地貌及第四紀地質(zhì)學(xué)課件

0.緒論理論教學(xué)2學(xué)時。了解第四紀地質(zhì)學(xué)及地貌學(xué)的概念、研究內(nèi)容、研究方法以及二者間的相互關(guān)系；一般了解第四紀地質(zhì)學(xué)和地貌學(xué)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢；了解第四紀地質(zhì)學(xué)及地貌學(xué)在水文地質(zhì)及地質(zhì)工程、環(huán)境地質(zhì)及礦產(chǎn)開發(fā)研究中的意義。了解第四紀沉積物的基本特征。地質(zhì)學(xué)及地貌學(xué)、研究內(nèi)容及其在水文地質(zhì)及地質(zhì)工程、環(huán)境地質(zhì)及礦產(chǎn)開發(fā)研究中的意義。

0.1第四紀地質(zhì)學(xué)及地貌學(xué)的由來第四紀地質(zhì)學(xué)

1829年，法國地質(zhì)學(xué)家Desoyes在研究巴黎盆地時，將覆于第三紀地層之上的一套松散堆積物稱為第四系（QuaternarySystem）,并將形成這套堆積物的時代命名為第四紀（Quaternaryperiod），與當時通用的地質(zhì)時代—第一紀、第二紀和第三紀并列。1839年，英國著名地質(zhì)學(xué)家Lyell將當時第三系上部那套70%以上的腕足均為現(xiàn)在屬種的地層稱為更新統(tǒng)，將形成這套地層的時代叫做更新世。后來，他又將更新統(tǒng)頂部生物殘核全由現(xiàn)代屬種組成的那套地層稱為全新統(tǒng)，相應(yīng)的年代為全新世（Holocene）。繼Schimper(1837)與Forbes(1846)對氣候和冰川的研究，Marlot于1856年正式將第四紀劃分成兩個世—更新世（Pleistoceneepoch）和全新世（Holoceneepoch），并分別與第四紀冰期與冰后期對應(yīng)。經(jīng)過一百多年的變革，第一紀、第二紀已被廢棄，但第三紀與第四紀卻被廣大的地質(zhì)學(xué)家接受，近年來，人們試圖用晚近紀和新近紀分別來取代第三紀與第四紀，但到目前為止還未得到廣泛的認可。研究第四紀地殼、氣候和生物界演化歷史及其分布規(guī)律的科學(xué)，叫第四紀地質(zhì)學(xué)（QuaternaryGeology）。地貌學(xué)

地球巖石圈又叫構(gòu)造圈，地球的內(nèi)力作用使巖石圈發(fā)生變形和巖漿活動，結(jié)果使地球表面起伏不平，形成明顯的地勢差。外動力地質(zhì)作用在地球表面削高填低，河流中上游區(qū)域以侵蝕為主，塑造千姿百態(tài)的侵蝕地形。下游區(qū)域以堆積為主，形成各種堆積地形。本世紀對大洋的深入研究表明，洋底地形同樣豐富多彩，既有綿延數(shù)萬千米的洋中脊系，又有延伸數(shù)百千米、海拔數(shù)千米的島鏈和深達數(shù)千米到萬余米的深海溝系。這些復(fù)雜多樣的地表形態(tài)的特征、成因及其演化規(guī)律是地球科學(xué)研究的范疇，并逐漸成為地球科學(xué)的一個重要分支。研究地球表面各種地形形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其發(fā)生、發(fā)展的科學(xué)，叫做地貌學(xué)（Geomorphology）.0.2第四紀地質(zhì)學(xué)及地貌學(xué)的研究內(nèi)容

第四紀經(jīng)歷了多次重大變化。并以各種形式記錄下來，要重塑第四紀演化歷史，必須對它們進行詳細研究。具體來講，包括第四紀地層、生物界、古氣候、海平面變化和新構(gòu)造運動等。地貌學(xué)的研究內(nèi)容：地球表面各種形態(tài)特征、形成地貌的內(nèi)外營力作用、地貌隨時間的演化規(guī)律、地貌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地貌的空間分布規(guī)律。0.3地貌學(xué)及第四紀地質(zhì)學(xué)的研究意義

