第四纪地质作用及第四纪沉积物
第四纪地质概述
表2-10 第四纪地层划分方法
工程地质
工程地质
地质学家把人类开始出现以来迄今的地质 历史称为第四纪。第四纪也称为第四纪冰川期 。我们通常说的“冰河时代”，就是指这个时 期。
一些观点认为，第四纪是地球气候变动异 常剧烈的一个时期，也是人类进化发生的时期 ，有着非常特殊的意义。在此期间，地球气候 曾经发生过很多次冷暖回旋，寒冷的冰期和相 对温暖的间冰期（即两次冰期之间的时期）交 替出现。冰川反复扩张又退却，在极盛期间曾 覆盖地球30%的表面。因此，第四纪才被称为第四纪冰川时期。另外一些观点认为，在第四纪，气 候系统变得更加敏感，地球轨道形状、地轴方向和倾斜角周期性变化导致阳光照射发生变化时，气 候比远古年代更容易发生剧变。
长期以来，人们一直在努力寻求第四纪的标准地层，但是一直没有实现。因为第四纪的沉积 物具有很强的区域性，同一时期，在不同的自然环境中和不同的地貌单元上，第四纪地质学及第四 纪地质学单元上，可以形成各不相同的地层。不同时期，在相似的自然环境中和同样的地貌单元上， 可以形成彼此相似的地层。因此，不能单纯依据岩石本身的性质来划分第四纪地层。目前主要的第 四纪地层划分方法有生物地层学方法、古气候地层学方法、古人类—考古学方法、地貌法、岩性法 和古地磁法，各方法的介绍如表2-10所示。
01
第四纪全球气候普遍变冷，出现冰期，是划分第四纪的标志 之一。气候变化是划分和对比第四纪地层的重要依据之一。
02
第四纪哺乳动物演化的阶段性是划分第四纪的主要依据。第 四纪植物群的演化是恢复第四纪气候的重要标志。
03
第四纪构造运动是新构造运动的一部分。第四纪构造运动控 制着第四纪沉积。
第四纪是地质史上时间极短的一个纪，至今尚未终止。第四纪从什么时候开始，人们没有一致 的看法。过去一般认为第四纪的年龄只有100万年左右。近年来由于古人类学和旧石器时代考古学 的新发现，以及年代测定技术的发展，人们普遍认为它的年龄要更大，有的认为是170万～200万 年，也有人认为是247万年，还有人认为已经超过了300万年。
工程地质及土力学17第四纪沉积物的成因、类型与特征
1.7.2 坡积土层（Qdl） 坡积层的特点：
1
2
成分为岩屑、 矿屑、沙砾或 矿质黏土，与 坡上基岩密切 相关，其矿物 成分与下卧基 岩无直接关系。
碎屑颗粒大小 混杂（分选不 好），棱角分 明、分选性差， 层理不明显。
3
天然孔隙度很 高，结构疏松， 压缩性较高。 对建筑物常有 不均匀沉降问
题。
具冰川擦痕。
工程地质及土力学
1.8 土与土层
1.8 土与土层
岩石经过风化和其它 外力地质作用及人类 活动等被破碎、分散 和搬运，在各种地质 沉积环境下形成具有 一定结构性的松散产 物，称为土。
土
土层是土的 复合构造体
土层
在土的形成过程中，有 些残留在原地形成残积 层，有些经风、水、冰 川等地剥蚀、侵蚀、搬 运，在某一适当的沉积 环境下，按一定的沉积 规律形成层状的沉积层， 称为土层。
②磨圆度差，分选性较差，可见斜层理和交错层理。
洪积扇
近山处 窄而陡
远离山处 宽而缓
1.7.3 洪积土层（Qpl）
1.7.3 洪积土层（Qpl）
洪积层的工程性质
靠近坡 脚段
中间段
远离山 区带
为较粗的碎屑 土，土质均匀 ，地势高、地 下水位低，地 基承载力高
由于受前沿细 颗粒的影响， 常有地下水溢 出，或形成沼 泽，承载力较 低。
洪积扇
山前平原冲洪积土： 具有分带性，近山 为粗碎屑物质，平 原低地为砾砂、砂 以至黏性土，工程 地质条件逐渐变差。
分布：山前(山麓)
图中河漫滩平原主要分布在什么河段？
河漫滩是上细下粗 的二元结构，承载 力较高；牛轭湖及 湖积物主要是细粒 的有机沉积物 ， 淤泥、泥炭等，含 水量高，抗剪强度 低，沉降量大。
第四纪地质与地貌
中型地貌：河谷及河谷之间的分水岭、山间盆地等。由
内力地质作用和外力地质作用共同作用。
小型地貌：残丘、谷坡、沙丘、小的侵蚀沟。由外力地
质20作20/4/用12 造成。
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三、第四纪地貌
（2）地貌的形态分类
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三、第四纪地貌
（3）地貌的成因分类
内力地貌：构造地貌 火山地貌 外力地貌：风化地貌、重力地貌、水成地貌、冰川地 貌、冻土地貌、风成地貌、岩溶地貌和黄土地貌等。
作为建筑地基时，要注意尖灭 和透镜体引起的不均匀沉降及 泉水出露形成的沼泽
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4.冲积物
河流沉积物称为冲积物。根据形成条件和环境分为：河床冲 积物、河漫滩冲积物、牛轭湖冲积物和河口三角洲冲积物。
1.碎屑物质磨圆度和分选性都较好
2.具有清楚的层理构造，
3.具有良好的韵律性，表现在剖面上两种或两种以上沉积物 交替、重复出现
可作为良好的建筑场地
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8.风积物
