工程地质第四纪土的特征

『壹』 土的工程特性包括哪些

一、抄土的主要工程性质有：
土的可袭松性、原状土经机械压实后的沉降量、渗透性、密实度、抗剪强度、土压力等。
二、土的简单介绍：
土是尚未固结成岩的松、软堆积物。主要为第四纪时的产物。土与岩石的根本区别是土不具有刚性的联结，物理状态多变，力学强度低等。土由各类岩石经风化作用而成。土位于地壳的表层，是人类工程经济活动的主要地质环境。土与岩石一起是工程岩土学的研究对象。

『贰』 中国沿海全新世软土的工程地质特征

随着我国全新世的环境和海岸演变研究的加强，详细的第四纪研究资料不断出现。目前要紧的是将工程地质研究与第四纪研究有机地结合起来，以加深对沿海软土的认识，从而更好地为国家建设服务。

一、软土的概念

软土的概念或判别是新中国成立以后在工程地质界和土力学界逐步形成的，它是以形成的地质过程和存在的物理状态两个方面加以规定的，且后者是主要的。《软土地区工程地质勘察规范》（ 1992）对软土的规定具体化为3条：①外观以灰色为主的细粒土；②天然含水量大于或等于液限；③ 天然孔隙比大于或等于1.0。《岩土工程勘察规范》（1995）将软土规定为“天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等，其压缩系数宜大于0.5M Pa^-1，不排水抗剪强度值小于30K Pa。”这两本规范对软土在概念和判别上的规定基本一致，但也有微小的差别。从物理力学指标看，前者指出了天然含水量不仅大于液限，也可等于液限；后者指出了力学指标，但说得灵活，只是“宜”，而它的两项物理指标则是必须满足的判定指标。从地质因素来看，前者指出了以灰色为主的细粒土的外观特征来显示沉积环境；后者直接使用了淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等的地质名词。这里需要讨论一下软土与淤泥、泥炭两类名词的概念及其相互关系。软土是土力学、工程地质学上的一个名词，淤泥、泥炭是沉积岩石学上的一个名词，两者既有区别又有联系。两者的区别在于两个学科的研究目的和任务不同，一个主要研究地质体的强度和变形等特征；另一个主要研究地质体的成分和结构等特征：联系在于它们都是研究同一个地质体，在浅层的条件下，两个名词几乎指的是同一东西，大体上可以互相预示。也正是这种预示，才能架起工程地质研究和第四纪研究的桥梁。

二、沿海全新世软土的分布

赵希涛教授在《中国沿海全新世海面变化的基本特征》一文中有关泥炭层的一段：“在我国沿海地区与近岸陆架地区下数米或二三十米，往往发现全新世潟湖相或与海水有某种水力联系的湖沼相（或河漫滩洼地型）泥炭或富含有机质淤泥。它们紧贴第一海相层之下或之上分布，上、下泥炭层向陆逐渐合一。下泥炭层多形成于距今10000～8000a间，上泥炭层多形成于距今5000～2000a间，在海侵影响区之外，全新世泥炭发育时期几乎连续，而以中全新世发育最好”。这里指的泥炭或富有机质淤泥，以及第一海相层都可初步判别为软土，可见沿海全新世的软土分布较广，成因和地层也多样。这些第四纪地质研究成果可作为工程地质研究的基础。

三、沿海全新世软土的工程地质

1.一般物理力学性质指标

淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等一般可初步判别为软土，但最终判定还要靠物理指标。因此，将我们多年来在编制规范过程中所积累起来的工程地质资料，主要是生产实践资料，结合我们能够掌握的第四纪地质资料，经过分析和判断，列出我国沿海全新世软土的一般物理力学指标（表1），供建设中参考。

表1 中国沿海全新世软土一般物理力学指标

2.全新世沉积物的工程地质特点

早全新世甚至晚更新世已有软土存在。但中全新世是暖期，有利于软土的发育，是形成软土的主要时期，且其距今较近，地层埋藏甚浅，是工程建筑经常作用的不良地层。至晚全新世时，气候变成干凉，在软土之上逐渐形成了一层较密实的地层。这在气候带的变迁下，在东北、华北、华中的沿海一带更为明显，工程界称之为“硬壳层”。此层在地表分布甚广，是沿海地区一层较好的持力层，“轻基浅埋”就是针对这种地层的特点总结出来的经验。所谓轻基就是基础及其上部结构物采用轻型结构，浅埋即基础埋置深度应尽量放浅。有时硬壳层很薄，但也不宜全部挖除，可以作为保护层而保留，以防止施工时其下的软土扰动。

四、结语和讨论

1）软土是一种特殊土，在一定的自然条件下形成，具有一定的物理力学性质。如果单以判别指标判定，饱和黄土和饱和红土都可以达到判别指标，但不能成为软土，因为它们形成的地质过程不同，呈现的工程地质特点也不同。用以灰色为主的外部特征来表征软土，会很容易将具有同样物理指标的以黄色为主的饱和黄土和以红色为主的饱和红土迅速区别开，这对软土的判别无疑是有意义的。

2）中全新世软土，因其埋藏甚浅，是工程建筑普遍作用到的不良地层。由于其压缩性高，透水性低，具有触变性、流变性和不均匀性，除应正确判别沉积物、评价其具体特点外，更重要的是如何将其改良加固，以满足工程建设的需求。晚全新世的沉积物，覆盖在地表，与工程建筑的活动更加密切。由于它是一层中压缩性或低压缩性的黏质砂土等较密实的地层，它不仅能够作为一层较好的持力层，而且可以作为保护层，以免其下的软土扰动、丧失软土的结构强度和出现稀释状态。

3）沿海的第四纪研究，对软土的工程地质意义重大。随着测年资料的增多、古环境的重建，第四纪研究成果会有效地应用于工程建设中。以往沿海软土的工程地质研究，因生产要求的时间紧迫，常习惯于用工程措施，深入考虑第四纪地质较少，常造成不必要的损失和遗憾。两者的相互结合和渗透定会产生好的效果。

参考文献

［1］建设部.1992.软土地区工程地质勘察规范.北京：中国建筑工业出版社.

[2］建设部.1995.岩土工程勘察规范.北京：中国建筑工业出版社.

[3］赵希涛.1984.中国沿海全新世海面变化的基本特征.中国海岸演变研究.福州：福建科学技术出版社.

