第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)研究簡(jiǎn)史

人類從一開(kāi)始，就和第四紀(jì)地質(zhì)結(jié)下了不解之緣，但真正對(duì)它進(jìn)行研究，卻起步很晚。最初，人們把地殼的發(fā)展歷史分為第一紀(jì)（原始紀(jì)）、第二紀(jì)和第三紀(jì)3個(gè)大階段。1829年，法國(guó)學(xué)者J.德努瓦耶在研究巴黎盆地的地層時(shí)，把第三系上部的松散沉積物劃分出來(lái)命名為第四系，其時(shí)代為第四紀(jì)。隨著地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展，第一紀(jì)和第二紀(jì)因細(xì)分成若干個(gè)紀(jì)被廢棄了，僅保留下第三紀(jì)和第四紀(jì)的名稱，這兩個(gè)時(shí)代合稱為新生代。1839年，英國(guó)著名地質(zhì)學(xué)家C.萊爾（1797～1875）把第四紀(jì)分成了更新世和全新世。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)在歐洲主要是研究阿爾卑斯及斯堪的納維亞冰川遺跡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在中國(guó)，從19世紀(jì)末開(kāi)始，一些外國(guó)學(xué)者對(duì)廣泛分布在黃河流域的巨厚黃土進(jìn)行了觀察。到20世紀(jì)初期，中國(guó)第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)的研究有了較大發(fā)展。已有許多專門(mén)研究單位和龐大的專業(yè)研究隊(duì)伍。1957年成立了中國(guó)第四紀(jì)研究委員會(huì)，現(xiàn)已加入國(guó)際第四紀(jì)聯(lián)合會(huì)。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)簡(jiǎn)介

Quaternary geology

19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，在歐洲建立的第四紀(jì)4次冰期學(xué)說(shuō)，對(duì)冰川作用、氣候變化等方面的研究產(chǎn)生了廣泛影響。南斯拉夫數(shù)學(xué)家米蘭科維奇（M. Milanko-vich）1920年提出氣候變化的天文學(xué)說(shuō)，地球軌道周期成為探討第四紀(jì)氣候變化及冰期形成的重要理論依據(jù)。1899年奧地利地質(zhì)學(xué)家休斯（E.Suess）建立海平面變化理論，經(jīng)過(guò)不斷充實(shí)、發(fā)展，1934年美國(guó)學(xué)者戴利（R.Daly）提出冰川—海面控制論。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)三種類型

1961年費(fèi)爾布里奇（R.W. Fairbridge）將海面變化歸為3種類型：①構(gòu)造—海面升降運(yùn)動(dòng)；②沉積—海面升降運(yùn)動(dòng)；③冰川—海面升降運(yùn)動(dòng)。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)不斷發(fā)展

20世紀(jì)50年代以來(lái)，放射性碳、鉀氬法、鈾系法、裂變徑跡法測(cè)年及氧同位素測(cè)溫等技術(shù)的應(yīng)用，使第四紀(jì)地質(zhì)研究達(dá)到新水平。1963年考克斯（A.Cox）建立古地磁年表，為第四紀(jì)地層的劃分與對(duì)比提供了依據(jù)。大陸與大洋沉積序列研究，更新了傳統(tǒng)的4次冰期概念，支持了米蘭科維奇的氣候變化天文學(xué)說(shuō)。1977年庫(kù)克拉（G.Kukla）等對(duì)捷克布爾諾黃土的研究證明，在奧爾杜韋古地磁事件以來(lái)的170萬(wàn)年里出現(xiàn)了17次間冰期，平均每10萬(wàn)年有1次冰期—間冰期氣候旋回。印度洋、赤道大西洋、加勒比海的海洋沉積研究，也得出相近的結(jié)論。中國(guó)第四紀(jì)黃土研究揭示出最近70萬(wàn)年以來(lái)有13次氣候旋回。20世紀(jì)60年代以來(lái)實(shí)施的許多國(guó)際研究計(jì)劃，如DSDP（深海鉆探計(jì)劃）、CLIMAP（長(zhǎng)期氣候研究、制圖與預(yù)測(cè)計(jì)劃）、IGCP（國(guó)際地質(zhì)對(duì)比計(jì)劃）等，已在第四紀(jì)古氣候、冰期形成、冰期氣候特點(diǎn)、海洋環(huán)境變化等方面取得重要成果，從而推動(dòng)了第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)的發(fā)展。

人們所觀察到的第四紀(jì)沉積物主要是陸相地層。陸相地層廣泛分布于地表，大都松散，厚度變化大，相變劇烈，成分復(fù)雜。因此，在第四紀(jì)地質(zhì)年代和地層劃分中一般采用多種多樣的標(biāo)志，例如生物標(biāo)志、古人類及古文化標(biāo)志、氣候標(biāo)志、地貌標(biāo)志、絕對(duì)年齡測(cè)定等。

