地貌学与第四纪地质学教案

地貌学与第四纪地质学教案孙如华参考书：1、王运生孙书勤李永昭地貌学及第四纪地质学简明教程四川大学出版社20082、田明中程捷第四纪地质学与地貌学地质出版社20093、曹伯勋等．地貌学及第四纪地质学．武汉：中国地质大学出版社19950．绪论（2学时）(定义、发展史、特点）教学目的：主要讲述第四纪地质学及地貌学的基本概念、研究内容、研究方法，第四纪地质学和地貌学的研究现状和发展趋势。教学重点和难点：本章的重点是地质学及地貌学、研究内容及其在水文地质及地质工程、环境地质及矿产开发研究中的意义。主要教学内容及要求：1.了解第四纪地质学及地貌学的概念、研究内容、研究方法及二者间的相互关系；2.一般了解第四纪地质学和地貌学的研究现状和发展趋势；3.了解第四纪地质学及地貌学在水文地质及地质工程、环境地质及矿产开发研究中的意义；4.了解第四纪沉积物的基本特征。0.1第四纪地质学及地貌学的由来0.1.1第四纪地质学定义：研究第四纪地壳、气候和生物界演化历史及其分布规律的科学，叫第四纪地质学（QuaternaryGeology）。发展史：古代：寻找建筑材料（砂、泥）和水;18世纪：系统研究第四纪堆积物，尤其是冰川堆积物（俄国学者，斯堪的那维亚半岛的冰盖带着砾石飘移，使得世界各地冰碛分布;19世纪：漂砾是大陆冰盖直接堆积。1829年，法国地质学家Z.Desnoyers在研究巴黎盆地时，将覆于第三纪地层(粘土、砂岩、灰岩、泥灰岩和石膏等）之上的一套松散堆积物称为第四系(纪)。稍后雷布尔指出第四纪地层是含大量现代种属的动、植物群化石与孢粉的松散堆积物。1839年，英国地质学家C.Lyell作了进一步分类，他将当时第三系上部那套70%以上的腕足均为现在属种的地层称为更新统(地层时代叫做更新世)，将更新统顶部生物残核全由现代属种组成的那套地层称为全新统(相应年代为全新世)。1907-1911年间，Haug以牛（Bos)、象(Elephas)、真马(Equas)在欧洲的突然出现作为更新世下限。1837年，Schimper根据气候变化，提出了冰川纪。1846年，Forbes将更新世与冰川纪相对比，提出更新世是世界冰川反复出现和消失、扩大和退缩时期。Marlot于1856年正式将第四纪划分成更新世和全新世，并分别与第四纪冰期与冰后期对应。其下限年代为1.8Ma前或2.5Ma前。1932年第二届国际第四纪委员会上将第四纪(系)分为四个时期：早更新世（统）、中更新世（统）、晚更新世（统）和全新世（统）。1959年我国地层会议上正式确定我国的第四纪（系）也采用四分法。第四纪特点：(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)大规模的冰川作用：地质历史上曾出现过三次全球性冰川作用(Z，C-P，Q)，最近一次是在第四纪，因此第四纪又称“冰川时期”。第四纪更新世气候冷暖交替频繁，在短短的二三百万年时间内，出现过几次大规模的冰川活动，这一现象是史无前例的。地层单位：宇、界、系、统（上中下）年代单位：宙、代、纪、世（早中晚）(3)活跃的地壳运动：就地球历史，第四纪的时间是短暂的，地壳运动却十分剧烈，不仅有起主导的水平运动，如喜马拉雅山每年向青藏高原推进8cm；德国巴伐利亚地区水平运动速度达18cm/a；印度大陆向喜马拉雅山运动速度约为1-2cm/a。垂直升降运动的幅度也十分巨大。芬兰南部沿海，现仍以0.1-0.4cm/a速度缓慢上升;丹麦西部沿海以0.1cm/a速度下降;天山的升降为1mm/a，最大达4.4mm/a。青藏高原的强烈上升和华北平原等的大幅度下降。0.1.2地貌学（Geomorphology）地貌学-研究地球表面各种形态及其发生、发展和分布规律的科学。发展史：①公元前21~20世纪的《禹贡》一书，将我国划为九州，描述了平原、丘陵、各地土壤类型、黄河长江及长江三角洲地区特点。②②公元前4~19世纪治水及修堰筑堤的水利工程。