地貌學(xué)及第四紀地質(zhì)學(xué)均是研究第四紀（地史中最新、延續(xù)時間最短的一個紀），其之所以成為一門獨立的學(xué)科，概括起來有以下幾方面的原因：（1）第四紀與以前其它地質(zhì)時期相比，最大的特點是大規(guī)模冰川的出現(xiàn)與消失；其次是第四紀堆積物覆蓋于地表，并且大部分是松散的；第三點是第四紀生物群與現(xiàn)代生物群關(guān)系密切，最突出的特征是人類的出現(xiàn)等等。（2）與第四紀地質(zhì)現(xiàn)象相適應(yīng)，有一些不同于前第四紀地質(zhì)歷史的研究方法。例如，冰期和間冰期劃分、地貌學(xué)以及考古學(xué)和古人類學(xué)的研究方法等。（3）第四紀地質(zhì)現(xiàn)象與人類的關(guān)系特別密切，因而具有特殊的重要意義。（4）第四紀地質(zhì)現(xiàn)象保留完整，而且其地質(zhì)過程仍在繼續(xù)進行，研究這些現(xiàn)象和過程，有助于揭示和理解第四紀以前的地質(zhì)歷史，具有特殊的理論和方法學(xué)的意義。（5）第四紀地層中蘊藏著豐富的礦產(chǎn)。（6）在進行水文地質(zhì)和工程地質(zhì)勘察時，不同類型的地形形態(tài)和第四紀堆積物在空間上的展布資料非常重要。如在山區(qū)道路工程設(shè)計中，鐵路和公路通常是順河修建，就是利用了河谷縱比降小的特點。0.4第四紀地質(zhì)學(xué)與地貌學(xué)之間的關(guān)系

第四紀地質(zhì)學(xué)與地貌學(xué)間有著密切關(guān)系。如研究第四紀堆積物成因類型時只有在重視地貌條件的分析才能獲得準確的結(jié)論；同時期地層的分布往往與地貌條件是分不開的，地層的出露通常在地形上的一定部位，如果一個地區(qū)的標準地層已經(jīng)確定，運用地貌方法可以進行地層的橫向?qū)Ρ龋桓鶕?jù)第四紀地層恢復(fù)古地理時，如果缺乏地貌學(xué)的觀點是很難建立的，對于冰期中冰川范圍之恢復(fù)更是如此；新構(gòu)造運動的研究取決于地貌的研究成果，特點是構(gòu)造運動的幅度和速率的確定。同樣，離開第四紀的研究，地貌學(xué)研究也很難深入，無法獲得顯著的進展。0.5地貌及第四紀地質(zhì)學(xué)的研究進展

地貌學(xué)研究地貌學(xué)研究

80年代和90年代相繼出版的1：100萬地貌圖是地貌研究取得一系列成果的的基礎(chǔ)上完成的。近年來3S技術(shù)和地貌測年技術(shù)的應(yīng)用，大大地提高了地貌學(xué)的研究效率和質(zhì)量，使研究內(nèi)容在宏觀和微觀兩方面均有重大進展。

第四紀地質(zhì)學(xué)研究首先是第四紀地層學(xué)研究方面，巖石地層學(xué)和生物地層學(xué)由于地表剖面和鉆孔資料增多、沉積巖石學(xué)、測試技術(shù)及大地構(gòu)造理論的發(fā)展對巖石地層學(xué)的認識更加全面、細致和客觀。第四紀測年學(xué)進展日新月異。第四紀海洋地質(zhì)學(xué)的研究揭示第四紀海岸線經(jīng)歷了多次大的波動，這與深海氧同位素的研究結(jié)果和第四紀冰川的消長呈很好的對應(yīng)關(guān)系。第四紀生物學(xué)的研究無論是無脊椎動物還是脊椎動物都有較大的進展，更多的屬種被發(fā)現(xiàn)，生物區(qū)系劃分更細。古人類的研究更是碩果累累，發(fā)現(xiàn)點不斷增多，出現(xiàn)的時代逐漸向前推進。第四紀生物學(xué)的研究無論是無脊椎動物還是脊椎動物都有較大的進展，更多的屬種被發(fā)現(xiàn)，生物區(qū)系劃分更細。古人類的研究更是碩果累累，發(fā)現(xiàn)點不斷增多，出現(xiàn)的時代逐漸向前推進。古人類的研究更是碩果累累，發(fā)現(xiàn)點不斷增多，出現(xiàn)的時代逐漸向前推進。第四紀生物學(xué)的研究無論是無脊椎動物還是脊椎動物都有較大的進展，更多的屬種被發(fā)現(xiàn)，生物區(qū)系劃分更細。古人類的研究更是碩果累累，發(fā)現(xiàn)點不斷增多，出現(xiàn)的時代逐漸向前推進。古氣候?qū)W研究方面，隨著新技術(shù)的應(yīng)用以及地學(xué)各學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，第四紀古氣候中的一些重大問題如冰期成因、洋面變化、氣候地層學(xué)等均有新的進展。1.第四紀地層劃分理論教學(xué)4學(xué)時。（1）

