第四紀地質學研究載體有哪些
① 第四紀地質學考研參考書目問題
《地貌學與第四紀地質學》曹伯勛 應該以這個為主,我們上課時候就是用這本教材
② 誰了解第四紀地質學這一專業啊介紹一下吧
第四紀地質
一、學科概況
第四紀地質學是研究大約近300萬年以來地球表層地質和環境發展演變歷史,預測與人類生產和生活有關的氣候、海面等自然環境的發展趨勢,促進人類對自然環境的最優化利用和管理布局的科學。
二、 學科研究范圍
1. 全球變化與第四紀地質
主要研究地球各圈層在全球和區域環境內耦合演化的規律和機理,探討現代自然環境過程、形成演化和發展趨勢,以及人地關系協調發展。開展青藏高原形成、演化及其資源環境效應,黃土-古土壤與全球變化,寒區旱區環境演化與生態環境重建和可持續發展的研究,探索亞洲陸-海-氣耦合演化過程和機制,及對全球變化的影響和響應。
2. 地貌與新構造
研究地表地貌形態特徵、成因、演變歷史及其與其他圈層相互作用的規律。開展青藏高原隆升歷史、乾旱-半乾旱地區地貌過程和大江大河形成發育等特色研究,以及西部新構造活動的期次、特徵、幅度和成因機制、地震預報和災害地貌等方面的研究。
3. 第四紀生物、地層與環境
研究中國西部晚新生代地層學和晚新生代古植物學,分析中國西部新生代以來生物化石可提供的氣候變化證據,及其對青藏高原隆升的反應。從高解析度沉積物記錄研究區域沉積-氣候-構造(高原隆升)演化之間的關系;建立西部新生代和第四紀的標准地層剖面和生物演化序列,為寒區旱區環境變化研究和資源環境利用提供基礎。
4. 第四紀冰期與環境
冰期降臨和人類誕生是地球進入第四紀的標志性重大事件。以青藏高原為中心的亞洲是第四紀冰期中地球中低緯度冰川大范圍頻繁活動的重要舞台,對全球和區域氣候與水資源產生了重大影響。主要運用遙感、GIS等先進技術和新的測年手段開展第四紀冰川發育的范圍、時代、模式及其古氣候環境演變規律等方面的研究。
5. 現代環境與陸地表層過程
研究主要陸地生態環境系統變化的過程機制,自然過程與人文因素,歷史變化與現代過程之間的關系,更合理地解釋過去陸地生態環境變化和機制,為預測和環境治理提供決策和整治的科學依據。
三、培養目標
培養德智體全面發展的第四紀地質學及其相關環境科學工作的專門人才。碩士學位獲得者應較好地掌握第四紀地質學和環境學的理論與實驗技能,了解本領域的研究動態,基本上能獨立開展與本學科有關的科研和教學工作;能夠從事高等院校、科研院所、企事業等部門的科研、教學和管理工作。主要研究成果應能在學術刊物上發表。
四、主要研究方向
1. 人類環境演變與對策
2. 新構造與災害
3.新生代生物、地層與環境變化4. 第四紀冰期與環境
5. 新生代沉積環境
6. 現代環境與陸地表層過程
國內比較權威的專家:
韓家懋 第四紀地質 地質與地球物理研究所
漢景泰 岩石圈動力學過程的環境氣候效應 地質與地球物理研究所
劉嘉麒 火山地質學與第四紀環境學 地質與地球物理研究所
丁仲禮 環境地質與全球變化 地質與地球物理研究所
顧兆炎 同位素和宇宙成因核素環境地球化學 地質與地球物理研究所
郭正堂 第四紀地質學 地質與地球物理研究所
劉東生 第四紀地質,環境地質 地質與地球物理研究所
盧演儔 第四紀地質與全球變化 地球環境研究所
吳乃琴 生態環境演化 地質與地球物理研究所
呂厚遠 生態環境演化 地質與地球物理研究所
孫繼敏 環境地質與全球變化 地質與地球物理研究所
譚明 第四紀地質 地質與地球物理研究所
安芷生 第四紀地質與全球變化 地球環境研究所
周衛建 第四紀地質與全球變化 地球環境研究所
張小曳 第四紀地質與全球變化 地球環境研究所
肖舉樂 湖泊地質與環境 地質與地球物理研究所
楊小平 乾旱區環境與沙漠 地質與地球物理研究所
③ 地貌學及第四紀地質學研究的簡史
第四紀地質學研究第四紀時期環境發展演變的科學,包括地殼運動、氣候變化、沉積環境、地層劃分與對比、生物演替等方面。與地質學、地貌學、氣候學、古地理學、古生物學、古人類學、考古學等學科聯系密切。19世紀早期,歐洲地質學家研究了鬆散沉積物,先後提出洪積理論和冰川理論
④ 第四紀地質學作業通過哪些方面的研究可以推斷第四紀古氣候特徵
第四紀地質學(Quaternary geology)
第四紀地質學研究第四紀時期地質過程、環境演化、生物界演化及人類起源和發展學科地質學分支第四紀時間范圍從上新世末(距今約 248萬年)至今第四紀冰川廣布、火山活動頻繁、地勢高差顯著絕大部分沉積物沒有固結成岩出現了人類第四紀新構造運動沉積物形成、環境氣候變遷、動植物演替與今天人類經濟活動密切相關第四紀地質研究對地質災害預測和防治、國土整治、環境保護、工程建築選址、第四紀礦產資源勘查等有重要意義
發展簡史
