第四纪地质学笔记整理.docx
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第四纪地质学笔记整理
第一章绪论（略）
表1 第四纪地质年代表
（据InternationalStratigraphicChart,2009.表格中数据为下界年龄）
第二章第四纪地貌和地球环境变化动因概述
一、第四纪的基本特点
①人类出现：
由猿演化为人是哺乳动物演化中的重大事件,是最近几百万年的事,因此有人把第四纪称为“人类纪”或“灵生纪”。
②大规模冰川作用：
第四纪时期,地球两极均存在大陆冰盖,因此第四纪又称“冰川时期”。
③海平面变化：
第四纪时期由于气候的冷暖波动,发生了频繁的、大幅度海平面升降。
④活跃的地壳运动：
水平运动（如印度大陆向喜马拉雅山的移动）
垂直运动（如青藏高原的强烈隆升和华北平原等的大幅度下降）
⑤其他：
如广泛堆积陆相沉积物和矿产；人类活动增强以及各种灾害改变人类生存环境。
二、第四纪沉积物
（一）第四纪沉积物基本特征
①岩性松散（除海滩岩、火山岩、强钙质胶结的沉积物外）——是确定第四纪沉积物的重
要特征。
②成因多样 ————几乎包括了所以外力成因的沉积物。
③岩性岩相变化快——同期沉积物可在短距离内发生相变,厚度小而多变（山顶到山脚），划分对比困难，研究难度大
④厚度差异大————厚度从厘米级到数百米。
⑤不同程度地风化——
如早更新世：
全风化到半风化 中更新世：
半风化晚更新世：
薄的风化皮 全新世：
未风化
⑥含哺乳动物化石及古文化遗存——多存于洞穴堆积、河湖相堆积。
（二）第四纪沉积物岩性
第四纪沉积物岩性有：
碎屑沉积物、化学沉积物、生物沉积物、火山堆积物、人工堆积物。
表2 碎屑粒级分类与Φ值关系
（三）第四纪沉积物成因研究
1、第四纪沉积物的成因类型标志
1）沉积学标志
（1）岩性
Ⅰ.砾石（（>2mm））a.砾性（不同成因的沉积物砾石的岩性不同） b.砾径
c.砾向 d.砾态（圆度球度扁平度）
e.表面特征（擦痕擦口压痕撞痕砸痕） f.风化程度（全风化半风化未风化）
Ⅱ.砂和粘土（<2mm） 砂、亚砂土、亚粘土、粘土
a.粒度特征
b.石英砂的表面特征
（2）沉积结构
Ⅰ.流动营力结构
a.定向结构 叠瓦式 河流
b.非定向结构离散式 急流快速堆积
弥散式无数细小角砾弥散分布在砂土中 片流
充填式巨砾间充填无数后续水流的细砾 河流和洪流
Ⅱ.非流动营力结构
a.定向结构
冰楔式（冻融作用挤压） 多边形式（冻融作用）
b.非定向结构
架堆式（重力堆积以点接触） 层间式（假层理）
（3）沉积构造
Ⅰ.层理 Ⅱ.楔状体 Ⅲ.结核
Ⅳ.网纹构造（蠕虫构造） 中国南方亚热带第四纪红土中的一种普遍次生构造。
特征是白色粘土条带穿插于红土中。
2）地貌标志
（1）直接地貌标志 河流－－阶地 洪流－－洪积扇
（2）间接地貌标志 相关沉积物：
地貌与沉积物的相关性
3）环境标志
（1）有机环境标志
Ⅰ.海相化石 Ⅱ.淡水化石 Ⅲ.其他陆相生物化石
（2）无机气候标志
Ⅰ.黄土、岩盐、石膏－－干旱;红土风化壳－－温暖、潮湿 Ⅱ.粘土矿物
大类
成因组
成 因
类 型
成因亚类
大陆沉积系统
残积组
残积物
el
各种风化壳
土壤
pd
现代土壤古土壤
崩积物
col
斜坡组
（重力）
滑积物
dp
土流堆积物
sl
流水组
坡积物
dl
洪积物
pl
扇顶扇形边缘相
冲积物
al
河床河漫牛轭湖
泥石流堆积物
df
溶洞堆积物
ca
化学角砾骨化石
地下水组
泉华
cas
地下河堆积物
call
地下湖堆积物
cal
湖沼组
湖积物
l
淡水咸水湖积物
沼泽堆积物
fl
大类