掌握第四紀地層劃分標志（古氣候、古生物、古人類與考古、構(gòu)造和地貌；巖性和巖相、同位素年齡、古地磁等）；（2）

掌握第四紀劃分及各世的絕對年代界限；（3）

掌握第四紀一些常用的測年方法。（4）

掌握中國第四紀地層的基本特征；（5）

掌握華北及華南地區(qū)的第四紀地層系統(tǒng)；（6）

了解東北、西北、西藏地區(qū)第四系基本特征。本章重點是第四紀地層劃分方法及第四紀地層劃分。難點是中國不同地區(qū)第四紀地層系統(tǒng)的建立。1.1第四紀地層劃分

1.1.1第四紀地層劃分方法

（1）巖石地層學(xué)方法巖石地層學(xué)方法是根據(jù)第四紀地層的巖石學(xué)特征來劃分地層，是一種直觀、實用的方法。與古生代地層不同，第四紀陸相地層所占比重較大，這就決定了這種方法在使用上的局限性，即只能在一定的區(qū)域范圍內(nèi)進行對比。（2）生物地層學(xué)方法第四紀生物群的一個顯著特點是含有現(xiàn)代生物種屬，盡管有許多第四紀生物屬種發(fā)生了明顯的演化，但由于第四紀時限短，通常是根據(jù)生物共生組合如大熊貓―劍齒象動物群來劃分第四紀地層。（3）年代地層學(xué)方法巖石地層學(xué)及生物地層學(xué)方法一般是區(qū)域性的，要建立洲際性的對比必須運用年代地層學(xué)方法。年代地層單位是指在一定地質(zhì)時間內(nèi)形成的所有地層。由于它不涉及具體的巖性，有利于洲際間的地層對比，由于這種資料依賴于測年資料，測年的精度直接影響到對比的精度。近年來，國際上測年技術(shù)有了長足的發(fā)展（見附錄2），使測年的精度和可靠性有了較大的提高。（4）地貌學(xué)方法層狀地貌的研究如夷平面、剝夷面、階地及層狀溶洞的研究在區(qū)域地層對比方面具有十分重要的意義。（5）氣候地層學(xué)方法冷暖交替是第四紀氣候的主要特點，根據(jù)這一特點，可將第四紀地層劃分成一系列的暖期地層單位和冷期地層單位，這在區(qū)域性地層劃分和對比中非常實用。1.1.2第四紀的下限問題

對于第三紀與第四紀之間的界限位置，有以下幾種觀點。（1）劃在意大利剖面的Astian與Piacenzian層之下，在海洋剖面中，這一邊界被劃在Globorotaliamiocenica的底部帶。在古地磁表中，劃在Gilbert世的底界。距今3.4Ma。（2）西歐的中Vilafranchian層之下，接近Gauss世的邊界，大致為2.5Ma。（3）含北極軟體動物和底棲動物群的Calabrian沉積物質(zhì)之下；陸相沉積物的上Vilafrantiachian沉積物之下。海洋剖面中，劃在Globaratatrancatulinoides帶的底部；位于古地磁的Olduvai事件范圍內(nèi)，距今1.87-1.67Ma前。國際地質(zhì)大會推薦的這一邊界得到許多地學(xué)工作者的認同。（4）劃在西歐的Cromerian層之下，古地磁Matuyama-Brunches邊界之下，接近0.75Ma。古地磁Mammoth事件底部，或Gauss-Gilbert世之間，3.15-3.4Ma.1.2第四紀的劃分

