地貌学与第四纪地质学

第一章绪论1.1地貌学及第四纪地质学基本内容课程内容包含两个方面（1）第四纪和地貌研究的基本知识及其在国民经济中的应用的实际价值；（2）第四纪地球自然环境变化的重要方面即第四纪气候、海平面、生物与古人类和新构造运动等的基本情况。第一方面是第二方面内容的基础，第二方面是第一方面的拓宽与应用。1.2地貌学及第四纪地质学的联系及其与其他学科关系一.地貌学与第四纪地质学的联系地貌学是研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。第四纪地质学是研究距今二三百万年内第四纪的沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科。二者都以地表自然环境的重要组成部分及其演变历史为研究对象，都是研究地表环境的重要科学，常从不同的角度研究同一问题。研究结果互相补充，关系十分密切。二.与其它学科的关系本课程主要学科第四纪地质学与地貌学都是从地质学和地理学发展起来的。地貌学是介于自然地理学和地质学之间的一门边缘学科。1.3地貌学及第四纪地质学研究的意义一.理论意义二.实际意义地贸学及第四纪地质的研究，是开发利用第四纪资源和水文地质及工程地质工作的基础，也是水利、水电、水运、地上和地下交通与管线工程勘查的重要组成部分，还是灾害与地球环境变化的预测研究的重要环节。1.第四纪资源开发利用与区域地质研究各种第四纪矿产赋存在不同时期和不同成因类型蝗第四纪沉积物中，位于一定地貌单元，开发利用这些矿产必须应用第四纪地质和地貌知识。2.工程建筑水利、水电、交通建筑和水运等工程勘察都必须研究与工程有关的有利和不利的第四纪沉积物、地貌、新构造运动和现代动力作用。3.自然灾害与环境变化研究自然灾害是对人类经济和生命财产能造成重大损失的恶性事件，大都具有突出性。对自然灾害的形成发展、时间与空间和强度演化规律，监测、预测和防治，对减灾和救灾的研究也离不开第四纪地质学与地貌学的知识。第二章第四纪、地貌和地球环境变化动因概述2.1第四纪沉积物一.第四纪沉积物的特征11.基本特征（1）岩性松散（2）成因多样（3）岩性岩相变化快（4）厚度差异大（5）不同程度地风化（6）含哺乳动物化石和古人类2.第四纪沉积物的命名砾石、砂、粘土。进一步细分采取二元法命名。例如：据砂和粘土的含量划分砂、亚砂土、亚粘土、粘土3.第四纪沉积物与地貌的相关性剥蚀区地貌发展的同时在相邻的堆积区一定有相应的堆积。如何证明相关性？岩性成分是否来自供源区；看每期沉积物的粒度变化；二.第四纪沉积物的成因研究第四纪沉积物的成因类型（genetictype)－－指在第四纪时期，由于某一种地质动力所造成的特有的沉积物。第四纪沉积物的成因类型标志1.第四纪沉积物的成因类型标志能明显反映沉积物成因的标志，叫成因类型标志。包括以下三个方面的标志：（1）沉积学标志：岩性、结构、构造、产状、沉积体形状（2）地貌标志直接地貌标志间接地貌标志河流－－－阶地相关沉积洪流－－－洪积扇（3）环境标志A、有机环境标志海相化石、淡水化石、其他陆相生物化石B、无机气候标志①③黄土、岩盐、石膏－－干旱②粘土矿物红土风化壳－－温暖、潮湿2.第四纪沉积物成因类型确定的原则和方法（1）原则：根据所造成沉积物的主要动力条件。2单一成因一种动力al复合成因两种以上动力dlp、alp、pld成因不明pr（2）方法：综合分析法：比较分析法；数学地质－－定量法；3.第四纪沉积物成因分析及其分类三.第四纪沉积物的旋回（1）气候旋回各种有机生物及化学元素含量的变化，如孢粉、有孔虫、氧同位素等；（2）侵蚀旋回没有构造运动，主要是沉积间断，通过沉积间断面（erosionsurface)反映出来。（3）构造旋回由于构造运动所引起。通过2方面反映出来：A、在不同的地层中以角度不整合出现；B、沉积盆地中出现多层同成因沉积的韵律层；（4）沉积旋回成因类型和岩性发生有规律的变化(不同的成因〕。