[4］孙更生，郑大同.1984.软土地基与地下工程.北京：中国建筑工业出版社.

（本文原载：《中国应用第四纪研究——全国第二届应用第四纪学术会议论文集》，成都：成都科技大学出版社，2000年5月，94～97页）

『叁』 工程建设与第四纪地质

一项较大工程的实施往往需要多学科的协同攻关。在工程的选址、选线以及具体工程的地基岩土工程地质条件、桩基工程地质条件等基础工作中，第四纪地质学将发挥重要作用。如在预测预报煤矿周围地质环境的稳定性方面，若证实该地区有冰川活动的迹象，就应了解和掌握冰川活动对基岩的挤压和对该地区地形的改变等情况，要对被挤压物质的方向和结构质地进行研究，因为它们是受当地冰川流动方向控制的。

对于一些地质工程问题主要工作之一是探测不稳固沉积物，像泥炭层、渗出层以及松散沉积物的成分在垂向和横向的变化。第四纪松散沉积物的厚度、岩性、物理力学等性质，及受沉积动力、海平面变化及古气候、古环境等因素的影响，因为各沉积层的三维空间分布非常复杂。

1. 第四纪地质工程

第四纪地质工程，是指在区域开发或城市建设中，把第四纪环境作为某项具体工程的建筑环境，第四纪地质就是这项工程构件的一种系统工程。作为具体工程，在设计上要正确运用勘察与实验资料，充分考虑第四纪地质条件; 在施工上要采用第四纪地质控制施工法，按照可能的超前预报，对不良的第四纪地质体予以改良使之适应工程建筑要求。要完成这样的工作首先要有坚实的第四纪地质基础理论，同时应掌握地质力学、岩土力学等基本知识，以便更好地分析认识地质体的变形破坏机理。

地基土层的晚第四纪沉积物其埋藏深度、分布、结构、物理力学性质方面的差异，对工程造价及建筑物的稳定性起着决定性的作用。不同的埋藏地貌类型，其组成物的岩性、厚度、分布特征及物理力学性质等各不相同，而埋藏地貌的发育过程受古地理环境变化所制约，所以说古地理控制着各沉积层的空间分布及物理力学性质。因此，对浅层第四纪地质及古地理的研究越来越被人们关注和重视。

2. 地面沉降问题

中国大多数大城市都面临地面沉降问题，究其原因，皆因在松散第四纪地层中过量开采地下水或新构造运动所致。这些城市多位于我国东部沉降区或黄土高原区，明显受第四纪地质背景影响。地面沉降对我国经济发展影响很大，尤其是城市建设和发展。

第四纪沉积物是多数城市的地基与供水水源的载体，也是地面沉降的主要载体。因此能否控制或预防地面沉降，首先取决于对地质条件的充分认识。在制订针对已经出现的地面沉降对策时，要以对第四纪演变规律了解为基础，预测城市发展或抽灌可能出现的新的地质问题，研究建筑负荷极限和土地负荷极限，为控制高速率沉降区，大城市的扩展与预防农业土地受损，提供必要的地质依据。

我国长江三角洲有1500km2面积低于海拔2m，黄河三角洲的大部分海拔仅1 ～3m，珠江三角洲几乎全部位于 1. 5m 以下，考虑到地面沉降的叠加，这一结果会对我国经济发达和人口密集的低海岸区形成重要威胁。而当前在许多地区因海水入侵(绝对海平面上升和相对海平面上升的叠加)已出现土地盐渍化、淡水咸化、风暴潮的强度增大，沙滩海岸蚀退加速、海岸风沙盛行以至滨海农田沙化等。新构造运动也是海平面变动的起因之一。现代海平面上升使我国东南沿海地区面临海水入侵危机，盐水入侵可影响甚至改变水文地质与地下水地球化学过程，其中土地盐渍和淡水咸化现象已间接和直接地影响到人类的健康。

海岸土质环境问题: 盐水入侵或海水倒灌现象，一方面是自然因素造成的，另一方面是人为作用触发了灾害的产生。大量不合理地开采地下水，致使地下水位不断下降，造成海水入侵，导致陆地的地质灾害，严重地影响到生产建设和人们的身体健康，如海南西瑁岛上，由于地下水位低于海平面出现严重的海水倒灌现象，在岛上开挖井水的深度比原来的深度增加了30% ，在距离海岸线 100m 左右的水井已出现咸味，不能食用。其他地区如琼山市东营镇的井水中所含盐分不断增加，已达到了危险地步。

3. 第四纪工程地质评价

在实施较大工程，尤其是跨长距离和地质情况复杂地区的工程中，第四纪工程地质评价是重要的基础前提。因为工程的选线、选址的确定直接影响到工程的质量和安全。

田明中等在南水北调中线工程天津干渠徐水—容城段选址研究中采用了层次分析法(AHP)进行第四纪工程地质评价。其中影响因子层采用了断裂、基岩、地貌、人工因素、潜水面、第四纪堆积物岩性和第四纪堆积物成因等七项因子。经过层次分析法(AHP)初步确定影响因子的重要性由大到小依次为: 断裂、基岩、地貌、第四纪堆积物及其岩性、人工因素、浅水面。通过相互间重要性对比，建立了重要性成分对比判断矩阵。通过评价指标优越性权值及影响因子相对重要性分析，可以用因子组合优越性值综合表示因子的优越性和重要性的评价结果。

将层次分析法引入第四纪工程地质评价中，使问题条理化、系统化，也使整个评价过程定量化、标准化，得出的结果比较合理。但这种方法也存在着随机性，这是其本身无法克服的一个不足。譬如，对于同样的问题的决策，如果在互不干扰、互不影响的条件下，不同的研究者既使采用同样的方法来研究，他们所建立的层次结构模型和所构建的判断矩阵很可能各不相同，分析得出的结论也可能各有差异。为了克服这种缺点，在实际运用中，特别是多目标、多准则、多层次的非结构化的战略决策问题的研究中，对于问题所涉及的各种要素及其层次结构模型的建立，往往需要多部门、多领域的专家共同会商、集体决定。在构建判断矩阵时，对于各个因素之间的重要程度的判断，也应该综合各个专家的不同意见，譬如，取各个专家的判断值的平均数、众数或中位。