第四紀劃分為更新世（Pleistocene）和全新世(Holocene)。更新世形成的地層為更新統(tǒng)，包括至少四次冰期和三次間冰期形成的冰期堆積物和間冰期堆積物（表1-1）；全新世形成的地層為全新統(tǒng)，是冰后期的堆積物。更新世可進一步分為早更新世、中更新世和晚更新世，對應(yīng)的年代地層單位分別為下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)和上更新統(tǒng)。早、中更新世之間的界限劃在倒數(shù)第二間冰期開始之前，古地磁Matuyama-Brunches磁世的邊界，距今100萬年,中晚更新世邊界劃在最近一次間冰期的底部,大約距今12.5萬年,晚更新世和全新世間的界限一般劃在距今1萬年。

1.3中國第四紀地層

在第四紀，中國亦存在著冰期，但由于中國所處的特殊地理位置，在第四紀時期更新世冰川發(fā)育時期，中國北方處在冰川和冰緣環(huán)境，而中國南方除少數(shù)高山地區(qū)發(fā)育山岳冰川外，大部分地區(qū)為非冰川環(huán)境。全新世中國絕大部分地區(qū)處在非冰川環(huán)境內(nèi)。 從類型來看，以秦嶺為界，南北分野明顯。秦嶺以南，以濕熱氣候為特征，除少數(shù)地區(qū)發(fā)育冰川外，大部分地區(qū)發(fā)育湖積、沖積、洞穴堆積與重力堆積，含熱帶動植物群殘核。秦嶺以北，則以風(fēng)成砂、黃土和黑土發(fā)育為特征，所含動植物群既有寒帶型，也有熱帶型，剖面上往往與冰期、間冰期對應(yīng)。青藏高原的第四紀沉積物以冰川、冰水和冰水湖為主，形成了寒冷氣候下的獨特沉積區(qū)，永凍土發(fā)育，厚度大。

1.3.1華北地區(qū)第四紀地層

華北區(qū)東至濱海，西達甘肅，北起內(nèi)蒙古，南抵河南中部。第四系各統(tǒng)發(fā)育齊全，下更新統(tǒng)為泥河灣組及其同期沉積；中更新統(tǒng)為周口店組及其相當?shù)貙樱簧细陆y(tǒng)為馬蘭組及其相當?shù)貙?；全新統(tǒng)為近代堆積層。

泥河灣組（Q1）

泥河灣組標準剖面在河北省陽原縣泥河灣村，為一套河湖相沉積。泥河灣組可分上、下兩段，其間存在一明顯的侵蝕間斷面。下段為淺紅、棕色及微綠色礫石層及砂層為主，夾粉砂和粘土層，含淡水蚌殼，習(xí)慣上稱為綠泥河灣組。上段為淺紅、黃棕、淺綠、灰白色的砂層及粘土層、灰泥層，習(xí)慣上稱為黃泥河灣組。該組中含有三趾馬―真馬動物群(Proboscidipparion

sinensis―Equussp)及大量的軟體動物化石，動物群的特點是第三紀的動物僅有少量的殘留，圖1-1泥河灣東窯子頭大南溝口東壁地層（據(jù)楊英?。?/p>

如Proboscidipparionsinensis(長鼻三趾馬),Elasmotheriumsp.(板齒犀)等，第四紀屬種大量出現(xiàn)，如Equussanmeniensis（三門馬）,Equussp.（馬）,Bisonpalaeosinensi（野牛）,Elephassp.（象）,Euctenocerosboulei（步氏大角鹿）等，代表森林草原環(huán)境。泥河灣組廣泛分布在河北、陜西、山西等省的大中型山間盆地和谷地中。在山西大同一帶，泥河灣組中還穿插多層火山熔巖和火山碎屑巖，表明泥河灣組形成時大同盆地有過多次熱事件出現(xiàn)。在華北地區(qū)，與泥河灣組相當?shù)牡貙舆€有河南三門峽地區(qū)的上三門組、陜西榆林一帶的上榆林組，它們也是早更新世和河湖相沉積。在黃土高原廣泛分布的午城黃土亦屬早更新世的堆積物。周口店組（Q2）

