是繪出在特定地質時期被海洋地層所覆蓋的陸地區域，實際上也是追蹤濱線隨著時間的變化。如果海平面相對於臨近的陸地上升，那必然會有海水吞噬陸地的海進現象。相反地，假如海平面下降，必然會有海水退出大陸邊緣的海退現象。再者，如果這樣的海進和海侵現象同時發生在好幾個大陸，我們或許就有信心的說海平面的變化的範圍曾經是全球性的。
這種研究途徑的一個問題是大陸的高度面積(
hypsometry )會隨著時間而改變，而且在一定的海平面變化規模下這樣的變化會改變海退或海進的區域範圍。第二個問題是海進和海退現象不是單由海洋與陸地之相對垂直的移動來決定。侵蝕可以造成海岸線的後退，而促成海進；沉積物的堆積也可以造成海退，特別是在主要河流的三角洲上。在評估相對海平面變化的證據時，這些影響一定要列入考慮，在17.5.4更將進一步深入的討論。
17.2.2.2
震測地層學
(
Seismic stratigraphy )
沿著大陸邊緣堆積的海洋沉積物包含大量可以幫助我們決定長期海平面變化記錄的證據，但是我們如何得以使用這些被鎖在濱外沉積物序列中的資訊呢？一個方法是鑽取岩心。這樣可以讓我們了解隨著深度，沉積物的年代和特徵的改變。但它們所提供的訊息只是針對特定的地點，而且在濱外鑽孔的費用十分昂貴。雖然石油公司為尋找石油在大陸邊緣廣泛的使用鑽孔技術，但是是震測技術的應用及海底沉積物層序所提供的間接訊息，才讓濱外地層學(
offshore stratigraphy )的知識產生革命。
假如一艘船向下傳送聲波，而且測量聲波從海底反彈返回的時間，那麼就可以用「回聲」(
echo )的變化來繪出海床的形態。這就是大家所熟知的聲納技術(
echo-sounding )。使用較有力、較低頻率可以部份穿透堅固岩石的地震波，就可能藉由地震波在其中傳導速度的不同來定出不同沉積物單位間的界限（或不連續面的位置）。當一艘船橫渡大洋時，透過電腦運轉所產生的震測剖面圖(
seismic profiles )，可以辨識出海下沉積物的構造和層序，這就是所謂的震測地層學(
seismic stratigraphy )的技術〈Fig.17.1；參見4.3.1節〉。
如果我們知道（或可以合理的估計）地震波穿過岩石的速度，所謂的seismic reflector（沉積單位之間的不連續面的反射時間）就可以被轉換成深度。大部份被記錄在沉積序列中的seismic reflector，顯然在被掩埋之前是形成於海底或陸上的侵蝕面。這樣的面就是不整合面( unconformities )，代表因為侵蝕或缺乏堆積所造成的堆積中斷。既然可以假設大部份不整合面代表同一時期的面，它們就可以被視為年代地層的記號( chronostratigraphic markers )。seismic reflector所表示的面的實際年齡只能藉著它們和被定年的岩心序列的比對來決定。
震測地層學到底如何貢獻關於海平面變化的知識呢？以解讀震測地層學資訊應用到海平面變化的最活躍的學者是在石油工業界。其中最甚者是原本由P. R. Vail所領導的Exxon公司團隊。這個團隊主張地面侵蝕和海底堆積是相對於基準面在作用，基準面由海面位置所決定。海平面的相對變化會造成基準面的改變，這種改變會反映在大陸棚和大陸斜坡沉積單位（大陸相的、海岸相的、海洋相的）在側向和垂直方向上的位移〈Fig. 17.2〉。
因此，就如我們注意到的，大部份區隔這些不同沉積單位的seismic reflector代表的是古代的海床，每個reflector的最高點就是它形成時的海平面。透過比對不同大陸邊緣的相對海平面變化的記錄，Exxon團隊已經建立起（他們所相信的）從新生代到中生代的全球性海平面變化的記錄〈參見17.4節〉。
震測地層學的詳細應用比這裡提到的更為複雜，因為好幾個原因（包括沉積物供給和移除之速率以及相對海平面變化速率的改變）使得seismic reflectors的位置和海平面變化間的關係更複雜。也需要強調的是許多研究者非常懷疑Exxon團隊的全球海平面曲線圖。除了對資料的不同解讀外，這曲線圖有些特徵挑戰了對海平面變化機制的傳統認識，而且有些原始資料因為商業因素而未公開。不過，這個Exxon曲線圖仍然被廣泛地採納，被認為是現有全球海平面變化最好的代表，特別是1987年的修正版曲線對最初提出時所遭受的批評予以解答，在該文中對震測地層學的解讀整合了現今出露在地表的海洋沉積物所決定的海平面變化記錄。
17.3
第四紀海平面變化的紀錄
(
The
record of Quaternary sea-level change
)
全新世海平面變化的一般趨勢已經建立，很明顯的是和距今約15000年前開始的北半球冰被融化有關。它造成全球海平面初期可達每千年12000 mm 的迅速上升速率，然後大約在距今8000年左右速率明顯的降低。但是，全新世海水面變化的細節比較難解釋，特別是過去8000年以來。「在這段期間全球海平面繼續但緩慢的上升到距今約3600年，隨後就大致穩定下來」，「在下降之前，海平面的高度在6000年前大約比現在海平面高2公尺」，這些說法都有很多爭論。過去幾年海平面變化資料顯著增加，特別是在熱帶地方，這使得我們清楚的知道全新世的全球海準變動的紀錄在世界各地真的不同，而且這些差異並不能完全歸因於定年的錯誤或當地造構作用的影響。此外，就如將在17.5.3節看到的，我們現在已經能為這些變化是如何形成的提出很好的解釋。