『肆』 工程地质中第四纪是什么概念

是一个地质年代单位，很多年以前的一个时期的统称，显生宙，新生代最早的一个时期。

『伍』 地貌及第四纪地质

(一)地貌

地貌学及第四纪地质学是在人类长期的生产实践中发展起来的,它在国民经济的生产建设中具有重要作用。在进行水文地质和工程地质工作时,必须先研究地区的地貌条件和第四纪地质情况,这是水利及各种工程建设必不可少的基础工作之一。

地貌学是研究地球表面形态及其成因、发展和分布规律的科学。

地球表面的各种地貌组合中,规模差别很大:大者有大陆、洋盆,大陆又可分高原、山岳、丘陵、平原和盆地;小者则较小而具体,如高山、河谷、洪积扇、阶地、溶洞等。这些地貌的形态、成因、发展及其演变是各不相同的。

1.地貌的成因

大型地貌的形成,主要与地球内力地质作用有关,而一些小型地貌主要由外力地质作用塑造而成。总的来说,各种地貌的形成,都是由内力和外力地质(综合)作用的结果。这种缓慢的作用,使地貌形态按一定规律发展和演化。

各种地貌的形成,是由内力与外力地质作用对已有地质体的不断改造所致。

2.地貌成因分类

一般将地貌基本类型划分为如下五种:

(1)侵蚀-构造地貌

这种地貌的构造上升作用大于外力侵蚀切割作用,而形成一系列山地地貌。

(2)构造-剥蚀地貌

上升作用缓慢,与长期外力剥蚀作用处于平衡状态。形成一些桌状山、单面山等低山、丘陵地貌。

(3)剥蚀-堆积(或侵蚀-堆积)地貌

这种地貌以外力剥蚀或侵蚀作用为主,并形成相应的堆积地貌。剥蚀作用在古夷平面的基础上形成丘陵及由海蚀作用形成缓倾平原;侵蚀作用的产物堆积在山前形成呈带状分布的高台地等。

(4)侵蚀-溶蚀地貌

这种地貌类型以侵蚀和溶蚀作用为主,形成岩溶地貌(喀斯特地貌)。

(5)堆积地貌

这种类型的地貌形态主要是由冲积、洪积作用构成的各种堆积地貌,如漫滩、阶地、洪积扇及由堆积、洪积作用形成的山前倾斜平原。堆积地貌还包括其他堆积作用形成的特殊地貌类型,如风积平原、冰碛平原和熔岩高原等。

(二)第四纪地质

第四纪地质是历史地质学的一个分支,由于具有自己的特点已成为一门独立学科。它以第四纪期间的各种沉积物为研究对象,并通过沉积物各种特征的研究,来阐明第四纪地质作用的变化、生物界的演变、人类的发展、古气候的变化等重大问题,以恢复第四纪地质历史。

第四纪地质学的研究内容主要是研究第四纪沉积物的成因类型、第四纪地层划分和对比、拟定第四纪地质年表,以及第四纪古气候、生物演化、地壳的新构造运动现象等,并恢复它的历史和古地理环境。

水文地质和工程地质方面需要研究第四纪堆积物的岩性特征、成因类型、相对年代及第四纪地质历史的某些基本规律,这对工程的施工和工程后护理都是非常重要的。

1.第四纪堆积物的分类

第四纪堆积物与陆地地貌的演变,主要是在外力风化剥蚀与堆积作用下形成的。

第四纪堆积物的分类主要是根据其形成的地质作用、沉积环境和岩性特征等形成因素,划分若干成因类型(表1-12)。

2.主要的第四纪堆积物的特征

(1)残积物

岩石表面经物理,化学风化作用而残留在原地的碎屑物称为残积物。

残积物在形成的初期,上部的颗粒较细,下部颗粒粗大,但由于雨水或雪水的淋漓,细小碎屑被带走,形成杂乱的堆积物,没有层理、具有较大的孔隙度。残积物颗粒的粗细取决于母岩的岩性,因此,有些地区残积物是粗大的岩块,而另一些地区可能是细小的碎屑。残积物没有经过水平的位移,颗粒具有明显的棱角,但由于大的岩块受到重力作用在下坠过程中可能将周围小的岩块挤出,产生缓慢的、微小的水平位移。

残积物的成分与母岩的岩性密切相关,如花岗岩的残积物中,长石常分解成黏土矿物,石英常破碎成细砂,石灰岩的残积物则往往成为红黏土。

表1-12 第四纪堆积物成因分类

残积物的厚度取决于它的残积条件:在山丘顶部常被侵蚀而厚度较小,山谷低洼处则厚度较大,山坡上往往是粗大的岩块。由于山区原始地形变化较大和岩石风化程度不一,因而在很小的范围内,厚度的变化很大。

残积物一般透水性较强,以致残积物中一般无地下水,但当堆积在低洼地段而下伏母岩又为不透水层时,则有上层滞水出现。

(2)坡积物

高处的风化碎屑物由于雨水或雪水的搬运,或者由于本身的重力作用,堆积在斜坡或坡脚,这种堆积物称为坡积物。

坡积物的岩性成分是多种多样的,但与高处的岩性组成有直接关系。坡积物一般具有棱角,但由于经过一段距离的搬运,往往成为三角形。坡积物没有经过良好的分选作用,细小或粗大的碎块往往夹杂在一起。但由于重力作用,比较粗大的颗粒一般堆积在紧靠斜坡的部位,而细小的颗粒则分布在离开斜坡稍远的地方。

坡积物中一般见不到层理,但有时也具有局部的不清晰的层理。新近堆积的坡积物经常具有垂直的孔隙,结构显得比较疏松。一般具有较高的压缩性,在水中很易崩解。坡积形成的黄土,其湿陷性一般比洪积或冲积形成的黄土要高得多。

坡积层中的地下水一般属于潜水,在坡积物非常复杂的地区,有时形成上层滞水。

坡积物坡的坡度愈陡时,坡脚坡积物的范围愈大。

(3)洪积物

山区或高地上的暂时水流将大量的风化碎屑物挟带下来,堆积在前缘的平缓地带,这种堆积物称为洪积物。

洪积物具有一定的分选作用。距山区或高地近的地方,堆积物的颗粒粗大,碎块多呈三角形,离山区或高地较远的地方,堆积物的颗粒逐渐变细,颗粒形状由三角形逐渐变成亚圆形或圆形。在离山区或高地更远一些的地方,洪积物中则往往有淤泥等细颗粒土的分布。但是,由于每次暂时水流的搬运能力不等,在粗大颗粒的孔隙中往往填充了细小颗粒,而在细小颗粒层中有时会出现粗大的颗粒,粗细颗粒间没有明显的分界线。