周口店組位于北京西南房山縣西山山麓，是文明遐邇的中國猿人產(chǎn)地，以發(fā)育在奧陶紀灰?guī)r中的洞穴堆積為代表。該組同樣可以分為上、下兩部分。上部為含厚層砂層和灰燼的灰?guī)r角礫堆積；下部為含薄層鐘乳砂層和灰燼的紅色風(fēng)化灰?guī)r角礫堆積。周口店組含有北京猿人―腫骨鹿動物群（Sinanthropuspekinensis―Megalocerospachyosteus），動物群的組合特點是第三紀動物群僅有少數(shù)殘留，如Megantereoninexpectatus（劍齒虎）,早更新世出現(xiàn)的動物群仍然繁盛，中晚更新世特有的新種如Magalocerospachyostueus,Pseudaeusgrayi（葛氏斑鹿）,Ursusspelaeus（洞熊）,Crocutaultima（洞穴鬣狗）等大量出現(xiàn)，而且還有少量的現(xiàn)代種出現(xiàn)如Canislupus等。與周口店組同期沉積的地層有離石黃土、泄湖組及龍骨山冰磧層。泄湖組標準地點在陜西藍田的塬上和灞河的第III、IV級階地上，該組產(chǎn)“藍田猿人”，且由于藍田公王嶺人化石較“北京猿人”老一些，所以泄湖組下部的形成時代可能要比周口店組老一些。圖2-2北京猿人洞穴堆積及其所反映的古氣候曲線（引自楊懷仁等）

龍骨山冰磧層：在北京地區(qū)主要出露于周口店和西山潭寺一帶，其分布范圍不如朝陽冰期廣泛。如在北京東郊的平原底部，冰磧物最遠延至雙橋附近，向東則大部分為冰水沉積。孢粉組合組合中出現(xiàn)大量松科花粉，并以云杉為主，屬暗針葉林類型，氣候寒冷潮濕。龍骨山冰期相當于南方的大姑冰期。碧云寺冰期冰磧層：僅在周口店、碧云寺、百花山等地的山間盆地中，為松散的黃色泥礫和黃色融凍泥石流堆積，該冰期相當于南方的廬山冰期。

（3）丁村組（Q3）

丁村組 丁村組標準地點在山西襄汾縣丁村至柴莊間的汾河（三級階地底部的砂礫層），因該剖面中挖掘出大批脊椎動物化石、人類化石及文化遺物而馳名。其石器已有部分經(jīng)過第二次加工，并有兩面打制和使用的薄石片等，屬舊石器時代中期。與丁村文化伴生的哺乳動物有納瑪象(Elephascf.namadicus)、原始牛(Bosprimigenius)、三門馬(Equussanmeniensis)、野驢(Equushemionuspallas)、披毛犀(Coelodontaantiquitatis)、梅氏犀(Rhinocerosmercki)、大角鹿(Sinomecerossp.)、水牛(Bubalussp.)等，還有大量河蚌。薩拉烏蘇組 該組標準地點在內(nèi)蒙古河套的薩拉烏蘇，以黃、灰黃、灰綠色粉細砂為主，夾含鈣質(zhì)結(jié)核的黃土狀砂質(zhì)粘土及粘質(zhì)砂土，具水平層理和交錯層理，為河湖相沉積。在這一地層中發(fā)現(xiàn)的了“河套人化石”，及“納瑪象-晚期鬣狗動物群（Elephas-Hyaena）”，后者又稱薩拉烏蘇動物群，為中國北方晚更新世標準動物群。薩拉烏蘇組廣布于黃河中游和華北其它地區(qū)。馬蘭黃土 馬蘭黃土在華北地區(qū)分布廣泛，尤其在黃土高原地區(qū)。一般認為其成因以風(fēng)成為主，局部有坡積、沖積和洪積等成因。