整體而言，現在第四紀深海岩心紀錄提供了研究全球海平面變化的架構（圖17.3 ; 見14.3.2節）。與高海平面期有關的主要冰消( deglaciation )事件可以和氧同位素階段1、5、7、9、11、13、15、17、19級比對，其中階段3代表部份消融( partial deglaciation )，伴隨的是中度的高海水面。從上述深海岩心所辨識出來的 Brunhes-Matuyama 古地磁界面，根據鉀氬定年是在距今73萬年，提供了更新世中期一個重要的參考點。既然更新世的主要冰消事件大致與氧同位素的訊號相似，我們可以推論伴隨著早期冰期—間冰期循環的海水體積變化量和最近期從冰河期過渡到間冰期的氣候狀況是相似的。因此，海平面變化的規模或許也是相似的。
全球海水面變化的海洋岩心紀錄和來自定年良好的熱帶珊瑚礁台地系列的海平面變化的證據間在40萬年以來對比都很好。除了Huon半島的序列，加勒比的巴貝多( Barbados )提供了重建更新世全球海水面變化的良好地點。此地造構作用活躍，在過去數十萬年以來上升率可達每千年500 mm。15處被定年過且分散的珊瑚礁台地最高者已達現今海水面以上200公尺，最高水面期在距今65萬年前。這些珊瑚礁階地系列似乎顯示有6或7個複雜的間冰期高海準面，這些高水位和氧同位素第5—7階段對比良好。此外，Huon半島記錄12萬年以來的台地和Barbados有同樣的年代。40萬年以前的海床紀錄和世界各地海岸線的海平面紀錄就比較不一致。多數的差異很可能是由於定年的錯誤（特別是海床的紀錄）。濱線特徵的定年錯誤在37萬年可達5萬年，所以增加了做20萬年之前比對的困難。
17.4
第四紀以前期海水面變化的紀錄
(
The
record of Quaternary sea-level change
)
現在大多有關第四紀以前海水面變化的討論，是針對Exxon團隊所提出的全球性紀錄。圖17.4是他們所提出從白堊紀到現代的最新版本曲線，表現出各種不同規模的變動。在白堊紀早期海平面明顯上升之前，是一段很長時期的低海水面期（從距今約3億2千萬年前的晚古生代延續到距今約1億5千萬年前的晚侏儸紀）。從白堊紀中期開始海平面有持續下降的趨勢，雖然對下降量的估計各不相同。Exxon團隊最初的估計是認為白堊紀晚期的海平面最大可高於現今海平面350公尺，可是在他們修正版的曲線中改採較保守的估計約250公尺。或許Exxon曲線中最值得注意的特徵是海水面在中生代到新生代的戲劇性下降，其中最顯著的是在晚漸新世，海水面快速下降約150公尺。大多數做全球海平面變化的研究者，都接受Exxon曲線所表現的長期趨勢，因為符合其他晚白堊紀全球高海平面的證據（主要是這個時期橫跨北美和歐洲的廣大海洋地層露頭）。但是曲線中所表現的短時期變動則受到許多批評。例如，在Exxon曲線中海水面快速下降的速率和規模只能用普遍的冰河作用來解釋。主要的問題是在過去2億年到新生代中期幾乎沒有冰河期( glacial episodes )的證據（參考14.3.1節）。也有人建議某些短期波動可能不是全世界性的，也許只是因為大部分震測資料是來自相似沉降歷史的被動大陸邊緣地區所造成的偏見。這些評論對於長時期全球海平面變化的了解很重要，這兩個意見都只能從全球海平面變化的可能機制來評估。
17.5
全球海平面變化的機制
(
Mechanisms
of global
sea-level change )
就我們對過去大約100百萬年來全球海平面變動的認識，這時期的總變動量超過200公尺，而且發生在各種不同的時間尺度。然而，是什麼造成全球海平面的變化呢？有好幾個可能的機制，但是可以歸納為三個基本型態—海水體積的變化、海洋盆地容量的變化以及象地體的變化（圖17.5）。
17.5.1 海水體積的變動( Changes in ocean water volume )
到目前為止，影響海洋水量的最大因素是大陸冰被的消長（冰棚 ice shelves、積冰 pack ice 和冰山不算在其中，因為它們是取代自己的海水質量）。這個機制為冰河海準變動( glacio-eustasy )，我們已經提到它和第四紀的海平面波動有關。如果我們知道陸冰(terrestrial ice)溶化或堆積的總量，用海洋的全部面積( 3.6 * 108 km2 )、海水密度( 1030 kg/m-3 )和冰河密度( 920 kg m-3 )，就可以計算出全球海平面的變化。現今冰被的總量很難正確的估計，對新生代後期廣大冰體的估計當然更不確定，不過可以做出粗略的估計。現今南極冰被的融化會使海平面上升60-75公尺，格陵蘭冰被的消融會使海平面再提高幾公尺，所以總計約65到80公尺。至於其他陸冰的消融對海平面的影響則是微不足道。但是這還不是全球海平面最終的變化，我們還需要考慮地殼均衡的影響。這些進入海洋的額外水量將會壓低海床的地殼和新被淹沒的大陸板塊邊緣，這個作用稱之為「水文地殼均衡」( hydro-isostasy )。這將會減低因為現今冰被融化所上升的海平面達40-50公尺。
計算更新世冰被成長和消退所造成之海水面的等量變化，已被多次嘗試。更新世冰河作用的範圍大致上已了解，冰被的形態以及它們大概的體積都可以從冰被的範圍來推估。我們並不確定是否主要的冰被同時到達最大的規模。為求簡化，如果我們假定它們確實如此，範圍最廣、記錄清楚的冰河作用（可以和氧同位素第6階段對比，約距今12-19萬年前）所導致的海水面最大下降量可能達到150公尺，或者100公尺（假使考慮地殼均衡的補償isostatic compensation）。規模較小的最後冰河期可能只造成大約115公尺的海水面下降，如果有地殼均衡的補償，則約75公尺。必須強調的是，這些數字只是估計，有些証據指出曾有更大範圍的冰被，其所導致的海平面下降更大，可能高達175公尺。不過第四紀冰河所引起的全球海水面變化的估計值150公尺（沒有地殼均衡的補償）仍然不會離題太遠。