第四紀地質作科學對象進行研究始於18世紀歐洲第四紀冰川沉積和古氣候變化始終第四紀地質學研究主體其發展歷史分 3階段①初期階段時間18世紀至19世紀末主要研究分布於基岩之上鬆散沉積物當時稱漂積物認聖經上所說大洪水帶來泥砂堆積而成19世紀初極地探險工作開展開始認識們能冰流搬運和堆積物質19世紀下半葉正式確定所謂漂積物冰流堆積並稱第四紀冰河期②發展階段指20世紀上半葉20世紀初德國A.彭克和E.布呂克納研究阿爾卑斯山冰川沉積提出第四紀經歷了 4次冰期概念概念推動了第四紀地質學發展世界各地相繼建立了相應4次冰期國地質學家李四光於 30年代建立了國 4次冰期系統時期從世界各地第四紀地層發現了許多重要哺乳動物化石群和古人類化石對們研究僅促進了進化論發展也成劃分第四紀地層重要依據與此同時許多學者對河流、湖泊、海濱、洞穴、火山、黃土和沙漠等開展了廣泛研究第四紀地質學建立奠定了基礎③成熟階段第二次世界大戰各種測定年輕地質年齡方法斷完善古環境指標得確定對前少涉及地區深海、南極、北冰洋開展了大量調查1955年C.埃米利亞尼根據深海沉積氧同位素測定提出近30萬年來曾發生7次冰期旋迴,成第四紀研究新里程碑從而建立了第四紀氣候變化新模式研究表明,240萬年來地球至少經歷了24氣候旋迴目前第四紀地質學開始進入全球對比和全球變化研究新階段方面要實現各大陸和海洋第四紀地層及古氣候記錄對比另方面要把地球作整體研究岩石圈、水圈、生物圈、大氣圈相互作用相互影響全過程預測未來環境和氣候變化趨勢些都標志著第四紀地質學已日漸成熟
研究內容
第四紀地質學主要包括下列研究內容:①新構造運動研究第四紀地殼運動類型、運動方式和速度、地震活動規律性及們與工程建設關系②沉積物形成與地層劃分確定第四紀沉積物分布和成因、物質成分與特性、沉積環境等根據沉積物時代、沉積相和物質特徵等進行地層劃分和對比③礦產與其資源勘查第四紀時期形成貴重與稀有金屬、非金屬砂礦,金剛石、砂金、獨居石、鋯石等砂礦,及岩鹽、石膏、泥炭等調查水利、草場、荒地、旅遊風景區等各種資源④環境與氣候變遷研究第四紀時期氣候變化、環境變遷、海面升降等探索們變化原因並預測未來發展趨勢⑤動植物演替研究第四紀沉積物保存各種生物化石尤其哺乳動物、軟體動物、有孔蟲、介形蟲、孢粉等劃分第四紀動物區系、動物群組合鑒別新生種屬與某些種屬絕滅了解植被發育與演變過程從而確定古環境歷史第四紀地層劃分提供依據⑥人類起源與演化通過研究古人類化石解剖特徵追溯人類起源及演化歷史研究古人類使用生產工具和其活動遺跡探討勞動起源與人類文明發展過程進化論和辯證唯物主義提供科學依據
研究方法
第四紀地質學除採用地質學般研究方法外還應用同位素地質年代學方法放射性碳測定、熱釋光法、裂變經跡法、鉀-氬法等精確測定第四紀地層和地質事件年齡通過哺乳動物化石、孢粉化石、軟體及微體動物化石鑒定確定同時代、同地區動物群組合特徵使用孢粉分析、氧同位素測定、古土壤類型劃分等方法重建第四紀古環境及古氣候變化歷史利用古人類化石比較解剖學方法結合舊石器考古、新石器和歷史考古學方法探索人類起源、演化和遷徙過程應用大地測量及定點觀測方法研究新構造運動使用遙感遙測手段進行資源調查及環境監測
與其學科關系
第四紀地質學與許多相鄰學科有密切關系例第四紀新構造運動和沉積相分析地質學、沉積學、地貌學基礎第四紀地層劃分需要應用地層學、古脊椎動物學、地質年代學理論和方法重建第四紀環境歷史和古氣候變化過程時需要運用氣候學、氣象學、天文學、孢粉學、土壤學、動植物學有關知識探索人類起源與演化時人類學、舊石器考古學、歷史考古學方面研究缺少資源和礦產普查普遍應用礦物學、礦床學、地理學理論和遙感遙測技術
⑤ 地貌學及第四紀地質學的研究對象和內容
(一)地貌學的研究對象和內容
地貌學是研究地球表面各種地貌形態特徵、成因、分布及發展規律的科學。
地球表面高低起伏、千姿百態,是自然環境和人類生存環境的基本載體。地貌的形態、規模和成因多種多樣,差異很大。為便於研究,我們按不同形態、不同規模、不同成因,將地貌劃分為若干級序,構成了有序的地貌分類系統。地球表面陸地和洋盆是最大一級地貌單元。在陸地上,世界屋脊的喜馬拉雅山脈,其主峰(珠穆朗瑪峰)海拔高度為8844.43m;最低點為死海海面,海拔-400m,起伏較大;有高大的山地,也有低矮的丘陵;有遼闊的高原,也有低窪的盆地;有千溝萬壑的黃土地貌,也有一望無垠、沃野千里的大平原;有秀麗的喀斯特山水,也有沙浪滾滾的戈壁沙漠……。在這些形態萬種的地貌景觀中,還可以分出較小規模的地貌。如平原和山地,山地又可劃分為山嶺和山谷,山嶺還可進一步劃分出山頂、山坡和山麓等等。在海洋中,已知的最深處是位於太平洋西部的馬里亞納海溝(深達11033m),基於目前人類對海洋的認識:海洋底部的地形起伏比陸地要大得多。
各種不同尺度、不同形態的地貌,其成因和演變是不同的。有的地貌形成與內動力地質作用(如地殼運動、岩漿活動)緊密相關,造成地球表面大的地貌格局;有的則以外動力地質作用(如流水、風力、冰川活動等)為主,是外動力地質作用精雕細刻的結果。但一般來說,地貌形態並不是由單一地質營力所形成,而是多種地質作用綜合作用的產物。如構造下沉區,首先是地殼下沉作用,地面下沉導致了堆積作用,堆積作用就可能同時發生河流堆積、洪流堆積、斜坡面流堆積、湖泊堆積等。內動力地質作用與外動力地質作用在地貌形成過程中是一對矛盾,前者的主要趨勢是增大地面起伏,而後者則是通過「削高填低」,減小地面起伏。地貌就是在內、外地質作用相互作用、相互影響、相互制約的矛盾斗爭中發生和發展的。