(4)近代沉積（Q4）

根據(jù)北京郊區(qū)的埋藏泥炭層的孢粉分析，可以劃分為三組：①劉斌屯組：泥炭層的下部，以松屬花粉為主，氣候溫涼。14C測定年齡為9515±230年。相當于前北方期和北方期，地質(zhì)時代屬早全新世。華北平原上該期以河流、河湖相為主。②尹各莊組：泥炭層中部，闊葉花粉大量出現(xiàn)，氣候溫暖。相當于大西洋期和亞北方期，時代屬中全新世。華北平原上以河湖相和海相為主。③肖家河組：泥炭層上部，以松屬花粉為主，氣候溫涼。相當于亞大西洋期期，時代屬晚全新世，華北平原以湖相沉積為主。在渤海灣地區(qū)也可劃出相應(yīng)的三層：①泥炭或沼澤沉積層：埋深16.2（12.1）―14.7（9.5）m，南排河口上淤泥層14C測年為9120±175年，相當于劉斌屯組。②海相層：埋深14.7（9.5）―5.0（2.0）m,海侵范圍大致相當于天津至黃驊一帶的4m等高線的地區(qū)。天津靜海四黨口淤泥層14C測定結(jié)果為7920±655年。山東海興高灣上泥炭層為5030±150年，相當于尹各莊組。③沼澤沉積層：埋深5.0（2.0）―0m，天津巨葛莊第三貝殼堤14C測定為3400±115年，相當于肖家河組。北方區(qū)全新世的古文化可以陜西大荔的中石器時代的沙苑文化，新石器時代的仰韶文化，龍山文化和殷墟文化為代表。東北區(qū)第四紀地層

東北區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧三省。本區(qū)主要特點是黑土廣泛分布，一般地表有2m厚的黑土堆積；火山活動頻繁。松遼平原的第四系較厚，以湖相和湖沼相堆積為主，厚數(shù)十至200余米。大興安嶺以冰積為主。（1）下更新統(tǒng)白土山組 埋深100-120m，上部為棕褐色砂質(zhì)粘土、含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核、砂礫和碎石；下部為磚紅色磨圓度較差的砂礫、卵石及白色細砂層，夾粘土透鏡體，厚5-80m。大興安嶺地區(qū)與其同期冰磧物物為塊礫、卵石、砂和粘土等組成的褐色泥礫。2）中更新統(tǒng)大青山組 本組廣泛分布于松遼平原，以灰綠色粉、細砂層為主，夾薄層灰綠色粘性土透鏡體，水平層理和交錯層理較發(fā)育。在黑龍江省東部和北部的高平原地區(qū)，為淡黃色、棕黃色或黃褐色的亞粘土—荒山組。

3）上更新統(tǒng)諾敏河組 廣泛分布于大興安嶺東麓，屬冰川、冰水堆積，此外同期沉積還有廣布于黑龍江東部和北部高平原的哈爾濱組（以黃色亞粘土為主）、見于黑龍江西南部低平原區(qū)的林甸組（黑色淤泥質(zhì)亞粘土為主）、廣布于松遼平原的顧?quán)l(xiāng)屯組（黃色和灰綠色中、細砂或粉、細砂）。（4）全新統(tǒng) 為現(xiàn)代沖積層、湖沼堆積、風(fēng)成砂堆積。主要分布在河床、河漫灘，由中、細砂組成，在下游為細、粉砂夾泥炭，厚5-15m。在黑山地區(qū)有玄武巖形成；遼河平原黑土廣布。老黑山玄武巖，分布于德都五大連池。1719年和1721年曾兩度爆發(fā)，巖性為黑色堿性玄武巖，還有火山角礫巖與火山彈等組成的火山碎屑巖。1.3.3南方區(qū)第四紀地層

南方區(qū)包括秦嶺、大別山以南和青藏高原以東的廣大地區(qū)。華南區(qū)氣候濕熱，第四紀以來大多沒有經(jīng)歷過冰川作用，普遍發(fā)育紅色風(fēng)化殼。南方區(qū)第四紀沉積類型多樣，有沖積、湖積、殘積和冰磧等，現(xiàn)以長江中下游和四川盆地為代表。

（1）下更新統(tǒng)龍川組冰磧層 伏于云南元謀組之下，具擦痕和壓裂等現(xiàn)象的泥礫，已半成巖，并經(jīng)構(gòu)造變動而發(fā)生變形，磁性年齡為距今300余萬年。元謀組 分布于云南元謀盆地，為一套以粘土、砂層、砂礫層等為主的河湖相沉積，厚659m。元謀組上部含有元謀猿人（Homo(Sinanthropus)erectusyunmouensis），舊石器和哺乳動物化石如云南馬（Equusyunnanensis）、中國爪獸（Nestoritheriumsinense）、上新鹿（Cervoceros