第四紀海水面變化的速率和冰被增加及消融可能的速率一致。距今15000到6000年間海水面迅速上升，最大速率可達每千年12000mm，而這需要北半球冰被以每年約5000 km3持續融化的速率才能維持。海平面在8千年前的迅速下降則表示冰被以類似的速率成長。這些冰被成長和消融的速率可能看起來不太真實，不過目前每年大約也有相當1100 km3的水加入南極冰原。這樣的年累積大致可以與消融維持平衡，但是海水體積隨著冰被累積和消融速率的變動而迅速變化的可能性是很明顯的。所以，要解釋地球曾經歷主要冰河期和間冰期循環，或要解釋全球海平面有接近150公尺的迅速改變，並沒有什麼困難，但要解釋艾克森曲線中的中生代和新生代早期間海平面非常快迅速的下降則仍然有問題。
其他影響海洋水量的因素都只造成10公尺或更少的海水面改變。我們都知道在顯生元時海洋溫度經常改變，這些改變在第四紀期間被記錄的相當好。溫度經由對海水密度進而會影響海水體積，因此海水量、海水溫度的波動可以反映在海平面的變化上。然而這樣的變化是相對很小的；即使整個海洋上升10℃，只會造成全球海平面10公尺的抬升。
17.5.2
海洋盆地容積的變化(
Changes in
ocean basin volume )
現在幾乎可以確定海洋盆地容積的改變是影響整個中生代到新生代早期全球海平面大趨勢的最重要因素。容積的改變可以來自許多原因，包含造山運動( orogenesis )、小海洋盆地的分離和乾化作用( isolation and desiccation )、沉積物的堆積和全球中洋脊系統之體積的變化。和熱點集中( concentrations of hot spots )有關的海床大範圍上撓( extensive upwarps )，隨著它的發展和衰退，很可能會影響全球海平面。一種看法是大約在1億1千萬到7千萬年前西太平洋板塊中的大規模火山作用可能造成全球海平面上升40-100公尺。盤古大陸( Pangaea )的裂開使得地球表面高度面積( hypsometry )改變，也可能在距今1億4千萬至5千萬年前引起全球海平面的主要變化，可能抬升達130公尺，然後又有一個10公尺的小幅下降。
17.5.2.1 中洋脊體積的變化 ( Variations in the volume of mid-oceanic ridges )
全世界中洋脊系統的體積大約佔海水總體積的12%，它的體積隨著時間的改變顯然是全球海平面變化潛在的重要機制。中洋脊體積的變化可以是由於階段性板塊邊緣重組使全球中洋脊總長改變所造成，也可以是海床張裂速率的改變所造成。這兩個機制中，後者可能最顯著，至少從晚白堊紀開始是如此。
海床張裂速率變動的影響，可以根據表現在海洋岩石圈年齡－深度的關係來推估（圖17.6）。新的海洋岩石圈在形成後，會冷卻、變厚、密度增加並逐漸下沉。在張裂速率慢處，冷卻的岩石圈以及深水海域會出現在脊軸附近（圖17.7）；相反的，張裂速率高處，在與中洋脊軸一段距離的岩石圈仍然相當溫暖活躍，海洋深度也較淺。如果張裂速率改變，洋脊體積也將會改變。張裂速率提高，使中洋脊體積增加和全球海平面上升；張裂速率降低則使洋脊體積減少和海平面降低。但是需要注意的是：海床張裂速率變化雖然影響海平面變化的速率，它（前者）也受限於海洋岩石圈冷卻的速率。
這個機制的證據是來自張裂速率加速期（由中洋脊兩旁的海洋地殼年齡可得知）和全球海平面上升的比對。尤其是「白堊紀晚期的主要高海平面」和「有良好記錄的海床快速擴張期」一致。雖然對張裂速率變化的確切規模和時間有些不確定，但可以估算出它對全球海平面的影響量。W.C. Pitman最初的估計是距今8千5百萬至1千5百萬年前全球海平面從高於今日海平面約350公尺低降到高於今日50公尺，這些資料也被用來校準初版的Exxon曲線。後來的更詳細計算特別指出在估計洋脊體積變化的影響時有本身存在的大錯誤，並且提出從白堊紀以來全球海平面下降的數值約230公尺〈圖17.8），此估計值較小但較準確（修正過的Exxon曲線使用的數值則略高，約250公尺）。這些估計值和近來另外根據堆積在北美古陸海平面附近的沉積物高程所單獨計算出的下降量（270公尺）相當一致（北美古陸看來至少從白堊紀中期開始就非常穩定了）。
在過去的某些時期，「全球中洋脊系統之長度的改變」可能比「海床張裂速率的變化」對海洋盆地容積之變化的影響更重要。白堊紀早期的一些海平面抬升可能和（由於盤古大陸分裂所造成的）世界洋脊系統的擴張有關。始新世海平面和緩的抬升，發生在海底張裂速率低降期，也可能是北大西洋洋脊系統發展所造成的結果。
17.5.2.2 沉積物在洋底的聚積 ( Sediment accumulation on the ocean floor )
從大陸供給到海洋的沉積物會減少海洋的容積，也因此使得海平面上升。以當前沉積物供給的速率，將會使海平面產生每千年15~40mm的上升，但是我們還必須考慮兩個補償因素。就是海床上沉積物的增減或是地殼的隆升或沉降所造成的洋底地殼均衡下陷(isostatic depression)。如果這兩個因素確實沒有對洋底沉積作補償，全球海平面就有可能在短時間內發生數十公尺的變化。
在較長時間尺度的全球海平面變化，可能是由於氣候變遷或造構因素所導致的大陸供給沉積物至海洋的長期改變。另一項影響全球海平面的因素是從白堊紀中期以來海洋盆地中碳酸鈣累積的速率鉅增（由於可以鎖住碳酸鈣（carbonate-secreting）的海洋有機生物成長旺盛)。這可能導致海洋深度平均減少300公尺，同時在地殼均衡補償後，使全球海平面上升55公尺左右。
