1.第四纪地层划分

1.第四纪地层划分（6学时）（1）掌握第四纪地层划分方法（古气候、古生物、古人类与考古、构造和地貌；岩性和岩相、同位素年龄、古地磁等）；（2）掌握第四纪划分及各世的绝对年代界限；（3）掌握中国第四纪地层的基本特征；（4）掌握华北及华南地区的第四纪地层系统；（5）了解东北、西北、西藏地区第四系基本特征。难点是中国不同地区第四纪地层系统的建立。1.1第四纪地层划分1划分方法2第四纪的下限问题1.2第四纪的划分1.3中国第四纪地层1.3.1华北地区第四纪地层下更新统--泥河湾组（Q1）上更新统--丁村组（Q3）中更新统--周口店组（Q2）全新统--近代沉积（Q4）1.3.2东北地区第四纪地层（1）下更新统白土山组（3）上更新统诺敏河组（2）中更新统大青山组（4）全新统1.3.3南方地区第四纪地层（1）下更新统(元谋组)(二次冰期，一次间冰期)（2）中更新统(一次冰期，一次间冰期)（3）上更新统(一次冰期，一次间冰期)（4）全新统(冰后期)1.3.4西北地区第四纪地层1.3.5西藏地区第四纪地层（1）下更新统（2）中更新统（3）上更新统（4）全新统1.1第四纪地层划分•第四纪陆相地层多为松散堆积物，形成时间短，岩相变化大，地层划分对比方法和原则，一般应用古气候冰期与间冰期、古人类与考古学方法，以及综合应用等各种测试手段。（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。1划分方法（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，按年龄关系划分出时间（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）在垂向上的变化进行地层划分和对比。在同一沉积盆地中，如水化学成分、酸碱度与水的物理状态（温度、压力等）基本一致时，同期沉积物的化学性质也应基本一致。反之则不同，尤其是稀有元素、放射性元素等的丰度在垂向上的变化。如碳酸盐沉积物中氧同位素比值（δ18O）是一重要参数。18O的丰度是沉积时水温的一个函数，低温时的碳酸盐中18O含量比高温时沉积的略为大一些。此外还有古地磁法、古土壤地层学法、海面地层顺序法等。2第四纪的下限问题地学界对第四纪下限的认识很不一致，有些人主张把第一次冰川作用的时间作为第四纪的开始，为距今3.2Ma。但由于冰川作用遗迹保存困难且作用开始时间全球不一致，故利用冰川作用开始时间作为第四纪的下限是有困难的。也有人把人类的开始作为第四纪的下限，但随着人类化石的不断被挖掘，人类出现的时间也由1Ma推溯到3.5Ma，因此利用人类出现的时间作为第四纪的下限是不合适的。1948年18届国际地质大会将象属（Elephas)、牛属（Bos)、和马属（Equus)的出现作为第四纪的下限层位。意大利北部(法国)的Villafranchian动物群具有这一特点，因此长期以来把维拉弗朗作为第四纪的下限层位。我国的泥河湾动物群也具有这一特点，故该层作为我国的早更新统。经过20年的研究，目前认为：意大利的弗里卡（Vrica）剖面可作为划分第三和第四纪界限的层型剖面。因该剖面系海相沉积，地层出露良好、连续，未受构造扰动，易采样，含有适合远距离对比的浮游有孔虫化石及可做同位素测年的火山灰层，并具有一定厚度（400余米）。第三纪与第四纪的界限位置，还有以下几种观点：（1）划在意大利剖面的Astian与Piacenzian层之下。在海洋剖面中，这一边界被划在Globorotaliamiocenica的底部。在古地磁表中，划在Gilbert世的底界。距今3.4Ma。（2）划在西欧(法国)的中Vilafranchian层之下，接近Gauss世与Matuyama世的边界，大致为2.5Ma。（3）1948年伦敦第18届国际地质大会建议陆相沉积物以法国Vilafranchian的底界为界，海相沉积物以意大利北部含北极软体动物和底栖动物群的Calabrian为底界；划在有孔虫Globaratatrancatulinoides带的底部；位于古地磁的Olduvai事件范围内，距今1.87-1.67Ma前。这一边界得到许多地学者的认同。（4）划在西欧的Cromerian层之下，古地磁Matuyama-Brunches边界之下，接近0.75Ma。（5）古地磁Mammoth事件底部，或Gauss-Gilbert世之间，3.15-3.4Ma。1.2第四纪的划分第四纪更新统更新世（Pleistocene）（四次冰期和三次间冰期形成的堆积物）晚更新世上更新统最近一次间冰期底部，距今12.5万年中更新世中更新统第二次间冰期底部，距今100万年早更新世下更新统180~250万年全新统全新世(Holocene)（冰后期的堆积物）最末次冰期后，距今1万年第三纪沉积环境陆地环境海陆过渡环境海洋环境地面环境水下环境滨海环境残留海水环境浅海半深海深海沙漠冰川河流湖泊沼泽滨岸河口三角洲泻湖-湖海侵蚀环境：山地、喀斯特第四纪沉积环境：洞穴环境大陆冰川冰海(有大量冰块、冰山漂浮)第四纪沉积物特点：1、陆地上第四纪沉积物除在特殊条件下固结坚硬外，一般呈松散或半固结状态。