干旱地区，地面无植被保护，岩石风化碎屑物被风吹扬，在风 力减弱时发生沉积形成风积物。最常见的是风成砂及风成黄土 。 1.风成砂，分选性好，磨圆度高，具有层理和大型交错层理 2.风成黄土具有垂直节理，均匀互层理，孔隙大，具有湿陷性
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作为建筑地基时，要注意不均 匀沉降和土坡稳定性问题
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3
2.坡积物
雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而向下搬运，或由于本 身的重力作用，堆积在平缓的斜坡或坡角处，成为坡积物。
1.坡积物的成分与高处的岩石性质往往有关 2.坡积物一般不具层理，有时局部可有层理 3.碎屑物因搬运距离可以具有磨圆性和分选性 4.坡积物厚度因坡形变化较大
第3章第四纪沉积物
• 洪积土的工程特性： • 1）靠近坡脚段为较粗的碎屑土，土质均匀，地势 高、地下水位低，地基承载力高； • 2）离山区远的地带由粉土、黏土颗粒组成，受周 期性干燥及可溶盐的胶结作用，承载力高； • 3）中间段由于受前沿细颗粒的影响，常有地下水 溢出，或形成沼泽，承载力较低。 • 另外：洪积扇富水，可做水源地。
坡积物的特点： 1)分为岩屑、矿屑、沙砾或矿质黏土。 2)碎屑颗粒大小混杂，棱角分明、分选性差，层理不明显。 坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。其成份与坡上的残积土 基本一致。与下卧基岩没有直接关系，这是它与残积物明显的区别。 由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动，还由于组成物质 粗细颗粒混杂，土质不均匀，且其厚度变化很大(上部有时不足一米，下部可 达几十米)，尤其是新近堆积的坡积物，土质疏松，压缩性较高。 坡积土上建设应注意的问题： ①注意下卧基岩表面的坡度及形态，分析坡积物稳定性。 ②坡积土含较多细颗粒，吸水性强，注意雨季的稳定性。 ③坡积物粗细混杂，土质不均匀，厚度不均匀，注意差异沉降。
1、残积物
岩石－（物理、化学）风化－ 残留在原地
残积物－残积土－残积层
壳风 化
土壤层 残积物 化岩石 新鲜岩石
残积物成分与 母岩有关 残积物厚度与 地形有关
强风化
半风 中风化
弱风化
• 2、坡积层 • 坡积物是残积物经水流搬运，顺坡移动堆积而成的土。即 是雨雪水流的地质作用将高处岩石风化产物缓慢地洗刷剥 蚀，顺着斜坡向下逐渐移动、沉积在较平缓的山坡上而形 成的沉积物。其成份与坡上的残积土基本一致。由于地形 的不同，其厚度变化大，新近堆积的坡积土，土质疏松， 压缩性较高。它一般分布在坡腰上或坡脚下，其上部与残 积物相接。坡积物底部的倾斜度决定于基岩的倾斜程度， 而表面倾斜度则与生成的时间有关，时间越长，搬运、沉 积在山坡下部的物质就越厚，表面倾斜度就越小。 • 片流（坡流、面流）——在降雨或融雪时，地表水一部分 渗入地下，其余的沿坡面向下运动。这种暂时性的无固定 流槽的地面薄层状、网状细流称为片流。片流搬运的物体 在坡麓堆积下来，形成坡积土。
第四纪地质学的研究内容
第四纪地质学的研究内容包括：(1)第四纪的构造运动(2)第四纪古气候(3)第四纪生物界(4) 第四纪沉积环境和沉积物的成因类型(5)第四纪海平面变化。
冰期：指地球上冰川规模扩大，气候显著变冷的时期。
年平均气温较现今低8～13℃，此时极地和高山冰盖扩大，并向中纬度推进（或高山冰川下移），从而引起生物群的迁移或部分绝灭。
间冰期：指两次冰期之间的温暖时期。
此时大陆冰盖缩小，并向极地后退（或高山冰川后退），同样引起了生物群迁移，但伴之以生物繁荣。
冰后期：指第四纪最后一次冰川退缩以来的温暖时期。
即全新世全球气候转暖的时期。
雨期（洪积期）：冰期时，在中低纬度的非冰川区，出现气候潮湿、降雨增多时期，称为雨期。
间雨期：是指两次雨期之间相对干燥少雨的时期。
间雨期时，当地气候干燥、炎热，湖泊面积缩小，甚至干涸，风沙地貌发育，黄土堆积盛行。
间雨期又称“间洪期”或“干燥期”。
由气候波动引起的海平面升降称为（水动型）。
由于构造运动引起的海平面升降称为（地动型。
）指示海平面升降的标志有：（海蚀阶地）、（上升海滩）、（珊瑚礁和礁平台）、（地层和古生物标志）。
猿到人的进化一般可分为四个阶段：古猿阶段、猿人阶段、古人阶段、新人阶段（智人阶段）。
地球存在着四个极性期: 布容正极性期、松山倒转极性期、高斯正极性期、吉尔伯特倒转极性期。
第四纪下限：181万年或259万年。
第四纪华北地区：下更新统（Q1）泥河湾组→长鼻三趾马－真马动物群中更新统(Q2)－周口店组→北京猿人－肿骨鹿动物群上更新统(Q3)－马兰组→萨拉乌苏动物群与周口店同期的土类堆积，称周口店期红土。
在山西黄土高原地区，红色土称为离石黄土，或称老黄土。
马兰黄土又称新黄土，在华北地区分布甚为广泛，组成黄土高原。
其成因以风成为主，其次有坡积、冲积、洪积等类型。
