第四纪地质学与地貌学

第四纪地质学：是通过对距今二、三百万年以来（第四纪）的沉积、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律进行研究进而恢复第四纪地质历史的一门科学。特点：1、人类的出现和人类文明的发展；2、气候发生了显著的降温，并出现明显的冷暖波动；3、地壳运动异常活跃；4、哺乳动物繁盛时代；5、陆相沉积物广泛发育。主要研究内容1、第四纪气候；2、第四纪生物界；3、第四纪沉积物的研究；4、第四纪构造运动；5、第四纪地层的划分和对比地貌学：研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。研究对象：地球地表形态。研究内容：1、研究地貌形态特征（几何特征和组合规律）；2、研究地貌形成的动力作用，发生发展的过程；3、研究地貌的组成物质，特别是堆积物质的组成物质；4、研究地貌的形成年代；5、利用侵蚀和堆积的相关性原理；6、地貌发生的阶段和规律。新构造运动：新第三纪（N）以来发生的地壳构造运动。新构造运动的标志：1、地质表现：新地层的变形与变位；2、地貌标志：直接地貌标志、间接地貌标志；3、沉积物标志：分布、成因类型与岩相、厚度；4、火山活动；5、地震；6、大地测量与地球物理异常。研究方法：1、定性法：1）地质法2）地貌法3）历史考古法；2、定量法：仪器法。新构造：由新构造运动造成的地层、地貌和构造变形或变位叫做新构造。活动构造：现今仍在活动的构造。活动断层：近代地质时期（第四纪）和历史时期有过活动，现代正活动或将来有可能活动的断层。第四纪地质学、地貌学和新构造运动之间的联系：1、时间上：第四纪研究260万年以来的现象；地貌的基本形态奠基于新生代；新构造运动开始的时间，新近纪——第四纪。2、空间上：第四纪堆积物都分布于地表或地下不深处；地貌是地表形态；构造运动控制地表形态和第四纪堆积物分布。3、成因上:地貌学的基本原理：是指内力和外力共同作用的结果。4、研究方法:三者之间相互关联。5、实践应用:南水北调，西气东输，青藏铁路。第四纪地质和地貌研究的意义：1、理论意义；2、第四纪资源的开发利用；3、工程建筑；4、自然灾害与环境变化研究；5、历史时期人类活动对环境的影响密切构造地貌：由内力地质作用（构造运动、岩浆活动、变质作用）所造成的地表形态。识别标志：构造面（岩层层面、褶皱面、断层面、侵入岩体表面、侵入岩体与围岩的接触界面等）与地表面基本一致，就称为构造地貌。水平岩层构造地貌：由沉积盆地的水平岩层经构造上升受剥蚀形成。（图ppt02第3页）演化过程：1、地壳上升形成构造高原；2、在高原边缘外力剥蚀，形成构造阶地；3、进一步剥蚀，构造阶地—方山阶段；4、沟谷变宽，被剥露出来的坚硬岩层形成方山；5、尖山阶段；6、剥露构造平原阶段。构造平原/高原：形态特征:顶部平坦，面积巨大。形成机制(过程)：隆升—剥蚀。构造阶地：由水平岩层构成的阶梯状地形。特点：①由水平岩层组成；②坚硬岩层构成阶地面或阶地陡坎的上部，软弱岩层构成阶地陡坎的下部；③阶地面倾向受岩层倾向控制（河流阶地倾向河床）。④只反映岩性的差异，不反映构造运动的阶段性。形成过程：地壳上升，节理，侵蚀，小沟槽，切入软岩层后侵蚀加快，坍塌，沟谷扩大加深……构造阶地。方山：由水平岩层构成的孤立的平顶山。尖山：方山进一步发展，顶部呈锥形。丹霞地貌：一些中新生代的红色盆地堆积，经构造上升和流水切割，由水平岩层构成一种顶平、坡陡、麓缓的地形。主要由第三纪红色砂砾岩组成。剥露构造平原：地壳上升以后，如果长期处于静止状态，那么，构造阶地、方山、尖山等全部被破坏掉，由被挖掘出来的坚硬岩层组成新的地表面。原生褶曲构造地貌：由新构造运动造成。1、活动褶曲构造山地：活动褶曲构造山地是在强烈的水平挤压作用下，地表褶曲隆升形成山地。2、挤压构造盆地：1)形态特征：狭长的压缩盆地，边界常常锯齿状2)形成机制——强烈水平挤压，地表拗陷或沿边缘的逆断层不断收缩3)结构：结构复杂，内部有很多次级隆升与沉降单元。