本課程通過對影響地貌發育的因素、地貌形成地質作用、物質組成、成因類型等方面的分析,使學生了解和認識各種地貌類型、形態特徵、時空分布和形成規律。
(二)第四紀地質學的研究對象和內容
第四紀是距我們最近的一個地質時代,而且其時間尺度比其他地質時代要短得多,僅有短暫的2~3個地質年代。如果我們將地球的年齡比作一天來計算,那麼第四紀只相當於一天當中的30~40s。雖然第四紀的時間很短,但卻發生了兩個重大事件:氣候變化顯著,多次出現冰川大規模活動和消長;生物界發生突變性演化,為現代生物界奠定了基礎,同時誕生了萬物之靈的人類。因此,曾有人將第四紀又稱為「靈生紀」。
由於第四紀特殊的新構造運動和環境變化,使第四紀的沉積類型與以往各地質時代有明顯不同。主要表現在:陸相鬆散堆積物分布廣泛,與現代地形關系密切,往往成為現代中、小型地貌的組成物質;各種地質營力異常活躍,堆積物成因類型十分復雜多樣,特徵鮮明;火山、地震活動頻繁,留下了很多與火山活動相關的堆積物。
綜上所述,第四紀地質學的研究對象是第四紀堆(沉)積物。目的是通過對第四紀堆積物的觀察研究,認識第四紀堆積物的岩性特徵、成因類型、時代劃分,揭示第四紀氣候、生物、地層、新構造運動和地殼發展歷史的規律性。
(三)地貌學與第四紀地質學的聯系
地貌是研究地表形態的,而大部分地貌又是第四紀形成的,由第四紀沉積物組成的。我們常常通過地貌形態和分布特徵來直接或間接推斷第四紀沉積物的形成作用和成因類型;也常常通過第四紀沉積物的研究,來認識地貌物質組成,判斷地貌的時代和成因。
地貌學和第四紀地質學都以地表自然環境的重要組成部分(地貌和第四紀堆積物)及其演變歷史為研究對象,都是研究地表環境及其演變規律的學科,常從不同角度研究同一問題,研究結果互相補充,關系十分密切。比如,對河流階地的研究,我們常從地貌學的角度對其形態、分布以及與其他地貌的關系進行定性和定量研究;我們還應該從第四紀地質學的角度對其物質組成特徵、結構構造、地層及其相互關系、時代、形成作用以及形成過程進行研究,以達到對河流階地地貌形成、發展和演化歷史進行綜合而全面認識的目的。
⑥ 第四紀地質學及地貌學的實踐和理論意義
近年來,在社會主義現代化建設蓬勃發展的我國,第四紀地質學及地貌學正日益廣泛地被用來解決各種生產實踐問題。
在進行水文及工程地質勘察時,不同類型的地形形態和第四紀堆積物在空間上分布的資料是非常重要的。例如,水庫壩址和庫區的選擇,首先要考慮河谷形態和第四紀堆積物的分布。壩址宜選在峽谷和第四紀堆積物較少的地段,庫區則宜座落在寬谷地段等等。
在進行地質測量和找礦時,地形形態和第四紀堆積物分布的資料,能夠作為分析地質構造和礦產分布的重要依據,其中對砂礦、石油和鹽類礦產的找尋和勘測最為重要。
第四紀堆積物的成分和岩相資料,能夠提供找尋和評價地下水、工程建築原料和工程地基的依據。第四紀堆積物的含水性,是與其粒度密切相關的。砂礫石層是含水層,粘土和亞粘土則是隔水層;為細粒物質所充填的角礫或礫石堆積物是一種穩定的地基,而含有機質的淤泥層,則需要採取措施才能進行工程建築等等。
在地質調查和找礦方面,也應考慮第四紀堆積物的分布資料。例如,對殘積物的分析研究,可以用來推斷被覆蓋的基岩情況,結合其它方面的資料可以幫助確定地質情況和礦產分布情況。
新構造運動的特點可以表現在新地質構造、地形、第四紀堆積物和現代外力地質作用等方面,這些表現能夠為礦產找尋和勘探,以及水文地質和工程地質勘察提供理論基礎。
新構造運動,地形和第四紀堆積物的成因,在很大程度上決定著水文及工程地質條件。例如,冰積物基本上是不透水的;風成的黃土比其它成因類型的黃土具有更大的濕陷性;砂礦的成因類型,與其所賴以存在的第四紀堆積物的成因類型是一致的等等。
為正確地評價水文及工程地質環境,找尋礦產和確定礦產的成因類型,還需要研究地形形態、第四紀堆積物和新構造運動的發展歷史。對一些長遠的水文及工程地質措施而言,尤為重要的是研究地形,第四紀堆積物和新構造運動的進一步發展趨勢。
地震,是斷裂運動的一種伴生現象。斷裂活動性的確定,需要地形和第四紀堆積物的資料。為預測地震,需要研究新斷裂運動。研究新斷裂運動,需要同時研究與新斷裂運動伴生的其它各種新構造運動。研究新構造運動,就必需研究新構造運動在地形和第四紀地質現象上的各種表現。
研究地質學的一個非常重要的現實主義原理是「將今論古」,即用研究現代地質作用和現象的方法去了解地質歷史時期的地質過程。為研究前第四紀的地質歷史,第四紀地質學和地貌學的研究,乃是必須的。
土壤的形成與第四紀氣候、地形、堆積物、水文和植物群落直接相關。所以,第四紀地質學和地貌學的研究,也可為土壤學提供理論依據。
人類的出現、演化和生活的環境,是第四紀地質歷史的一部分。所以,古人類學的研究,不能脫離第四紀地質學和地貌學的研究。在研究人類現代生活環境方面,第四紀地質學和地貌學的研究,尤為重要。
