第三章 第四纪基础题目 5-第四纪地层及阶段划分

　　第三章 第四纪基础题目 5-第四纪地层及阶段划分_幼儿读物_幼儿教育_教育专区。第三章 第四纪基础题目 5-第四纪地层及阶段划分

　　地貌学及第四纪地质学 马维峰 第三章 第四纪地质学基本问题 概述 ? ? ? ? ? ? ? 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 3.5 第四纪地层 ? ? ? ? 第四纪地层划分的原则和方法 第四纪下限 第四纪分期方案 中国的第四纪地层 为什么要研究第四纪地层 ? （1）研究第四纪地层的重要性 ? 地层是所有地质学科必须首先和重点研究 的对象，第四纪地质学也不例外。与第四 纪有关的科研和实践活动都应以地层研究 作为基础。 ? （2）研究第四纪地层的特殊性 ? 短距离内岩相变化大（陆相地层，未固结 ），不同时代的地层直接接触 ? 第四纪时期的时间很短，动、植物的演化 的特征不明显，缺乏老地层中那样的标准 地层划分与对比 ? ①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，划分出不同的时 段来 ? ②地层对比： ? 是对不同地区不同剖面或同一地区不同剖 面进行同时性研究，将研究区第四纪地层 与其它地区研究程度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、第四纪地层划分的原则和方 法 ? 1 局部地层层序（相对顺序）的拟定 ? ? 2 第四纪地层划分对比的原则与方法 ? （1）生物地层学原则 ? （2）气候地层学原则 ? （3）地貌学方法 ? （4）岩石学方法 ? （5）年代学方法 ? （6）古人类及历史考古法 1 局部地层层序（相对顺序）的拟 定 ? ? ? ? ? A.接触关系 切割关系 掩埋关系 过渡关系 同时异相 B. 地貌高低：适用于河谷区、海湖岸、山前洪积区，通过确定各种阶地类型 及高程。 2 第四纪地层划分的原则与方法 ? （1） 生物地层学原则 ? 根据生物演化的不可逆性和间断性来划分 对比第四纪地层。难点在于难于找到一定 数量的有鉴定价值的化石。 ? 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、更新世特有种与现生种的百分比 （2） 气候地层学原则 ? 第四纪全球性气候波动的重要特征是冷暖 、潮干的多节奏性变化。这种气候的波动 可以引起植物群的迁徙和古沉积环境的巨 大变化。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。 ? 宏观 ? 微观 ? 器测 （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 面的沉积物，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 ? 可追索 ？ （4）岩石学方法 ? 自然分层只能在野外进行，无法搬运，它 是今后一切综合研究的基础 ? 利用第四纪沉积物的颜色、岩性、不整合 面、结构、粘土矿物、构造成因和风化程 度的差异来划分地层。该方法是根据堆积 物形成的气候-作用时间长短不同来划分。 只要有变化，就可将其分成不同的层 第四纪黄土剖面 马兰黄土 古土壤 250? 刘东生先生1961年参 加华沙VI届INQUA大 会报告的论文中的黄 土剖面(山西午城) 厚度 (m) 离石黄土上部 120 m 离石黄土下部 午城黄土 0 30 60 m INQUA - the International Union for Quaternary Research （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： ? A. 物理年代法 ? B. 放射性同位素年代法 ? C. 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对比第四 纪地层。 ? 具体方法可利用新旧石器时代古文化遗存 及历史考古资料等，同时结合测年资料。 【第四纪地层划分对比的 综合性】 ? 第四纪地球大气圈、水圈、岩石圈和生 物圈的重大变化事件，都具有一定的内 在联系，在进行第四纪地层的划分和对 比时，应综合考虑各种事件的证据，以 岩性记录为基础，以各种年代学方法为 必要条件，以气候、古环境与古生物事 件作为补充来进行。 