第四纪基本概念与学科发展问题

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“变冷”∶晚新生代大冰期、大 规模冰流; “消长”∶冰期-间冰期交替。
⒊ 人类出现和迅速发展
人类发展史是使第四纪 截然区别于其它地质时代的 最为深刻的原因。
⒋ 地壳运动活跃
地壳运动进入了一 个新阶段,以强烈的断 块升降为特征。
三、第四纪底界年代的确定 ⒈ 定界标准
主要有5~6种(人类、 冰川、动物、有孔虫等生 物演变、温度等),各种 标准之间、各地之间时间 都不一致。
⒉ 第四纪科学的学科性质 以第四纪地质学为核心, 是第四纪地质学的外延和扩展; 以第四纪时期人类与环境发展 过程和机制为基本课题;是一 门新兴的交叉学科 。
二、第四纪科学的基本特点
⒈ 两个统一 研究时段∶历史过程与现代过程 的统一 研究对象∶统一的全球环境系统
历史 过程
历史与 现代的 统一
现代 过程
中国科学院海洋 研究所研究员
⒈ 理论意义
揭示人类生存环境演变的 历史过程和变化规律,为现 代环境整治和未来环境预测 提供背景材料和参照系,进 而推动地球系统科学 (ESS) 和 系统地球观的发展。
⑴提供背景和参照系
环境是一种动态过程,认识当 前环境的基本标准就是“定位”, 就是确定其时空位置,即了解它的 “来龙去脉”。 如何定位? 仅有一个点不行, 没有参照系不行。“过去的变化历 史”就是“来龙” ,就是参照系, 就是第四纪研究的第一要务。
学会机构
日本第四纪学会下设11个专委会∶
地质、地理、古生物、动物、植物、土 壤、人类、考古、地球物理、地球化学、 工程地质。
中国第四纪研究会下设11个专委会∶ 黄土、全新世、地层、海岸线、珊瑚礁、 新构造、第四纪年代学、环境考古、应用 第四纪、热带亚热带环境、第四纪教学
⒊ 发展迅速∶新技术不断渗入
资源合理开发和保护实例∶抽水引起的 地下水资源枯竭和地面沉降。
我国30多个城市发生区域性地面沉降。 天津市1959—1988年29年市区地面平均沉降 1.75米(平均每年6.03厘米),按此速度,只需 17年大部分市区将降到平均海面以下。 苏锡常地区50年代以来形成的地面沉降 漏斗面积4700平方公里(3mm/a等值线圈闭, 中心均大于7mm/a),预测到2050年低于高潮 位的面积较今大3.2—1.8 倍。
一、第四纪学科发展
第四纪科学
第四纪环境 第四纪地质
⒈ 第四纪地质学的学科性质 初期的第四纪地质学以地 壳表层松散堆积物为主要研究 对象,以地层学为基础,是一 门描述地壳组成物质最新发展 过程的地质学分支学科 。
经过100多年的发展,第四纪地 质学已从最初的“地层、构造、古 生物”三大传统地质课题的范畴, 从一门单一学科,繁衍成为一个很 大的“学科家族” 。
(纹泥、瓣鳃类、冰芯)
基本信条正在改变。
问题6∶地质学的基本信条是什么?
将古今论未来
The present is the key to the past .
----A. Geikie (1905)
The过去和现在是开启 past and present are the key to the future.
⑶3.00~3.50 MaBP∶
四、第四纪内部年代划分
符号 Q4 Q3 “四分” 全新世 晚更新世 INQUA(1987)
10 KaBP
128 KaBP 730 KaBP
Q2
Q1
中更新世
早更新世
第二节 第四纪学科的 基本概念
一、第四纪学科发展
二、第四纪研究的基本特点 三、第四纪研究的主要内容
四、第四纪研究的意义
主要英文杂志∶
《Quaternary Research 》 主要杂志∶
《Quaternary Science Review》 《Journal of Quaternary Science》
⒉ 具体内容 Lithosphere
⑶气候变化与大气环境研究 大气圈 Atmosphere
⑷古海洋与大陆水环境研究 水 圈Hydrosphere ⑸生物演化与古人类研究 生物圈Biosphere
⑹宇宙因素对地球环境影响研究 宇宙圈Cosmosphere
⑺技术手段研究
四、第四纪 科学研究的 意义
韩友松
?


?
?