华南地区：下更新统(Q1)－雨花台组→巨猿-大熊猫-剑齿象动物群中更新统(Q2)－网纹红土→大熊猫-剑齿象动物群中国第四纪时期主要地质事件：1.频繁活动的新构造运动：主要特点是以强烈的升降运动为主，突出体现在青藏高原的不断抬升，并且东西部具有明显的区域性差异。
地貌及第四纪地质简答题
第四纪地质学与地貌学简答题1、第四纪特点人类出现：由猿演化为人是哺乳动物演化中的重大事件，是最近几百万年的事，因此有人把第四纪称为“人类纪”或“灵生纪”大规模冰川作用：第四纪更新世气候冷暖交替，这一现象是史无前列●活跃的地壳运动：包括剧烈的水平运动和垂直升降运动2、2008年的国际地质大会上第四纪的共识（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。
3、第四纪地质学与地貌学研究内容第四纪地质研究内容：地层、生物、古气候、海平面变化、新构造运动等。
地貌学的研究内容：地球表面各种形态特征、塑造地表形态的动力、地貌发育演化规律以及地貌的内部结构及地貌的空间分布规律，并根据地貌发育演化的规律来利用改造自然。
4、第四纪地质学与地貌学的联系1、地貌学与第四纪地质学均属于地球科学。
它们阐述地球最近代的历史。
地貌学的研究在很大程度上是研究剥蚀与堆积的关系，而目前地表形态大都形成于第四纪，第四纪地层正是近期地貌演变的天然记录，因此，地貌学与第四纪地质学有着不可分割的联系。
在地表形态形成过程的同时，也就形成了第四纪沉积物的形成过程2、地貌学与第四纪地质学不仅研究的时空范围一致、研究对象和内容类同，而且研究方法亦有许多相似的地方．3、在理论和生产实践上它们也有紧密联系。
5、第四纪地层划分方法（1）岩石地层学方法（2）生物地层学方法（3）年代地层学方法（最可靠的）（4）地貌学方法（5）气候地层学方法(6) 构造方法(7) 比较岩石学方法（狭义的岩石地层学方法）(8)古人类与考古地层学法(9) 地球化学方法(10)古地磁方法6、第四系标准地层确定不能单纯依据岩石本身性质的原因（1）沉积物具很强的区域性；（2）同期、不同环境里和不同的地貌单元上，可形成各不相同的地层；（3）不同期、相似环境里和同样的地貌单元上，可形成彼此相似的地层。
残积土及其工程地质特征
（1）河流的侵蚀作用
➢ 河流的侵蚀作用：河水冲刷河床与岸坡，使河 床降低、河岸坍塌、河谷拓宽的作用。
➢ 按其破坏方式可分为溶蚀和机械侵蚀： ✓ 溶蚀：是指河水在流动过程中溶解岩石，使之
逐渐随水流失。河流的溶蚀作用在石灰岩、白云 岩等可溶性岩类分布地区比较显著。此外，溶蚀 作用使岩石结构松散破坏，有利于机械侵蚀作用 的进行。 ✓ 机械侵蚀：可分为冲蚀和磨蚀。冲蚀为流动的 河水对河床组成物质的直接冲击，而磨蚀为夹带 的砂砾、卵石等固体物质对河床的摩擦破坏。 ➢ 河流的侵蚀作用按侵蚀方向可分为下蚀作用和 侧蚀作用。
（四）残积土及其工程地质特征
➢ 残积土是岩石风化后未被搬运而残留在原地的松散岩屑 和土形成的堆积物。
➢ 残积层向上逐渐过渡为土壤层，向下逐渐过渡为半风化 岩石的弱风化层。
➢ 土壤层、残积层和风化岩层形成完整的风化壳。
1. 分布特征
➢ 残积土的分布主要受地形控制，分布在地表岩石暴露、 风化作用强烈和地表径流速度小的分水岭地带、平缓斜 坡地带和剥蚀平原等地区。
（三）岩石风化防治措施
➢ 挖除法：当风化层较薄时，可将风化岩石全部挖除， 采用新鲜岩石作为建筑物地基；当风化层厚度较大时， 视岩层地质特性与工程建设要求，可将严重影响建筑 物稳定的岩石风化部分挖除。
➢ 胶结灌浆法：将水泥、水玻璃、沥青或粘土浆等材料 通过高压将其灌入岩石的裂隙内或喷射于表面，不仅 能起到隔绝作用，而且能提高岩石的强度和稳定性。
➢ 母岩的岩性影响残积土的粒度成分和矿物成分。残积 土与母岩之间逐渐过渡而无明显界限，其成分与母岩 成分及所受风化作用的类型有密切关系。
3. 工程地质性质
➢ 残积土的工程地质性质主要取决于矿物成分、结构和 构造等因素。
第四纪地质学与地貌学
第四纪地质学的概念是研究在第四季时期发生在地球表层的各种地质事件及其动力机制的一门科学。
地貌学概念地貌学是研究固体地球表面的形态特征、成因、演化和分布规律的一门科学。
第四纪地质学和地貌学的研究对象：第四纪地质学的研究对象主要是第四纪的沉积物。
第四纪沉积物是记录发生在第四纪时期各种地质事件的良好载体，含有丰富的地址信息。
地貌学的研究对象是地表形态，即地形。
研究任务：1.通过各种研究手段，提取各种信息，重建第四纪时期的地质演化历史，探究演变规律，预测未来变化。
2.将理论研究应用于实践，解决实际问题，减灾防灾，改善人们的生活环境。
研究内容：1.第四纪沉积物的岩性、成因、分布及工作方法的研究。
2.第四纪气候变迁和海平面波动的研究。
3.第四纪生物界的构成和演化，以及人类及其文化演化的研究。
4.第四纪地层和年代学的研究。
5.地球表层地貌形态特征。
6.第四纪构造运动的研究。
7.应用第四纪地质的研究。
第四纪下限的依据1.冰川活动由于气候的变冷在中低纬度的山岳地区发生了冰川活动，出现了与上新世完全不同的环境特征。
气候变冷在第四纪冰期与间冰期是频繁交替的，至少有几十次气候变冷事件。
2.动物化石主要是哺乳动物化石，因为无脊椎动物在第四纪时期演化的阶段性不明显。
3.人类出现和人类文化人类出现和演化是第四纪中发生的重要事件之一。