洪积物具有比较明显的层理,但在靠山区或高地近的地方,层理紊乱,往往成为交错层理;在离山区或高地远的地方,层理逐渐清楚,一般成为水平层理或湍流层的交错层理。

洪积物中的地下水一般属于潜水,由山区或高地前缘向平原补给。由于山区或高地前缘地形高,潜水埋藏深,离山区或高地较远的地方,地形低,潜水浅,在局部低洼地段,潜水可能溢出地表。此外,如粗大颗粒的洪积物尖灭在细小颗粒的上面时,潜水也可能在粗细颗粒的交接处溢出地表。

洪积物的厚度一般是离山区或高地近的地方厚度大,远的地方厚度小。在局部范围内的变化不大。

(4)冲积物

河流在平缓地段所堆积下来的碎屑物,称为冲积物。冲积物根据其形成条件,可分为:

1)山区河谷冲积物。大部分由卵石、碎石等粗颗粒组成,分选性较差,大小不同的砾石互相交替,成为水平排列的透镜体或不规则的夹层,厚度一般不大。一般地说,山区河谷的堆积物颗粒大,承载力高,但由于河流侧向侵蚀的结果也带来了大量的细小颗粒,特别是当河流两旁有许多冲沟支岔时,这些冲沟支岔带来的细小颗粒往往和冲积的粗大颗粒交错堆积在一起,承载力也因而降低。

2)平原河谷冲积物。河流上游的冲积物一般颗粒粗大,向下游逐渐变细。冲积层一般呈条带状,具有水平层理,有时也成流水层或湍流层的交错层理。在每一个小层中,岩性的成分就比较均匀,有极良好的分选性。冲积物的颗粒形状一般为亚圆形或圆形,搬运的距离愈长,颗粒的浑圆度越好。平原河谷冲积物可分为:河床冲积物,河漫滩冲积物、牛轭湖冲积物和阶地冲积物。河床冲积物、河漫滩冲积物多为磨圆度较好的漂石,卵石、圆砾和各种砂类土,有时也有粉土、黏性土存在。在同一地段上,河漫滩冲积物的粒度一般较河床冲积物为小。在同一河漫滩上,靠河床近的冲积物的粒度比距河床远的为大。牛轭湖冲积物只有当洪水期间成为溢洪区时才能形成,此时,细砂或粉质黏土就直接覆盖在原来已形成的泥炭或淤泥层上。阶地冲积物的粒度常较河漫滩的为小,一般由粉质黏土、粉土和各种砂土所构成,有时也有卵石、圆砾的夹层。在黄土地区,阶地则往往为各个不同地质时期的黄土所分布。平原河谷冲积层中的地下水一般为潜水,由高阶地补给低阶地,再由河漫滩补给河水。平原河谷冲积物(除牛轭湖外),一般是较好的地基。粗颗粒的冲积物其承载力较高,细颗粒的稍低,但要注意冲积砂的密实度和振动液化的问题。

3)三角洲冲积物。三角洲冲积物是河流搬运的大量细小碎屑物在河流入海或入湖的地方堆积而成。一般分为水上及水下两部分:水上部分主要是河床和河漫滩冲积物,如砂、粉土、粉质黏土、黏土等,一般呈层状或透镜体。水下部分则由河流冲积物和海相或湖相的堆积物混合组成,呈倾斜的沉积层。三角洲冲积物中的地下水一般为潜水,埋藏比较浅。三角洲冲积物的厚度很大,分布面积也很广。由于三角洲冲积物的颗粒均较细,量大,土呈饱和状态,承载力较低,有的还有淤泥分布。在三角洲冲积物的最上层,经过长期的压实和干燥,形成所谓硬壳,承载力较下面的为高。

(5)湖泊堆积物

湖泊内由于机械作用、化学作用或生物作用而形成的堆积物,称为湖泊堆积物。

湖泊堆积物由于成因不同,可分为:

1)机械堆积物。自黏土至卵石,漂石均包括在内。一般夏季堆积的粒度稍大一些,如细砂等,冬季堆积的多为黏土颗粒,粉土颗粒。

2)化学堆积物。有石膏、岩盐、芒硝、硼砂以及泥灰岩、石灰岩及铁质的化合物等等。其中石膏、岩盐、芒硝、硼砂为咸水湖堆积物。

3)生物化学堆积物。湖盆中的生物死亡后所产生的有机堆积物,如硅藻土、贝壳堆积、淤泥和泥炭等。湖泊堆积物具有较好的分选作用,一般湖岸堆积物的颗粒较粗,湖心堆积物的颗粒较细。山区湖泊堆积物一般较粗;平原湖泊堆积物一般较细。湖泊堆积物的特点是具有明显均匀的很薄的水平层理。湖泊堆积物中淤泥和泥炭分布广、厚度大、承载力低。湖泊堆积物中的湖相黏土或多或少含有碳质、沥青质、石灰质、石膏质等,常具有淤泥的性质,灵敏度很高,承载力更低。但这种黏土分布广,具有水平、均匀的层理,差异性小。

(6)沼泽堆积物

在地表水聚集或地下水出露的洼地内,由植物死亡后腐烂分解的残杂物所形成的堆积物,称为沼泽堆积物。

沼泽堆积物主要为泥炭所堆积,而泥炭为有机生成物,呈黑褐或深褐色,其中还包含有部分黏土和细砂。

泥炭的性质和含水量关系很大,干燥压密的泥炭较坚硬,湿的泥炭压缩性较高。泥炭是尚未完全分解的有机物,在作为建筑物持力层时尚需考虑今后继续分解的可能性。

(7)滨海堆积物

滨海堆积物是指海洋中靠近海岸的,海水深度最深不超过20m的、经常受海潮涨落作用的狭长地带的堆积物。滨海堆积物由于经常受波浪的作用,因而化学作用和生物化学作用不易进行,主要是风化碎屑物的机械堆积作用。

滨海堆积物根据其堆积条件可分为:

