工程地质及土力学 1.7 第四纪沉积物的成因、类型与特征(原创)

地貌和第四纪地质学第四纪沉积物及其成因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。

第六章第四纪沉积物第四纪沉积物是人类赖以生存的基础之一。

农业根植于各种第四纪沉积物表部发育的土壤；许多工业设施和民用建筑都以第四纪沉积物为基础；大量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)和建筑材料(土、砂、砾石)产于第四纪沉积物中。

人类的过去、现在和将来都离不开第四纪沉积物。

从第四纪地质学、第四纪环境演变的角度看，第四纪沉积物是第四纪古环境信息的主要载体，是研究第四纪古环境的物质基础，所以，我们要学会辩认和划分不同类型的第四纪沉积物，并运用它来分析、解译第四纪古环境。

在介绍第四纪沉积物的辨认特征、沉积特点之前，我们首先总结我们地球表面整个第四纪沉积物的一般特征，即第四纪沉积圈的一般特征(因为我们已经学习了六章的内容，有了一些第四纪的知识)。

第四纪沉积圈是指地球表面由第四纪沉积物构成的圈层，它是地球岩石圈中一个最年轻和最表面的圈层，具有以下特征：(a)第四纪沉积圈基本上是一个连续的层圈在现今地球表面的任何地方，包括大陆和海洋的各个角落，都有第四纪沉积物分布。

(b)形成时间很短，一般不超过2Ma，第四纪沉积圈主要由尚未胶结成岩的松散沉积物构成，只有在少数情况下，才能见到已成岩的第四纪沉积。

所以，第四纪沉积常被称为沉积物，而不称作岩石。

(c)组成第四纪沉积圈的沉积物包括陆相沉积物和海相沉积物，其中陆相沉积物类型复杂多样，而海相沉积物类型比较简单。

(d)第四纪沉积圈由于其松散性，因而处于不稳定状态。

它除了受外力作用被再次搬运、沉积之外，在其内部，由于生物与水的作用，也在不断地发生物质的移动。

相对来讲海相沉积物，尤其是深海沉积物要比陆相沉积物稳定得多。

(e)第四纪沉积圈的厚度变化较大其中陆相沉积物的厚度可以从几十厘米到几千米。

剥蚀区第四纪陆相沉积物厚度一般小，从几十厘米到十几米，堆积区(山前盆地、平原、断裂谷地)可达几十米至几百米。

至于更厚的第四纪沉积层常常出现在构造沉降区海相沉积物的厚度较薄，一般仅厚几米到几十米，变化幅度也较小。

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。

第四章第四纪沉积层的形成及其工程地质特征【教学基本要求】1. 理解风化作用的类型 ; 岩石风化程度的划分及风化的产物。

2. 理解地表流水的地质作用及坡积、洪积、冲积层。

3. 理解海洋的地质作用及海相沉积层。

4. 了解湖泊的地质作用及湖沼沉积层。

5. 知道冰川的地质作用及冰渍层。

6. 知道风的地质作用及风积层。

【学习重点】1．风化作用及残积层。

2. 地表流水的地质作用及坡积土、洪积土、冲积土。

3. 海洋的地质作用及海相沉积层。

4. 湖泊的地质作用及湖沼沉积层。

【内容提要及学习指导】4.1 风化作用及残积层第四纪是地质年代中新近的一个纪。

第四纪沉积物是由地壳的岩石风化后，经风、地表流水、湖泊、海洋、冰川等地质作用的破坏，搬运和堆积而成的近代沉积物。

其沉积历史不长，是一种松散的沉积物。

在大气、水和生物活动等因素影响下，地表或接近地表的岩石，发生物理的和化学的变化，致使岩体崩解、剥落、破碎，变成松散的碎屑性物质，这种作用称为风化作用。

风化作用在地表最为明显。

风化后的岩石改变了原有的物理力学性能，强度大大降低，变形增加，直接影响作为建筑物地基的工程特性。

风化作用使岩石产生裂隙，破坏岩石的整体性，影响地基边坡的稳定性。

根据风化作用的性质及其影响因素，岩石的风化可分为物理风化、化学风化和生物风化。

昼夜和季节的温度变化是物理风化作用的主要因素。

化学风化是指岩石在水和各种水溶液的作用下所引起的破坏作用。

这种作用不仅使岩石在块体大小上发生变化，更重要的是使岩石成分发生变化。

生物风化作用是指岩石在生物活动作用下所引起的破坏。

注意理解各种风化之间的联系与区别。

岩石风化后产生的碎屑物质，在被风和大气降水带走一部分后，残留在原地，这种残留在原地的碎屑物称为残积土。

残积土主要分布在岩石暴露于地表而受到强烈风化作用的山区、丘陵及剥蚀平原。

残积土从上到下沿地表向深处颗粒由细变粗。

由于残积物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，一般不具层理，碎块呈棱角状，土质不均，具有较大孔隙，厚度在山坡顶部较薄，低洼处较厚。