4.沉积-构造事件第四纪的陆相沉积地层非常发育，这与老地层有显著的不同。
由于第四纪相对上新世有显著的环境变化，那么在陆相沉积中也有反映。
第四纪下限的方案2.50 Ma B.P. 主要依据：全球发生了大幅度的降温；北极冰盖发生了明显的扩张；北大西洋沉积物中的冰筏屑数量明显增多；欧亚地区植被发生明显的变化；在非洲出现石器；青藏高原隆升加速；第四纪分期更新世Qp、全新世Qh。
更新世又分为早更新世、中更新世、晚更新世。
气候旋回一次冰期与一次间冰期组成一个气候旋回。
冰期是第四季期间一次气候寒冷的时期主要特征：1.冰川扩展在冰期时，高纬度的冰川向低纬度推进，高山的冰川向低海拔扩展，陆地上的冰量可以温暖时期大几倍。
第四纪沉积物年代测定方法
第四纪沉积物年代测定方法第四纪沉积物年代测定方法第四纪沉积物是指第四纪时期因地质作用所沉积的物质，一般呈松散状态。
在第四纪连续下沉地区，其最大厚度可达1000米。
第四纪沉积物中最常见的化石有哺乳动物、软体动物、有孔虫、介形虫及植物的孢粉。
这些化石，有助于确定第四纪沉积物的时代和成因.第四纪沉积物年代测定方法主要有物理年代学方法、放射性同位素年代法、其他方法一、物理年代学方法物理年代学方法是利用矿物岩石的物理性质（如热、电、磁性等）测定沉积物的年龄的方法。
如古地磁法、热释光（TL）、光释光(OSL)、电子自旋共振（ESR）、裂变径迹法等。
1、古地磁学方法古地磁学方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。
他的实质是相对年代学和绝对年代学方法的结合——运用古地磁数据建立极性时（世、期）和极性亚时（事件）的相对顺序，再运用同位素（主要是K—Ar法）测定他们各自的年代，继而建立统一的磁性年表。
（1）基本原理A．过去地质历史时期与现代一样，地球是一个地心轴偶极子磁场。
B.含有铁磁性矿物的岩石，在形成过程中受到地磁场的作用而被磁化，磁化方向与当时的磁场方向一致。
a.沉积岩：沉积剩余磁性。
b.火成岩：居里点之下，称为热剩磁。
居里点温度一般在500~650℃（表）C.不同时期磁场是变化的,因此保存在沉积物中的磁场特征也是变化的：变化包括磁极移动（106—109年）和磁场倒转（104-106）。
（2）古地磁极性年表（A.Cox）古地磁极性年表是根据一系列主要用K-Ar法测定年龄的不同时间尺度的极性变化事件编制的地磁极性时间表。
目前用于第四纪研究的极性年表是A.Cox 等1969年根据陆地和大洋已有的140多个数据拟定的5MaB.P.以来的地磁极性时间表，后经许多研究者补充修正，综合成表。
(3) 测年范围及应用条件：无时间限制，整个第四纪都可以。
剖面沉积连续、厚度巨大的细粒沉积层。
第四章 第四纪沉积物及其工程地质特征(1)
河谷地貌
上游地区，由于坡度陡，流速大， 上游地区，由于坡度陡，流速大， 垂直侵蚀作用强。 在中游地区，一般两岸受侧方侵 在中游地区，一般两岸受侧方侵 蚀作用的冲刷较强，因而河谷斜 坡的形状比较开展，谷底比较宽 阔。 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 在下游地区，冲刷作用弱而沉积 作用强，河谷开展，成宽广的平 谷。泥砂类的沉积物多，成广大 平原，洪水容易泛滥。
洪积土： 洪积土：当山洪急流携带大量石块泥砂在山口以外
的平缓地带沉积下来便形成洪积土。
洪积土的特征： 洪积土的特征：
物质大小混杂，分选性差，颗粒多带有棱角。 洪积扇顶部以粗大块石为多；中部地带颗粒变细，多 为砂砾粘土交错；扇的边缘则以粉砂和粘性土为主。 洪积物质随近山到远山 呈现由粗到细的分选作用， 但碎屑物质的磨圆度由于 搬运距离短而仍不佳。山 洪大小交替的分选作用， 常呈不规则的交错层状构 造，交错层状构造往往形 成夹层、尖灭及透镜体等 产状。
第四章
第四纪沉积物及其工程地质特征
内容提要： 内容提要：
一、风化作用及残积土 二、地表流水的地质作用 三、海洋的地质作用 四、湖泊的地质作用 五、冰川的地质作用 六、风的地质作用
第四纪地质Quarternary 第四纪地质Quarternary Geology
第四纪沉积物和其工程地质基本特征
创造了条件。地下水的渗入，又促进岩石进一步风化。如有些岩
石直接暴露在大气中一、二天就开始风化崩解。岩石不同，其在
相同条件下的风化情况不同，岩石相同，风化作用性质不同、经
受的风化程度不同、沉积环境不同，其生成物的性质也不尽相同。
显然，一般情况下不宜将建筑物设置在风化严重的岩层上，但 是工程中又往往不可能完全避开风化岩层。如隧道进出口地段的 岩层，大多有不同程度的风化，施工中如不注意加强支护，易造 成崩塌。对有些易风化的岩层，在隧道施工开挖后，要及时作支 护，防止岩石继续风化失稳增加山体压力，否则会引起坍塌。风 化岩层中的路堑边坡不宜太陡，同时还要采取防护措施。风化的 岩石更不宜作建筑材料。因此，从工程建筑观点来研究岩石的风 化特性、分布规律，对选择建筑物的合理位置，如隧道的进出口 位置，路堑边坡坡度，隧道的支护方法及衬砌厚度，大型建筑物 的地基承载力和开挖深度以及合理的选择施工方法等有着重要的 意义。
岩石风化后，其物质状态、物理力学性质和化学性质等均发