③③公元前8~公元17世纪建筑了举世无双的万里长城（历时2000多年,它东起河北山海关，西至甘肃嘉峪关。横贯河北、北京、内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃，全长约6700公里）④④公元6~7世纪开挖的京杭大运河。⑤⑤文艺复兴时代(17世纪)有了大的发展。⑥⑥俄罗斯学者指出了地貌的成因和内外地质作用的关系。19世纪前，地貌学主要局限于地貌形态的描述，诸如河谷、山脊。19世纪起，重视地貌学的成因、演化及区域特征，形成众多分支。如解释其形成过程，恢复其发展历史的成因地貌学（Geneticgeomorphology）、研究岩石对地形形成和发展作用的岩石地貌学(Lithologicgeomorphology)、研究地质构造（构造形态和运动）对地形形态的形成和发展起作用的构造地貌学(Structuralgeomorphology)、侧重研究控制各种外力过程（流水、冰川等）的气候环境对地形形态的形成和发展起作用的气候地貌学（Climaticgeomorphology）、按控制地形的各种外力地质作用再分为冰川地貌学（Glacialgeomorphology）、流水地貌学（Fluvialgeomorphology）、系统地综合研究一个地区的各种地形，则构成了区域地貌学（Regionalgeomorphology），如海滨地貌学（Coastalgeomorphology）、沙漠地貌学（Desertgeomorphology）等等。0.2第四纪地质学及地貌学的研究内容第四纪地质研究内容：地层、古气候、生物、海平面变化、新构造运动等。（1）认识第四纪沉积物的形成，第四纪地层的划分和对比，拟定第四纪地质年代表。（2）研究第四纪环境，包括地壳运动的特征、气候的演化及生物界的发展历史，并由此产生一系列分支学科：新构造运动学、古冰川学、第四纪古地理学、古人类学等。地貌学的研究内容：地球表面各种形态特征、塑造地表形态的动力、地貌发育演化规律以及地貌的内部结构及地貌的空间分布规律，并根据地貌发育演化的规律来利用改造自然。0.3地貌学及第四纪地质学的研究意义第四纪距今只2-3Ma，地球上发生了一系列重要事件：人类出现与发展、冰期出现、全球气候的冷暖交替、频繁强烈的地壳运动、海平面大幅度的升降等等。上述变化直接或间接影响人类发展与演化，因此第四纪与人类的关系最为密切。第四纪地质学19世纪从地质学中分离出来，逐渐成为一门独立的学科。0.4第四纪地质学与地貌学之间的关系第四纪地质学堆积物塑造地貌形态地貌学貌学与第四纪地质学的联系为什么我们将两门课合在一起上呢？1、地貌学与第四纪地质学均属于地球科学。它们阐述地球最近代的历史。地貌学的研究在很大程度上是研究剥蚀与堆积的关系，而目前地表形态大都形成于第四纪，第四纪地层正是近期地貌演变的天然记录，因此，地貌学与第四纪地质学有着不可分割的联系。在地表形态形成过程的同时，也就形成了第四纪沉积物的形成过程。2、地貌学与第四纪地质学不仅研究的时空范围一致、研究对象和内容类同，而且研究方法亦有许多相似的地方．区域调查、沉积物岩性、岩相分析、动力分析、地球物理方法、同位素测年、遥感遥测等新技术等，都是两者共同的研究方法．3、在理论和生产实践上它们也有紧密联系．地貌工作者必需具有较充实的第四纪地质理论基础，才有可能对地貌发展的趋向进行预测性的研究．研究第四纪地层时又往往借助于地貌学的方法。相辅相成，互相促进，成为兄弟学科。0.5地貌学与第四纪地质学与其他学科的关系地貌学与第四纪地质学则研究地球表面及其环境，重点研究地表与其他圈层、特别是岩石圈层间的相互影响和相互作用。1、地貌学是地质学与自然地理学之间的边缘学科．研究地貌形成的内动力不仅要研究各种构造型式(褶皱，断层)和岩石性质对地貌发育的影响，而且要研究造成地貌的机制、时代、性质和强度等，这些都与大地构造学、岩石学，新构造运动学等地质学的分支学科紧密联系．2、地貌学的理论和方法又是新构造运动和地震地质研究的重要手段，所以地质界认为地貌学是动力地质学或物理地质学的一部分．