現代動物和植物群,是第四紀動物群和植物群的直接延續。為了有效地從歷史的觀點去研究現代生物,第四紀地質學和地貌學的研究,是必不可少的。
現代氣候的變化所帶來的生態環境以及其它方面的變化,已經引起人們的巨大關注。例如,氣候變化所引起的南極、格林蘭、高山地區(包括我國天山和喜馬拉雅高山地區)的冰川的融解,海面的變化,乾旱和沙漠的發展等等,已經直接波及人類的環境。為理解氣候變化的規律,不進行第四紀地質學和地貌學的研究,是不可設想的。
第四紀地質學、地貌學和新構造運動學的實踐和理論意義,不限於上述,它是非常廣泛的。為此,世界各國都非常重視作這方面的研究。
⑦ 中國第四紀地質學與地貌學的研究進展
中國第四紀地質學與地貌學的形成與發展凝聚了我國老一輩第四紀地質學家和地貌學家的心血,其中李四光、楊鍾健、袁復禮、任美鍔、劉東生、施雅風等一批中國第四紀地質學與地貌學的奠基人做出了巨大貢獻。
中國第四紀地質與地貌的研究主要集中在第四紀冰川和地貌、海岸帶第四紀和地貌、西北黃土地區第四紀地質和地貌、古人類、活動構造等方面。
1. 第四紀冰川及古環境研究
在第四紀冰川研究方面,自 20 世紀 80 年代以來取得巨大進展,其中包括南極冰蓋和北極冰蓋的考察研究,青藏高原冰心研究,山嶽冰川編目以及冰川融水徑流研究,中國西部的冰川地貌,中國東部第四紀冰川遺跡與環境的新認識等等。
中國科學家對南極的研究起步較晚,1982 年謝先楚首次在澳大利亞凱西站越冬考察,對末次冰期冰心做了大量細致研究。到 2008 年,中國已組織了 24 次南極考察,並建立了長城站和中山站。1990 年秦大河首次橫穿南極大陸做科學考察,研究深入到穩定同位素 δ18O,δD 和過量氘(ex D)分布特徵變化及其與古氣候記錄的意義。這些相關研究表明我國南極冰川學研究登上新的台階。2004 年 7 月在挪威的斯匹次卑爾根群島的新奧爾松建成了我國北極第一個科學考察站———黃河站。
與此同時,在 80 年代中期展開了對祁連山敦德冰帽的冰心研究,取得了比孢粉等其他資料更加詳細的全新世氣候波動的證據。1992 年,姚檀棟等又對西昆侖山古里雅冰帽(6300m,中亞最大的冰帽)進行了冰心研究,鑽取了時間跨度 10 萬年以上的冰心,這對於重建青藏高原晚更新世以來的氣候和環境變化具有重要意義。
由施雅風主編出版的 《中國冰川與環境》(2000)一書總結了我國西部地區第四紀冰川和環境研究的重要成果。關於中國東部第四紀冰川遺跡的爭論,在這一個時期也做了些工作。李四光於 20 世紀 20 年代提出在太行山、廬山、黃山等中低山存在第四紀冰川遺跡,並可劃分為4 次冰期。他的冰期劃分一直作為中國東部冰期劃分的標准沿用至今。1980 年開始,部分冰川學家通過大量野外考察,並聯系黃土沉積、孢粉分析、古脊椎動物、紅色風化殼等研究,提出了不同的認識(施雅風等,1989),其成果反映在 《中國東部第四紀冰川與環境問題》一書中。近年來關於中國東部第四紀冰川的爭論已經逐漸冷卻下來。
2. 西北黃土地區第四紀地質研究
中國第四紀研究的突破在於中國黃土研究方面的進展,建立起第四紀環境變遷的時間序列。目前全球變化研究中已建立了多種多樣的環境變化時間序列,其中中國黃土、深海沉積和極地冰心是第四紀研究中的三大支柱。而黃土由於其特殊的地理位置和形成方式,成為一種第四紀古環境、古氣候信息的非常理想的載體。中國的黃土研究,大致經歷了如下 4 個大階段。
近代黃土研究 中國黃土研究的開端與外國地質學家的參與密不可分。19 世紀,龐培利(R. Pumpelly)打開了中國黃土研究的大門,他提出了黃土湖泊沉積說。李希霍芬(F. VonRichthofen)否 定 了 龐 培 利 的 湖 泊 沉 積 說, 成 為 黃 土 風 成 說 的 鼻 祖。 奧 勃 魯 契 夫(B. A. Obruchev)將黃土分為熱黃土和冷黃土,第一次揭示了黃土的二元性和區域性意義。中國地質學家從1920 年開始黃土研究。1930 年,德日進(P. Teilhard de Chardin)和楊鍾健對黃土做了地層與古生物方面的研究。在這一開創性的工作中,他們將黃土劃為兩大部分: 上部馬蘭黃土,下部紅色土 A、B、C 帶; 並按其中所含古脊椎動物化石將第四紀劃分為早、中、晚期。
20 世紀 50 年代,中國黃土研究的新高潮 為中國黃土研究做出巨大貢獻的劉東生院士在這個時期做了很多工作。1957 年,劉東生院士等分出老黃土(早於馬蘭黃土)和新黃土(馬蘭黃土及其以後黃土),他與張宗祜院士(1962)將早、中更新世黃土命名為午城黃土和離石黃土,並於 1964、1965、1966 年分別出版了 《黃河中游黃土》、《中國的黃土堆積》和 《黃土的物質成分和結構》,奠定了中國黃土研究的基礎。朱顯謨、石元春等研究表明,黃土層所夾的紅色條帶,實質上是一種褐色土型的古土壤層。這一成就,使人們對黃土有了一個全新的認識,從而確認了巨厚的黃土高原是由 260Ma 以來沙塵暴的形式沉積而成的; 而乾旱的沙塵暴時期中間又有多次氣候變得溫暖濕潤的時期,形成古土壤。在這個時期,張宗祜院士對黃土高原黃土的工程性質進行了細致的研究。