2.2地貌形态一.地貌形态的基本要素地貌：指地面上具有一定几何形态的高低起伏。地形基本要素:点、线、面1.地貌基本形态和地貌形态组合基本形态——指那些成因单纯、体积小、单个分布的地貌形态。形态组合——在空间分布上有一定的规律、在成因上有联系、在形态上无联系的地貌组合在一起。基本形态：洪积扇、滑坡、阶地组合形态：河谷32.地貌形态测量指标高度、坡度、起伏程度、切割程度①高度绝对高度(即海拔高度)，从图上读取。相对高度(2种地貌的比高)。②坡度：坡度主要反映在地形面上。一般的划分等级为：陡坡：坡角＞50°中等坡：坡角25～50°缓坡：坡角＜25°3.地貌的形态类型正形态：高出周围地貌负形态：比周围地貌低阶地、垅、丘谷地、洼地、坑、穴二、的相对等级相对等级：可分为5级Ⅰ.巨型地貌：地球表面可以分为两大地貌单元：大陆、洋盆Ⅱ.大型地貌：在巨型地貌基础上进行划分。大陆又可分为山地、平原、盆地。是地貌学的主要研究对象。Ⅲ.中型地貌：山地又可进一步划分为河谷、分水岭Ⅳ.小型地貌：河谷分为谷坡（包括阶地）、谷底。Ⅴ.微型地貌：在小型地貌基础上进一步划分。为在小型地貌中更低一级的地形起伏。大陆→山地→河谷→阶地→前缘Ⅰ－－Ⅱ－－Ⅲ－－Ⅳ－－Ⅴ宏观观察和制图：巨、大型－Ⅰ、Ⅱ级，利用卫星、遥感的手段。微观研究和制图：在野外，从小型地貌入手，然后扩展大中型地貌。2.3地貌的成因一.地貌是内外地质营力相互作用的结果：内外地质营力：发生于地壳内部、深部，即内部的物质运动。基础——岩石和地质构造。内营力的方式（1）水平运动本世纪板块运动学说，喜山板块由于南美板块的推进，始新世以来，0.33～0.27cm/y，造成喜山的上升。4（2）地壳升降主要是新构造运动对塑造现代地貌起了主导作用，地壳升降主要形成中小型地貌。（3）岩浆活动岩浆上升形成火山地形，溢出的熔岩填平地形，形成熔岩高原或平原。主要来自太阳能、风能、流水、风化、冰川等能量。内营力：造成地形的高低起伏。外营力：产生削高补低。外营力：主要来自太阳能、风能、流水、风化、冰川等能量。外营力作用有2个过程削高——产生剥蚀地貌补低——造成堆积地貌二.影响地貌形成发展的因素（1）气候同一岩性在不同气候条件下形成地貌的时间、尺度不同；同一地质作用在不同气候条件下作用程度不同；不同气候带内有不同地貌组合。（2）植被植被发育减弱地貌的形成；否则加速地貌的形成。（3）人工活动：加速地貌的形成。（4）地质构造顺构造地貌：背斜或地垒形成正地貌；逆构造地貌：背斜成负地貌，向斜成正地形。三、内外地质营力在地貌上的表现（1）地壳的连续上升作用强度越来越大，造成大峡谷，稳定期短5（2）地壳间歇性上升分水岭与河谷高度不变，形成多级阶地或夷平面。（3）长期稳定随时间延伸，分水岭降低，河谷降低，分水岭接近河谷，宽河谷，低小丘陵。2.4.地貌的成因分类一.基本成因分类（单因素分类）按形成地貌的地质作用分类1.外力地貌：每种地质作用形成两种地貌，侵蚀地貌、堆积地貌2.内力地貌：构造运动所造成的地貌。（1）新构造运动直接造成地貌N2以来，青藏高原隆起，三峡地形。（2）剥蚀构造地貌在山区和丘陵地区多。指已经形成的地质构造，经过外力风化剥蚀后，把其构造揭露出来。特点：必定有一大部分地质构造(折皱、断层、地层面)反应在地形面上，构成地面的一部分。（3）火山地貌：由于火山地质作用形成的地貌。3.人工地貌：古运河、修大寨田、围海造田、红旗渠二.形态组合分类（多因素分类）复杂，是一种多成因分类，关键是要找出形态组合形成的主要原因，要考虑：形态特征动力因素地质构造基础地貌发展史目前这仍然是一难题，尚无统一的地貌形态组合分类方案。三、地貌的年代及发展1.概念地貌的年代：主要指地貌的主要特征形成以后的年代。只有等基本要素固定下来以后方能算年代。何地貌随着时间的推移，总是有一个发生、发展和消亡的过程。2.