地貌形成的外动力与地球外部圈层息息相关，因而地貌又是地理环境的组成要素。研究地貌的外动力需要有较深的自然地理学基础；自然地理学以及自然地理学的综合研究，地貌又是主要的因素和条件，因此地貌学又是自然地理学的一个分支。3、第四纪地质学是历史地质学的一个分支，它把第四纪自然环境作为其研究的主要内容．在研究气候与海面变化、新构造运动、生物界与古人类的演化中，必须要有丰富的动力地质学、地史学、沉积岩石学，考古学及自然地理学等的基础知识，同时它本身又构成这些学科的研究基础。地貌学，第四纪地质学与上述各地球学科密切相关，彼此都利用对方有关的理论方法来从事自身研究，相互促进学科的发展。0.6第四纪地质学及地貌学研究进展第四纪地质学研究地层成因有了全新的认识研究手段测年技术、深海氧同位素研究、海洋微体古生物研究等等。地貌学研究定性定量陆地地貌海底地貌。3S技术的发展，使地貌研究在宏观和微观方面均有重大进展。1.第四纪地层划分（6学时）教学目的：主要讲述第四纪地层划分方案，划分方法，中国不同地层的第四纪地层系统。教学重点和难点：重点是第四纪地层划分方法及第四纪地层划分。难点是中国不同地区第四纪地层系统的建立。主要教学内容及要求：1.掌握第四纪地层划分标志（古气候、古生物、古人类、构造和地貌；岩性和岩相、同位素年龄、古地磁等）；2.了解当前第四纪下限划分的几种观点；3.掌握第四纪划分及各世的绝对年代界限；4.掌握第四纪一些常用的测年方法；5.掌握中国第四纪地层的基本特征；6.掌握华北及华南地区的第四纪地层系统；7.了解东北、西北、西藏地区第四纪地层的基本特征。1.1第四纪地层划分1划分方法（1）岩石地层学方法据第四纪地层的岩石学特征把第四纪堆积物划分为代表一定时间的岩石地层单位，并把它们按时间顺序排列起来，形成一种岩石地层顺序，是一种直观、实用的方法。与古、中生代地层不同，第四纪陆相地层（不连续、时间上互相超覆）所占比重较大，决定了该方法使用的局限性，即只能在局部地区内对比。（2）生物地层学方法根据堆积物中所含生物残骸的鉴定，划分为一些生物地层单位，并按时间把它们排列成为生物地层顺序。即利用生物发展的不可逆性，判别地层新老关系，同时根据第四纪地层中生物共生组合，如大熊猫―剑齿象动物群来划分与对比地层，建立生物地层层序。第四纪生物群的一个显著特点是含有现代生物种属，且时限短。（3）年代地层学方法（最可靠的）根据第四纪堆积物及其所含生物残骸的同位素年龄资料，按年龄关系划分成为一些时间（地质年龄）地层单位，并建立起一种地层顺序的方法。由于它不涉及具体岩性，有利于洲际间的地层对比，由于这种资料依赖于测年资料（同位素法），测年的精度直接影响到对比的精度。（4）地貌学方法由于第四纪堆积物与由其所组成的堆积地形（地貌）是同年龄的，不同地貌部位，第四纪堆积物不同。只有运用地形形成的阶段或年龄，将第四纪堆积物划分为一些地貌地层单位，并将它们按时间顺序排列起来。该方法对层状地貌如夷平面、剥夷面、阶地及层状溶洞的研究在区域地层对比中十分有用。（5）气候地层学方法冷暖交替是第四纪气候的主要特点，根据这一特点，将第四纪地层划分成一系列的暖期地层单位和冷期地层单位，在区域性地层划分和对比中非常实用。(6)构造方法利用第四纪地层中的不整合面和侵蚀面，作为第四纪地层的划分标志。(7)比较岩石学方法（狭义的岩石地层学方法）利用沉积物岩石学上的差别来划分地层的方法。利用沉积物的颜色、成分、结构、沉积韵律，构造变动，成因类型、风化程度及矿物组合等特征对比同一盆地和同一钻孔岩芯的地层是很有效的。(8)古人类与考古地层学法古人类化石及文化遗物是第四纪分期的主要依据之一。第四纪又是人类出现和发展的时代。根据对第四纪堆积物中所含古人类残骸及其文化发展顺序的研究，如直立人、早、晚期智人的年龄研究，各种石器时代不同工具的特点研究等，所进行的第四纪地层划分的方法。(8)地球化学方法利用沉积物的化学性质（化学成分及丰度）在垂向上