20 世紀 70 年代以來,測量實驗階段 隨著古地磁學、地球化學、同位素地球化學、年代學等新學科新技術的發展,黃土的研究從肉眼觀察進入到觀察與測量實驗相結合的階段。磁化率開始被當作反映第四紀環境變化的氣候替代性指標,並進一步促使將黃土與深海沉積、冰心進行全球對比。
20 世紀 80 年代中期以來,定量化和對比研究階段 安芷生院士提出黃土和古土壤分別代表古氣候環境冬季風和夏季風的模式,將研究的主要方向對准了黃土與古土壤的形成以及解譯其環境信息。其後,丁仲禮院士利用黃土和古土壤中粒徑為 0. 002~0. 010mm 的顆粒含量比值作為冬季風搬運強弱的代用指標; 並得到與深海氧同位素吻合的粒度曲線。郭正堂利用黃土與古土壤中的 FeO 和 Fe2O3所代表的風化強度比值作為夏季風的代用指標,亦可與深海氧同位素進行對比。丁仲禮院士經過對比研究發現: 黃土與古土壤序列的變化自 180 萬年以來,與深海沉積物氧同位素的旋迴幾乎可以一一對比,從而將大陸冰蓋和海冰同內陸氣候變化聯系起來。在 1985 年,劉東生等出版了 《黃土與環境》一書,是對這個階段早期研究的總結。後來,張宗祜等出版了 《中國黃土》(1989)一書。孫建中出版了 《黃土學》(2005),論述了黃土的各個方面。
目前黃土研究的領域,主要集中在粒度、古生物學、地球化學、環境磁學等方面。這些方面的進展標志著中國黃土的研究已經處於世界領先地位。
3. 青藏高原第四紀地質和地貌研究
雖然在 20 世紀 50 ~60 年代我國 4 次組織了對青藏高原的科學考察,並取得了一些顯著的成果,但限於當時的條件,考察的地區和內容都比較局限。1973 年,中國科學院再次組織了隊伍龐大且考察內容廣泛的青藏高原綜合科學考察,並出版了 《青藏高原科學考察叢書》。其中相關的第四紀地質與地貌的考察成果主要反映在 《西藏第四紀地質》、《西藏冰川》、《西藏地貌》、《青藏高原隆起的時代、幅度和形式問題》等書中,這是新中國成立以來最重要的成果之一。
1993 年,由諸位院士領導的 「青藏高原形成演化、環境變遷與生態系統研究」 的國家攀登項目,再次把青藏高原研究推向高潮,並取得了一系列的重大進展,又出版了 《青藏高原研究叢書》。總結了青藏高原的隆升過程及其環境變化、青藏高原隆升過程對中國的季風形成和發展的影響,提出了 340 萬年以來的 3 次構造運動(青藏運動、昆黃運動、共和運動),青藏高原在第四紀時期不同階段的高度,在距今 80 萬~60 萬年全面進入冰凍圈,才真正發育成為地球上的第三極。青藏高原隆起引起了其周邊的新構造運動,形成了一系列的活動斷裂,其中東緣的斷裂活動異常強烈,形成了我國地震活動強烈的南北地震帶,2008 年 5 月 12 日的汶川 8. 0 級大地震就發生在該帶上。
有關青藏高原在第四紀是否存在大冰蓋的問題一直存在爭議,其焦點是: 一是否存在過?二如果存在,那是在什麼時代? 這些問題還有待今後的深入工作來解答。
4. 長江和黃河的研究
青藏高原的研究也帶動了對我國兩大河流———長江和黃河的形成演化研究。長江發育的歷史一直是地貌學家關注的問題,沈玉昌(1965)對長江上遊河谷地貌進行了研究,總結了金沙江河谷地貌的特徵,袁復禮(1958)、任美鍔(1959)等對金沙江石鼓灣是否由河流襲奪而成進行了研究。長江三峽的切穿是實現長江全線貫通的關鍵河段,研究表明三峽的切穿時間應在早更新世晚期到中更新世的初期,研究還表明金沙江的全線貫通也大體發生在這個時期。2006 年,楊達源等出版了 《長江地貌過程》 一書,對長江地貌和形成過程進行了總結。
黃河的研究在這個時期也取得一系列的進展。黃河三門峽的貫通與長江三峽的貫通具有同等的意義,雖經過眾多的科學家研究,但在貫通的時間上尚沒有達成一致的意見,不少的學者認為三門峽的切穿發生在早更新世晚期到中更新世初期,與長江三峽的切穿時間基本同時。其次是黃河上游地區的幾大峽谷的切穿,龍羊峽在約 15 萬年前切穿,若爾蓋的古湖消失在晚更新世晚期,在晚更新世末期黃河延伸到現今的黃河源區。在晚更新世,黃河上游地區發生了水系的重大調整。
這個時期還研究了長江和黃河的演化過程與青藏高原隆升的關系。
5. 古人類的研究
在20 世紀初,北京周口店地區 「北京人」的發現被認為是我國在20 世紀古生物化石研究方面最重要的兩大發現之一,她的發現不僅填補了東亞地區古人類化石的空白,而且把人類的歷史向前推進了幾十萬年,更有意義的是發現了最早的人類用火痕跡。後來,錢方在雲南元謀發現了 「元謀人」(1965),把人類的歷史推進到距今約 170 萬年。
在 20 世紀 70 ~90 年代,在湖北、重慶、安徽、江蘇、陝西等地發現了豐富的直立人化石和石器,尤其是在湖北建始發現的 「建始人」和重慶巫山發現的 「巫山人」,揭示我國人類歷史超過了 200 萬年。這些發現確立了中國東部地區在人類演化歷史中佔有重要的地位。在百色盆地、漢水流域、藍田盆地發現了手斧,從而否定了 「莫氏線」的存在,證實在東亞地區同樣存在手斧文化。
思考題
1)第四紀地質學與地貌學研究的價值?
