第3章第四纪沉积物

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。

第四纪沉积物一、第四纪的时间范围最初，人们把地壳的发展历史分为第一纪（原始纪）、第二纪和第三纪3个大阶段。

1829年，法国学者J.德努瓦耶在研究巴黎盆地的地层时，把第三系上部的松散沉积物划分出来命名为第四系，其时代为第四纪。

随着地质科学的发展，第一纪和第二纪因细分成若干个纪被废弃了，仅保留下第三纪和第四纪的名称，这两个时代合称为新生代。

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。

第四纪一词是J.德努瓦耶于1829年提出的。

第四纪形成的地层称第四系，再分为更新统和全新统。

更新世是1839年提出的，他把巴黎盆地含软体动物化石70％为现生种的地层称为更新世地层。

全新世和近代为同义词。

近代(Recent)一词是1833年由莱伊尔引进地质学中，含义是从此地球被人类所居住。

全新世是1850年P.热尔韦提出的，1885年正式通过。

第四系下界的确定是一个重大的基本理论问题，至今仍有不同意见。

1948年第18届国际地质大会确定，以真马、真牛、真象的出现作为划分更新世的标志。

陆相地层以意大利北部维拉弗朗层，海相以意大利南部的卡拉布里层的底界作为更新世的开始。

中国相当于维拉弗朗层的泥河湾层作为早更新世的标准地层。

其后，应用测定了法国和非洲相当于维拉弗朗层的地层底界年龄，约为180万年。

因此，许多学者认为第四纪下限应为距今180万年。

1977年，国际第四纪会议建议，以意大利的弗利卡 (Vrica)剖面作为上新世与更新世的分界，其地质年龄为170万年左右。

对中国黄土的研究表明，大约距今248万年黄土开始沉积，反映了气候和环境的明显变化。

还有部分学者认为，第四纪下限应定在距今350～330万年。

总之，第四纪下限尚未最后确定，本文暂以距今248万年作为第四纪的开始。

二、第四纪沉积物成因及工程性质第四纪沉积物的是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。

第一章绪论一．名词概念解释：1．地貌学：是研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。

2．第四纪地质学：是研究距今二三百万年内第四纪的沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科。

3. 第四纪沉积物的概念：沉积在陆地或海洋中的松散的矿物质颗粒与有机物质第四纪沉积物特征：（1）松散性：习称“松散堆积物”，也有胶结或固结的，如玄武岩掩盖下的变质残积物、泉华、钙板等。

（2）可移动性：在其形成过程中和形成之后，不断进行着破坏、搬运、再沉积作用和各种各样的变化。

（3）岩相变化快：同期沉积物可在短距离内发生相变，如洪积扇，因而地层划分对比困难，研究难度大。

（4）成因多样（5）不同程度地风化（6）哺乳动物化石丰富并特含古人类化石4. 地质作用结果：削高，补低。

5. 判断沉积物成因类型的标志（1）沉积学标志A.岩性①砾石，②砂和粘土B.结构（流动营力结构，非流动）C.沉积构造(层理,楔状体,结核,网纹)D.产状E.沉积体形状（2）地貌标志 A.直接地貌标志河流阶地，洪积扇等…B.间接地貌标志（3）环境标志A、有机环境标志B、无机气候标志第二章第四纪、地貌和地球环境变化动因概述概率积累曲线（细切点、粗切点）一．名词概念解释：1．地貌：就是地表（地球表面）形态。

2．地貌的形态：主要是由形状和坡度不同的地形面、地形线（地形面相交）和地形点等形态基本要素构成一定几何形态特征的地表高低起伏。

3．谷中谷：指在地貌发展中，老的谷地被切割形成更小的、新的谷地。

4．地貌的基本形态：指那些成因单纯、体积小、单个分布的地貌形态；一个地貌基本形态是由一个单一的地貌过程形成的。

5．地貌的形态组合：在空间分布上有一定的规律、在成因上有联系、在形态上无联系的地貌组合在一起。

6．准平原：是规模较大的残留地貌，它是在地壳处于长期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。

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。

第四纪沉积物的光释光测年第四纪沉积物是地球上相当普遍的现象，主要包括冰川、海洋、湖泊、风沙等各种不同类型的沉积物。

而对这些沉积物的年代测定，是了解地质历史和地球演化的重要方法之一。

其中，光释光测年是比较常用的一种方法。

光释光测年法是通过测量沉积物中放射性元素在受压缩的条件下释放出的光的强度，来推算出沉积物的年代，其原理是通过放射性核素的衰变产生的电子在晶体的能级中被激发并存储了一定的能量，当这些电子被外部光激发和释放出能量时，可以计算沉积物的年代。