成因组
成 因
类 型
成因亚类
大陆沉积系统
冰川冻土
冰川堆积物
gl
终积侧积底积等
冰水堆积物
gfl
冰湖堆积物
lgl
融冻堆积物
ts
石海融冻泥石流
风力组
风积物
eol
风成黄土
eol-ls
混合成因
残坡积物
eld
坡冲积物
eld
冲洪积物
alp
冲湖积物
all
大类
成因组
成 因
类 型
成因亚类
海陆过渡
系统
海陆交互
河口堆积物
mcm
泻湖堆积物
mcl
三角洲堆积物
dlt
海洋系统
海洋沉积
滨岸堆积物
mc
海岸生物堆积物
mr
浅海堆积物
ms
深海堆积物
md
其他
成因不明堆积物
pr
内力作用堆积物（火山、古地震）
人工堆积物（a）化学堆积物ch
生物堆积物（b）
2、第四纪沉积物成因类型及其分类
附：
各种成因沉积物的野外鉴定
1、坡积物：
（1）分布：
山坡坡脚。
形成坡积裙
（2）岩性：
以砂、粉砂和亚粘土为主。
角细砾以棱角—次棱角状为主，成分与斜坡上基岩一致。
（3）结构与构造：
平面上近坡部分以粗粒为主，夹细粒碎石砂土透镜体，宽度和厚度不大。
中部以亚砂土或亚粘土为主，夹少量碎石透镜体，宽度和厚度最大。
近谷底部为亚粘土，厚度不大；有时过渡为坡积——冲积层。
垂直坡面上：
形成自下而上由碎石——亚砂土——亚粘土构成的韵律层。
表面常发育古土壤。
坡积物层理与坡面倾向、倾角大体一致，岩屑扁平面多顺坡向排列，长轴与坡向近垂直。
（4）厚度 与斜坡形态和坡面流速有关。
2、洪积物：
（1）分布：
冲沟口。
形成洪积扇；泥石流的扇形地貌不明显，冲沟中堆积物较多。
注
意与冲积扇的区别
（2）岩性：
主要是砾石、砂、粘土混合物，很少发现化学沉积物。
砾石的磨圆差，粒径大小悬殊。
泥石流的砾石悬殊更大，表面泥质更多。
洪积物具有相带性，泥石流沉积物不具有相带性。
（3）结构与构造：
具“多元结构”：
槽洪相粗粒沉积物成条状由扇顶伸入，剖面上呈各种透镜状，常与细粒沉积物交互，呈现不连续层状，称“多元结构”。
砾石透镜体代表古河道位置。
砾石ab面逆指上游。
洪积物的磨圆度较低,一般介于次圆状和次棱角状之间。
洪积物的层理不发育
3、冲积物：
（1）分布：
河谷及谷坡。
形成台阶地貌。
（2）岩性：
主要是砾石、砂、粘土。
具有明显的分层特征。
砾石层、砂层、粘土层分开。
砾石成分复杂,往往具叠瓦状排列。
砂和粉砂的矿物成分中不稳定组分较多。
碎屑物质的分选性较好。
碎屑颗粒的磨圆度较高。
（3）结构与构造：
冲积物层理发育，类型丰富，层理一般倾向河流下游。
冲积物常呈透镜状或豆荚状，少数呈板片状。
冲积物往往具有二元结构，下部为河床沉积，上部为河漫滩沉积。
4、冰碛物和冰水沉积物：
（1）分布：
冰碛物比较复杂。
冰水沉积物多分布在低处。
（2）岩性：
主要是砾石和粘土。
杂乱堆积。
具有泥包砾现象。
砾石大小相差悬殊。
磨圆和分选多很差。
砾石的表面具有压坑、擦痕、磨光面。
五角状、三角状、熨斗状
（3）结构与构造：
无层理，杂乱堆积。
砾石的a轴平行冰川运动方向。
野外需要测量
a轴的方向。
5、重力堆积物：
（1）分布：
陡壁下。
形成倒石锥或倒石堆。
（2）岩性：
主要是角砾石。
粘土极少。
砾石大小相差悬殊。
磨圆和分选多很差。
具有撞击痕迹。
（3）结构与构造：
无层理，杂乱堆积。
无磨圆和分选性。
砾石之间为架状接触。
6、洞穴堆积物：
（1）分布：
岩溶洞穴或裂隙。
应区分洞穴堆积和裂隙堆积。
洞穴堆积分布溶洞中。
裂
隙堆积分布裂隙中。
（2）岩性：
主要是砾石、角砾石、粘土、钙板、钟乳石。
流水沉积：
砾石层、粘土层； 重力堆积：
角砾石； 化学沉积：
钙板、钟乳石