过去
未来
⑵推进地球系统科学(ESS)
ESS ( Earth System Science)的创 立具有十分深远的科学意义和哲学意 义。 ESS 强调将地球各种相互作用的 组成部分作为一个统一的整体,作为 一个完整的系统来进行综合研究,势 必导致一场以“系统地球观”为标志 的新的地学革命。在这一进程中,以 综合研究为基本特征的第四纪研究可 以发挥很大的作用。
⑴冰川标准问题 各地开始时间不一致; 对冰川遗迹的认识不一致。
问题4
南极大冰原是什么时候形成的 ? 南极东部 1400~1100万年前,格 陵兰320万年前,北极海冰300万 年前,北美北欧250万年前。
⑵人类标准问题
问题5
人类是什么时候出现在地球上的?
不断有新的发现,从100万 年推前到至少500万年。
研究专题
⒈ 季风和气候变化研究进展 过程和机制;记录(深海沉积、黄土、冰 芯、湖泊沉积、石笋、树木年轮等) ⒉ 海岸和海洋过程研究进展 过程和机制(海岸演变 、海面变化、古 海洋学) ⒊ 大陆古水文学研究进展 江河、湖泊、沙漠演变的过程和机制
研究专题
⒋ 构造环境研究进展 青藏高原隆升及其环境效应 ⒌ 生物界和人类演化 植被和生态环境演化研究进展 人类(现代人)起源研究进展
单 一 二 三 四 五 六 地质时间单位和年代地层单位 位 级 级 级 级 级 级
时 间 问题2 宙 代 纪 世 期 时 单 位 你知道有哪些地质时间单位和年代地 层单位 地 ? 层 时 宇 界 系 统 阶 带 单 位
第四纪 新生代地质时代划分 全新世 Holocene 0.01 Quaternary 更新世 Pleistocene 1.8 新第三纪 上新世 Pliocene 5.0 问题3 Neogene 中新世 Miocene 谁能说出新生代有几个“纪”22.5 ? 老第三纪 渐新世 Oligocene 38 Eogene 始新世 Eocene 54 古新世 Paleocene 65
一、第四纪术语的由来
二、第四纪的基本特征 三、第四纪底界年代的确定
四、第四纪内部年代划分
一、第四纪术语的由来
⒈ 定义
“第四纪”是一个地质时代的 名称,指最近两三百万年以 来直至当前的这段时间,也 即地球发展史上最新的一个 “纪”。
⒉ 新生代地质时代划分
问题1∶
地球历史有多长? 划分为哪 几个“代”?
第四纪地质学
第四纪科学 导论
第一章 绪论∶第四纪基本概念与
本 课 程 内 容 结 构
学科发展问题
第二章 第四纪沉积与地层
第三章 第四纪岩石圈演化
第四章 第四纪大气圈演化
第五章 第四纪水圈演化
第六章 第四纪生物圈演化与人类 发展 第七章 地壳运动的原因
本 课 程 内 容 结 构
第八章 气候变化的原因 第九章 海面变化原因 第十章 第四纪研究的主要技术手段 第十一章 新构造运动研究法 第十二章 气候变化研究方法 第十三章 海面变化研究方法 第十四章 第四纪科学的应用领域
⒊ 概念的演变 C. Lyell(1833)∶
《地质学原理》一书明确定 义第三纪和第四纪并提出更 新世、全新世 。
⒊ 概念的演变
IGC (1881)∶
(International Geological Congress )
第二届国际地质大会审议通过 以“第四纪”作为年代名称, 以“第四系”作为地层名称 。
AMS(加速器质谱计)在14C测年中的应
用∶几克→几毫克,1个/17小时→40个/24 小时,4-5万年→7-8万年。
LA-ICPMS(激光电感等离子质谱计)
可测定单粒火山灰所含痕量元素,结合钾 氩法年龄测定,可获得1毫米厚的薄层火 山灰的年龄值。
VLBI(甚长基线干涉测量)∶水平1cm/a
⒋ 发展方向 第四纪科学正迅速地向着精 确、定量、预测的方向发展。
地质学
地壳 物质
第四纪学 第四纪学 统一的 全球环 境系统
环境科学
生存 环境
考古 学 生物 学
人类 学
气象 学
海洋 学 水文 学
第四纪 地质学
地球 化学
地球 物理 工程 地质
土 源自文库学
⒉ 多 学 科 性 和 综 合 性
《Quaternary Research》杂志
编委会顾问的专业组成∶ 人类学与考古学、植物学与孢粉学、 地球化学与地球物理学、地质年代 学、地理学与地貌学、冰川学、古 气候学、古生态学与动物地理学、 古生物学、第四纪地质学、第四纪 海洋学、土壤学……等20多个学科
未来大门的钥匙
第四纪科学的核心理论是什么?