沉積作用的進一步影響和海底擴張有關。因為在過去幾百萬年間海底張裂速率比在白堊紀時緩慢，現在海洋岩石圈的平均年齡可能比1億年前大得多。假設沉積速率是固定的，這表示白堊紀時期海洋盆地的沉積物應該是成比例的比今天減少。據估計，這額外的沉積物能使海平面上升15公尺，而綜合三項因素可以得到自白堊紀中期以來全球海平面上升的淨值是77公尺。在這段期間中洋脊的體積逐漸減少，額外的沉積物能使所預期的海平面下降幅度減低達30%左右。
17.5.2.3 造山運動的影響 ( Effects of orogeny )
造山運動經常和地殼的縮短有關，使得大陸地殼變厚、陸地面積縮小，而可能影響全球海平面的變化。印度板塊和歐亞板塊碰撞所導致的喜馬拉雅山和西藏高原的形成，是古生代以來最重要的造山運動事件。假設西藏高原是由兩倍厚度的大陸地殼所形成，而且由於大陸地殼縮短所減少的大陸面積是被（具平均深度的）海洋所取代，那麼全球海平面會下降約達26公尺，雖然地殼均衡的補償會使此值減少至18公尺。其他中生代和新生代的造山事件可能也有比此事件小一個等級的影響。
17.5.2.4 小型海洋盆地的乾化作用 ( Desiccation of small ocean basins )
小型海洋盆地的乾化作用使得全球海平面快速（雖然較和緩）的變化是相當新的想法。在1970年代早期，K.J. Hsü以堆積在地中海沉積物中的厚層蒸發岩和由主要河川( 如隆河和尼羅河 )之河口延伸而出的海底峽谷，做為整個地中海曾在5百萬年前被蒸發掉的證據。所產生的盆地大約2800公里長、850公里寬、3公里深，在外觀上看起來像是巨大的「死谷」。因為這種乾化作用被蒸發的水，最後還是會回到海洋，而且起初會使全球海面上升約15公尺，但是海底在負載這些新增加的水體後，會因地殼均衡調節而使此數值減為10公尺。
最初地中海被隔離可能是連接大西洋的直布羅陀海峽附近發生地區性的抬升運動所造成的，或是由於全球海平面的下降（也許和第三紀時南極冰層的加強增長有關）。雖然對於地中海底部的蒸發岩的存在有幾種不同的可能解釋，但是另外的風成沉積物的出現，似乎是有利於乾化假說的決定性證據。其後的調查也指出，地中海可能在550萬~500萬年前曾經乾涸過幾次，在每次乾化事件後，隨著地中海盆地再度被注滿，直布羅陀海峽也週期性的扮演巨大洪流的角色。當與大西洋的連結完全斷絕時，每年可能達4000 km3的蒸發速率能使地中海在約1000年內縮減成一個乾燥的盆地。在這樣巨大的蒸發耗損之下，當它再度注滿時，會有每年40000 km3的水（大約1.25*106 m3 sec-1或亞馬孫河每年流量的7倍）從直布羅陀海峽渲洩而下。
類似的乾化事件在過去也可能發生過，特別是在大陸分裂的早期階段。根據厚層蒸發性沉積物的出現，曾有人提出在白堊紀早期初生的南大西洋巨大、孤立的海洋盆地曾有週期性的乾涸，可能造成全球海平面快速上升達60公尺。
17.5.3 象地體的影響 ( Geoidal effects )
我們在第17.5.1節提到海水體積的變化，在地殼對負荷的改變作均衡調節時，如何造成地殼的變形。然而，這些地殼的形變並不僅限於簡單的垂直運動，也涉及到在海洋盆地內和海洋盆地間質量的持續重新分配。在地球表面上任何一個地點所觀測到的海平面相對變化紀錄，代表的是海水、冰體以及在水平和垂直方向上調節的陸塊( olid earth )三者之間一連串複雜交互作用下的淨值。在1970年代地球物理學者結合地形學者合作發展了一個數學模式，預測這些交互作用在全新世會如何在全球各地呈現不同的相對海平面變化形態（圖17.9）。這個模式預測會有六個區帶橫跨全球的海洋，每 一個帶都有受到地殼均衡和象地體大地水準面效應所造成的不同的全新世海平面變化歷史（圖17.10）。
在這個模式被發展之前，一般相信有單一( single )海平面變化曲線的存在，這個曲線可以描述在遠離主要冰被的地區因為主要冰被消長所產生的海平面變化(因而不受冰河地殼均衡作用的影響，見14.4.1.3節)。過去認為「全新世時期的抬升海灘( raised beaches ) 出現在遠離更新世冰被的地方」是由於罕見的強烈風暴、地方性的造構抬升或僅僅是定年錯誤，而不會把它當作海平面變化歷史中真正的差異。現在象地體（大地水準面）的模式顯然能夠解釋像這樣的離水情況( emergence )，並能解答世界各地全新世海平面變化形態的些微差異。
象地體隨時間的改變還會造成海平面更極端的影響，遠比在冰期－間冰期循環所產生的冰和海水之負荷的改變來得大。現在象地體（大地水準面）的總起伏約180公尺（圖2.1），而且推斷象地體必然會隨著時間做某種程度的改變，雖然不知道可能的變化規模和速率。象地體自己的改變可能會引起海平面的變動，但是也可能重疊在其它機制所產生的海平面移動上。如果在地質時代上象地體曾經發生重要的改變，這將使得解釋全球海平面的變化更為複雜。在早於第四紀的海平面變化史中這個機制很難證明，雖然它可能具有重要性，但它對海平面變化的實際影響還沒有被證明。
17.5.4
解釋全球海平面變化的長期紀錄
(
Explaining
the long-term record of global sea-level change )
任何被提出的全球海平面變化的機制，必須和由證據所支持的全球海面變化之速率與規模明顯符合。一般所接受少數能引起全球海平面變化超過100公尺的機制是「主要冰被的生長與消融」和「世界中洋脊系統的體積變化」（表17.1）(中)(英)。我們或可加入象地體（大地水準面）或全球高度面積的長期變化，但是這些機制以及它們所引起的海平面變化規模不確定性很高。其他較為人了解，但是較不重要的機制包括造山運動，小型海洋盆地的乾化，和沉積作用的影響。
有關海平面變化的速率我們能說什麼呢？冰河海準變化( glacio-eustasy )的運作非常快速，從地質時間尺度來看有如發生在轉瞬之間，在其他能改變全球海平面的機制中只有海洋盆地乾化的速率可以與之相比。其他機制的速率至少要低三個等級。