1)陡岸堆积物。以粗大颗粒为主,是由陡岸悬崖上的崩塌岩块和海浪冲来的卵石,圆砾所组成。如陡岸下海水较深,则往往有淤泥和砂砾的混合堆积物。

2)海滩堆积物。堆积物一般有规律性,靠陆地边缘以卵石、圆砾、粗砂为主,往海域方向逐渐变为较细的颗粒,由砂、淤泥混砂等渐变为淤泥。

3)潟湖堆积物。一般以淤泥堆积为主,同时也有化学堆积作用。

滨海堆积物的颗粒由于海浪不断地冲蚀,滚成了圆形,分选性较好。同时由于海水动荡不已,而且常常露出水面,所以常有波痕、泥裂、交错纹、雨痕等等。

海滨堆积物的宽度与波浪及岸流的力量大小和海域的原始地形有关,其宽度最大可达数千米。在靠近河流入海处,滨海堆积物中常夹有成分不同的河流冲积物。在很陡的山地河流流入海洋时,可以携带大量的风化岩块或卵石,水流平缓的河流一般则携带大量的泥砂。这种河流堆积物往往破坏了滨海堆积物的分布规律。

(8)冰川堆积物

凡与冰川活动或与冰川融化的冰下水活动有关的堆积物,称为冰川堆积物。冰川堆积物根据其形成条件,可分为:

1)冰碛堆积物。由固体状态的冰川直接堆积,未经过水的冲刷或搬运的堆积物。

2)冰水堆积物。由冰川局部融化后的冰下水所挟带的碎屑物所堆积成的,称为冰水堆积物。

3)冰碛湖堆积物。冰川在移动时刨蚀所成的岩屑,被冰水带到冰碛湖,形成具有粗细颗粒交替沉积(夏季堆积颗粒粗,冬季细的纹泥,或称季候泥)的冰碛湖堆积物。

冰川堆积物一般没有分选性,杂乱而无层次,巨大的岩块和细小的砂,砾堆在一起,具有极大的不均匀性。

冰川在搬运过程中,岩块冻结在一起,互相间没有摩擦作用,因此冰碛堆积物中,岩块保留尖锐的棱角。冰川两侧及底部的岩块,由于和谷底或谷壁的摩擦,常常有擦痕存在。

冰川堆积物的厚度是不一致的,取决于冰川的形态与规模。一般山区冰川所堆积的厚度不大,且不是连成一片。

冰川堆积物中有时含有大量的岩屑,这些岩屑的黏结力很小,透水性弱,在开挖基坑如果造成地下水较大的水头梯度时,容易形成基坑坍塌。

(9)风力堆积物

在干燥的气候条件下,岩石的风化碎屑物被风吹扬,往往搬运一段距离,在有利的条件下堆积起来,称为风力堆积物。

风力堆积物中最常见的为风成砂及风成黄土。风成砂的来源很广,各种成因的砂,只要经过风的搬运,均可形成风成砂。风成砂也可由岩石受到吹蚀作用而直接形成。

风成黄土也是由各种成因的粉土颗粒,经过风的吹扬,搬运到比砂更远的地方堆积而成。一般不见层理,具有大孔性和垂直节理。

『陆』 第四纪地质观察描述的基本内容

第四纪地质调查应充分研究第四纪堆积物的各种露头，如沟壁、陡坎、土坑、土井、机井等。在覆盖区要利用钻探、洛阳产等方法揭露各时期第四纪堆积物进行研究。在描述前，要描述第四纪堆积物所处的地貌部位、产状及地形特征，然后分层描述。研究第四纪地层时，要观察地层的横向与纵向变化，尤其对一些细微的变化，如极薄夹层、透镜体和色调的变化。为了简洁、直观，可采用统计、素描和照相等方法。

野外调查的一般观察内容包括堆积物的颜色、岩性、成因类型、结构构造等特征；对特殊夹层、各层间的接触关系所含化石及露头点所处的地貌部位等应特别给予注意。

（一）沉积物颜色的观察描述

包括堆积物的原生色（形成时的颜色）和次生色（堆积物形成后因风化作用改变形成的颜色）。原生色分布均匀；次生色分布不均匀，常呈斑点状、斑纹状或条纹状等，有虫孔、植物根系形成的孔洞的次生色往往较为明显。

观察堆积物颜色时，要选择干燥有新鲜的断面，先描述原生色，后描述次生色。一般是粒度愈细或处于潮湿和阴暗条件下的色调偏深。因此，应注意干、湿条件下颜色的变化。常见颜色有黄、棕、褐、红、灰、黑、白等。用一种颜色不能确切反映实际色调时，可用颜色的深浅程度+次生色+主色，如浅灰色、棕黄色等。

（二）结构的观察描述

第四纪沉积物大多数是未经胶结的。对其主要需观测颗粒大小、组合及形状等。碎屑物按其粒径的不同分为砾石、砂、粒性土等（表11-1），并根据粒径组合的不同而命名。

表11-1 碎屑物的粒级划分

1.砾石的观察和描述

对砾石应观察和描述砾石的成分、粒度、分选性、磨圆度、颗粒形状、表面特征等。砾石的成分是指砾石的矿物组合，通过分析可追溯和推断其来源。为便于说明问题，可将砾石层中各种岩性的砾石进行统计，并绘制各种成分砾石的百分比图和柱状图，以便对比。对砾石的粒度应注意观察描述砾石的大小及各种粒级的砾石所占百分数，可目估亦可统计；砾石颗粒形状按圆度可分别描述为球状、扁平状、椭球状和不规则状；砾石的磨圆度等级能反映出搬运距离的远近，有助于确定其成因类型。通常将砾石磨圆度分为棱角状、次棱角状、次圆状、圆状、极圆状五级。砾石的分选性是说明搬运介质动力条件的重要资料之一。每一块砾石都有a，b，c三轴，在确定砾石的粒径时，一般需要测量统计100～150个砾石的长轴（a），指出一般的砾径、最大和最小的粒径，必要时还应统计各级砾径含量百分比。应注意观察历史的表面特征，其表面特征可反映砾石的形成过程及成因。此外，还应观测砾石的排列情况，因砾石的排列方向和扁平面的倾向与沉积的水动力条件有关，应仔细观察砾石的产状。如正常河流砾石的长轴与水流方向平行，海滩和湖滨砾石的长轴与海（湖）岸平行等。

2.砂的观察和描述

主要应观察和描述砂的矿物成分、颗粒形状、粒度、磨圆度、密实程度、潮湿程度和胶结情况等，野外应给予初步命名。砂的粒度成分很难估计时，可采取次要成分+主要成分命名，如粉细砂等。

