1、一 第四纪地层划分的原则和方法 二 第四纪下限 三 第四纪分期方案,第十二章 第四纪地层,绪言,1 第四纪地层划分与前第四纪地层划分的区别（1）前第四纪地层的划分以百万年计，而第四纪地层的划分以年或千年计，地层划分详细的多，也就要求采用更精确的方法。（2）气候变化在第四纪地层划分中远超过前第四纪地层，这是由于第四纪气候波动与冰期变化造成的。（3）地貌形成年代研究，在第四纪地层划分中占有重要地位。前第四纪地层中，地貌过程往往模糊了沉积物的顺序，一般下老上新，而第四纪则不然，如阶地上的地层。（4）新构造运动对层序有影响，故第四纪地层划分应研究新构造运动。（5）第四纪以陆相沉积为主，短距离内岩相变化
2、较大，不同时代的地层直接接触，另一方面，由于第四纪时间很短，动植物演化特征不明显，很难发现像老地层中那样的动、植物急剧变化，因此地层中无“标准化石”供地层划分使用。,2 第四纪地层划分的步骤： （1）确定第四纪一些地质事件和其他自然大事件的顺序 （2）确定第四纪堆积物的沉积顺序 （3）将第四纪大事顺序与第四纪堆积物沉积顺序联系起来并进行对比 （4）划分地层单位 （5）测定各地层单位的年龄 （6）将地区划分与统一地层表进行对比地层划分是对同一条剖面或同一个地区的地层进行异时性分析和综合研究，划分出不同的地层时段 地层对比是对不同地区或同一地区不同剖面进行同时性研究，将研究区地层与其他地区研究程度
3、较深的标准剖面进行比较研究，确定出不同剖面同一时期的地层来。,一第四纪地层划分对比的原则与方法,（一）局部地层层序(相对顺序)的拟定,自然分层 层序的拟定,1.自然分层 自然分层只能在野外进行，对剖面的仔细观察和详细描述是非常重要的，它是今后一切综合研究的基础。 根据第四纪沉积物的颜色、岩性、粒度、风化程度、磨圆度、镜下特征、结构面（不整合面）等变化进行自然分层，只要有变化，就可将其分成不同的层。 室内综合研究时可根据野外分层进行适当的合并。,第四纪湖相剖面,第四纪剖面中的交错层理,湖 相 的 沉 积 旋 回,沉 积 物 中 的 砂 楔 构 造,（二）第四纪地层划分对比的原则与方法,1.生物地
4、层学原则 2.气候地层学原则 3.地貌学方法 4.岩石地层学方法 5.年代学方法 6.古人类、古文化及历史考古法 7 构造地质学方法 8 综合方法,1 生物地层学,基本原理 利用生物演化的不可逆性和阶段性对第四纪地层进行划分和对比。 方法 利用哺乳动物化石，其他化石作为辅助手段。 利用哺乳动物群（组合）而不是“标准化石”。 残余种、更新世特有种、现（新）生种的百分比。 古人类。 生物地层学原则是划分对比第四纪地层的主要原则之一，难点在于难于找到一定数量的有鉴定价值的化石,2 气 候 地 层 学,第四纪全球性气候波动的重要特征是冷与暖、潮湿与干旱的多次波动变化。这种气候的波动可以引起植物群的迁徙
5、和古地理沉积环境的巨大变化。环境的改变和自然界一系列环境因素的连锁反应，在第四纪地层中留下了诸多气候因素的烙印，因此利用气候标志划分第四纪地层，既可行又可信。 可以利用反映气候特征的一切标志。,（1 ）冰期、间冰期地层的划分 通常根据地貌和沉积物之间变化的关系来划分。例如：利用冰川谷中的谷中谷地貌、冰水沉积物的排列与破坏情况以及不同地貌单元中沉积物的特征划分地层。 以沉积物、生物化石为主要证据，地貌为主要的引证.,（2）干、湿气候地层的划分 A、植物化石 B、沉积物 C、化学元素,A 植物化石 草本植物：代表干旱气候 木本植物：代表潮湿、温暖气候,B 沉积物 风成黄土：干旱气候 红土风化壳、石