第四紀(jì)沉積物按成因和巖相可以分為殘積物、坡積物、洪積物、沖積物、湖泊沉積物、冰川堆積物、海洋沉積物、生物沉積物、風(fēng)積物、火山堆積物、洞穴堆積物、人工堆積物等。1948年，地質(zhì)學(xué)家楊鐘健曾把中國(guó)第四紀(jì)沉積物分成4大類，即洞穴堆積、礫石及山麓堆積、河湖堆積和土狀堆積。

第四紀(jì)開(kāi)始后，以北半球?yàn)槔?，地球上寒冷氣候帶向南遷移，使得高緯度地帶和高山地區(qū)廣泛發(fā)育冰蓋或冰川，出現(xiàn)冰期。冰期時(shí)，北半球副熱帶干旱地區(qū)的北緣落入西風(fēng)帶內(nèi)，降水量增加。兩個(gè)冰期之間稱為間冰期。間冰期由于氣溫回升，冰川消融，北半球副極地高壓帶向極地方向推移，北半球干旱地區(qū)的降水量則減少。

關(guān)于第四紀(jì)氣候的變遷，歐洲有不少人做了大量工作，特別是在阿爾卑斯地區(qū)和西北歐地區(qū)?，F(xiàn)今普遍認(rèn)為在那里有5個(gè)冰期和4個(gè)間冰期，還有1個(gè)冰后期，最后一次冰期又細(xì)分為2個(gè)或3個(gè)冰段。在中國(guó)，地質(zhì)學(xué)家李四光根據(jù)江西廬山的冰磧物和冰蝕地貌，劃分出鄱陽(yáng)、大姑和廬山3個(gè)冰期，以后又有人將在云南研究確定的大理冰期和龍川冰期列入。這樣，中國(guó)也有5次冰期可以和歐洲的冰期對(duì)應(yīng)。非洲除了很少的山地發(fā)育過(guò)冰川，絕大部分地面沒(méi)有受到冰川的作用，但氣候的變化仍然是明顯的。在非洲，冰期因多雨濕潤(rùn)稱之為雨期或洪積期；間冰期因少雨干旱稱之為間雨期或間洪積期。

明德－里斯間冰期稱為“大間冰期”，持續(xù)的時(shí)間約30萬(wàn)年之久。當(dāng)時(shí)的氣候比現(xiàn)在暖和一些，但在間冰段時(shí)期仍然是較冷的。在冰川活動(dòng)最大的冰期中，地球陸地表面有32%的面積被冰川覆蓋，由于降水停滯在大陸上而致使海面大幅度下降，有時(shí)可下降 130米或更多。冰期時(shí)，年平均氣溫普遍比現(xiàn)今低3～7℃左右。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)概述

第四紀(jì)是哺乳動(dòng)物和被子植物高度發(fā)展的時(shí)代，人類的出現(xiàn)是這個(gè)時(shí)代最突出的事件。因此，有人也把第四紀(jì)稱之為人生紀(jì)或靈生紀(jì)，甚至還有人把它從新生代中獨(dú)立出來(lái)并列為人生代或靈生代。第四紀(jì)的哺乳動(dòng)物具有明顯現(xiàn)代化的特征。早更新世時(shí)期，第三紀(jì)三趾馬動(dòng)物群中的許多科，如鼬鬣狗（Ictitheriidae）、無(wú)角犀（Aceratheriinae）、長(zhǎng)頸鹿（Giraffidae）等都絕滅了。有的第三紀(jì)的殘留種類如劍齒虎（Machairodontinae）、蹄兔（Hyracoidea）、乳齒象（Mastodontidae）、劍齒象（Stegod ontinae）、三趾馬（Hipparion）、爪獸（Chalicotheriidae）、（模）鼠（Mimomys）等幾乎都處于絕滅的過(guò)程中。標(biāo)準(zhǔn)的第四紀(jì)種屬大量出現(xiàn)，如貓熊（Ailuropoda）、真象（Elephantinae）、真馬 (Equus）、腔齒犀（Coelodonta）、板齒犀（Elasmotherium）、牛（Bos）、野牛（Bison）、水牛（Bubalus）、麗牛（Leptobos）、四不象鹿（Elaphurus）等。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)早更新世代表