3、拱曲上升与阶地变形：伴随着山地的拱曲上升，河流阶地一般发生拱曲变形。形态特征：背形隆起或穹窿形隆起。形成机制：水平挤压或向上的垂直应力作用使局部上升。阶地纵剖面图的绘制：当河流弯曲时，选择一个平行河流总体流向的方向作为剖面方向，然后，将河床、河漫滩、阶地的高程投影到纵剖面图上，就得到阶地纵剖面图。次生褶曲构造地貌：地质构造受剥蚀而形成。1、背斜山和向斜谷：形成机制：水平挤压或垂直力作用，形态特征：狭长的山体和谷地。2、向斜山和背斜谷：形态特征：狭长的山体与谷地，形成机制(过程)：背斜顶部受挤压而形成节理，易风化剥蚀，形成背斜谷；向斜不易风化剥蚀，形成向斜山。3、单斜构造：背斜或向斜构造受到剥蚀，其中任何一翼便成为单斜构造。单面山：沿岩层走向延伸，两坡不对称，一坡短而陡，另一坡长而缓。岩层倾角一般小于35o。猪背脊：岩层倾角较大的单斜构造地貌。岩层倾角一般大于35o。4、受褶曲构造控制的河谷：按河流流向与岩层产状的关系分为：①顺向河：顺着岩层倾向发育的河流；②次成河：地表岩层遭受侵蚀，软弱岩层形成负地形，这种沿软弱岩层发育的河流，称次成河，次成河一般为顺向河的支流；③逆向河：次成河下切侵蚀后，逆着岩层倾向发育的河流，流向与岩层倾向相反；④再顺向河：原始构造被破坏后，沿着新露出的坚硬岩层层面发育的河流。穹隆构造地貌：穹隆是一种没有明显走向的背斜隆起，平面轮廓呈圆形或椭圆形，长宽比小于3:1，组成穹隆构造的地层向四周倾斜。形成：当地壳下部的岩盐呈塑性状态侵入到上部的沉积岩中，或岩浆侵入到上部的地层中，都能使地壳上部岩层上拱，形成穹隆构造。盐丘：塑性岩盐侵入到地层中形成的穹隆，由底劈运动形成的一种穹隆构造，核部为可塑性岩盐、石膏、粘土岩，受剥蚀后常常发育成谷地断层构造地貌：1、断块山地：是受(正)断层控制的块体，整体抬升或翘起抬升形成山地。（图ppt02第15页）。2、断陷盆地：受断层控制的陷落盆地（图ppt02第17页）。形成机制：①水平拉伸或挤压②剪切拉张断陷盆地③拉分盆地④复杂断裂束走向滑动。3、断层崖和断层三角面：断层崖：断层活动形成的陡崖。形成机制：1）断层崖刚发生,形成高大的断层崖；2）断块山地被剥蚀降低,断层崖被侵蚀成断层三角面；3）三角面进一步降低、后退,形成圆浑的山嘴,山嘴已距断层一定距离；4）断块山地被夷平,断层三角面消失。4、断层谷：沿断裂破碎带发育的河谷，形态特征：狭长的谷地，形成机制：河流沿断层或断层破碎带侵蚀。火山和熔岩地貌：火山：是由地下岩浆或碎屑物喷出地表形成的一种地貌形态。1、火山锥：地下深处的岩浆或碎屑物喷出地表，堆积所形成的一种锥状地形。分为：①碎屑锥②熔岩锥③混合锥④熔岩滴锥。2、火山口(火山口湖)：形态特征：锅形洼地，形成机制：喷火口或火山口陷落。3、火山弹。4、火山盾：中心式喷发的玄武岩流，形成一种平缓、高凸的盾形丘陵。5、熔岩平原（高原）：大规模裂隙式喷发，或多中心喷发的玄武岩流，形成大面积平坦地形。6、熔岩垄岗：熔岩沿地表流动形成长条形的垄岗地形。7、熔岩隧道：熔岩表面下的一种窄长的通道。8、熔岩堰塞湖：熔岩溢出后向低处流动，常阻塞河谷，形成熔岩堤坝，坝上游积水成湖。侵入岩体构造地貌：埋没于较松软岩层之下的侵入岩体，经长期剥蚀出露在地表，但基本保持原始的侵入体形态。1、岩席平原：当海拔超过500m时，称岩席高原；若被切割，可形成岩席台地。2、岩盘丘陵：当海拔为200-500米时，岩体出露地表，围岩剥蚀，形成的丘陵地貌。3、岩墙山脊：岩墙的围岩经风化剥蚀出露地表形成的地形。4、岩株山：小规模的侵入体形成岩株山。5、岩基山：规模巨大的岩基，其围岩被风化剥蚀出露地表形成的山地地形。风化作用：岩石和矿物在地表（或接近地表）环境中，受物理、化学和生物作用，发生体积破坏和化学成分变化的过程。影响因素：气候、岩石成分、结构构造、植被、地形和时间。类型：物理风化、化学风化、生物风化作用。残积物与风化壳：残积物：地表岩石经受风化作用发生物理破坏和化学成分改变后,残留在原地的堆积物。