（3）结构与构造：
流水沉积：
层理发育，砾石磨圆和分选性较好。
重力堆积：
无层理，砾石棱角状。
化学沉积：
发育纹层层理。
三、地貌
（一）地貌形态
地貌形态测量指标：
高度坡度地面破坏程度
（二）地貌成因
地貌是内、外地质营力相互作用的结果。
内力地质作用是地球内部深处物质运动引起的地壳水平运动、垂直运动、断裂活动和岩浆活动，它们是造成地表主要地形起伏的原因，其发展趋势是向增强地势起伏方向发展，如山岳平原的形成及其相对高度的增大变化。
外力地质作用是太阳能引起的流水、冰川和风力等对地表的剥蚀与堆积作用，其作用趋势是“削高补低”向减小地势起伏，使其往近海洋水准面方向发展，这一过程塑造成多种多样的地表外力成因地貌。
（三）地貌相对等级分类：
（1）巨型地貌 大陆、洋盆、大陆边缘
（2）大型地貌 山地、丘陵、平原
（3）中型地貌 山岭（分水岭）、谷地（河谷）
（4）小型地貌 断层崖、地震裂缝…
（5）微型地貌 山洞，岩峰…
（四）地貌发展的旋回性
美国地貌学W.M.Davis提出侵蚀旋回学说，即指假定有一地块，原始面非常平缓，在某一地质时期突然抬升，抬升后遭受河流的侵蚀和流水剥蚀，根据剥蚀程度，分为：
a.幼年期：
短暂而起伏迅速增加。
峡谷V字型，高差大。
b.壮年期：
“起伏最强烈，地形变化最大”。
河谷侵蚀，斜坡大量发育，峡谷变宽谷。
c.老年期：
起伏微弱而无限延长（指时间）。
山坡消失，在分水岭之间残存有小小的残丘。
形成老年期的时间需很长。
地貌旋回是美国人戴维斯（W.M.Davis）1899年提出的一种地貌发展的理论模式。
一个平坦地区由于地壳运动而被抬升，其后在长期地壳稳定条件下，地貌受长期侵蚀作用，经历幼年期、壮年期、老年期的地貌发育阶段，称为一个侵蚀旋回。
再一次的地壳运动后，准平原再度被抬升，地貌又进入一个新的侵蚀旋回，称侵蚀回春。
后来戴维斯又考虑到其他外动力地质作用，划分了冰蚀旋回、干燥旋回、海蚀旋回等。
这一学说，从发展的观点提出了地貌发展的阶段性，对地貌学的发展有着深刻的影响，但他所假设的构造运动条件过于简单、机械，对侵蚀旋回发育阶段仅用演绎的方法，是比较片面的。
四、第四纪地球环境变化动因概述（展开论述Ref.）
（一）第四纪气候变化 Keywords:
太阳辐射，大气环流与季风，洋流系统快速调整
（二）新构造运动 Keywords:
地壳双模式分布，青藏高原隆升（例）
（三）人类活动影响 Keywords:
荒漠化，盐碱化，CFCs，核冬天
外因：
太阳辐射量，地球轨道参数变化，彗星撞击等。
内因：
岩石圈板块构造
Ref.
WilliamsM.A.J.etal.QuaternaryEnvironments.刘东生等[译]第四纪环境.北京:
科学出版社,1997:
13-21.
第九章第四纪沉积物年龄测定与古环境参数研究方法概述
一、第四纪沉积物年龄测量方法（据）
1.放射性定年法
（1）宇宙成因核素
①14C法
14C测年是全新世及晚更新世最常用、一般也最可信的方法,其理论严格,技术成熟,而且
适用于14C测年的样品品种多且容易找到。
14C法可测对象包括树木、木炭、泥炭、粘土、贝壳、珊瑚、钙质结核、洞穴沉积物等。
适用测年范围100aBP~50kaBP.近年来,由于小样品14C低本底测量技术的发展,以及AMS技术的应用,不仅使其测年下限可延长至7万年,而且用于分析14C的样品量少至10毫克甚至几十微克,从而开拓了14C法研究的新天地。
如夏商周断代的年龄框架就是通过14C年龄测定建立的。
②10Be
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