6、钟乳、冲积层：潮湿气候,C 化学元素 CaCo3含量的变化：含量高代表气候干旱，低代表潮湿; AiO2/AlO3比值：比值越小，越湿热。,3 地 貌 学 方 法,地貌发展具有一定的阶段性，形成一系列层状地貌，利用分布于这些不同高程地貌的沉积物的研究，可进行第四纪地层的划分。 该方法主要适应于湖、海岸，溶洞以及河谷、阶地比较发育的地区。,4 岩石地层学方法,利用第四纪沉积物的颜色、岩性、结构、构造成因和风化程度的差异划分地层的方法称为岩石地层学方法。该方法是根据堆积物形成的气候时间不同，沉积物的上述特征不同的原则划分对比地层。 主要根据下面几个指标：,（1）颜色 沉积物颜色的影响因素很多，如果某
7、个地区露头主要受时间和风化作用因素的影响时,随着风化程度的加深，颜色的深浅具有时代意义。 颜色深时代老，颜色浅时代新 深红色-红色-红黄色-黄色-灰色，具有从老-新的地层意义。,（2）砾石的风化程度 A 风化砾石百分比含量 （全风化、半风化、未风化的百分比）风化砾石 未风化砾石 B 砾石风化圈厚度 （70100个砾石的平均值） 平均值 均方差,常见碎屑沉积物中重矿物抗风化能力分类,最 稳 定 的 矿 物 锆石、金红石，电气石，尖金石、褐铁矿、黄玉、白铁矿、锐钛矿、锡石、独居石、刚玉、石英、高龄石、石榴石 稳 定 矿 物 透辉石、透闪石、白云母、绿泥石、黝帘石、褐帘石、绿帘石、金云母、 硬石膏、
8、硬绿泥石、夕线石、 钾长石、酸性斜长石,较 稳 定 矿 物 磁铁矿、赤色矿、钛铁矿、符山石、榍石 不 稳 定 矿 物 辉石、普通角闪石、蓝闪石、硅辉石、橄榄石、基性斜长石、黑云母、 钠闪石,5.年代学方法,利用各种年代学方法可直接划分年代地层，这是目前国际上广泛应用的一种方法，国内也力求往这方面发展。 年代学方法主要可分为三大类： （1）物理年代法 （2）同位素年代法 （3）其它方法,6古人类、古文化及历史考古法,由于人类发展在地球各大陆大体相似，石器演化明显，分布广泛，研究程度较高，故古人类考古学资料可用以帮助确定第四纪下限或比较精确地划分对比第四纪地层。 具体方法可利用新旧石器时代古文化遗
9、存及历史考古资料等，同时结合测年资料。,7构造地质学方法,主要是新构造运动强烈区，用于正确区分第四纪地层的一种方法。 由于构造运动的影响，可能使一些地层的接触关系发生变化。 主要是利用新老地层的不整合或假整合等关系去判断。,二 第四纪下限问题,第四纪下限问题就是上新世与更新世的分界（N/Q）问题。这是第四纪研究中一个长期未能解决的基本问题。出现多种意见的原因：,众多的学者都力图用同一种全球性事件（如气候或生物）的等时线来定义第四纪下限，但由于这些事件在地球上各部分出现的穿时和时差现象，因而至今国际上关于上新世与更新世分界问题尚未取得一致意见。 不同学者研究的地区不同、领域不同、获得的证据不同，
10、因而认为第四纪下限的位置不一样。 第四纪沉积物以陆相沉积为主，岩相复杂、连续性差，研究起来困难更大。,（一）国际第四纪下限,10.700.80Ma BP 主要是冰川学派支持该观点，其依据主要是冰川证据，主要是早期欧洲搞冰川研究的地质学家在研究阿尔卑斯地区第四纪冰川而得出的结论。（A.彭克, W. 彭克父子俩） 第四纪全球有四个大冰期,最早的恭兹冰期(G)为70万年, G冰期预示着寒冷气候的出现,因此,认为G冰期是第四纪的底界。 同时在古地磁表里,73万年时,出现了松山反向极性时与布容正向极性时，古地磁此时发生了倒转，表示了重大地质事件的发生。 3040年代该学派占优势。 把70万年以来叫短更新