风化壳：由残积物构成的分布在陆地表面的不连续薄壳，与残积物为同义词。残积物的特征：1、残积物岩性：由原岩岩屑、残余矿物及地表新生矿物组成。1)原岩岩屑：包括岩块、角砾到粉砂级颗粒，风化越深，细粒越多，物理风化达到粉砂为止。2、风化残余矿物：矿物的生成环境与地球环境的差异越大．其抗风化能力越低。3、地表新生矿物：包括原生矿物风化过程的中间产物和最终产物，主要是粘土矿物和胶体矿物。残积物的结构构造：由于风化作用具有从地表往下随深度增加而减弱，近地表风化强烈，物质迁移流失多，原岩改变明显等特征，残积物显示分层（带）现象，各层之间里逐渐过渡状态，无明显分界，更无沉积层理。热带砖红土剖面为例：1、全风化带：主要是原岩全风化为高价铁染红的粘土(从铁质铝土矿亚带、砖红壤亚带到高岭土残积层亚带)，通常以高岭土为主。2、半风化基岩带(又称腐岩)：是地下水通过裂隙进入岩石一定深度，使岩石沿裂隙风化成泥质产物，裂隙间原生母岩的外观呈块.砾状。3、未风化基岩带：保存原岩岩性、结构、构造特征，但上部有从风化淋滤下来的碳酸盐、硫酸盐和硅质的渗滤物，是次生富集矿形成地带。残积物厚度和产状：一般保存在平坦分水岭和缓坡上，其顶部平坦，下界起伏不平，厚度变化大，产状极不规则。残积物（风化壳）类型：1、岩屑型残积物：在寒冷的高纬、高山冻原带，以冻融风化为主，岩石物理风化速度较快．化学风化轻微。它以岩屑为主，上部强烈风化成含砾砂土或细粒砂土，下部变为粗角砾，最下部过渡为风化裂隙发育的基岩。2、硅铝—碳酸盐（或硫酸盐）型残积：干早区(荒漠)或温带半干旱区(草原)，以温差(热胀冷缩)风化为主，岩石破碎成土状，化学风化早期析出的碱金属等元素与酸根结合，形成钙质残积物。以含细角砾的细粒土为主。分层不清楚，厚度不大。3、硅铝粘土型残积物（高岭石型风化壳）：湿润气候条件下，以化学风化为主。以形成多种粘土矿物为特征，并形成少量次生氧化铁和氧氧化铁矿物。以高岭土矿物为主，蒙脱石次之，被高价铁染成红色剖面，分层不很清楚。4、铁铝型残积物（砖红土风化壳）：湿热气候条件下，化学风化较彻底，硅酸盐矿物全部分解，转变为以次生铁、铝矿物和高岭石粘土矿物为主的砖红土风化壳。化学元素析出后除部分易迁移元素(K、Na、Ca、Mg)流失外，Fe、Al及部分Si则形成氧化物、含水氧化物(水铝石、赤铁矿、褐铁矿等)，厚度几十米到百米，风化时间长，分层清楚。土壤：是以各种风化产物或松散堆积物为母质层，经过生物化学作用为主的成土作用改造而成的岩石表层物质,是陆地表面具有一定肥力的能生长植物的疏松表层。位于残积物顶部，呈灰色—灰黑色，形成时间比风化壳形成时间短得多。结构：1、腐殖层：位于土壤顶部，颜色较深，富含有机质，具有团粒、孔隙和细小裂隙等。2、淋溶层：缺少腐殖质，颜色较浅。3、淀积层：位于土壤下部、由母质层组成，颜色和下伏成土母岩相近，但淀积从上部滤下来的成分(CaCO3、SiO2等),本层以下为成土母岩。类型：主要取决于气候（决定水热条件）和植被（有机质来源），呈现可逆性变化，呈地带性分布。古土壤：在地质时期形成的土壤。起伏反映了古地形变化。古土壤研究意义：可以作为划分第四纪地层的依据；可以作为恢复古气候变化依据；可以有矿产；可以作隔水层。古风化壳：过去地质时代形成风化壳被埋藏以后形成的。研究意义：研究气候、可作为地壳运动的标志、划分地层标志、可能含有矿产。崩塌：斜坡上部的岩、土体、石块或碎屑层，在重力作用下快速地向下运动的现象。运动方式：滚落、坠落、翻转。影响因素：1、新构造运动2、地形：3、地质构造4、岩性5、气候及降水6、河流侧蚀造成陡岸或负坡7、人类活动。分类：1、散落型崩塌：节理、断层发育的陡坡，软硬岩层相间的陡坡，或由松散物质组成的陡坡。2、滑动型崩塌：沿一滑动面发生，与滑坡类似。3、流动型崩塌：降雨时，松散物质浸湿后，产生流动崩塌。与泥石流很相似（崩塌型泥石流）。特点：1、运动速度快。2、崩塌坡度陡：一般发生在45o的斜坡上。3、崩塌体积巨大。4、运动方式多变：滚动、坠落、翻