第四纪沉积物成因代号1. ml--人工填土2. pd--植物层3. al--冲积层4. pl--洪积层5. dl--坡积层6. el--残积层7. eol--风积层8. l--湖积层9. h--沼泽沉积层10. m--海相沉积层11. mc--海陆交互相沉积层12. gl--冰积层13. fgl--冰水沉积层14. b--火山堆积层15. col--崩积层16. del--滑坡堆积层17. set--泥石流堆积层18. o--生物堆积19. ch--化学堆积物20. pr--成因不明沉积注：上述每类符号前加第四纪符号Q，并以上标符号的形式显示，表示完整的地层符号。

由原岩风化产物经各种外力地质作用而成的沉积物，至今其沉积历史不长，所以只能形成未经胶结硬化的沉积物，也就是通常所说的“第四纪沉积物”或“土”。

不同成因类型的第四纪沉积物，各具有一定的分布规律和工程地质特征，以下分别介绍其中主要的几种成因类型：残积物、坡积物和洪积物。

残积物（Qel）（Qel为第四纪地层的成因类型符号）残积物是由岩石风化后，未经搬运而残留于原地的土，而另一部分则被风和降水所带走。

它处于岩石风化壳的上部，是风化壳中的剧风化带，向下则逐渐变为半风化的岩石。

它的分布主要受地形的控制，在宽广的分水岭上，由雨水产生地表径流速度小，风化产物易于保留的地方，残积物就比较厚。

在平缓的山坡上也常有残积物覆盖。

在不同的气候条件下、不同的原岩，将产生不同矿物成份、不同物理力学性质的残积土。

由于风化剥蚀产物是未经搬运的，颗粒不可能被磨圆或分选，没有层理构造。

残积物与基岩之间没有明显的界限，通常经过一个基岩风化层(带)而直接过渡到新鲜岩石。

残积物有时与强风化层很难区分。

一般说来，残积物是由于雨雪水流将细颗粒带走后残留的较粗颗粒的堆积物。

风化层则虽受风化作用的影响，但它是未被剥蚀搬运的基岩风化产物。

残积物中残留碎屑的矿物成分很大程度上与下卧基岩相一致，这是鉴定残积物的主要根据。

第四纪沉积物的基本特征第四纪沉积物是指地质年代为第四纪的沉积物，其时代范围为距今约250万年至现在。

第四纪沉积物具有以下的基本特征。

1. 厚度和广布性第四纪沉积物通常具有较大的厚度和广布性。

在全球范围内，第四纪沉积物几乎分布于所有大陆及其周边海域。

这是因为第四纪是全球气候剧烈波动的时期，气候变化导致了大规模的沉积物堆积。

2. 多样的岩性第四纪沉积物的岩性多样，包括粉砂、砂、砾石、泥、黏土等。

这是由于第四纪时期的气候变化和海平面变化导致了沉积物的多样性。

例如，冰川期间的冰川作用会产生大量的碎石和砾石沉积物，而间冰期和暖期的海平面上升会导致沉积物的粉砂和砂质成分增加。

3. 含有丰富的古生物化石第四纪沉积物中常含有丰富的古生物化石，这些化石记录了过去的生物演化和环境变化。

例如，在第四纪的海洋沉积物中可以找到各种贝类、藻类、浮游生物等化石，这些化石可以用来研究古海洋环境和气候变化。

4. 明显的层序特征第四纪沉积物往往具有明显的层序特征，即不同时期的沉积物形成了一系列层状结构。

这些层序特征可以用来划分地层和研究地质历史。

例如，沉积物中的层序特征可以用来确定冰川期和间冰期的时代，以及气候变化的周期性。

5. 高含水量和可压缩性第四纪沉积物具有高含水量和可压缩性的特点，这是由于其主要成分为粉砂、砂和泥等细颗粒物质。

这些细颗粒物质可以吸收大量的水分，导致沉积物具有较高的含水量。

同时，沉积物的可压缩性也较高，即当施加压力时，沉积物会发生较大的体积变化。

6. 地貌特征丰富多样第四纪沉积物形成的地貌特征丰富多样。

例如，冰川作用形成了冰川地貌，如冰川谷、冰川湖等；风力作用形成了风成地貌，如沙丘、沙漠等；水力作用形成了河流地貌，如河谷、河滩等。

这些地貌特征是第四纪沉积物的重要标志，可以用来研究古地理环境和古气候。

第四纪沉积物具有厚度和广布性、多样的岩性、含有丰富的古生物化石、明显的层序特征、高含水量和可压缩性以及丰富多样的地貌特征等基本特征。