2)從第四紀地質學和地貌學的發展歷程我們能得到哪些啟示?
3)中國對第四紀地質學與地貌學的貢獻?
⑧ 第四紀地質學研究的主要對象和內容是什麼
主要研究2.4個百萬年以來的地質事件和氣候變化等
主要研究對象包括第四紀黃土,冰川和湖泊等沉積物
內容包括一般地質學的各種研究方法,如粒度,磁化率,珊瑚,樹輪,石筍,孢粉,14C定年,穩定同位素等
⑨ 第四紀地質學及地貌學的研究內容
(一)第四紀地質學
1.科學術語第四紀(Quaternary period)一詞由法國地質學家Desnoyers於年引入地質學。他是作為對當時通用的地質時代劃分——第一紀、第二紀、第三紀的附加提出來的。Desnoyers研究巴黎盆地地層,將覆於第三紀地層之上的一套鬆散堆積物稱為第四系(Quatornary System),將形成這套堆積物的時代名為第四紀。稍後,Rebonl於1833年將第四系一語的含義引伸為包括含有現時仍在生活的動物群和植物群殘骸的沉積物順序。Rebonl認為,這一特點可以與第三系加以區別。第三系所含有的化石種屬現時很多都已滅絕,這樣使第四系(紀)一語具有生物地層學的意義。
差不多在同一時期(1830—1833),著名地質學家Lyell根據第三紀地層中所含腕足類化石中的現代種屬所佔的百分比,於1839年提出更新世(Pleistocene period)和更新統(Pleistocene Series)。Lyell把含有腕足類化石的70%以上為現代種屬的一套地層,命名為更新統;將形成這套地層的時代,相應地叫做更新世。更新世和更新統又分別叫做後上新世(post pliocene epoch)和後上新統(post pleistocone series)以及後第三紀(post tertiary period)和後第三系(post tertiary system)。更新世(後上新世、後第三紀)的時間,由地球上出現人類開始。Lyell還提出全新世(Holocene)一詞。認為全新世形成的沉積物中所含的生物殘骸,全部為現代種屬,全新世即更新世的晚期。Lyell的定義,使第四紀具有人類考古學的意義。
1907—1911年間,Haug對上述第四紀和更新世等術語的定義加以補充。Haug以牛(Bos)、象(Elephas)和馬(Equas)在歐洲的突然出現作為劃分更新世下限的根據(等於第四紀下限的根據)。Haug在1921—1922年間的著作中,也認為人類是第四紀的一個特點。
這就是第四紀的岩石地層學、生物地層學和人類考古學方面的定義背景。
1837年,Schimper根據氣候的變化,提出了冰川紀(Eiszeit)一語。1846年,Forbes將更新世與冰川世(Glacialepoch)相對比,即更新世是一個北半球的大部分經受過酷冷氣候和冰川作用的時代。更新世是世界冰川作用地區的冰川反復地出現和消失、擴大和退縮的時期,概稱為第四紀冰期。在第四紀以前的地質歷史中,只有少數幾次冰川達到這種規模。Forbes並分出冰後期(Post glacial),並將其叫做現代(Recent)。這樣,就出現了更新世的氣候定義。1856年,Marlot又將第四紀劃分為兩個世——更新世(Pleitocene epoch)和全新世(Holocon epoch),並將更新世和全新世分別與冰期和冰後期進行對比。
氣侯定義很快被廣泛採用,但「現代」一語,卻直到1885年才得到國際地質學會的承認。雖然,在這之前,全新世已被應用於地質文獻中。
現已公認,更新世和冰川世,不像Forbes所引伸的那樣是兩個同義語。經證明,所說的第四紀冰川作用發生於第四紀開始之前,較精確地說,不應當叫做第四紀冰川,而應當叫做晚新生代冰川。此外,冰川環境盡管在地質上是第四紀氣候變化的一種最明顯的結果,但卻是與同等重要的非冰川地區的環境和海洋環境的變化伴隨的。所以,冰川世一語並不足以代表第四紀全面的自然環境,其中包括地質環境。
雖然十九世紀中葉劃分的「第一紀」和「第二紀」,很久之前已經不再見於地質文獻之中,然而,第三紀和第四紀卻仍被保留下來,並合並成為新生代。所以,在時代意義上,「第四紀」是一個陳舊的術語。但由於這一術語已經廣為流傳,並被國際地質學會所接受,因此,雖然在邏輯上有矛盾,卻仍然未被拋棄。
現時國際通用的新生代地質劃分如表1-1所列。
表1-1新生代標准世界地層年代表(主要劃分單位)
2.研究內容第四紀是地質歷史上最晚近的一個紀,也是時間最短暫的一個紀(大約160—200萬年)
第四紀的時間雖然短暫,但在地質和其它方面的變化,如氣候的變冷和變暖以及冰川的形成和消失;構造運動、岩漿活動和海面震盪;以及地形、沉積物、生物界的演化等卻非常顯著。人類出現並發展於第四紀中。研究第四紀地質現象以恢復第四紀地質歷史的學科,就是第四紀地質學(Quaternary geology)。第四紀地質學是地史學的一個部分,自五十年代以來,它已經逐漸發展成一門獨立的學科。第四紀地質學之所以能成為一門獨立學科,有以下原因。