由于不同类型的沉积物受到质地、孔隙度等因素的影响，其光释光测年的应用也各有不同。

对于河流沉积物，其物质组成相对单一，早期研究发现主要受水力因素控制。

当然，近年多因其他因素的介入，比如生物作用等等，可能导致河流产沉积物的方式也有所变化。

不过，河流沉积物本身属于不透明性渐新世石英发光物质，因此受热时间比较短，同时晶格中元素掺杂也比较少，易于研究。

对于湖泊沉积物，其组成和河流沉积物相比更加复杂。

由于受到河流输入物质的影响，经过复杂形成过程的湖泊沉积物包括有机物、矿物、碎屑等多种物质，对于其光释光测年的研究也相对较为困难。

不过，湖泊沉积物的研究价值也同样十分重要，可以用来研究气候变化、生态环境变化等。

对于滨海沉积物而言，其年代的测定除了综合其他因素以外，特别是受到潮汐作用及生源碎屑变质过程的影响，所以光释光测年的选单更为繁琐和复杂。

同时，由于滨海沉积物的成分多样且生活物质也相对较多，很多时候研究者需要应用多种年代测定的方法进行分析。

总之，在进行光释光测年研究的同时，需要考虑物质组成、沉积环境、沉积层次及沉积古地理等因素，同时进行多种年代方法的对比与综合，以获得最为可靠的研究结果。

第四纪沉积物是人类赖以生存的基础之一。

农业植根于务种松散第四纪沉积物表部发育的上;许多工业设施(地表与地下)和民用建筑都以第四纪沉积物为基础，大的地下水赋存在第四纪沉积物中;部分重要矿产(砂金、金刚石、锡、盐和硼等)和建筑材料(、秒砾石)产于第四纪沉积物中。

人类过去、现在和将来都离不开第四纪沉积物。

第四纪形成的松散岩石一般称为“堆积物”“沉积物”或“沉积层”，如河流形成的“冲积物”或“冲积层”，洪流形成的“洪积物”或“洪积层”等等。

有的研究者认为对无明显外动力运、分选和成层构造者才称为“堆积物”，如“残积物”“重力堆积物”“地震堆积物”、“人工堆积物”等等。

第四纪沉积物特征如下：1.岩性松散第四纪积物一般形成不久或正在形成，成岩作用微弱，绝大部分岩性松散，少数半固结，绝少硬结成岩。

这一特点有利于将反映形成时的古气候古环境信息保存下来，并易于进入沉积物内研究，采矿、施工易于进行，但也因此易于发生灾害。

对第四纪沉积物露头要及时摄影、测剂面和采样。

2.成因多样由于第四纪气候、外动力和地貌多种多样，由此而形成多种多样成因的大陆沉积物和海洋沉积物。

各种成因沉积物具有不同的岩性、岩相、结构、构造和物理化学性质与地震效应。

因此，要求尽可能在野外对开挖出的原始剖面进行详细描述，并统计分析各种成的物。

3.岩性岩相变化快即使同一种成因的陆相第四纪沉积— 1 —物，由于形成时动力和地貌环境变化大，因此沉积物的岩性岩相结构变化也大。

这就要求在野外要尽可能沿岩层(或标志层)多追索研究，不能以点代面。

第四纪海相沉积物则远较陆相沉积物岩性、岩相稳定。

4.厚度差异大剥蚀区第四纪陆相沉积物序度一般小，从几十厘米到十几米，堆积区(山前、盆地、平原、断裂谷地)可达几十米、一百多米或几百米，沉积厚度大的、沉积连续的地区，采用钻探(或物探)可以获得丰富的第四纪资料。

5.不同程度地风化陆相沉积物大多出露在地表，受到冷暖气交替变化的影响，时代越老风化越深。

1、残积物：①定义：岩石经风化后残留在原地的碎屑物②特征：不具层理；粒度和成分受气候条件和母岩岩性制；厚度往往与地形条件有关；表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低；残积物一般透水性强，一般无地下水。

③工程地质特性：残积物表部土壤层孔隙率大、压缩性高、强度低；而其下部残积层常常是夹碎石或砂粒的粘性土或是被粘性土充填的碎石土、砂砾土，其强度较高。

④不均匀沉降，土坡稳定性。

2、坡积物：①定义：风化碎屑物由雨水或雪水沿斜坡搬运，或由于本身重力作用，堆积在斜坡上或坡脚处而成②特征：碎屑物从上往下逐渐变细；分选性差，层理不明显;多由碎石和粘性土组成，其成分与下伏基岩无关，而与山坡上部基岩成分有关；厚度变化较大，在斜坡较陡较薄，坡脚地段较厚③工程地质特性：坡积层松散、富水，作为建筑物地基强度较低。

由于坡积物形成于山坡，常发生沿下卧基岩倾斜面滑动的现象。

作为建筑物地基，应注意不均匀沉降和稳定性问题。

3、洪积物：①定义：由暂时性洪流将山区或高地的大量风化碎屑物携带至沟口或平缓地带堆积而成。

②特性：具有一定程度的分选和磨圆；常具有较明显的层理以及夹层、透镜体等。

③工程地质特性：洪积扇一般可分为上中下三部分，它们具有不同的工程地质特征。

⑴上部：多以砾石、卵石为主要成分；强度高、压缩性小，可作为工业、民用建筑的良好地基。

孔隙大，透水性强，不易建坝。

⑵中部以砂土为主，下部以粘性土为主，一般都是良好地基。

4、冲积物：①定义：由长期的地表水流搬运，在河流阶地冲积平原、三角洲地带堆积而成。

②特性：冲积层分选性好，层理明显，磨圆度高，有良好的韵律性。

③工程地质特性：古河床冲积物的压缩性较低、强度较高，是良好的建筑地基。

现代河床冲积物密实度较差、透水性强，尤其不利于作为水工建筑物地基。

河漫滩及阶地冲积物一般都是较好的地基，但要注意其中的软弱夹层以及粉细砂的振动液化问题。

牛轭湖冲积物常是一些压缩性很高而承载力很低的软弱土层，不宜作为建筑物天然地基。