生了剧烈的变化。很多情况下，风化能使岩石破碎，形成细小颗
粒的次生粘土矿物—高岭石、蒙脱石及伊利石等，改变了岩石的
矿物成分。同时，在风化带中常有可溶盐的富集，如碳酸钙及石
膏。由于岩石风化后，节理、裂隙发育，使岩石整体性降低，孔
隙度增加，抗剪、抗压强度降低，透水性增大，这为地下水活动
被剥离的岩石碎块、岩屑等在雨、雪水流、风力等的夹带下向别处搬运， 并在地壳相对下降的地方堆积起来。在搬运过程中，土颗粒进一步破碎 分散，并使其中较大的颗粒变得浑圆光滑。与此同时，空气中的二氧化 碳、氧气、二氧化流及地表水和地下水还会在与岩石及岩石颗粒的直接 接触过程中发生一系列的化学反应，从而生成新的矿物。上述作用会使 已经破碎的岩石颗粒变得更加细小甚至非常细小。以上就是岩石风化成 土的过程。
地貌和第四纪地质学 第四纪沉积物及其成因
第三章第四纪沉积物及其成因1.简述第四纪沉积物的基本特征，并讨论其原因第四纪沉积物的概念：沉积在陆地或水盆地中的松散的矿物质颗粒或有机物质，如砾石、砂、粘土、灰泥、生物残骸等。
多来源于母岩风化产物、火山喷发物、有机物、宇宙物质等。
第四纪沉积物具有一定的空间形态(沉积体)，具有一定的成分、结构、构造特征(与一定的沉积环境相联系)，一般具有成层性(沉积地层)第四纪形成的松散岩石一般称之为“堆积物”、“沉积物”、“沉积层”河流：冲积物、冲积层洪流：洪积物、洪积层岩性松散习称“松散堆积物”，也有胶结甚至固结的成因多样岩性岩相变化快同期沉积物可在短距离内发生相变，厚度小而多变(山顶到山脚)，划分对比困难，研究难度大厚度差异大不同程度地风化含哺乳动物化石和古人类2.第四纪沉积物成因判定标志有那些，如何应用成因标志沉积学标志岩性、沉积结构、沉积构造、产状、沉积体形状地貌学标志直接地貌标志：根据堆积地貌的形态可以判别堆积物的成因河流－－阶地洪流－－洪积扇间接地貌标志：利用剥蚀地貌推断其相关沉积物的成因和时代相关沉积物环境标志（1）物理环境标志包括对沉积形成有重要影响的气温、降水、外动力作用类型、强度及其方向、古地磁环境等参数黄土、岩盐、石膏－－干旱红土风化壳－－温暖、潮湿（2）化学环境标志与沉积物有关的水体、大气、土壤和地下水等的化学成分与区域地球化学性质（3）生物环境标志与沉积物形成有关的指示性动物植物化石和遗迹海相化石淡水化石其他陆相生物化石3.简述砾石的研究内容与研究方法内容砾性砾径砾向砾态砾石表面特征风化程度研究方法选择层位或地点研究区：1m2为宜分区分块（10×10cm）统计砾向、砾经、表面特征，然后（打碎砾石），研究其岩性和风化程度记录并制图第四纪地质学研究距今二三百万年内第四纪沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科地貌学研究地表的形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科研究对象及学科地表自然环境的重要组成部分演变历史研究地表环境的重要学科简述第四纪沉积物成因类型分类记两个数字：全新世：1.17万年第四纪：2.588百万年第一章绪论（讲课2学时）第二章地貌学基本概念（讲课6学时）第三章第四纪地质学基本问题（讲课10学时）第四章第四纪主要沉积物与地貌（讲课10学时）第五章新构造与新构造运动（讲课2学时）第四纪生物界特征及其研究意义牙式，植被的垂直分带，古文化，文化层，文化期，石器，文化遗存，植被带平行移动牙式：上下齿类各一半的齿序和齿类数植被的垂直分带在任何一个纬度带，第一带与地面相同，往上分别相当于此带以北的带。
第3章第四纪沉积物
• 3、中国西部及青藏地区 • 西部山高盆大，升降运动强烈，在山麓地带有粗碎屑堆积。 如天山北麓（即准噶尔盆地南缘）下更新统称西域组，以 砾石为主，厚1350m，含三门马化石。中更新统称乌苏组， 厚30m；上更新统称新疆组，厚150m，皆以砾石或砾、 砂、粘土等为主。盆地中全新世则主要为风沙堆积或盐湖 沉积，代表干燥气候条件下的产物。如柴达木盆地共有24 个盐湖，盐类总储量为600亿t，其中察尔汗盐湖是我国最 大的可溶性钾镁矿床、面积5800km2多，氯化钾储量约占 全国的97％，还含有大量的镁、锂等元素。 • 青藏高原，近年考察证明曾有多次冰川活动。在藏北遗留 有众多的湖泊，蕴藏丰富的硅藻土、硼砂及盐类矿产。
我国西北地区湿陷性黄土
• 3）黄土湿陷性的形成原因 • 内在因素：黄土的结构特征及其物质组成。 • 黄土的成分和结构上的基本特点是：以石英和长石组成的 粉粒为主，矿物亲水性较弱，粒度细而均一，连结虽较强 但不抗水；未经很好压实，结构疏松多孔，大孔性明显。 所以，黄土具有明显的遇水连结减弱，结构趋于紧密的倾 向。外部条件：水的浸润和压力作用。
第3章 第四纪沉积物
主要内容： 概述 第四纪沉积环境 ☆第四纪沉积层 中国第四纪地层特点
•
第四纪是地球发展最新阶段，它包括更 新世和全新世。地球发展历史有43亿年以 上，而第四纪却非常短促，约180万年左右。
一、概述
• 第四纪是地球发展史的最新阶段，时间范 围从上新世末（距今 248万年）直到现在。 第四纪分为更新世和全新世两个阶段。 • 它以人类的出现为开始，哺乳动物兴盛， 气候波动剧烈，各种陆相沉积发育。 • 有冰期和间冰期之分，更替达20多次。