早更新世的代表動(dòng)物群，中國(guó)北方有泥河灣動(dòng)物群或西侯度動(dòng)物群，南方有元謀動(dòng)物群，歐洲有維拉弗朗動(dòng)物群；美洲有布蘭科動(dòng)物群。中更新世時(shí)期，第三紀(jì)的殘留種類，如劍齒虎、劍齒象的一些種屬還繼續(xù)生存著，乳齒象、三趾馬則僅在個(gè)別區(qū)域里有過(guò)很短時(shí)期的存在。早更新世出現(xiàn)的種類有相當(dāng)一部分延續(xù)了下來(lái)，現(xiàn)代化的成分越來(lái)越多，真正的大角鹿（Megaloceros）、馬鹿（Cervus elaphus）、驢（Equus hemionus）開(kāi)始出現(xiàn)，貓熊在中國(guó)華南地區(qū)很繁盛。這個(gè)時(shí)期的動(dòng)物群，中國(guó)有公王嶺動(dòng)物群。周口店動(dòng)物群、鹽井溝動(dòng)物群等；歐洲有瓦爾動(dòng)物群、克羅默動(dòng)物群、荷爾斯泰因動(dòng)物群、伊爾福德動(dòng)物群等；美洲有歐文頓動(dòng)物群。晚更新世時(shí)期，中更新世動(dòng)物群中的成分大量減少，現(xiàn)生種增加很多，驢、馬鹿、原始牛（Bos primigenius）等得到了大發(fā)展，猛犸象（Mammuthus）在北半球高緯度地區(qū)廣泛分布。這一時(shí)期代表性的動(dòng)物群中國(guó)有丁村動(dòng)物群、薩拉烏蘇動(dòng)物群、山頂洞動(dòng)物群等（見(jiàn)中國(guó)舊石器時(shí)代考古）；歐洲有埃姆動(dòng)物群等；美洲有蘭喬拉布雷阿動(dòng)物群等。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)全新世動(dòng)物群

全新世動(dòng)物群以現(xiàn)生種為主，化石種比以往任何時(shí)候都少，只有披毛犀（Coelodonta antiquitatis）、猛犸象曾經(jīng)殘存過(guò)一段時(shí)間，驢、馬鹿等一直生活到現(xiàn)今。此外，第四紀(jì)期間，軟體動(dòng)物和微體動(dòng)物分布廣泛，類型繁雜，多種多樣的植物遍及世界各個(gè)角落，隨著氣候和地理環(huán)境的變遷，它們不斷地發(fā)生變化。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)基本簡(jiǎn)介

第四紀(jì)是地質(zhì)史上時(shí)間極短的一個(gè)紀(jì)，至今尚未終止。第四紀(jì)從什么時(shí)候開(kāi)始，沒(méi)有一致的看法。過(guò)去一般認(rèn)為它的年齡只有100萬(wàn)年左右。近年來(lái)由于古人類學(xué)和舊石器時(shí)代考古學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，以及年代測(cè)定技術(shù)的發(fā)展，人們普遍認(rèn)為它的年齡要大得多，有的認(rèn)為是 180～200萬(wàn)年，也有人認(rèn)為是248萬(wàn)年，還有人認(rèn)為已經(jīng)超過(guò)了300萬(wàn)年。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在努力尋求放之四海而皆準(zhǔn)的第四系的標(biāo)準(zhǔn)地層，但是沒(méi)有能夠?qū)崿F(xiàn)。因?yàn)榈谒募o(jì)的沉積物具有很強(qiáng)的區(qū)域性，同一時(shí)期，在不同的自然環(huán)境里和不同的地貌單元上，可以形成各不相同的地層；不同時(shí)期，在相似的自然環(huán)境里和同樣的地貌單元上，可以形成彼此相似的地層。因此，不可能單純依據(jù)巖石本身的性質(zhì)來(lái)劃分第四紀(jì)地層。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)氣候的更替劃分

第四紀(jì)通常以氣候的更替劃分為冰期和間冰期，或雨期和間雨期。但是世界上有許多地方古氣候的變化證據(jù)是很缺乏的，因此很多地方一直應(yīng)用脊椎動(dòng)物和海洋軟體動(dòng)物的古生物方法確定第四紀(jì)的分期和地層劃分。在古人類和古文化材料豐富的地區(qū)，應(yīng)用人類學(xué)和考古學(xué)的方法效果是比較明顯的。

第四紀(jì)海洋動(dòng)物群變化較慢，尤其是在大洋里，幾乎沒(méi)有什么改變，只有某些高緯度的內(nèi)海區(qū)域，如地中海、里海等地，存在群組的遷移，當(dāng)冰期來(lái)臨時(shí)，北方寒冷生活條件下的種類向南遷移，而間冰期到來(lái)時(shí)，它們則又回到了北方。但脊椎動(dòng)物特別是陸生哺乳動(dòng)物，進(jìn)化速度卻較快，而且在某一階段的一定自然地理區(qū)域里動(dòng)物群具有相對(duì)的一致性。在第四紀(jì)脊椎動(dòng)物化石中，搜集得最多的是第四紀(jì)哺乳動(dòng)物，其研究也比較詳細(xì)。因此，第四紀(jì)哺乳動(dòng)物不僅對(duì)陸相地層的劃分和對(duì)比具有重要的意義，而且對(duì)恢復(fù)當(dāng)時(shí)的古氣候和古地理環(huán)境，對(duì)探討古人類的生存時(shí)代和生活條件等都起著特別重要的作用。