novorossiae）、桑氏鬣狗（Hyaenalicenti）和鹿（Cervussp.）等。動物群的特點是殘留有第三紀動物如中國爪獸、上新鹿；出現(xiàn)早更新世典型動物，如桑氏鬣狗、云南馬。元謀組的孢粉分析揭示從下到上，逐漸由熱帶、亞熱帶的氣候轉(zhuǎn)為涼爽。距古地磁測定，該組距今150萬-310萬年。鄱陽冰期冰磧層 見于江西廬山地區(qū)，為一套降色泥礫，膠結(jié)緊密，礫石風(fēng)化很深，剖面網(wǎng)紋發(fā)育，白色高嶺土條帶小而密集，氧化鐵和鋁土約占13%以上，硅石含量65%左右。與其同期的堆積有湘西雪峰山桐木冰期的紅色泥礫，大別山第一冰期的深風(fēng)化泥礫等。鄱陽―大姑間冰期堆積 是南方地區(qū)河湖相堆積或紅土化發(fā)育的一個主要時期。

中更新統(tǒng)大姑冰期冰磧層 在廬山地區(qū)為紅色泥礫，條紋石極多，較鄱陽冰期的泥礫松散、顏色較淺，風(fēng)化較淺，也有網(wǎng)紋發(fā)育。與大姑冰期同期的堆積有雪峰山長跡冰期的棕紅色泥礫、大別山第二冰期的蟲狀紅色粘土等。大姑―廬山間冰期堆積 大姑―廬山間冰期是第四紀以來中國南方濕熱化最高的時期，促進了富硅鋁化和富鋁化紅色風(fēng)化殼的發(fā)展，堆積形成網(wǎng)紋紅土，或使前期的冰磧及其它堆積經(jīng)濕熱風(fēng)化而具網(wǎng)紋紅土化現(xiàn)象。廣布于我國南方中晚更新世的大熊貓―劍齒象動物群，主要生存在這一階段

廬山冰期冰磧層 在廬山地區(qū)為棕黃色泥礫，無高嶺土條帶或白斑，上覆黃褐色粘土，結(jié)構(gòu)疏松，未經(jīng)濕熱風(fēng)化。

上更新統(tǒng)廬山―大理間冰期堆積 主要為河湖相和泥炭堆積，或形成風(fēng)化殼。此期地層普遍含有大熊貓―劍齒象動物群。大理冰期冰磧層 以滇西北玉龍雪山海拔4000-5000m的冰磧?yōu)榇?，其特點是冰蝕和冰磧形態(tài)保存完整，堆積物風(fēng)化程度低，分布面積小，僅在云貴及川西高山地區(qū)零星分布。在川西、三峽和長江下游的南京附近，有風(fēng)成的黃土狀粘土、亞粘土和粉砂土堆積，分別稱為成都粘土，巫山黃土和下蜀粘土。成都粘土呈灰黃棕色，致密粘重，含大量鈣質(zhì)結(jié)核，厚愈數(shù)米至十余米，廣泛分布于川西平原和川中的涪江、沱江流域，常呈被蓋式掩覆在二級階地以上的不同級別的階面和階坡上，或充填在丘陵區(qū)的古代沖溝―坳溝底部，與網(wǎng)紋紅土、雅安礫石層及其它前期沉積呈角度不整合接觸，有人認為，成都粘土可能是廬山冰期冰緣堆積。巫山黃土系黃土狀粉砂土，呈淺灰黃色，多孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，含鈣質(zhì)結(jié)核，略有膠結(jié)，后約數(shù)米至20m，分布在長江三峽的巫山―奉節(jié)和秭歸地區(qū)，呈披蓋式覆在在二級階地以上的階地和山坡上，曾發(fā)現(xiàn)有東方劍齒象。下蜀粘土的上層為灰黃色砂質(zhì)粘土，下層為棕黃至棕紅色粘土，風(fēng)化較深，有時有底礫層，含鈣質(zhì)結(jié)核，廣泛分布在長江下游兩岸的山頂，谷坡和階地上，與前期地層呈清晰的角度不整合。含有大量的陸生淡水腹足類化石，其中，76%以上為現(xiàn)代種。在廣西柳江縣通天鎮(zhèn)的洞穴內(nèi)，發(fā)現(xiàn)了柳江人和大熊貓洞穴亞種、東方劍齒象、巨貘、中國犀、豪豬等哺乳動物化石。(4)全新統(tǒng)主要形成現(xiàn)代河床，河漫灘，一級階地和其它成因的最新堆積。以四川為例，可以劃分以下幾個時期。