11、世年表。,该观点已为绝大多数人放弃，甚至大部分第四纪冰川地质学家都放弃了这一观点。原因有三条： 即使在阿尔卑斯地区也有比“恭兹冰期”更老的冰期（多瑙冰期），已得到较多人的公认； 在阿拉斯加地区南部，有证据表明存在270和360万年前的冰碛层，甚至有距今800万年的上新世（N2）山地冰川作用的证据。 深海有孔虫分析表明，大约在200万年前就已反映出明显的气候寒冷（E.埃里克森气候曲线）。,所有上述资料表明，在经典的第四纪第一次冰期到来之前，地球大气圈变冷现象早已发生，因此,以冰川活动的首次出现作为第四纪的开始的原则已不为人们所接受。,2 1.80Ma BP,主要是古气候学家依据气候证据提出的，因
12、为180万年正好是气候转化厉害的时间，证据有： 意大利地中海沿岸卡拉布里层底部海洋沉积里出现了喜冷的有孔虫（饰带透明虫）和冰岛北极蛤。 同位素研究表明整个地球温度下降，比现在低5，气候变化的标志是比较清楚的。 界限处K-Ar法年龄1.6-1.8Ma，与古地磁奥尔都维极性事件（松山反极性时中的正极性事件，1670-1870Ka）相当，说明该时期地球发生了大的气候变化。,3 2.40Ma BP,该方案主要是研究古植物的学者提出和支持。主要是依据植物群的变化，证据有如下4个方面： 根据对欧洲和俄罗斯地台的植物群的研究，在2.4MaBP植物群发生了重大的改变。 南极大冰盖从240万年已开始出现。 在2
13、40万年左右，也有一次古地磁极性的倒转。(松山反极性时/高斯正极性时). 认为1972年IUNQUA提出的方案是对的，只是测年错了，180万年应为240万年（该证据有点荒唐）,4 3.00-3.50Ma BP,主要证据 考虑古人类的出现： 非洲出现较早的古人类（南方古猿），如肯尼亚东非裂谷1470号人头骨化石下伏图鲁博尔火山灰年龄3.18MaBP（K-Ar法）。 前苏联称第四纪为人类纪。 所以古人类学者主张N/Q的界限放在300万年。,综述：以上四种学派。一直在争争吵吵，打打闹闹，现在不再争议界限放在哪，而是这些东西是什么，四种意见都对，但是四种意见分别从不同证据出发，主要都是单一证据。 这些
14、证据正好说明第四纪有四条大的界限：冰川、动物、植物、古人类，这正是第四纪研究的核心内容。 第四纪下限的确定，正是生物地层学、气候地层学两大原则的结合。 总的趋势是：界限越来越往下移，但目前还无把第四纪放在400万年的。 四条界限都有古地磁的事件，地磁的倒转导致了几个事件的出现。,三 第四纪分期方案,（一）划分依据 按照生物地层学原则和气候地层学原则来划分。 生物地层学原则应理解为包括海、陆相生物地层。 古气候地层学则以从暖冷的冰期气候旋回为原则。 （二）划分方案,（三）存在问题（或不足） 上列方案历史盛久，不足之处明显。 并列的统的时间尺度相差很大.更新统延续200多万年，而与之并列的全新统仅1万年。 无年代学数据。 未反映气候的多波动性。 反映的Q/N下限仅为0.70.8Ma BP一种方案（恭兹冰期冰碛古地磁年龄不大于0.73 Ma BP），还有三种方案年代数据未反映。 以上是方案固有的和以后研究进展反映出的种种不足。在新方案提出之前对这一个国际方案还应有所了解。,