要解釋地球上過去數百萬年冰河期間全球海平面變化的速率和規模似乎沒有困難。當我們試著去解釋整個Exxon曲線上的海平面巨大而快速變化的特色就有問題了。即使是在這個曲線最近的修正版中，在顯然不受冰河影響的中新代和新生代早期還是包含多次海平面的戲劇性下降。也許其中最顯著的是大約在3千萬年前的漸新世( Oligocene )晚期海面下降約150公尺，這似乎是在100萬年內以每千年150 mm的速率完成。按照冰河海準變化的標準這是很慢的，但是以中洋脊系統體積的變化來看又太迅速了。
一個可能是冰被( ice sheet )在地質時間上遠比先前所想的存在的久，如此就可以解釋在新生代晚期之前的全球海平面的快速變化。這對新生代早期來說可能是正確的，但是古氣候的證據強烈的指出在中生代時的地球是溫暖的，不受冰河影響。我們已相當確定主要冰被一直到上新世晚期( Late Pliocene )才在北半球形成，關鍵問題是要確定南極洲的冰被何時開始形成。南極洲冰河作用的開始時間非常不確定，但目前的證據認為它是在4500萬 ~ 2千萬年前開始，最近的證據（來自海洋鑽探計劃 Ocean Drilling Program）指出3千5百萬年前在南極洲東部的海平面上曾有冰河活動(見14.3.1節)。
另一個可能的解釋是記錄在Exxon曲線上大部分的海平面快速下降實際上是區域性的海退(regional regressions)，而非表示全球海平面的變化。為了了解這是如何發生的，我們必須觀察沉積作用、大陸邊緣下沉和相對海平面變化之間的關係。就如17.2.2.1節所說明的，濱線向陸（海進）或是向海（海退）移動不只是取決於陸與海的相對移動，也取決於沉積的速率。沿著一個逐漸沉降和不斷接收大致穩定沉積物供應的大陸邊緣，濱線將會位在海平面抬升速率和堆積速率相平衡的位置。如果海平面上升速率減慢，沉積速率超過減緩的海平面上升率，那麼濱線將向海移動，造成海退。相反的，如果海平面上升速率增加，當海平面上升速率超過堆積速率，則產生海進。
雖然過去8千萬年左右就全球海平面變化而言顯然是下降的趨勢，但是我們在這裡所談的是有關海平面的上升。然而如果我們仔細觀察許多大陸的邊緣，可以發現它們大多是由岡瓦納( Gondwana )和勞亞( Laurasia )古大陸分裂而成的被動邊緣。當它們冷卻並且被遠濱沉積物所覆蓋，這些邊緣就逐漸下沉(見4.4、4.5節)。結果，即使全球海平面是下降，大部分的被動大陸邊緣在一億年左右以來是經歷海平面的相對上升。很顯然的，由於它們在石油探測上的潛力，大部分用來建立Exxon海平面曲線的資料是來自這些下沉的被動大陸邊緣。所以，我們所欲解釋的Exxon海平面曲線中的快速海退有可能是全球海平面下降速率的變異( variation )。進而造成沿著下沉被動邊緣之相對海平面上升速率的變異，結果導致一系列的海退和海進。
17.6
海平面變化和地景演育
(
Sea-level
change and landscape development )
17.6.1 流域盆地的反應
(
Drainage
basin response )
海平面的相對變化對流域有直接和間接的影響。直接影響是「水系對基準面變化做調節」和「海平面相對升降造成流域面積的增減」。間接影響是和氣候變遷有關的海陸面積的相對變化。海平面相對上升會減少流域的面積，而相對下降會使河流下游顯著擴張，尤其當濱外是淺水的大陸棚時。在這些情況之下，陸地顯著的增加可能導致大陸內地的乾燥度更高，也因而使得逕流減少。晚新生代時海平面的變動造成流域面積重大的變化，大範圍的水系會在相對較短間冰期的高海平面做周期性的淹沒，就如我們目前所經歷的( 圖17.11 )。
雖然海平面變動對水系的主要影響是和基準面的改變有關，但這些影響並非總是簡單和不證自明的。海平面的相對下降當然會增加流域盆地的地勢起伏，也增加地景的位能(圖1.5)。但是河流系統對相對海平面變化的反應是取決於「變化是如何形成的」和「濱線擺移時所跨越的海岸帶形態」。為了了解這些因素，我們必須斟酌兩種情形。第一是陸地靜止，海平面的相對變化完全是由於海面位置的改變。第二是海平面靜止，陸地上升或下沉。(當然實際上兩個因素可能同時作用。)
在穩定大陸邊緣，海平面上升的影響相對比較容易預測，流域的下游部分將會被淹沒，如果沉積物的供應很充分，則會有堆積並且可能形成三角洲。接著，當新的剖面建立，更多的堆積可能發生在三角洲之上。河流縱剖面的後退不一定會延伸很遠，因而這種基準面上升的影響不必然會影響整個流域。
海平面的下降可能會產生相反的影響，也就是導致侵蝕和水系的下切。不過這種情形是否發生取決於新延長河道所流經之地表的坡降。尤其是取決於流經新出露大陸棚的河道坡降比原來（海平面變動之前）河口附近的坡降是大、是小或相同(圖17.12)。只有當新的河道坡降較大時，才會發生顯著的河流下切。並可能進而導致在原先高海平面時的河流系統的回春(
rejuvenation )。在低海平面期間河流對大陸棚的旺盛切割可能切出深谷，這些深谷在隨後的海平面上升後就形成海底峽谷(
submarine
canyons )。
橫過大陸邊緣之不同河床坡降的可能影響可以藉由觀察南非基準面的顯著下降來說明(圖17.13)。想像海平面相對下降了500m，而使目前大陸邊緣的海底地形出露。在大陸西部和南部邊緣新出露的海岸平原上之河流的坡降一般而言將會比目前海岸的平均河床坡降低。只有沿著東岸有一段濱外坡度很陡的海岸，向海的河床坡降才會顯著增加，因而河流旺盛的下切出露的大陸棚。類似的情況(雖然海平面下降幅度不像我們之前為了說明而假定的那麼戲劇化)在漸新世晚期到早中新世間可能發生過一次大海退。有趣的是，許多南非東部邊緣的海底峽谷似乎就是在此時期切割形成的。