2、在松散堆积物中，生物化石丰富，在海相地层中，微体生物遗体化石分布广泛。3、第四纪陆相堆积物因受内、外动力作用，地貌、岩性、气候、水文等影响，形成不同类型堆积物，使其地层性质、厚度及空间分布变化大。4、第四纪是人类出现与发展的时代。人类化石与文化遗址成为第四纪地层的重要标志之一。第四纪沉积物（松散堆积物）类型1、残积（el）：基岩遭受风化（物理、化学及生物）作用后，残留原地的产物（残积物、土壤与风化壳），一般未经搬运。剖面至下而上分为基岩带、弱风化带、中至强风化带。2、坡积（dl）：重力作用下，由雨水与雪水冲刷搬运，在山坡与山脚下堆积的风化产物。3、重力堆积（xd）：重力作用下，崩塌的巨大石块与乱石，搬运至山坡或山脚堆积的粗碎屑物。4、滑坡堆积（del）：重力、地下及地表水作用，使整个岩体沿斜坡下滑，产生的堆积物。5、土溜(泥流)堆积(s或df)：斜坡土层经雨水充分渗透成塑状，重力作用下，沿坡面向下滑动，形成堆积物。6、冲积（al）：河流堆积，又称淤积物，分布在河谷。7、洪积（pl）：暂时洪水形成的堆积物。分布在山谷口或山前平原。8、湖积（l）：湖盆里的堆积物。有机械、化学及生物作用所形成的各种堆积物。9、沼泽堆积（h）：由生长茂盛的植物，在经常积水的沼泽地，以生物与化学作用为主形成的堆积物。10、海相沉积（m）：由波浪或海流搬运、化学与生物作用形成的堆积物。11、冰碛（gl）:冰川堆积物。无层理，砾石无定向排列，大小混杂，无分选，磨圆差，常有磨光面12、风积（eol）：由风力吹扬，形成风成砂和风成黄土堆积物。13、洞穴堆积（gr）：由洞穴中重力堆积的角砾及地下水机械和化学作用在岩石裂隙和溶洞内沉积的石钟乳、石灰华和地下河和砂砾粘土等构成。还有：冰水沉积（fgl）、火山堆积(β)、人工堆积(a)、冰湖堆积(lgl)、化学堆积（ch）1.3中国第四纪地层23个省4个直辖市（北京、天津、上海、重庆）5个自治区（广西、内蒙古、西藏、宁夏、新疆）2个特别行政区（香港特别行政区、澳门特别行政区）黄河长江黄河我国第四纪沉积物分为三个区域：1、青藏高原及其邻近地区，气候干燥寒冷，有较大面积的冰川和冻土分布，沉积物有冰川、冰水、冰缘堆积、湖积、洪积、冲积、冰缘黄土和各种重力堆积。2、秦岭大别山以北的西北、华北、北方和东北区，属干燥半干燥气候，季节性变化极为明显，沉积物富含钙碱性，以黄土堆积为主。3、秦岭大别山以南的广大南方地区（华南、西南），其中华南区受季风气候影响大，气候温暖潮湿，沉积物以富含Fe、Al质的酸性成分为主，红土堆积，沿河沉积相的砂砾层也很发育中国地理位置分区昆仑山华北地区西藏地区南方地区东北地区北方地区西北地区1.3.1华北地区第四纪地层华北区东至滨海，西达甘肃，北起内蒙古，南抵河南中部。气候：据岩性和化石判定，Q1开始气候温暖湿润，湖水为淡水，水域狭窄，沉积物较粗大，中期发育蒸发岩，代表气候干燥；Q2气候湿润温凉，湖面扩大，沉积物厚度小而面积广；Q3后期气候变干，湖泊收缩直到全部消亡。地层：第四系各统发育齐全，沉积物富含钙质或碱性成分，沉积物呈白、灰白及黄色，以黄土堆积为主，西北部分区有冰川、湖泊及山麓-冲积等。下更新统为泥河湾组（午城黄土）及其同期沉积；中更新统为周口店组（离石黄土）及其相当地层；上更新统为丁村组（马兰黄土）及其相当地层；全新统为近代堆积层。下更新统----泥河湾组（Q1）•标准剖面（1954）在河北阳原县泥河湾村，一套河湖相沉积•沉积厚度500-600m•分上、下两段其间有一侵蚀间断面。•下段为浅红、棕及微绿色砾石层及砂层，夹粉砂和粘土层，含淡水蚌壳，称绿泥河湾组。•上段为浅红、黄棕、浅绿、灰白色砂层及粘土层，称黄泥河湾组。含三趾马―真马动物群及大量软体动物化石，第三纪动物少量残留，如长鼻三趾马、板齿犀等，第四纪属种大量出现，如马、野牛、象、步氏大角鹿等，森林草原环境。•泥河湾组广泛分布在河北、陕西、山西等省的大中型山间盆地和谷地中。华北区与泥河湾组相当地层还有河南三门峡地区的上三门组、陕西榆林的上榆林组，它们也是Q1河湖相沉积。黄土高原广泛分布的山西吕梁山的午城黄土亦属早更新世堆积物。•午城黄土：在山西隰(xiˊ)县午城镇，暗红色亚粘土，质地粘重，厚20-50m，除有厚约4.5m沙质黄土外，主要有18-20层的黄土与古土壤相间组成，愈往下黄土和古土壤的间隔愈小，内有长鼻三趾马和中国貉等化石，与下伏上新世呈不整合接触，底界古地磁年代为2.47Ma。•土壤：地质学家认为土壤就是破碎了的陈旧岩石。或认为土壤是坚实地壳最表面的风化层。植物营养学家认为土壤是植物养料的贮存库。认为土壤是能生长植物的那一部分地壳。19世纪70～80年代俄罗斯学者，土壤发生学派创始人道库卡耶夫（B·B·Докучаеь）把土壤作为独立的自然体，认为土壤是五大成土因素—生物、母质、气候、地形和时间综合作用的产物。在土