• 3、膨胀土(expansive soil)： • 膨胀土是一种富含亲水性黏土矿物,且随含 水量的增减体积发生显著胀缩变形的硬塑 性黏土。
地貌和第四纪地质学 第三章 第四纪基本问题 1-沉积物及其成因
（1）岩性
• Ⅱ. 砂和粘土(<2mm)
– 野外可以根据外貌和物理性质划分为砂、亚砂 土、亚粘土和粘土
– 室内分析
不同沉积环境下的砾石扁平度和球度
• 需要在统计学意义上分析 • 砾径、圆度、球度是搬运距离的函数
– 砾径变化比较匀速，圆度和球度离源区近 时变化快，然后趋于稳定
• 不同的外动力作用效果不同 • 砾态也受原始形状的影响
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– E. 砾石表面特征
• （擦痕 擦口 压痕 撞痕 砸痕）
不同沉积物的几种概率曲线图
粗粒型
河流, 洪流, 风力, 海浪成因
河流成因
不同沉积物的几种概率曲线图
标准差-沉积物分选程度
好
值越小分选越好
差
正偏
负偏
峰态-频率曲线主峰的宽窄,尖锐程度 0.67~3，数值越大峰越窄
偏态-频率曲线峰的形态 正偏,正常,负偏（偏细）
• 成因标志
– 沉积学标志
• 岩性、沉积结构、沉积构造、产状 、沉积体形状
– 地貌学标志 – 环境标志
• 成因类型及分类
– 成因类型分析 – 成因类型分类
（1）岩性
• Ⅰ. 砾石
– > 2mm，尽量在野外研究 – 内容
• 砾性 • 砾径 • 砾向 • 砾态 • 砾石表面特征 • 风化程度
（1）岩性
• 第四纪形成的松散岩石一般称之为“堆积物”、 “沉积物”、“沉积层”
– 河流：冲积物、冲积层 – 洪流：洪积物、洪积层
第3章第四纪沉积物
坡积物的特点： 1)分为岩屑、矿屑、沙砾或矿质黏土。 2)碎屑颗粒大小混杂，棱角分明、分选性差，层理不明显。 坡积物质随斜坡自上而下呈现由粗而细的分选现象。其成份与坡上的残积土 基本一致。与下卧基岩没有直接关系，这是它与残积物明显的区别。
由于坡积物形成于山坡，常常发生沿下卧基岩倾斜面滑动，还由于组成物质 粗细颗粒混杂，土质不均匀，且其厚度变化很大(上部有时不足一米，下部可 达几十米)，尤其是新近堆积的坡积物，土质疏松，压缩性较高。 坡积土上建设应注意的问题： ①注意下卧基岩表面的坡度及形态，分析坡积物稳定性。 ②坡积土含较多细颗粒，吸水性强，注意雨季的稳定性。 ③坡积物粗细混杂，土质不均匀，厚度不均匀，注意差异沉降。
• 它以人类的出现为开始，哺乳动物兴盛， 气候波动剧烈，各种陆相沉积发育。
• 有冰期和间冰期之分，更替达20多次。
二、第四纪沉积环境
• 1.沉积环境：指形成松散碎屑物的地形、地 貌、动力、生物、无力、化学等因素的总 和。
• 2.沉积环境对沉积物特征的影响： • （1）动力愈强，搬运颗粒越粗； • （2）距离越远，颗粒磨圆程度越好； • （3）颗粒越粗，沉积物越易成单粒结构； • （4）搬运越远，沉积物分选性越好。
• 3.第四纪沉积物的总体特征：
• （1）岩性松散： • ——习称“松散堆积物”，也有胶结甚至固结的。是确定
第四纪沉积物的重要特征。除海滩岩、火山岩、强钙质胶 结的沉积物外。
• （2）富含生物化石 • （3）地层对比较困难 • （4）人类活动迹象明显
• 4成因类型：
三、第四纪沉积层
• 1、沉积层 • 残积物是由岩石风化后，未经搬运而残留于原地的土，而
1、残积物
岩石－（物理、化学）风化－ 残留在原地
第四纪地质学与地貌学-知识归纳整理
知识归纳整理第四纪地质学与地貌学第四纪地质学：是经过对距今二、三百万年以来（第四纪）的沉积、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律举行研究进而恢复第四纪地质历史的一门科学。
特点：1、人类的闪现和人类文明的发展；2、气候发生了显著的降温，并闪现明显的冷暖波动；3、地壳运动异常活跃；4、哺乳动物繁盛时代；5、陆相沉积物广泛发育。
主要研究内容1、第四纪气候；2、第四纪生物界；3、第四纪沉积物的研究；4、第四纪构造运动；5、第四纪地层的划分和对照地貌学：研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。
研究对象：地球地表形态。
研究内容：1、研究地貌形态特征（几何特征和组合规律）；2、研究地貌形成的动力作用，发生发展的过程；3、研究地貌的组成物质，非常是堆积物质的组成物质；4、研究地貌的形成年代；5、利用侵蚀和堆积的相关性原理；6、地貌发生的阶段和规律。
新构造运动：新第三纪（N）以来发生的地壳构造运动。
新构造运动的标志：1、地质表现：新地层的变形与变位；2、地貌标志：直接地貌标志、间接地貌标志；3、沉积物标志：分布、成因类型与岩相、厚度；4、火山活动；5、地震；6、大地测量与地球物理异常。
研究想法：1、定性法：1）地质法2）地貌法3）历史考古法；2、定量法：仪器法。
新构造：由新构造运动造成的地层、地貌和构造变形或变位叫做新构造。
活动构造：现今仍在活动的构造。
活动断层：近代地质阶段（第四纪）和历史阶段有过活动，现代正活动或未来有可能活动的断层。