3.粘土类的观察和描述

因其颗粒太小，只能根据其物理性质，初步确定是粘土、粉质粘土或粉土等类型。另外，还应注意特殊类型土的观察和描述，如黄土、淤泥质土、软土等，因为这些土都有特殊的形成环境和工程地质性质。

（三）构造的观察描述

构造观测是通过观测产状、成分和结构的特征来确定层理的类型。沉积层根据层面的倾斜度分为：水平层理、斜层理、交错层理、透镜状层理、波状层理等。观测层面上有无波痕、雨痕、泥裂痕迹及生物痕迹等特征。观测产状时要注意产状的变化情况，并注意描述构造活动的痕迹，如滑动、扰动、断裂、褶曲、冰楔构造等现象。对某些有特征意义的夹层应特别加以描述绘图，如含矿层、泥炭层、火山沉积物、古侵蚀面和古土壤以及含动植物的化石层、含化学沉积物的石膏层、铁锰结核层、钙质结核层等。并注意采集标本和样品，以供鉴定。

（四）厚度测量与接触关系

对第四纪地层厚度要认真测量，而且应注意厚度的变化，并确定厚度变化的性质。同一地层中堆积物岩性相间成韵律沉积时，应根据厚度变化确定其是“夹层”还是“互层”等。分层时要测量每一层的厚度，若地层的原始产状为非水平时，应尽可能利用垂直方向的剖面来观测它的厚度。

厚度分为巨厚层（＞50cm）、厚层（10～50cm）、中厚层（2～10cm）、薄层（0.2～2cm）和细微层（＜0.2cm）。

野外还应仔细观察上、下层间的关系，是连续沉积还是不连续沉积，进而判断整合接触还是不整合接触，是平行不整合接触还是角度不整合接触。

（五）采集化石和试样

主要描述化石和样品采集的层位、名称、数量、保存状况、石化程度、分布状况等，并对采集化石和样品进行编号包装等。

『柒』 应用第四纪地质的概念

应用第四纪地质是指利用科学有效的方法，主要是应用地质科学、环境科学以专及其他相关学科的理论与方属法，研究第四纪地质环境的基本特性、功能和演变规律及其与人类活动之间相互作用、相互制约的关系。它是通过对第四纪基本问题进行定性定量的综合研究，从而建立概念模型和数学模型，进而对具体问题的解决提供科学可靠的实施方案或方法论的一门应用学科。

应用第四纪地质是第四纪地质学的一个分支学科，也是环境科学的重要组成部分，涉及到地质灾害、第四纪资源、第四纪环境、人体健康等方面的内容，是多学科交叉的应用学科。应用第四纪地质的研究对象是人类社会与地球表层环境组成的复杂系统，主要包括地质灾害的调查及特征分析，地质灾害的监测、防治和预报，大型工程的选址选线，农业地质，城市建设与区域规划，第四纪旅游资源调查与规划，区域可持续发展，人体健康与地质环境等。

应用第四纪地质在对现代一些地质灾害，如滑坡、泥石流、崩塌、土壤盐渍化、土壤沙漠化等，以及在工程地质方面的研究中，都发挥着重要的作用，同时对土地利用规划与管理方面也将起到重要作用。

『捌』 第四纪地质学作业通过哪些方面的研究可以推断第四纪古气候特征

第四纪地质学(Quaternary geology)
第四纪地质学研究第四纪时期地质过程、环境演化、生物界演化及人类起源和发展学科地质学分支第四纪时间范围从上新世末(距今约 248万年)至今第四纪冰川广布、火山活动频繁、地势高差显著绝大部分沉积物没有固结成岩出现了人类第四纪新构造运动沉积物形成、环境气候变迁、动植物演替与今天人类经济活动密切相关第四纪地质研究对地质灾害预测和防治、国土整治、环境保护、工程建筑选址、第四纪矿产资源勘查等有重要意义

发展简史
第四纪地质作科学对象进行研究始于18世纪欧洲第四纪冰川沉积和古气候变化始终第四纪地质学研究主体其发展历史分 3阶段①初期阶段时间18世纪至19世纪末主要研究分布于基岩之上松散沉积物当时称漂积物认圣经上所说大洪水带来泥砂堆积而成19世纪初极地探险工作开展开始认识们能冰流搬运和堆积物质19世纪下半叶正式确定所谓漂积物冰流堆积并称第四纪冰河期②发展阶段指20世纪上半叶20世纪初德国A.彭克和E.布吕克纳研究阿尔卑斯山冰川沉积提出第四纪经历了 4次冰期概念概念推动了第四纪地质学发展世界各地相继建立了相应4次冰期国地质学家李四光于 30年代建立了国 4次冰期系统时期从世界各地第四纪地层发现了许多重要哺乳动物化石群和古人类化石对们研究仅促进了进化论发展也成划分第四纪地层重要依据与此同时许多学者对河流、湖泊、海滨、洞穴、火山、黄土和沙漠等开展了广泛研究第四纪地质学建立奠定了基础③成熟阶段第二次世界大战各种测定年轻地质年龄方法断完善古环境指标得确定对前少涉及地区深海、南极、北冰洋开展了大量调查1955年C.埃米利亚尼根据深海沉积氧同位素测定提出近30万年来曾发生7次冰期旋回,成第四纪研究新里程碑从而建立了第四纪气候变化新模式研究表明,240万年来地球至少经历了24气候旋回目前第四纪地质学开始进入全球对比和全球变化研究新阶段方面要实现各大陆和海洋第四纪地层及古气候记录对比另方面要把地球作整体研究岩石圈、水圈、生物圈、大气圈相互作用相互影响全过程预测未来环境和气候变化趋势些都标志着第四纪地质学已日渐成熟