【第四纪地层划分对比的 综合性】 ? 在实际工作中，应充分利用岩石学方法、 地貌法建立起局部地区的有效层序，再利 用生物地层法和古气候学法，并参考古人 类/考古学成果，较准确地确定第四纪地层 的地质年代以及与其它地区地层的对比关 系。 【第四纪地层划分对比的 综合性】 ? 第四纪年代学方法，应该而且只有同前述 各种方法结合才能发挥更大的作用；第四 纪历史的研究必须充分利用各种年代学资 料，才能使第四纪地质事件的时间和空间 概念更为精确和可靠。 二、第四纪下限问题 ? 第四纪下限问题就是上新统与更新统的分 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。 ? 原因是： ? 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，但由于这些事件在各地区出现穿时和 时差现象，至今尚未取得一致意见 ? 不同学者研究的地区不同、领域不同、获 得的证据不同，因而认为第四纪下限的位 置不一样 1、国际第四纪下限 ? （1）冰川派（0.7~0.8 Ma BP） ? 主要依据阿尔卑斯地区的冰川证据而得出 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,预示着寒冷气候的出现,因此G 开始时期是第四纪的底界。 ? 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 1、国际第四纪下限 ? 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： ? ① 即使在阿尔卑斯也有比“恭兹冰期”更 老的冰期（多瑙冰期）； ? ② 在阿拉斯加南部，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。 ? ③ 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 MaBP ? 生物地层：意大利海相沉积中 Calabrain组底界的盘星藻灭亡， 深海有孔虫（拟截锥圆辐虫）出 现视为更新世开始，还出现了冰 岛北极蛤。 陆相地层 Villafranchian动物群底界。 ? 同位素证据：研究表明整个地球 温度下降，比现在低5℃。 ? 磁性地层：界限处Olduvai结束。 ? 其它：多瑙冰期开始之时约 1.6Ma BP。 ? 1948年国际第四纪地质会议（伦敦）以 1.8MaBP为第四纪的底界。 ? 1972年，INQUA蒙特利尔会议基本维持1948 年的拟定，将第四纪下限仍划在意大利“ 卡拉布里阶”底部。同时对陆相地层维拉 坊组进行了进一步的研究，维拉坊中上部 与卡拉布里阶对比，含有喜冷的哺乳动物 化石，如披毛犀；下部与阿斯蒂阶对比， 1972年方案： 有喜暖的生物，所以 Q/N界限划在中维拉坊 时代 海相 陆相 组底部。 Q 卡拉布里阶 上、中维拉坊组（冷维拉坊） ~~~~ ~~~~~~~~~ ~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ N2 阿斯蒂阶 180 万 年 下维拉坊组（暖维拉坊） ? 1982年，INQUA的N/Q界限小组根据对意大 利地中海沿岸另一地点海相地层弗利卡剖 面的研究，建议以喜冷底栖有孔虫波罗地 饰带透明虫、浮游有孔虫厚壁新方抱球虫 （左旋）与可可石类的大洋桥石等的大量 涌现和超微钙质化石盘星藻类的大量绝灭 层位作为N/Q分界，位于奥都维亚事件附 近，为1.7~1.8Ma BP。陆相地层仍在中维 拉坊组底部。 ? 从上述资料来看，1982年方案与1972年方 案无实质性的改变，只是弗利卡剖面研究 更详细而已。 ? （3）2.4 MaBP ? 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： ? ①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 。 ? ②南极大冰盖从2.4MaBP已开始出现。 ? ③在240万年左右，也有一次古地磁极性 的倒转（松山反极性时/高斯正极性时） 。 ? （4）3~3.5 MaBP ? ①考虑古人类的出现：非洲出现较早的古人 类（南方古猿），如肯利亚东非裂谷1470号 人头骨化石下伏图鲁博尔火山灰年龄 3.18MaBP（K-Ar法）。所以古人类学者主张 N/Q的界限放在300万年，前苏联称第四纪 为人类纪。 ? ②古地磁倒转期：高斯正极性时/吉尔伯特 反极性时 ? ③古气候古植物的变化：在阿拉斯加发现 3.5MaBP的冰碛物，亚洲北部喜暖植物成分 ? 综上所述：以上四种意见分别从不同证据 出发，涉及第四纪研究的核心内容：冰川 、动物、植物、古人类。 ? 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，四条界限 都有古地磁的事件。 2008年的国际地质大会（33rd IGC, Oslo），第四纪被确立为一个正式的地层单元 。 取得的共识是： （1）第四纪（系）为一个完全正式的 地层单元，为新生代（界）的一个纪（ 系）处于新近纪（系）和古近纪（系） 之上； （2）第四纪（系）的下限置于Gelasian 阶的底部，对应MIS103，其年代为 2.588 Ma； （3）更新世下限与第四纪一致，位于 Gelasian阶的底部； （4）之前选定的意大利南部的弗里卡 （Vrica）剖面（之前上新世/更新世界 限的层型剖面）的卡拉布里阶（ Calabrian）作为更新世的第二个阶。 2、中国第四纪下限问题 ? 中国的第四纪地层分布广泛，以陆相地层 为主。按成因主要划分为黄土堆积、河湖 相沉积、冲洪积堆积、冰川堆积、洞穴堆 积、风化壳残积、火山堆积和海相沉积。 ? 其中黄土与河湖相沉积连续性好，时间尺 度长，是中国第四纪地层研究的主要对象 。 ? e.g.泥河湾盆地（G. B. Barbour，德日进 ），与意大利Villafranchian剖面有很好的对 比性。黄土（德日进和杨钟健，刘东生） 是中国最典型的陆相沉积，具有贯穿整个 中国方案 岩石地层：午城黄土与红粘土有明显界线。 磁性地层：M/G（松山/高斯）。 其它支持：气候转型， 104氧同位素冷阶开始，北 半球冰期-间冰期旋回开始，以轨道倾斜主导的 41ka周期代替岁差主导的21ka周期；原齿象属 和马属等重要哺乳动物出现；南海大陆架出现 Globorotalia multicamerata s.l. 的灭绝事件。 青藏高原的迅速抬升与东亚季风形成。 三、第四纪分期方案 ? 划分依据 ? 按照生物地层学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气候旋回为原则 。 INQUA，1932 全新统（Q4） 上更新统（Q3） 中更新统（Q2） 下更新统（Q1） 冰后期 大理冰期 庐山—大理间冰期 庐山冰期 大姑—庐山间冰期 大姑冰期 鄱阳—大姑间冰期 鄱阳冰期 ? ? ? ? ? 存在的问题： 1、并列的统的时间尺度相差很大。 2、无年代学数据。 3、未反映气候的多波动性。 4、仅反映了Q/N下限为0.7~0.8 MaBP的 冰期方案。 ? 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。 刘东生, 刘敏厚, et al. (1962). 气候标志及中国第四纪地层的划分. 中国地质 6. 中国第四系的划分 3阶：11~8kaBP，8~4，4~now MIS-1, S0 L1 MIS-5e, S1 MIS-6, L2, 末次间冰期起始，海侵 MIS-19,S7,周口店组底界，小渡口组 MIS-20, L8, B/M, Qh Qp3 Qp2 Qp1 四、中国的第四纪地层 ? ? ? ? ? 1 华北区 （1）生物地层 （2）黄土-古土壤地层 2 华南区-东南区 3 西南区 ? 有一张中国第四纪分区图就好了… 1 华北区 ? ①下更新统泥河湾组（Q1） ? 地点：代表性剖面在河北省阳原——蔚县盆 地的泥河湾。 ? 岩性：一套河湖相砂砾、砂、粘土沉积物 。 ? 哺乳动物群：泥河湾动物群(长鼻三趾马/真 马动物群) ? 时代：早期认为广义的泥河湾组均为Q1 。 后来将其一分为二，狭义的泥河湾组指不 整合面之上部分，称之为上(黄)泥河湾，以 1 华北区 ? ②中更新统周口店组(Q2) ? 地点：北京周口店龙骨山第一地点(中国猿 人洞) ? 岩性：主要为石灰岩角砾与砂土交替沉积, 夹砂砾与石钟乳层,堆积物厚40多米。剖面 共分17层,周口店组指1-13层。 ? 哺乳动物群:周口店动物群(中国猿人-肿骨鹿 动物群)。 ? 时代: 23-46万年,中更新世中晚期,属布容正 极性时。 1 华北区 ? ②中更新统周口店组(Q2) ? 1958年,贾兰坡根据解放后获得的新化石和 对地层的观察,将其合并为三部分: ? 上部(C组):1-3层,即洞顶崩塌的巨大的灰岩 块以上部分。 ? 中部(B组):4-10层,包括上、下文化层和最底 部的灰烬层。 ? 下部(A组):11-13层。 ? 1978年,杨子庚等将沉积物特点归纳为4点: 片流为主、下部有线状水流、物源为近源 中 国 猿 人 化 石 产 地 南 北 剖 面 （ 据 贾 兰 坡 ） 1 华北区 ? ③晚更新世萨拉乌苏组（Q3） ? 地点：代表性剖面在内蒙古鄂尔多斯的乌 审旗。 ? 岩性：为一套湖相灰黄色砂质粘土夹风成 砂，自下而上分为7层。 ? 哺乳动物群: 萨拉乌苏动物群。1、5层含化 石，2层顶部含旧石器时代的石器，7层为 近代黄土，风化面上含中石器时代的“细 石器”。 ? 时代: 14C年龄为40Ka，为晚更新世。 1 华北区 ? ? ? ? 黄土-古土壤 刘东生（1985）的划分方案。 ①午城黄土 地点：隰县午城柳树沟 ? 岩性：颜色较红且均匀，岩性较致密（故 有石质黄土之称），含多层钙质结核，厚 50米。 ? 化石：产泥河湾动物群成分化石。 ? 时代：位于松山/高斯（M/G）分界面附近 ，古地磁年龄为2.4Ma，属于早更新世（Q1 ? ? ? ? ? ②离石黄土 地点：山西离石县陈家崖 岩性：分为上下两部分： 【马 兰 黄 土】 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~侵蚀面 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ ? 【离石黄土上部】：色较浅,土质较疏松,含5-6 层红色古土壤层,其间 距较大,古土壤结 构较清晰。 ? 【离石黄土下部】：色较红,含十几层褐色土型 古土壤,古土壤较薄， 间距较小,顶部为3 ? ③马兰黄土 ? 地点：原指北京斋堂马兰峪次生黄土 ? 岩性：灰黄-姜黄或黄褐色，粒度较粗，质地 疏松，层理不明显，垂直节理发育。 ? 化石：较少。 ? 时代：晚更新世（Q3） ? ④全新世黄土 ? 灰黄色粉砂质黄土,含有一层灰黑色古土 壤层。 午城、离石黄土旧称 “红色土系” （德 日进、杨钟健，1930年），红色土的 岩石介于保德红土与马兰黄土之间。 与黄土相比：粘土质较多，颜色较红， 成层状而多结核或结核层，有时含石 膏层。 与红土相比：色较淡，粘性差，所含田 螺化石尚保存白色的壳皮。 华北区 2 华南-东南区 ? 本区是上新世-第四纪红土的主要分布区。 ? ①雨花台砾石层（图） ? 地点：长江沿岸，宜昌—南京，三级阶地， 以南京雨花台最为典型。 ? 岩性：灰白色、灰红色砂砾层，含少许玛 瑙砾石，砾石磨圆度良好，称雨花台砾石 层。 ? 时代：早期划归Q1，后来由于发现植物化 石单子叶豆，于是主张划入N2，但部分研 究者则认为雨花台砾石层中仍有部分属于 2 华南-东南区 ? ②网纹红土（蠕虫状红土） ? 地点：长江及其主要支流谷地和丘陵区。 ? 岩性：网纹（蠕虫）状红土、红土碎石或 红色砂砾层，厚几米至30米不等。 ? 网纹状构造：是湿热条件下，由于淋滤作 用，在堆积物中形成的次生白色粘土条带 。 ? 时代：主要形成时期为Q2，Q3底部仍有蠕 虫状构造。 ? ③下蜀组 ? 地点：南京附近的下蜀镇。 ? 岩性：黄色粘土、砂质粘土，含铁锰和 钙质结核，垂直节理发育，具有黄土性 质，发育有1~2层古土壤。河谷区，下蜀 土具有冲积层的二元结构，下部为砂砾 层，厚度达20多米；在丘陵坡地和平原 、湖区则为黄土状堆积，有坡积和湖积 ，后者如“成都粘土”。 ? 时代：晚更新世（Q3）。 ? ④全新统 3 西南区 ? ①元谋组 ? 地点：标准地点在云南元谋盆地，龙江以 东的东山山前地带 ? 岩性：河湖相砂砾、砂与粘土互层，分为4 段28层 (695.4m)。 ? 化石：元谋动物群（第四段）。 ? 时代：早期均划为Q1(广义元谋组)。现在已 分开 ? 【元谋组】（3、4段，元谋人牙，1. 7Ma） 思考题 ? ? ? ? ? ? 名词 同时异相，全新世，泥河湾组，周口店组 简述第四纪地层划分的原则和方法 简述第四纪下限研究的主要观点和依据 简述我国第四纪划分方案 简述我国黄土-古土壤划分方案