1、第四纪地质学基本问题 内容 第四纪沉积物及其成因 第四纪年代学 第四纪气候基本特征及其研究 第四纪生物界特征及其研究意义 人类的出现与演化阶段 第四纪地层及阶段划分 学习重点，需熟练掌握思考题思考题 基本概念 古地磁年代学；极性；极性期；布容正向期；放射性同位素年代学 简述热释光（TL）年代学的基本原理 简述14C测年的基本原理、适用范围和优缺点 熟悉古地磁年表第四纪年代学一、物理年代学方法二、放射性同位素年代法三、其他方法一、物理年代学方法一、物理年代学方法 概念 ：利用矿物岩石的物理性质（如发光性、磁性等）测定沉积物年龄的方法，是物理年代地层学研究的主要内容。 种类 热释光（TL） 光释光
2、（OSL） 电子自旋共振（ESR） 古地磁法 裂变径迹法 1 古地磁法古地磁法古地磁法是利用岩石天然剩余磁性的极性正反方向变化，与标准极性年表对比，间接测量岩石年龄的方法。岩石天然剩磁极性正反方向变化（地磁场倒转）标准极性年表磁性矿物磁性矿物 矿物在磁场中会受到外加磁场的感应，根据磁性特征，可以把矿物分为抗磁性、顺磁性和铁磁性矿物，简称磁性矿物。岩石中常见的磁性矿物一般包括（钛）磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿及针铁矿等，而前三者通常是主要的载磁矿物。居里温度居里温度 矿物的剩余磁性随温度的升高会减弱，当升高到某个温度点时，矿物的剩余磁性会急剧衰减并消失，这个温度点被称为居里温度（或居里点）
3、。概念：概念：一些矿物的居里温度 自然界中，大多数物质都含有磁性矿物（如磁铁矿），它们在受热或沉积时受地磁场影响获得微弱磁性，获得的磁性方向与当时的地磁场方向是一致的。 获得磁性的物质（如风成和水成沉积物）在后期没有经历超过其居里温度的条件下，无论地磁场怎样改换方向，这些物质获得的磁性都不会改变。 磁场序列：沉积物记录的磁场条件能够反映其沉积的上下关系以及对应的古磁场序列。当古磁场序列得到由其它方法标定的绝对年龄标准时，可以得出序列中各层的数值年龄。地磁要素地磁要素 地球的磁场是一个矢量。地球磁场的强度可以用其总强度（ H）和它在不同坐标系中的各个分量来表示 不同纬度具有不同的磁倾角磁感应强度
4、（H），水平分量（Hh），垂直分量（Hz），磁倾角（I），磁偏角（D），北向分量（Hx），东向分量（Hy）。在实验室只要测出垂直分量，北向分量和东向分量后就可计算得出其它四个要素。 地磁场在地质历史时期曾发生多次正负极倒转 倒转具有全球等时性78万年前的地磁场现在地磁场地磁场倒转地磁场倒转标准地磁极性年表标准地磁极性年表 不同时期的地磁场方向被地层中的磁性矿物所记录，测定不同时期岩层中的地磁场方向就可以恢复地磁场倒转的时间序列，建立标准地磁极性年表。 与现代磁场方向一致定义为正极性，相反则定义为负极性。最近3.6百万年以来的标准极性柱年代（百万年）标准地磁极性年表：运用古地磁数据建立极性倒转的
5、相对顺序，再运用定年手段（例如K-Ar，Ar-Ar法）测定倒转界限的年代，继而建立全球统一的标准地磁极性年表。118百万年以来的百万年以来的标准地磁极性年表标准地磁极性年表年代（百万年）古地磁定年原理古地磁定年原理-对比法对比法 测量岩层中的极性正反方向，通过与标准极性年表对比，获得地层年龄。右图中地层的年代是多少？地磁场倒转的发现历史 1906年，布容（Brunhes）在熔岩流和其烘烤层中发现一些样品的天然剩磁与现代地磁场方向相反，认为它们形成于倒转的地磁场中。 1929年，松山（Matuyama）在研究日本和朝鲜的火山岩时，发现一组样品的剩磁方向与另一组相反，他认为在第四纪的某个时期地磁场
6、方向与现在相反，之后逐步变化到现在的方向。 1951年，Hospers在研究冰岛的玄武岩时发现一些样品为负极性，指出这些岩浆喷出时地磁场的方向与现今相反。早期的这些研究指示着地球磁场在地质历史时期曾经发生过极性倒转，但限于测年技术，当时并不能确切给出地磁场发生倒转的时间。标准地磁极性年表的发展历史标准地磁极性年表的发展历史 20世纪60年代初，Cox等通过测定熔岩流的剩磁，并结合K/Ar测年，研究了3.2 Ma以来的地磁场转换序列，并建立了第1个地磁极性年表。 1969年，Cox根据150个测年可靠的数据将这一年表扩展到约4.5 Ma. 标准地磁极性年标准地磁极性年表的发展历史表的发展历史19