研究内容
第四纪地质学主要包括下列研究内容:①新构造运动研究第四纪地壳运动类型、运动方式和速度、地震活动规律性及们与工程建设关系②沉积物形成与地层划分确定第四纪沉积物分布和成因、物质成分与特性、沉积环境等根据沉积物时代、沉积相和物质特征等进行地层划分和对比③矿产与其资源勘查第四纪时期形成贵重与稀有金属、非金属砂矿,金刚石、砂金、独居石、锆石等砂矿,及岩盐、石膏、泥炭等调查水利、草场、荒地、旅游风景区等各种资源④环境与气候变迁研究第四纪时期气候变化、环境变迁、海面升降等探索们变化原因并预测未来发展趋势⑤动植物演替研究第四纪沉积物保存各种生物化石尤其哺乳动物、软体动物、有孔虫、介形虫、孢粉等划分第四纪动物区系、动物群组合鉴别新生种属与某些种属绝灭了解植被发育与演变过程从而确定古环境历史第四纪地层划分提供依据⑥人类起源与演化通过研究古人类化石解剖特征追溯人类起源及演化历史研究古人类使用生产工具和其活动遗迹探讨劳动起源与人类文明发展过程进化论和辩证唯物主义提供科学依据

研究方法
第四纪地质学除采用地质学般研究方法外还应用同位素地质年代学方法放射性碳测定、热释光法、裂变经迹法、钾-氩法等精确测定第四纪地层和地质事件年龄通过哺乳动物化石、孢粉化石、软体及微体动物化石鉴定确定同时代、同地区动物群组合特征使用孢粉分析、氧同位素测定、古土壤类型划分等方法重建第四纪古环境及古气候变化历史利用古人类化石比较解剖学方法结合旧石器考古、新石器和历史考古学方法探索人类起源、演化和迁徙过程应用大地测量及定点观测方法研究新构造运动使用遥感遥测手段进行资源调查及环境监测

与其学科关系
第四纪地质学与许多相邻学科有密切关系例第四纪新构造运动和沉积相分析地质学、沉积学、地貌学基础第四纪地层划分需要应用地层学、古脊椎动物学、地质年代学理论和方法重建第四纪环境历史和古气候变化过程时需要运用气候学、气象学、天文学、孢粉学、土壤学、动植物学有关知识探索人类起源与演化时人类学、旧石器考古学、历史考古学方面研究缺少资源和矿产普查普遍应用矿物学、矿床学、地理学理论和遥感遥测技术

『玖』 中国第四纪地质的基本特征

1. 沉积物类型的多样性和分布的规律性

图 2-32 中国第四纪沉积物分布的空间特征

中国的第四纪沉积物类型非常复杂，几乎含有第四纪沉积物的所有成因类型，有海相、海陆过渡相和陆相。在陆相沉积物中有地面流水、湖泊、沼泽、地下水、风、冰川、冰水等形成的沉积物，也有重力堆积物和残积物。在平面上，从东部的海相和河湖相沉积物，到西部的冰川堆积和风成堆积，从南部的洞穴和红土堆积到北部的戈壁沙漠和黄土堆积(图2-32)。从海拔高度上来看，第四纪沉积物具有明显的垂直分带现象，最低的东部大陆架以海相沉积物为主; 东部平原主要为河湖相沉积; 黄土高原到新疆一带以干旱气候区堆积物为主，如戈壁、沙漠、黄土、洪积物; 在青藏高原，以冰川和冰水沉积物发育为特征，当然也 发育较多的 湖泊、河流、洪 流 沉积物。

2. 新构造运动的整体性和区域性

中国区域是一个新构造运动非常强烈的地区，第四纪的构造运动属于喜马拉雅运动第三幕。在时间上，第四纪的构造运动表现出明显的阶段性: 强烈的上升期与相对平静期交替出现，在我国的西部地区尤为清晰，从而形成多级的层状地貌。在区域上，西部和南部以抬升为主，而东部和北部以下降为特征，并且从西南到东北构造运动的强度具有逐渐减弱的梯度。在第一阶梯和第二阶梯上以整体的抬升为特征，第三阶梯以整体的下降为特点，而在 3 个阶梯之则间表现出强烈的差异抬升运动。地震活动主要分布在华北、南北地震带和西昆仑-喜马拉雅3 个带上，火山活动主要集中在东北、东南沿海和西南地区。

3. 哺乳动物群的南、北差异性

以淮河-大别山-秦岭-龙门山-横断山一线为界，中国第四纪哺乳动物群可分为南、北两个哺乳动物地理区。北方区属古北界的一部分，哺乳动物以喜干、凉、冷的动物为主，草原型动物占优势。南方区属东洋界的一部分，哺乳动物主要由喜暖湿的成分构成，森林型动物占优。南、北方动物群的差异从早更新世开始出现雏形，在中更新世变得明显，但这两个动物群的一些成员随着气候的变迁发生往南或向北的迁移，进行动物群的交流。就哺乳动物群演化而言，中国的第四纪哺乳动物群是在我国上新世三趾马动物群的基础上演化而来的，形成了含真象、真马等成员的动物群面貌。由于南、北气候变化的差异，影响到动物群的性质，使北方动物群表现出一定的进步性，不同阶段的动物群差异和更替比较清晰; 而南方动物群则显示出一定的保守性，动物群的更替不及北方动物群清晰。

4. 气候波动的区域性与全球性

对我国的黄土研究表明，黄土-古土壤序列很好地记录了我国的第四纪气候变迁。在第四纪我国的气候至少存在 30 多次冷-暖旋回(climatic cycle)，并与深海沉积物的氧同位素具有良好的对比性。气候波动具有 100ka、41ka 和 21ka 的天文周期，而且在早更新世以 41ka 的周期为主，而中、晚更新世以 100ka 周期为主，这些与世界其他地区的气候变迁规律是相似的。这说明我国的第四纪气候波动具有全球性的特征。

我国的第四纪气候变化不仅具有全球性的特征，而且还具有区域性的特点。在南亚季风和东亚季风的影响下，形成了我国东部地区干冷与暖湿交替以及西南地区独特的气候特征，青藏高原的隆起导致了我国西北地区强烈干旱的气候。

5. 季风作用的特殊性

中国是世界上季风作用最为显著的国家之一，季风(monsoon)造成了我国特殊的气候特征。在第四纪早期，由于青藏高原还没有隆升到足够的高度以致影响到南亚季风向北侵入，使我国同时受到东亚季风和南亚季风的影响，导致西北地区冬季和夏季的气候差别降低。但在更新世的中期，青藏高原已隆升到较高的海拔，影响了南亚季风的侵入，同时加强了东亚季风，使我国西北地区进一步干旱化，冬季风和夏季风的差异显著增强。由于受东亚季风的影响，中国东部地区夏季多雨湿润，而冬季干旱多风。