现代地貌与古地貌现代地貌——指全新世(≤1万年)的地貌，和当地的气候一致。古地貌——指地质历史上形成的地貌，参与现代地形，和当时的古气候一致。如江汉平原的丘陵之上，多堆积风化红土，为炎热气候条件下形成(N2)，现在的气候为温暖较湿。注意：千万不能把组成地貌的岩层时代作为地貌的年代，尤其是侵蚀地貌。①地貌年代相对顺序的确定主要依据各个地貌单元之间的相互关系。a.切割关系地貌发展中，新地貌切割老地貌。6b.过渡关系同一时期、不同地点形成不同的地貌或沉积物。c.掩埋关系地貌发展中，新的地貌或沉积物掩埋老的地貌或沉积物。②地貌地质年代的确定a.古生物法主要利用地貌堆积物中所含的古生物(Q)化石，直接确定地貌的年代。此法适用于堆积地貌，因侵蚀地貌常无堆积物。b.年间法确定的地貌在某一年间或阶段形成，确定的时间越短越好，长了则无意义，主要是利用寻找地貌上最老的堆积物和剥蚀地形切割的最年轻的堆积物。c.其他方法：C14法、历史考古法等。三、地貌发展的阶段性1.地貌的发展指地貌形成以前，随时间的变化而变化，这种变化主要反映地貌的形成、发展和消亡的过程。现在地貌仍处于不同的发展阶段。2.地貌发展的阶段性——指根据地貌的发展，可以划分出若干个发展阶段，每一阶段，都有它本身的特征，而后一阶段又包含前一阶段的若干特征。如：坳谷包含冲沟。用地文期来表示地貌发展的阶段性地文期——指以侵蚀和堆积为主的相互交替阶段。6.3W.M.戴维斯侵蚀旋回学说美国地貌学W.M.Dvis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。幼+壮≤老年期。老年期发展的终极状态，即成为准平原。W.M.Davis认为世界上有2块准平原(加拿大地块、中亚地块)夷平面：是规模较大的残留地貌，它是在地壳处于长期相对稳定和气候比较湿润条件下，风化剥蚀作用的结果，致使岩性、地质构造的地貌差异逐渐缩小，形成向海洋水准面趋近的平缓（或波状）地形。剥蚀面：内、外营力相近条件下剥蚀削平的有限地面。如山足剥蚀面、冻融剥蚀面。（是一个笼统的概念）侵蚀面：限于河流地质作用。准平原是剥蚀作用发展的趋势，夷平面是这个过程的一个阶段。以河流作用为主形成的夷平面，可能是准平原，也可能是尚未达到准平原化的老年期宽谷地形，所以，夷平面与准平原不能完全等同。夷平面的研究：时代的确定、变形研究，夷平面研究的意义：隆升幅度的推算、气候的研究等。7强调：这些只代表其阶段性，不反映时间关系。第三章重力地貌及其堆积物一、斜坡重力作用及其分类1、斜坡的块体运动(1)斜坡的分类可按不同特征进行分类，如地貌位置、形态、物质成分、成因、岩石倾向与斜坡的关系等。基岩斜坡、碎屑坡；凹形坡、凸形坡；顺向坡、反向坡、切向坡。侵蚀坡、剥蚀坡、坡积坡和人工坡等等。（2）斜坡块体运动定义：斜坡上的岩体或松散的土体（统称块体）在重力作用下沿斜坡往下运动的过程称块体运动。块体运动是引起斜坡不稳定的主要原因。稳定性：K=1，极限平衡，K1,块体稳定，K1,块体不稳定块体的稳定性取决于：坡度、土体内摩擦力、土体黏结力、和坡高等因素。2、重力作用分类可以分为三大类（表）①滚落作用崩塌：陡坡（50度）上的岩体或土体在重力作用下，突然发生急剧的向下崩落、滚落和翻转运动的过程，称为崩塌。山崩：发生在山地的大规模崩塌。塌岸：发生在岸坡塌陷：发生在岩溶洞穴塌方：发生在土石体中冰崩和雪崩：发生在冰雪中。错落：岩体沿陡坡、陡崖上平行发育的一些近于垂直的破裂面发生整体下坐位移，其垂直位移大于水平位移。移动岩体基本上保持原岩结构和产状。撒落：斜坡（30~50度）上的风化碎石在重力作用下，长期不断往坡下坠落的现象。对斜坡改造起重要作用，但不造成重大灾害。剥蚀地貌：剥蚀坡，堆积地貌：倒石锥倒石锥的特点：上部细、下部粗，细土充填裂隙；显示粗略的分选。最厚处在斜坡由陡变缓处。②滑动作用滑坡斜坡上的岩体或土体在重力作用及水的参与下，沿着一定的滑动面或