第四纪地质学、地貌学和新构造运动之间的联系：1、时光上：第四纪研究260万年以来的现象；地貌的基本形态奠基于新生代；新构造运动开始的时光，新近纪——第四纪。
2、空间上：第四纪堆积物都分布于地表或地下不深处；地貌是地表形态；构造运动控制地表形态和第四纪堆积物分布。
3、成因上: 地貌学的基本原理：是指内力和外力共同作用的结果。
4、研究想法: 三者之间相互关联。
5、实践应用: 南水北调，西气东输，青藏铁路。
第四纪沉积物和其工程地质基本特征
岩石风化后，其物质状态、物理力学性质和化学性质等均发
生了剧烈的变化。很多情况下，风化能使岩石破碎，形成细小颗
粒的次生粘土矿物—高岭石、蒙脱石及伊利石等，改变了岩石的
矿物成分。同时，在风化带中常有可溶盐的富集，如碳酸钙及石
膏。由于岩石风化后，节理、裂隙发育，使岩石整体性降低，孔
隙度增加，抗剪、抗压强度降低，透水性增大，这为地下水活动
被剥离的岩石碎块、岩屑等在雨、雪水流、风力等的夹带下向别处搬运， 并在地壳相对下降的地方堆积起来。在搬运过程中，土颗粒进一步破碎 分散，并使其中较大的颗粒变得浑圆光滑。与此同时，空气中的二氧化 碳、氧气、二氧化流及地表水和地下水还会在与岩石及岩石颗粒的直接 接触过程中发生一系列的化学反应，从而生成新的矿物。上述作用会使 已经破碎的岩石颗粒变得更加细小甚至非常细小。以上就是岩石风化成 土的过程。
岩石遭受风化作用的时间愈长，岩石破坏得就愈严重。另
外，从不同岩石的风化速度来看，有的岩石风化过程进行得很
缓慢，其风化特征只有经过长期暴露地表以后才能显示出来；
而有的岩石则相反，如泥岩、页岩及某些片岩等，当基坑开挖
后不久，很快就风化破碎，所以在施工中必须采取相应的工程
防护措施。根据岩石风化的自然因素和风化物质的性质，可将
第四纪沉积物和其 工程地质基本特征
第四纪（Quaternary）是地质年代中新近的 一个纪，第四纪沉积物（diposit）是指第四 纪所形成的各种堆积物。它是由地壳的岩石 风化后，经风、地表流水、湖泊、海洋、冰 川等地质作用的破坏，搬运和堆积而形成的 现代沉积层。其沉积历史不长，硬结成岩作 用较低，是一种松散的沉积物。由于沉积环 境比较复杂，沉积物的性质、结构、厚度在 水平方向或垂直方向都具有很大的差异性。
第四纪地质学复习资料
第四纪地质学和第四纪地貌学。
一、名词解释1洪流地貌洪积物2滑坡堆积物泥流堆积物。
崩塌：陡坡上的岩体、土体、块石或碎屑层，在重力作用下，突然发生急剧的快速下移（崩落、翻转和滚落），在坡角形成倒石堆或岩屑堆，这种现象称为崩塌。
3顺构造地貌—背斜或地垒形成正地貌。
一般来讲时代较新的褶皱，往往形成顺构造地貌，即地貌形态与岩石的构造形态是一致的，如背斜成山，向斜成谷。
逆构造地貌—背斜成副地貌，向斜成正地形，时代较老的褶皱，往往形成逆构造地貌，即地貌形态与岩石的构造形态是相反的，如向斜成山，背斜成谷.4、干旱期：当高纬区冰期时，冰盖上空冷高压反气旋往中低纬度移动，降水带南移，季风萎缩，使中低纬度大部分气候变干变冷，降水量相对减少的时期。
湿润期：当高纬区间冰期时，冷高压反气旋往极地方向收缩的同时，降水带北移，季风活动势力强，使中低纬度大部分地区气候变暖变湿，降水量相对增加时期。
5滑坡：斜坡上的大量土体、岩体或其他碎屑堆积物，主要在重力和水的作用下，沿一定的滑动面做整体下滑的现象，称为滑坡。
滑坡要素：①滑坡体②滑动面与滑动带③滑坡床泥石流：是洪水夹带大量固体碎屑物质沿着陡峻的山间沟谷下泻而成的特殊洪流。
其中粘性泥石流是高粘度、高密度和高速运动的重力流6、正形态—高出周围地貌。
如阶地，垅，丘。
负形态—比周围地貌低。
如谷地，洼地，坑，穴。
7、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8、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9、冰期－第四纪时期全球性的降温期，此期内发生大规模的冰川活动，在大陆冰川作用区，大陆冰川从高纬向中纬扩大，引起生物群从极地向赤道迁移；在高山区，高山上部的山岳冰川向山下或向山外围扩大，生物群垂直分带向下迁移间冰期－两次冰期之间全球性的增温期，地表大量的冰雪消融以致消失，大陆冰川消失或向高纬后退，高山区由山下向山上后退，但有大量的新生种产生。
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举例：南京附近的象山群往下分出栖霞组，栖霞组 又分出臭灰岩段、下硅质岩段、本部灰岩段等。
但是，组不一定都划分出段。层是指段中具有显著 特征，可区别于相邻岩层的单层或复层。总之，在 每一个地质年代中，都划分有相应的地层。地质年 代和地层的单位、顺序和名称可参见下表。
地质年代单位与相对应的地层单位表
国际性
地方性
年代地层单位
地质年代单位
岩石地层单位
宇Eonthem 界Erathem 系System
上Upper
统
中Middle
下Lower 阶Stiod
晚
世Epoch
中
早 期Age 时Chron
群Group 组Formation 段Member
各个代、纪延续时间不一，总趋势是年代越老延 续时间越长，年代越新延续时间越短。