6. 人类文化的差异性

中国的古人类化石及石器相当丰富，包括直立人、早期智人和晚期智人及其石器，主要分布在横断山脉以东地区。在时代上，直立人可能从约 2MaB. P. 就在我国出现，这与被誉为人类起源和演化中心的东非地区所发现的直立人时代相当。我国直立人的一些特征与非洲的直立人表现出一定的差异性，更重要的是我国直立人文化尚具有特殊性。尽管我国直立人也有大石器(手斧)文化，但一直处于次要的地位，而演化的主线是小石器文化，并始终纵贯直立人和智人阶段，这显然不同于非洲以大石器手斧文化为特征的文化系统。所以中国的人类文化具有特殊的一面。

我国南、北方的石器文化也有一定的差异。在北方基本上是小石器文化的演化，而在南方出现小石器与大石器平行演化的特征，而且手斧文化主要分布在长江流域及其以南地区。

『拾』 第四纪地质历史的综合特征

第四纪地质学（ geology）
第四纪地质学是研究第四纪时期的地质过程、环境演化、生物界演化及人类起源和发展的学科。地质学的一个分支。第四纪的时间范围从上新世末（距今约 248万年）至今。第四纪冰川广布、火山活动频繁、地势高差显著，绝大部分沉积物没有固结成岩，出现了人类。第四纪的新构造运动，沉积物的形成、环境气候的变迁、动植物的演替与今天人类经济活动密切相关。第四纪地质的研究对地质灾害的预测和防治、国土整治、环境保护、工程建筑选址、第四纪矿产资源勘查等有重要意义。

发展简史
第四纪地质作为科学对象进行研究始于18世纪的欧洲。第四纪冰川沉积和古气候变化始终是第四纪地质学研究的主体。其发展历史可分为 3个阶段。①初期阶段。时间在18世纪至19世纪末。主要研究分布于基岩之上的松散沉积物，当时称为漂积物，认为是圣经上所说大洪水带来的泥砂堆积而成的。19世纪初极地探险工作开展后，开始认识到它们可能是冰流搬运和堆积的物质。19世纪下半叶正式确定所谓漂积物是冰流堆积，并称第四纪为“冰河期”。②发展阶段。指20世纪上半叶。在20世纪初，德国A.彭克和E.布吕克纳研究阿尔卑斯山冰川沉积，提出第四纪经历了 4次冰期的概念。这一概念推动了第四纪地质学的发展，世界各地相继建立了相应的4次冰期。中国地质学家李四光于 30年代建立了中国的 4次冰期系统。这个时期从世界各地的第四纪地层中发现了许多重要的哺乳动物化石群和古人类化石，对它们的研究不仅促进了进化论的发展，也成为划分第四纪地层的重要依据。与此同时，许多学者对河流、湖泊、海滨、洞穴、火山、黄土和沙漠等开展了广泛的研究，为第四纪地质学的建立奠定了基础。③成熟阶段。第二次世界大战以后，各种测定年轻地质年龄的方法不断完善，古环境的指标得到确定，对以前很少涉及的地区，如深海、南极、北冰洋开展了大量的调查。1955年C.埃米利亚尼根据深海沉积氧同位素测定，提出近30万年以来曾发生7次冰期旋回,成为第四纪研究新的里程碑，从而建立了第四纪气候变化的新模式。研究表明,240万年以来，地球至少经历了24个气候旋回。目前第四纪地质学开始进入全球对比和全球变化研究的新阶段。一方面要实现各大陆和海洋第四纪地层以及古气候记录的对比。另一方面要把地球作为一个整体，研究岩石圈、水圈、生物圈、大气圈相互作用相互影响的全过程，预测未来环境和气候变化的趋势。这些都标志着第四纪地质学已日渐成熟。

研究内容
第四纪地质学主要包括下列研究内容：①新构造运动。研究第四纪地壳运动类型、运动方式和速度、地震活动规律性，以及它们与工程建设的关系。②沉积物形成与地层划分。确定第四纪沉积物的分布和成因、物质成分与特性、沉积环境等，根据沉积物的时代、沉积相和物质特征等进行地层划分和对比。③矿产与其他资源。勘查第四纪时期形成的贵重与稀有金属、非金属砂矿,如金刚石、砂金、独居石、锆石等砂矿,以及岩盐、石膏、泥炭等。调查水利、草场、荒地、旅游风景区等各种资源。④环境与气候变迁。研究第四纪时期气候变化、环境变迁、海面升降等，探索它们变化的原因并预测未来发展趋势。⑤动植物演替。研究第四纪沉积物中保存的各种生物化石，尤其是哺乳动物、软体动物、有孔虫、介形虫、孢粉等。划分第四纪动物区系、动物群组合，鉴别新生种属与某些种属的绝灭，了解植被发育与演变过程，从而确定古环境历史，为第四纪地层划分提供依据。⑥人类起源与演化。通过研究古人类化石的解剖特征，追溯人类起源及演化历史。研究古人类使用的生产工具和其他活动遗迹，探讨劳动的起源与人类文明的发展过程，为进化论和辩证唯物主义提供科学依据。

研究方法
第四纪地质学除采用地质学的一般研究方法外，还应用同位素地质年代学方法，如放射性碳测定、热释光法、裂变经迹法、钾－氩法等，精确测定第四纪地层和地质事件的年龄。通过哺乳动物化石、孢粉化石、软体及微体动物化石鉴定，确定不同时代、不同地区动物群组合特征。使用孢粉分析、氧同位素测定、古土壤类型划分等方法，重建第四纪古环境及古气候变化历史。利用古人类化石比较解剖学方法，结合旧石器考古、新石器和历史考古学方法，探索人类起源、演化和迁徙过程。应用大地测量及定点观测方法研究新构造运动，使用遥感遥测手段进行资源调查及环境监测。

与其他学科的关系
第四纪地质学与许多相邻学科有密切关系。例如第四纪新构造运动和沉积相分析以地质学、沉积学、地貌学为基础，第四纪地层划分需要应用地层学、古脊椎动物学、地质年代学的理论和方法。重建第四纪环境历史和古气候变化过程时，需要运用气候学、气象学、天文学、孢粉学、土壤学、动植物学的有关知识。探索人类起源与演化时，人类学、旧石器考古学、历史考古学方面的研究是不可缺少的。资源和矿产普查普遍应用矿物学、矿床学、地理学的理论和遥感遥测技术。