第四紀的海平面波動曾造成過去約一百萬年間相當長時期基準面下降達100公尺，此情況曾促使大陸邊緣河谷廣泛的下切。這樣的河谷下切(
valley downcutting )在今天通常並不是很明顯，因為全新紀的海平面導致河谷加積(
valley aggradation )以及下切的河谷被沉積物掩埋。密士失必河下游河谷也許是有關河谷下切和後來又被加積的情況中被記錄的最好的一個例子（圖17.14）。在這個例子中，堆積率很高，因為大量的冰河產生的沉積物在Laurentide冰被退後時被融水從北方搬運來。根據某些解讀，密士失必河下游河谷河階堆積物顯示出幾個截然不同的沉積作用時期，間夾著河谷下切的插曲事件，這些事件可以和更新世高低交錯的海平面相互對比（圖17.15）。
第四紀海平面變化對水系產生影響的另一個戲劇性例子是亞馬孫河系統。亞馬孫河河道本身的坡降極為低緩，從安地斯山的山麓到大西洋只有0.1m㎞-1。Manaus的下游（距海大約1500㎞）的坡降只有0.03 m km-1。亞馬孫河這段下游河段有非常寬的氾濫平原，約達100㎞。這種特例大致是後冰河期海平面上升的產物。在最後（和之前）冰河期低海平面時，亞馬孫河被深刻的下切，但是後冰河期海平面的上升最初使亞馬遜河形成一個很大的溺谷( ria )。全球海平面在全新世時一旦穩定下來，富含沉積物的西亞馬孫( western Amazon )很快的就填積了這個海灣，形成當今下亞馬孫( lower Amazon )寬廣而低緩的氾濫平原。事實上，沉積物的累積率如此之快，氾濫平原的堆積物甚至阻斷了下亞馬孫主要支流的河口，像Xingu和Tapajos就是如此。
如果在海平面的相對變化中，陸地的垂直運動比海面更顯著，那麼對水系的影響將會取決於地殼變形( crustal deformation )的性質。在整個陸地等量上升或下沉的地區，所造成的影響就和海面的下降或上升相似。然而沿著被動大陸的邊緣（具有地殼彎曲的特徵，內陸上升而外海下沉），情形就很複雜。大陸邊緣彎曲度的增加總是造成海岸地區河道的坡降變陡，但是，這可能和海退及相對海平面上升與海進及相對海平面下降都有關，這取決於大陸邊緣旋轉的軸線是向陸或向海移動（圖17.16）。
另一個值得一提的更進一步的影響是水文地殼均衡( hydro-isostasy )。海平面的下降會減少大陸邊緣的負擔，因此造成它向上彎曲。這種狀況所涉及的垂直移動在多數例子中或許不足以干擾流經此大陸邊緣的河系。但是在其他的事件中這些影響可能很戲劇性。舉例來說，根據估計，在晚中新世地中海的乾化導致它西北方和東南方邊緣沿著大陸棚邊緣向下彎曲到達450m。這很可能足以造成小流量和低海岸坡降之河流的反轉。另一方面，隆河和尼羅河顯然有足夠的侵蝕力量維持他們的河道穿過陸棚邊緣。
17.6.2 海岸的影響
(
Coastal
effects )
地形學家很早就了解海平面變化對海岸地形的重要性，而且這種認知引導某些人提出所有的海岸都可以根據它們是離水的（和海平面的下降有關）或是沉水的（和海平面的抬升有關）來做有用的分類。不幸的，這種分類方式不像它最先所呈現的那麼有關。第一，因為大部分的海岸線都經歷過全新世期間海平面的相對抬升，像谷灣和峽灣這類海岸沉水的侵蝕地形特徵，分布很廣泛。第二，因為很多海岸地形不會很快地對海平面變化做調節，第四紀的快速海平面變動產生了兼具沉水和離水特徵的海岸。很多（海岸）侵蝕地形很顯然都是這樣，但是甚至也適用於對海平面變化反應較快的堆積地形。結果使得和全新世高海平面有關的現今堆積地形，經常是位於前次間冰期高海平面所堆置的沉積物上。
現今世界上海岸線的一個特徵是海灘和其他海岸堆積地形普遍受到侵蝕的現象。這顯然也和海平面的變化有關。在末次冰期( last glacial )結束時海平面上升的期間，濱線的橫越過先前的海岸平原(海進transgression)，表示有新的沉積物來源持續產生（即來自海岸平原）。沉積物中較粗的部份被向岸搬運形成海灘，或是吹向內地形成海岸沙丘。當海平面大概在距今4000年前開始在現今的位置附近穩定，就不再有新的沉積物，而且從那時開始很多海灘就發生沉積物的淨流失。
決定海岸對海平面變化之反應最關鍵的因子是大陸棚和海岸平原的形態。可以分辨出三種截然不同的影響。最明顯的是濱線移動的速率。發生海進和海退的大陸棚和海岸平原之坡降愈低緩，則在一定的海平面垂直變化量時，濱線水平變動的範圍愈大。所以，全球海水面變化引發的濱線移動，在沿著緩斜的張裂邊緣( rifted margin )，會比在活動邊緣較狹窄陡峭的大陸棚，更廣泛而快速。間冰期海平面上升時，在坡度很低緩的大陸棚，濱線移動速率很顯著( prodigious )。舉例來說，美國東岸在距今一萬八千到六千年前之間，濱線平均向內陸移動300公里，在New Jersey的速率高達每年8公尺，在Louisiana每年13公尺。就是沿著這種平緩、濱線快速移動的海岸，最可能發生近岸營力( littoral processes )沒有足夠的時間建立均衡堆積地形的情形。顯然美國東海岸就是這樣，它的大陸棚上有一系列地形帶( morphological zone )還沒有被現今的陸棚營力完全修飾，它們顯然和以前的濱線位置有關。
和海平面變化與大陸棚形態之交互作用有關聯的兩個進一步的因子是海浪能量的分配( ware energy budget )和潮差。如果一個低坡降的陸棚因海平面的相對上升而沉水，沿著大陸邊緣的潮差就會被大大地擴大( amplified )。同樣地，當濱線逐漸逼近，水深的改變速率也會部分地控制波浪能量的散逸( dissipated )，進而影響波浪所能作功的量（見13.2節）。海平面變化改變了濱線的坡降（特別是在水深不及波浪波長一半的關鍵區帶），所以會間接地影響到邊海岸波浪活動的性質。