均一性原理
Principle of Uniformity Uniformitarianism Actualism
三、第四纪科学的主要内容
⒈ 基本内容 第四纪时期人类、生物界 以及各种物理环境因子的 演化历史和相互作用机制
岩石圈 ⑴沉积物与地层研究
⑵地壳运动研究
刘东生院士在章丘 洛庄汉墓发掘现场
刘东生院士在城子崖博物馆
第四纪的 基本概念
本章的目的和要点
目的∶了解第四纪学科 要点∶
第四纪学 科的基本 概念
第四纪的定义、基本特征和年代划分
第四纪学科的发展和特点、
第四纪研究的内容和意义 第四纪研究与全球变化研究
第四纪研 究的扩充 概念
第一节 第四纪的 基本概念
2002年Nautre, 乍得600多万年。
⑶温度标准问题 气候的首次恶化,国际 公认的标准(IGC ⅩⅧ, 1948),具有全球一致性 和可对比性。
⒉ 三种意见
⑴1.60~1.80 MaBP∶INQUA Ⅺ(1982)建议,IGC ⅩⅩⅦ(1984) 通过。 1.80 MaBP
⑵2.40~2.50 MaBP∶中国黄土堆 积的底界,中国大多数学者倾向这 一标准。2.48 MaBP
二、第四纪 的基本特征
⒈ 与现代有直接联系的 最新地质时代
“ 直接联系”∶第四纪的沉积过程至 今继续在形成新的沉积物,第四纪的 构造运动至今继续在活动并引起种种 问题,第四纪的生物大多至今仍生活 在地球上但是正面临严重的灭绝威胁。 “最新”∶历时短暂;现况研究;精 细研究
⒉ 气候变冷和冰川消长
⒉ 实际意义
⑴环境评价与管理领域∶ ①在建设性环境研究方面,为工程 建设和发展规划提供科学依据;
②在灾害性环境研究方面,为减灾 防灾服务。
⑵资源利用与保护领域
①指导第四纪矿产资源的勘探开发; ②为环境资源合理开发和保护提供科 学依据。
砂矿(金属、非金属)、建材 ( 砂石、粘土 ) 、盐矿 ( 氯化钠、 问题7∶ 氯化钾、芒硝等)、地下水 (淡水、卤水)、燃料 (泥炭、 第四纪矿产主要有哪些 ? 天然气)……
研究专题
⒍ 应用第四纪研究进展 第四纪研究与可持续发展 ⒎ 第四纪研究技术手段的新发展 年代学技术发展; 模拟与预测进展; 3S技术应用进展
第一篇
基础篇
第一章 绪论∶第四纪基本概念 刘东生院士 与学科发展问题
第13届INQUA主席 INQUA(国际第四纪研究联合会)
International Union for Quaternary Research
人类对地球的认识经历过两次革命三 个阶段。早期—神创地球观(静止的地球 观);第一次地学革命—18世纪末,以均变 论和进化论的创立为标志,发展起变化的 地球观;第二次地学革命—20世纪60-70年 代,以板块学说和全球构造理论的确立为 标志,形成海陆统一的地球观。 正在发展之中的系统地球观包含三个 基本成分∶①人类与自然统一的环境地球 观念;②地表与地内各圈层统一的整体地 球观念;③地球与地外天体统一的行星地 球观念。
例如∶ 冰碛层和冰期研究 → 冰川 学、气候地层学、古气候学、古海 洋学、古水文学……
生物地层研究 → 古脊椎动物 学、古人类学、微体古生物学、古 土壤学、古生态学…… 新构造运动研究→ 火山学、地 震地质学、现代岩石圈动力学…… 应用性研究→ 砂矿地质学、工 程地质学、水文地质学、环境地质 学、农业地质学、城市地质学……
Ma BP
⒊ 概念的演变
G. Arduino(1750)∶
把意大利北部地层划分为原 始纪、第二纪、第三纪 。
⒊ 概念的演变 Z.Desnoyers(1829)∶
把巴黎盆地第三纪地层上部 松散未胶结的最新堆积物定 为第四纪地层 。
⒊ 概念的演变 H.Reour(1833)∶
进一步明确第四纪地层中包 含大量现代种属的动植物化 石。
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