7、62年，剑桥大学研究生瓦因和马修斯参加了深海考察，在太平洋洋中脊两侧发现了与海底地形无关的正、负相间的磁异常条带，其特征如下：1）与大洋中脊平行；2）正反相间，关于洋中脊对称。标准地磁极性年表的发展历史标准地磁极性年表的发展历史在太平洋海隆两侧首次发现的海底磁异常条带出现海底磁异常条带的原因是什么？正、负相间的磁异常条带与海底地形无关标准地磁极性年表的发展历史标准地磁极性年表的发展历史不仅合理地解释了海底磁异常条带的成因 ，也成为后来板块构造学说的重要证据Vine等结合当时的海底扩张学说和地磁场曾发生多次倒转的事实提出：由于海底扩张，新的洋壳在洋中脊处形成并获得与当时地磁场方向一致的剩磁（磁异
8、常条带），随着海底扩张的进行，磁异常条带沿洋中脊向两侧分离并与洋中脊平行，同时关于洋中脊对称。标准地磁极性年表的发展历史标准地磁极性年表的发展历史对海底磁异常条带的解释在冰岛洋中脊两侧得到验证标准地磁极性年表的发展历史标准地磁极性年表的发展历史提供了一种构建地磁极性年表的新思路：根据磁异常条带宽度序列建立地磁极性年表！标准地磁极性年表的发展历史标准地磁极性年表的发展历史 1968年，Heirtzler等研究者基于南大西洋的磁异常条带的相对宽度序列建立了最近76 Ma以来的地磁极性年表。118百万年以来的百万年以来的标准地磁极性年表标准地磁极性年表118百万年的标准地磁极性年表 主要根据海底磁异
9、常条带的相对宽度序列建立的年代（百万年）古地磁定年的应用实例古地磁定年的应用实例1：地层定年：地层定年Heller和刘东生（1982年，Nature）用古地磁方法第一次准确获得了中国黄土的地层年代。古地磁定年的应用实例古地磁定年的应用实例2：古人类定年：古人类定年非洲是人类起源的摇篮，那么亚洲就是早期人类迁徙的十字路口。亚洲是从非洲大批迁出的早期人类到达的第一个大陆，也是通往新大陆、澳大利亚及欧洲艰苦之旅的起点。但是，一直困扰着古人类学家的是：早期人类究竟在什么时候到达亚洲？位于河北省北部、距北京约150公里的泥河湾盆地东端的著名小长梁文化遗址是一重要石器遗址，被认为有可能是泥河湾盆地中最老的
10、遗址之一，其年龄数据将为研究东亚地区乃至全球古人类早期活动历史提供宝贵资料。对小长梁文化遗址石器年龄的测定将为研究东亚地区乃至全球古人类早期活动历史提供宝贵资料。因为靠古生物只能给出大概年代，同位素测年又找不到适合测年的材料，古地磁学研究就成为该石器遗址最可行的测年手段。古地磁定年的应用实例古地磁定年的应用实例2：古人类定年：古人类定年石器出现的层位朱日祥院士等（2001年，Nature）用古地磁方法确定了泥河湾早期人类遗址的年代，约为距今136万年，平息了长期以来的争议。古地磁定年的应用实例古地磁定年的应用实例3：校准生：校准生物地层的年代物地层的年代许多生物出现和灭绝的年代并不精确，磁性地
11、层和生物地层的结合和精确校准生物地层的年代。第四纪的地磁第四纪的地磁极性年代极性年代 第四纪下限：2.588百万年（高斯/松山界限）； 奥尔都维极性亚时 (Olduvai)：1.77-1.95百万年； 贾拉米诺亚时 (Jaramillo)：0.99-1.07百万年； 布容正极性时（Brunhes）：0.78百万年以来（早/中更新世界限）78万年258.8万年早更新世中更新世12.5万年1.17万年晚更新世全新世古地磁极性时长古地磁极性时长 极性巨时(Megachron) 极性超时(Superchron) 极性时(Chron) 极性亚时(Subchron) 极性微时(Microchron) 隐极性时（极性事件）(Cryptochron)古地磁学研究的必要条件古地磁学研究的必要条件1 原生特征剩磁 在岩石生成时候形成获得的剩余磁性，称为原生特征剩磁；相反，在岩石形成之后长时期过程得到的剩余磁性叫做次生剩磁 由于古地磁学是研究岩石形成时期的地磁场特征，所以它 必须保证岩石在今天还保存并可以得到有岩石原生的剩磁方向