海島提供了極佳的實驗室來探究有關海平面的變化，而且也偶然地提供了其他重要的地形學問題的研究。雖然海島的分布跨越了世界的海洋，但它們在太平洋的數目遠多於在其他的海岸。在十九世紀中期，達爾文( Charles Darwin )開始他的科學工作（較偏向地質學家而不是生物學家），提出海島只有三種類型：火山島( volcanic )、珊瑚礁島( coral reefs )以及兩種的複合。（我們現在知道這不是完全正確，有小部分的島，像印度洋中的Seychelles島，是大陸地殼的碎片（圖3.32），但是這種分類對於我們在此所關心的位在海洋岩石圈的海島是正確的。）雖然珊瑚礁在形態上非常多變化，它最終的形態是環礁，就是環狀珊瑚圍繞著一個淺水潟湖。
對十九世紀的地質學家而言，從海底升出之環礁的存在是一個謎。達爾文的地質學老師Charles Lyell認為環礁只是珊瑚長在海底火山的火山口，但是這個解釋無助於解答環礁的許多形態特徵。雖然在十九世紀和二十世紀初有很多關於環礁形成的假說，但是是達爾文在1837年首先提出我們今日都認為基本上是正確的「連接火山島和珊瑚礁」的理論。
達爾文的珊瑚礁理論在地球科學的歷史上是最著名的「科學推論」的例子，因為在他看過任何一個環礁之前就已經推導出所有的要點。在1831到1836年間他隨著HMS Beagle 探勘船環球的航行中，達爾文觀察到南美洲西岸最近顯著上升的graphic證據，他認為和安地斯山活躍的火山活動有密切的關聯。在航程中，Darwin讀了【Lyell's地質學原理( Principles of Geology )】的前兩卷，書中討論到均變說( uniformitarianism )的一個面向（結合了地球的平均形態經過地質時期仍大致維持相似的觀念），也就是地表整體而言是在一個穩定狀態( steady state )（一個地區抬升會由另一地區的下降來補償）。達爾文把這種概念用到海洋上，假定區域的升降會相吻合，然後將這個主張( proposition )和他所觀察到的（有環礁的海域和有活躍火山的地區相當分開）連結在一起。然後達爾文看出三種海島類型可以用單一發展序列的不同階段來解釋（圖17.17）。
第一階段是火山從洋底發展，以及火山出露在海平面上。火山活動最後停止，海洋珊瑚在溫暖的熱帶可以在火山週圍的淺水域成長，形成裙礁(fringing reef)。當火山下沉，珊瑚向上造礁的速度夠快使其上部表面維持在接近海平面的位置。結果堡礁(barrier reef)形成，它與部分下沈的火山之間以潟湖( lagoon )分開。最後火山完全下沉到海平面之下，留下一個環礁( atoll )，這個環礁會繼續以和下沉相當的速度向上建造。達爾文很清楚這整個理論是取決於「珊瑚向上成長的能力可以至少和火山下沉速度一樣快」，在返回英國的途中他謹慎的以經驗上的觀察( empirical observation )來證明這個假設。
達爾文的珊瑚礁理論有「簡單性」和具「解釋力」的卓越性，但是只有在板塊構造理論出現後才對火山下沉的過程有充分了解（對這個理論是非常重要的元素）。雖然對環礁的鑽探已證明（就如同達爾文預言的）厚度達1200公尺的碳酸鈣建立在火山的基礎上，但是火山沉降的潛在原因有好幾個。其中之一顯然是全球海平面的上升，但是「它所牽涉的垂直運動量」與「從不同環礁重建的下沉歷史」排除了全球海平面上升是（火山下沈）共同機制的可能。珊瑚和火山結構體對海洋岩石圈的負荷所導致的均衡下沉是另一種可能。但是，同樣地，這種情形會產生的垂直運動量遠小於許多環礁所經歷過的下沉量。所以唯一合理的機制是海洋岩石圈隨年齡增長和冷卻所導致的下沉。就如圖17.6所示，八千萬年的下沉量可達將近3000公尺。
我們現在可以藉由考慮位在移動的海洋岩石圈下之熱力異常（見4.2.1節）的影響來建立火山島和環礁發展的模式（圖17.18）。在岩石圈基部的增溫使得岩石圈的密度較低而造成它上升，因此干擾它「正常的」冷卻和下沉行為。如果熱力異常非常有力足以創造一個熱點(hot spot)，岩漿將會貫穿地殼而形成火山。然而地殼持續的運動不久就會將火山帶離熱力異常點，爆發活動也將會停止。這個火山在現今再度冷卻的海洋地殼上將逐漸被帶著遠離熱點而且逐漸低於海平面。
從今日夏威夷火山活動的中心向西北到堪察加半島的夏威夷-帝王海桌山鏈(
seamount
chain )，就是前述系列的美好例證（圖17.19）。在熱帶水域珊瑚的成長可以和這種下沉的速度並駕其驅。但是如果珊瑚移動到冷水域的話（就像夏威夷-帝王海桌山鏈一樣），珊瑚不能成長，環礁就下沉到海平面之下形成頂部平坦的海桌山(
seamounts
or guyots )。
全世界珊瑚礁的調查顯示，珊瑚礁的形態非常多樣（圖17.20）。包含顯然已經上升超過海平面至少50公尺的環礁，所以我們必須問是否前述的最簡單模型足以說明珊瑚礁的演育。答案是否定的，但是看來大部分的偏離情形可以由己知的侵蝕、造構和海準變動的影響來解釋。例如，環礁可以以兩種方式抬升。一個可能是現存的環礁被帶著越過另一個岩石圈下的熱力異常。然後它隨著所在地殼的上升而被抬高。第二個可能的機制也許只和和緩的上升量有關。當一群環礁經過岩石圈之下有熱力異常區時，如果一座新的火山出現時就會發生（圖17.21）。新火山增加岩石圈的負荷並且造成它彎曲，在緊鄰的周圍形成一圈凹溝(
moat )，而在較外圍形成拱頂(
arch )，就類似在冰被周緣的地殼突起(
forebulge )。