(1)第四紀與以前其它時期地質紀相比較,具有明顯的特點:其中最明顯的特點是第四紀冰川的出現和消失;其次是第四紀堆積物覆蓋於地表,並且大部分是鬆散的;第三點是第四紀生物群與現代生物群聯系密切,最突出的特徵是人類的出現等等。
(2)與第四紀地質現象的特點相適應,有一些不同於前第四紀地質歷史的研究方法。例如,冰期和間冰期劃分的方法、地貌學的方法以及考古學和古人類的研究方法等等。
(3)第四紀地質現象與人類的關系特別密切,因而具有特殊的實踐意義。
(4)第四紀地質現象保留完好,而且其地質過程仍在繼續進行。研究這些現象和過程,有助於揭示和理解第四紀以前的地質歷史,具有特殊的地質理論和方法學的意義。因為,研究現代以理解過去。是地質學的一個最基本的原理和方法。
(二)地貌學
地球岩石圈的表面不是平坦的,具有一定的起伏的。這些起伏的規模是不同的。但作為一個整體,地球是一種近似橢球形的巨大星體。地球表面分為大陸和洋盆兩種最大的地形。在大陸和洋盆中,還包括許多較小的和更小的地形。例如,在大陸上,可以分出高凸的山嶽和低緩的平原。在山嶽和平原中,又可細分出河谷和分水嶺(或谷間地帶)等地形。在河谷中,還可以分出谷坡和谷底等形態要素。所有這些大大小小的地形形態,構成了岩石圈表面的現狀。
各種地形的形態、成因(或起源)和發展過程(歷史)是不同的,但卻並不是無秩序的、零亂的,而是在一定的空間和時間領域內,具有一定的聯系。
例如,在圖1-1中,河谷和山嶺(分水嶺)是兩種地形。河谷是凹下的;分水嶺是凸起的。這是它們在形態(包括空間分布)方面的特點。但是相鄰的河谷和分水嶺,是互相聯系和依存的。河谷的一坡,也是分水嶺的一坡,河谷的凹下的形態,是藉助分水嶺(山嶺)的高凹才顯示出來的;反之,分水嶺的高凸也是依靠河谷的凹下才出現的。
分水嶺是由斜坡和頂部所組成的。分水嶺的斜坡的一部分是由河流侵蝕作用造成的,一部分與地質構造有關,它可以是岩層層面和節理面。河谷的谷坡和谷底是由河流的侵蝕和沖積作用形成的。這是分水嶺與河谷地形在成因方面的特點。但分水嶺斜坡與谷坡是聯接在一起的。分水嶺和河谷在形成過程中,都與河流的地質作用有關。河流的切割在形成分水嶺斜坡的同時,既產生了高凸的分水嶺,也出現了凹下的河谷。這就是河谷與分水嶺在成因方面的聯系。如圖1-1,分水嶺是由單斜層在構造運動上升陸續被抬高的過程中,伴隨著河流的陸續深切和河谷逐步加深而逐步變高的。在分水嶺變高的過程中,其斜坡和頂部的形態都要發生變化;河谷在加深過程中,谷坡和谷底的形態也在發生變化。這是分水嶺與河谷在發展方面的特點。同時,河谷加深必然伴隨著分水嶺的相對變高;河谷加寬必然伴隨著分水嶺變窄。這是河谷和分水嶺在發展方面的聯系。
圖1-1示明分水嶺和河谷在形態、成因和發展方面關系的圖塊
研究地球表面各種地形形態、成因和發展的科學,叫做地貌學(Geomorphology)。
從字源上看,地貌學一詞是由三個希臘文字根——地球、形態、科學組成的。
由於最初研究的主要是陸地地形形態,所以,長期以來,地貌學被看作是一門研究陸地形態的科學。但是,這個定義是不全面的。因為地球表面形態應是整個地球岩石圈表面(即地殼表面)的形態,既包括陸地的地形形態,也包括洋底的地形形態。所以,地貌學應當是一門研究整個地球表面形態的科學。
十九世紀前的地貌學文獻,大部分是一些直觀的和明顯的地形形態的描述,諸如河谷、山脊等地形形態的描述,特別是一些交通要道附近的一些特殊地形形態的描述。因而有敘(描)述地貌學(Descriptive geomorphology)之稱。目前敘(描)述地貌學僅是地貌學的一個分枝。我國是敘述地貌學發展很早的國家,《水經注》、《徐霞客游記》等古代名著,都記述了我國一些地區地形的形態特點。
十九世紀以後,構成地質學和岩石學的資料被引進描述地貌學中。這些資料被用來解釋地形成因,從而產生了一種新的概念和研究方法——地形的解釋性描述(explanatory description)。地形不再簡單地被記述其高度、坡度、面積和表面特點,而且還要解釋其形成過程,恢復其發展歷史。於是,產生了地貌學的另一個分枝——成因地貌學(Genetic geomorphology)或解釋地貌學(Explanatory geomorphology)。在成因地貌學中,再分為側重研究岩石對地形形態的形成和發展作用的岩石地貌學(Lithologic geomorphology);側重研究地質構造(包括地質構造形態和構造運動)對地形形態的形成和發展作用的構造地貌學(Structural geomorphology);以及側重研究控制各種外力過程(流水、冰川等等)的氣候環境對地形形態的形成和發展作用的氣候地貌學(Climatic geomorphology)。氣候地貌學按控制地形的各種外力地質作用再分為流水地貌學(Fluvial geomorphology)、冰川地貌學(Glacial geomorphology)……等等。
