第四纪基本问题第四纪地层及阶段划分

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INQUA - the International Union for Quaternary Research
第四纪黄土-古土壤
S4 L5
S5 L9
L15
(photo by An Z. S.)
A. 颜色
沉积物颜色的影响因素很多，如果某个地区露头 主要受时间和风化作用因素的影响时,随着风化程 度的加深，颜色的深浅具有时代意义（颜色深— 时代老，颜色浅—时代新）。
1）冰期、间冰期地层的划分
通常根据地貌和沉积物之间变化的关系来划分。例如：利用冰川谷 中的谷中谷地貌、 冰水沉积物的排列与破坏情况以及不同地貌单元 中沉积物的特征划分地层。 以沉积物、生物化石为主要证据，地貌为主要的引证。
（2） 气候地层学原则
2）干、湿气候地层的划分
A、植物化石
– 草本植物：代表干旱气候 – 木本植物：代表潮湿、温暖气候
地层的基本知识
地层
各种层状岩石的统称，包括所有的沉积岩、部分火 成岩和变质岩。
地层学
研究层状岩石形成的先后顺序、地质年代、时空分 布规律（狭义）和形成环境条件及其物理、化学性 质的地质学分支学科
地层的基本知识
地层发展过程具有阶段性和不可逆性，是划分地质 年代的基础。
岩石地层 生物地层 年代地层
地层的基本知识
– 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（1）生物地层
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:
（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，缺乏老地层中的标准化石
第四纪地层
1. 第四纪地层划分的原则和方法 2. 第四纪下限 3. 第四纪分期方案 4. 中国的第四纪地层
一、第四纪地层划分的原则和方法
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
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、崩塌具阶段 性。
C组
中
国
猿
人 化
B组
石
产
地
南
北
剖
面
（
据
贾
兰 坡
A组
• 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
地层研究的结晶
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。
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。
亚利桑那纪念谷的红色风化岩
B. 砾石的风化程度
同一岩性或岩性相似的砾石 风化程度（百分比）或砾石 风化圈（皮）厚度的平均值 与标准差，可作为地层划分 依据
C. 重矿物风化系数（K）
• 重矿物主要指相对密度>2.9的矿物， 其各自百分含量的变化可反映 沉积物重矿物组合的总体风化程度。K值越大,重矿物组合风化程度越 高。
）
1 华北区（1）生物地层
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
【第四纪综合-多重地层划分方法】
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。
【第四纪综合-多重地层划分方法】
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。
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
思考题
• 名词
– 同期异相，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 • 了解我国第四纪划分方案 • 了解我国黄土-古土壤划分方案
岩石地层单位：
宇（Eonothem） 界（Erothem） 系（System） 统（Series） 阶（Stage）
时间地层单位：
宙（Eon） 代（Era） 纪（Period） 世（Epoch） 期（Age）
地层系统的建立、划分与对比
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
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
2
11
– 掩埋关系
2‘
– 过渡关系
同期异相:同一时代地层包括若干的不同沉积物成因类型 同相异期：一种沉积物成因类型划分在不同时代地层中
（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、干湿的
多节奏性变化。这种气候的波动可以引起动植物群 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。
– 1）冰期、间冰期地层的划分
– 2）干、湿气候地层的划分
（2） 气候地层学原则
B、沉积物
– 风成黄土：干旱气候 – 红土风化壳、石钟乳、冲积层：潮湿气候
C、化学元素
– CaCO3含量的变化： 含量高代表气候干旱，低代表潮湿;
– SiO2/Al2O3比值： 比值越小，越湿热。
（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
• 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。
文化地层的年代学研究
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【第四纪综合-多重地层划分方法】
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。
刘东生, 刘敏厚, et al. (1962). "气候标志及中国第四纪地层的划分."
中国第四系的划分
上 Upper
黑垆土 黄土L1-S1
中 “Ionian”
0.78
Calabrian Qp1 下
2.588
Gelasian Piacenzian
0.0117 0.12619 Nhomakorabea0.781
1.806
103 2.588
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。 – 古人类。
（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。
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，以黄褐色砂砾及砂质粘土为主，含泥河湾动物 群；下(绿)泥河湾以灰绿色砂质粘土、粘土夹泥灰岩为 主，含东窑子头动物群。 – 汾渭谷地三门组与泥河湾组情况大体类似（黄三门、绿三 门）。
1 华北区（1）生物地层
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)