結果位在凹溝內的下沉而位在拱頂處的被抬升。在有些例子中，可以看到好幾個火山同時增加岩石圈的負荷，不意外的，會產生非常複雜的島嶼上升和下沉的形態（圖17.21）。因此當使用海島做為「量油尺( dipsticks )」來監測全球海平面上升時，必須非常小心，因為很鄰近的島嶼即使在全新世這麼短的時期也可能有顯著不同的海平面歷史。
直到1980年代中期，對海準面變化有興趣的人都必須從大量的期刊文獻中搜尋以獲得這方面的最新資訊。幸運的是，現在已經有一些極佳的關於海準面變化的歷史和形成原因等各方面的回顧文章。
Ø Devoy (1987a) 編輯有關海準面變化最近期最廣泛的調查資料
Ø Smith+Dawson (1983) 和Tooley+Shennan (1987) 主要是針對第四紀海準面變化
在第四紀海準面變化的證據方面
Ø Sutherland (1983，1987) 充分的討論了定年的問題
Ø Chappell+Shackleton（1986）嘗試將Chappell (1974)首先提出的Huon Peninsula的珊瑚階地序列來對比海洋氧同位素的紀錄。
有關第四紀以前的資料
Ø Bond（1979）和Harrison et al.（1981）說明在利用陸地在過去不同時期被洪水淹沒的量來重建海準面時，必須考慮陸地面積高度(continental hypsometry)的變化。
Ø Sahagian（1987）展現在估計白堊紀全球海準面的位置時，北美中央古陸區可用來當作一個「穩定的」參考構造。
Ø Payton(1977)（也可參見Vail et al. 1977a， 1977b）詳細描述以震測地層學來估算全球海準面變動的步驟，Schlee(1984)並將資料更新，Devoy(1987b)則對這個主題提出一個容易理解的介紹。
Ø 由Burton et al. (1987) ， Hubbard (1988) 和Miall (1984. 1984) 詳細的評估以震測地層學來重建海準面變化重建的問題。而Haq et al. (1987) 整合了海洋沉積物在大陸上的露頭的證據，提出了愛克森曲線(Exxon curve)的最新版本。
Ø 有關第四紀海準變化的紀錄，Mörner (1987) 對北半球一般性的回顧(應該特別注意作者很強調象地體對全球海準面的影響)； Pillans (1987) 對南半球的變化記錄做回顧。
Ø Tooley+Shennan (1987)所編的書中針對特定地區做更詳細的討論，其中包含一篇Chappell (1987)對澳大利亞重要地區晚第四紀的記錄有極佳的評論。
Ø 有關第四紀前的資料，Haq et al. (1987)總結了Exxon團隊的紀錄，而Hallam (1984)所做的廣泛評論特別有用。
有關海準面變化的機制
Ø Donovan和Jones (1979) 提出簡短但有用的有關海準面變化機制的回顧，但是要看更多的細節則必須參考針對特性機制的文章。
Ø Shackleton和Opdyke (1973)說明以氧同位素的記錄來建立冰期－間冰期和海水體積之間的連結。
Ø Matthews (1984)認為新生代早期的全球海準面變化和冰河海準變動有關。
Ø Pitman (1978) 估計中洋脊體積改變對全球海準面變化的影響，Kominz(1984)則加以改良。
Ø Harrison et al. (1981) 觀察和在海洋中沉積物堆積有關的海準面變化。
Ø Schlanger et al. (1981) 則討論因海洋地殼熱力異常引發的上升作用所造成的影響。
Ø Wyatt (1986) 推測因大陸高度面積的改變對全球海準面變化的影響。
Ø Hsü (1972) 生動的呈現地中海乾化作用的假說。
Ø Peltier (1987) 以較容易了解的方式來說明和全球冰、水質量變化有關的海準面變動的象地體模式(geoidal model)，他也曾提出此模式所根據的複雜數學分析的綜述Peltier (1982)。
Ø 評估世界特定地區的模式和非冰河作用的海準面歷史之間的一致性的研究有像Andrews (1987) 和Devoy (1987c)。
Ø Mörner (1981， 1987b)討論象地體大規模的改變對長期海準面變化的可能結果。
Ø 最後，Wyatts (1982) 和Pitman and Golovchenko (1983) 考慮在被動大陸邊緣下沉速率的改變和海進與海退的沉積序列（這是從震測地層所得到的海準面曲線的基礎）之間仍有問題的關係。
流域對海準面變化的反應還未受到相當的注意，不過在Chappell (1983)，Norman and Chase (1986)和Summerfield (1985) 的文章中對相關的因素有簡短的討論。對海岸的影響有較充分的討論，例如Orford (1987) 就曾做過詳細的回顧。近來海島已經吸引許多地球物理學者和地形學者的注意。Menard (1986) 圖文並茂的書對此主題做了極好的介紹，而Guilcher (1988) 則是以較傳統地形的角度來介紹。針對較特定的主題上， Scott and Rotondo (1983) 討論當海島在老化的岩石圈上下沈的生命史；McNutt and Menard (1978)和Spencer et al. (1987) 檢視在新火山島增加海床負載對環礁抬升的影響。閱讀達爾文對於珊瑚礁的原創研究對所有的地形學者都是很值得的經驗（現在有重印版 (Darwin 1984)），不僅是對於環礁的詳細觀察，也是恰當的應用科學方法論在長期地形發展的範例。最後，Nunn (1987)提倡把海島當作地形理論的試驗台(test-bed)的潛力；他指出和大陸地區相比，海島的地形發展控因簡單的多。