由於各種地形形成過程在空間分布、成因和發展方面具有一定的聯系,所以,各種地形的組合,一般都具有一定的區域性特點。系統地綜合研究一個地區的各種地形,則構成了地貌學的另一分枝——區域地貌學(Regional geomorphology)。例如,海濱地貌學(Coastal geomorphology)、沙漠地貌學(Desert geomorphology)等等。
(三)新構造運動學
近數十年來的研究證明,在新第三紀和第四紀過程中,地球各部分的構造運動,與老第三紀以前的構造運動相比較,在運動類型、空間分布、強度和發展過程方面,都具有明顯的差異。
發生於新第三紀—第四紀的構造運動,稱新構造運動。由新構造運動所形成的地質構造(形態),稱新地質構造。新構造運動決定著當代地形和新第三紀—第四紀堆積物的基本特點,並且與火山、地震、流水、海洋、冰川以及其它一些地質和地球物理過程有著密切的聯系。研究新地質構造以及伴生的其它各種自然現象(地質、地貌、地球物理、水文學等許多方面的自然現象),供以研究新構造運動類型及其空間分布、強度和發展規律的科學,稱新構造運動學(Neotectonics)。新構造運動學是大地構造學的一個組成部分,現已成為一門獨立的學科,其理由是:
(1)與新第三紀以前的構造運動比較,新構造運動在空間分布、類型、強度和活動規律方面,具有明顯的特點。
(2)新構造運動發生的時間短,而且其運動過程有的當前仍在進行,因此,其表現(地貌、新地質構造、新第三紀—第四紀堆積物等等地質現象以及其它各種伴生的自然現象)保留比較完整。
(3)由於新構造運動的表現清晰完整,而且當前仍在進行,所以在新構造運動的研究中,不僅可以採用一般大地構造學的研究方法,而且還可以採用比較精密的儀器,進行定量研究。
(4)新構造運動,特別是其中正在進行的現代構造運動,具有重大的理論的和現實的意義。
(四)第四紀地質學、地貌學以及新構造運動學之間的關系
第四紀地質學、地貌學和新構造運動學在研究對象、內容和方法以及研究成果的實踐運用方面,都具有十分密切的聯系。地貌學是研究地形形態形成和發展;第四紀地質學是通過研究第四紀氣候變化和冰川現象、構造運動、地形、生物界,特別是通過第四紀沉積物的研究藉以恢復第四紀地質史;新構造運動學,則是研究新構造運動的表現、類型、強度和發展規律。
現代地形形態主要形成於第四紀。它雖受前第四紀地形的一定影響在第四紀過程中前第四紀地形受到了很大程度的改造。因此,地貌學所研究的地形,大部分是第四紀地形。第四紀地形也是第四紀地質學的研究對象和內容。第四紀構造運動是新構造運動學的研究對象和內容,它也是第四紀地質學的研究對象和內容。第四紀的氣候變化和冰川現象、生物界,特別是第四紀沉積物特徵,以及地形形態特徵都與新構造運動有關,也是研究新構造運動所必須同時研究的內容。
上述內容充分說明,地貌學、第四紀地質學和新構造運動學,在研究方法上,是相輔相成和相互為用的。即是說,可以根據地形、新構造運動、第四紀堆積物及其它第四紀地質現象之間在空間、時間和成因方面的聯系,利用其中一種或數種研究成果和研究資料,去解決其它方面的研究問題。例如,可以利用地形成因類型的資料,來確定組成該地形的第四紀堆積物的成因類型;反之,也可以藉助第四紀堆積物成因類型的資料,來確定由該堆積物所組成的地形的成因類型等等。
最後應當指出,在大多數場合下,對一個地區進行第四紀地質學、地貌學和新構造運動學等各方面的研究工作一般都是同時進行的。在教學上,把第四紀地質學及地貌學作為同一門課程講授,並涉及部分新構造運動學的教學內容。
⑩ 第四紀地質學的研究簡史
人類從一開始,就和第四紀地質結下了不解之緣,但真正對它進行研究,卻起回步很晚。最初,人們把地答殼的發展歷史分為第一紀(原始紀)、第二紀和第三紀3個大階段。1829年,法國學者J.德努瓦耶在研究巴黎盆地的地層時,把第三繫上部的鬆散沉積物劃分出來命名為第四系,其時代為第四紀。隨著地質科學的發展,第一紀和第二紀因細分成若干個紀被廢棄了,僅保留下第三紀和第四紀的名稱,這兩個時代合稱為新生代。1839年,英國著名地質學家C.萊爾(1797~1875)把第四紀分成了更新世和全新世。
第四紀地質學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上發展起來的。在中國,從19世紀末開始,一些外國學者對廣泛分布在黃河流域的巨厚黃土進行了觀察。到20世紀初期,中國第四紀地質學的研究有了較大發展。已有許多專門研究單位和龐大的專業研究隊伍。1957年成立了中國第四紀研究委員會,現已加入國際第四紀聯合會。