年代越新者保留下来的地质事件的记录即地层越 全，划分越细。
地质年代单位的划分也考虑到生物进化的阶段性， 年代越新，生物进化的速度加快，反映出地质环 境演化的速度在加快。
3.2 地方性岩石地层单位
地方性岩石地层的划分
首先是调查岩石 性质、运用确定 相对年代的方法 研究它们的新老
例如，寒武纪的三叶虫，侏罗纪的恐龙等等，在每 一地质历史时期都有其代表性的标准化石。
寒武纪的三叶虫
侏罗纪的恐龙
注意寻找和采集古生物化石标本，尤其是标准化石， 就可以依据古生物地层学方法确定岩层的地质年代。
3. 切割律
不同时代的岩层或岩体常被侵入岩侵入穿插，就侵入岩与 围岩相比，侵入者时代新，被侵入者时代老，这就是切割律
一、绝对年代的确定
放射性同位素（母同位素）在天然条件下发生衰变，自 动放射出某些射线而衰变成另一种稳定元素（子同位素）。 放射性同位素的衰变速度是恒定的，不受温度、压力、电场、 磁场等因素的影响。通过测定岩石中所含放射性同位素的质 量P以及衰变产物的质量D，就可利用衰变常数Λ（每年每克 母同位素能产生的子同位素的克数），按下式计算岩石的形 成年龄T：
3.1 地质年代
地质年代（geological time）是指地球上各种地质事件发生的时 代。它包含两方面含义：一是指各地质事件发生的先后顺序，称 为相对地质年代；其二是指各地质事件发生的距今年龄，由于主 要是运用同位素技术，称为同位素地质年龄（绝对地质年代）。
地质年代表使用不同级别的地质年代单位和年代地层 单位，对应关系如下。
当岩层因构造运动 而发生倾斜但未倒 转时，倾斜面上方 的岩层新，倾斜面 下方的岩层老。
当构造运动使岩 层层序颠倒时称 为地层倒转，此 时老岩层覆盖在 新岩层之上。
一个地区在地质历史上不可能永远处在沉积 状态，常常是一个时期下降以接受沉积作用为主， 另一个时期抬升以产生剥蚀剥蚀作用为主。因此， 现今任何地区保存的地质剖面中都会缺失某些时 代的地层，造成地质记录不完整。故需对各地地 层层序剖面进行综合研究，将各个时期出露的地 层拼接起来，建立较大区域乃至全球范围的地层 顺序系统，即标准地层剖面。通过标准地层剖面 的地层顺序，对照某个地区的地层情况，就可排 列出该地区地层的新老关系。
二、 相对年代的确定
相对年代法是通过比较各地层的沉积顺序、古 生物特征和地层接触关系来确定其形成先后顺序的 一种方法。相对年代在地质年代的描述中应用广泛， 一般包括下列几种方法：
地层层序法 古生物法 切割律
1. 地层层序法（确定地层相对年代的基本方法）
岩层水平
岩层倾斜
岩层层序倒转
未经构造运动 改造的层状岩 层大多是水平 岩层。沉积顺 序是下老上新。
t 1 ln(1 D )
P
角闪岩
目前，世界各地地表出露的古老 岩石都已进行了同位素年龄测定， 如南美洲圭亚那的角闪岩为 4130±170MA（MA表示百万 年）；我国冀东络云母石英岩为 3650~3770MA。
通常用来测定地质年代的放射性同位素有：钾-氩、 铷-锶、铀-铅和碳-14等。其中，碳-14专用于测定 最新地质事件和大部分考古材料的年代，其余几 种主要用来测定较古老岩石的地质年龄。
第三章 第四纪地质作用及第四纪沉积物
地质年代 地方性岩石地层单位 地质年代的分类及确定方法 我国地史概况 第四纪地质 第四纪沉积物 风化作用及残积物 河流地质作用及冲积物 暂时性水流地质作用及沉积物 海洋地质作用及海积物 风的地质作用及风积土
本章提要
地质年代以及其确定方法，我国地史概要。 第四纪沉积物类型及地质作用类型。 各类沉积土的物质组成、结构特点、工程 地质特性。
层Bed
3.3 地质年代的分类及确定方法
地球从形成至今已有46亿年，地史学中，将各个地质历史 时期形成的岩层，称为该时代的地层。各地层的新、老关系 在地质构造形态的判别中有着非常重要的作用。
地质学中计算时间有两种方法: 绝对年代：表示地质事件发生至今的年龄称为绝对年龄（同 位素年龄）； 相对年代：表示地质事件发生的先后顺序为相对年代。
地质年代单位
宙
代
纪
世
年代地层单位
宇
届
系
统
隐生宙： 距今6亿年以前 仅有原始藻类 出现的时代
太古代 元古代
宙
古生代
显生宙： 距今6亿年以后称 为显生宙，是地 球上生命大量发 展和繁荣的时代
中生代 新生代
古生代再分 为六个纪， 中生代分为 三个纪，新 生代分为两 个纪。纪下 面次一级的 地质年代单 位是世。详 见表3.1。
关系.
然后对岩石地 层进行系统划
分.
群是岩石地层的最大单位，常常包含岩 石性质复杂的一大套岩层，它可以代表 群 一个统或跨二个统，群以重大沉积间断 或不整合界面划分。
地 方
组是岩石地层划分的基本单位，岩石性
性 地
质比较单一，以同一岩相或某一岩相为 组 主，夹有其它岩相或不同岩相交互构成。
层
单
位
段是组内次一级的岩石地层单位，代表 段 组内具有明显特征的一段地层。
2. 古生物法
沉积岩中保存的各地质历史时期的生物遗体和遗 迹称为化石。
不同地质时代的岩层中含有不同类型的化石及其组 合，而在相同地质时期的相同地理环境下形成的地层， 则都含有相同的化石，这就是生物层序律。
在某一环境阶段，能大量繁衍、广泛分布，从发生、 发展到灭绝的时间越短，并且特征显著的生物，其化 石称为标准化石