第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)評(píng)價(jià)

關(guān)于第四紀(jì)地層的劃分世界上沒(méi)有取得一致意見(jiàn)。中國(guó)第四紀(jì)地層的劃分，按照1959年全國(guó)地層會(huì)議討論的草案，第四系包括下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，其時(shí)代分別與第四紀(jì)的早更新世、中更新世、晚更新世和全新世各階段相對(duì)應(yīng)。

與考古學(xué)的關(guān)系 　第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)是舊石器時(shí)代考古研究中必不可少的一項(xiàng)重要內(nèi)容。因?yàn)槿祟惐旧砭褪堑刭|(zhì)歷史的產(chǎn)物，而早期人類的遺跡通常作為地質(zhì)現(xiàn)象被埋藏在地層之中。由于早期人類的生存幾乎完全趨附于自然環(huán)境，因此，早期人類的遺跡在地層中的分布是有一定規(guī)律的。

舊石器時(shí)代考古的野外調(diào)查，需要應(yīng)用第四紀(jì)地質(zhì)知識(shí)，如恢復(fù)更新世古地理環(huán)境，確定在適合于古人類生存的條件下形成的第四紀(jì)地層等。發(fā)掘工作只有在充分認(rèn)識(shí)第四紀(jì)地層的基礎(chǔ)上才能順利進(jìn)行，特別是對(duì)于埋藏在河湖相沉積層里的古人類文化地點(diǎn)，只有采取第四紀(jì)地質(zhì)的工作方法才是有意義的。對(duì)古人類文化遺物時(shí)代的確定，第四紀(jì)地層的劃分對(duì)比和對(duì)哺乳動(dòng)物的分析判斷在現(xiàn)今仍然是主要的方法。當(dāng)然，古人類文化遺物也是第四紀(jì)地層劃分的一項(xiàng)重要依據(jù)。 2100433B

科學(xué)家們終于斬?cái)嗔说刭|(zhì)學(xué)時(shí)間表的一個(gè)“戈?duì)柕现Y(jié)”。

據(jù)美國(guó)《科學(xué)》雜志在線新聞報(bào)道，09年5月21日，一項(xiàng)有關(guān)這一問(wèn)題的最終委員會(huì)投票結(jié)果公諸于世：這一結(jié)果只等一個(gè)由最終的權(quán)威機(jī)構(gòu)——國(guó)際地層委員會(huì)（ICS）——給出的毫無(wú)懸念的批準(zhǔn)：距今260萬(wàn)年到現(xiàn)代的地質(zhì)時(shí)期是被官方認(rèn)可的第四紀(jì)，在第四紀(jì)中，人類開(kāi)始使用工具，而高緯度地區(qū)則出現(xiàn)了多次冰川時(shí)代。

作為ICS的一個(gè)成員組織，第四紀(jì)委員會(huì)主席、英國(guó)劍橋大學(xué)的Philip Gibbard表示：“第四紀(jì)委員會(huì)對(duì)此感到如釋重負(fù)，我們都很高興。”Gibbard說(shuō)，術(shù)語(yǔ)“并非是無(wú)法改變的金科玉律”，“這僅僅是一個(gè)替換標(biāo)簽的問(wèn)題”。

第四紀(jì)地質(zhì)是指距今260萬(wàn)年到現(xiàn)代的地質(zhì)時(shí)期，在第四紀(jì)中，人類開(kāi)始使用工具，而高緯度地區(qū)則出現(xiàn)了多次冰川時(shí)代。

第四紀(jì)地質(zhì)圖是表達(dá)第四紀(jì)地質(zhì)現(xiàn)象的各種圖件的統(tǒng)稱。用不同的顏色、花紋和符號(hào)，將一定地區(qū)第四紀(jì)沉積物的成因類型、第四紀(jì)地層與第四紀(jì)火山巖的巖性和時(shí)代，以及第四紀(jì)地質(zhì)構(gòu)造等現(xiàn)象，填繪在一定比例尺的地形圖上，稱普通第四紀(jì)地質(zhì)圖或區(qū)域第四紀(jì)地質(zhì)圖。

第四紀(jì)地質(zhì)圖（Quaternary geological map）依生產(chǎn)和科研的不同需要可編繪專門(mén)的第四紀(jì)地質(zhì)圖，如第四紀(jì)某一時(shí)期古地理圖、第四紀(jì)沉積物等厚線圖等。除平面圖外，還可編繪各種第四紀(jì)地質(zhì)剖面圖。 2100433B