資陽期階地沉積：長江及其主要支流的一級階地，以資陽人化石產(chǎn)地所在的資陽階地和北培黃桷樹階地為代表，其共同特征是階地形態(tài)保存完整，礫石排列整齊，砂或亞砂土充填，常具有規(guī)則的斜層理和水平層理，沖積二元結(jié)構(gòu)極明顯，古樹14C測定為距今6740-7500年。在四川盆地的許多地點如潼南、樂至、人壽等地，同期的泥炭層內(nèi)部層發(fā)現(xiàn)與資陽相同的東方劍齒象等哺乳動物群化石。

江北期次生膠結(jié)砂、礫石層：在長江及其主要支流的沿岸，洪枯水位邊幅帶和地下水濫出帶內(nèi)，為礫石、角礫、砂和亞砂土等松散沉積現(xiàn)代沉積 ：即晚全新世亞大西洋期以來的沉積。在主要河谷帶內(nèi)河床和河漫灘的表層沉積，平原區(qū)常有湖沼沉積。1.3.4西北區(qū)第四紀地層

西北區(qū)指昆侖山、阿爾金山、祁連山以北，賀蘭山以西的廣大地區(qū)。包括新疆、青海、甘肅及寧夏的一部分。區(qū)內(nèi)第四紀初期，湖相堆積普遍，晚期為風(fēng)積。河西走廊第四系從老到新分別發(fā)育玉門礫石層（Q1），酒泉礫石層（Q2），湖沼相粘質(zhì)砂土、砂質(zhì)粘土及化學(xué)沉積（Q3-4），風(fēng)成沙丘（Q4）。新疆庫車一帶第四系以西域礫石層最為典型，西域礫石層為一套灰綠色粗大礫石層夾夾黃色粉砂層，屬冰川堆積。1.3.5西藏地區(qū)第四紀地層

西藏地區(qū)第四系最典型的特點是，代表寒冷氣候的冰川作用和代表溫暖氣候的間冰期堆積在剖面上交替出現(xiàn)。這一特點是劃分西藏第四系的基本依據(jù)。從老到新，可以劃分出西夏邦馬冰期冰磧、帕里間冰期堆積、聶聶熊拉冰期堆積、加布拉間冰期堆積、珠穆朗瑪冰期堆積。（1）下更新統(tǒng)西夏邦馬冰期。冰磧物分布于西夏邦馬北坡和丘頂，為砂礫層夾湖相粉砂巖和粘土巖，厚210.7m。礫石表面具冰川擦痕。帕里間冰期堆積。堆積物為湖相,為灰白―黃灰色砂礫巖，夾粘土及砂質(zhì)粘土和黑褐色炭質(zhì)層，含孢粉和植物化石，植被屬于溫暖氣候條件下的針闊葉混交林，厚26.2m。中更新統(tǒng)主要分布喜馬拉雅山北坡到波曲河谷、雅魯藏布江河谷一帶，下部為聶聶熊拉冰期冰磧礫石層，屬巨型的山麓冰川堆積。上部為加布拉間冰期湖相的亞粘土及湖濱相砂層、細砂層；上部為紅色風(fēng)化殼，由枯黃色、紅色粘土帶組成，屬溫暖濕潤氣候。（1）上更新統(tǒng)珠穆朗瑪冰期冰磧層，分布于熱久藏布河?xùn)|西兩岸，為山谷冰川。冰磧礫石層構(gòu)成拔河300m左右的寬大側(cè)積壟。（2）全新統(tǒng)下部為亞里期石灰華堆積，含新石器和哺乳動物化石；中部絨布德寺小冰期冰磧；上部為冰川終磧‘湖相淤泥、泥炭及河流相砂礫等。2.第四紀生物界

理論教學(xué)4學(xué)時。掌握第四紀生物界的主要特點及其研究意義；掌握第四紀哺乳動物的特征；了解中國第四紀哺乳動物群了解人類發(fā)展的主要階段；了解考古時代的劃分及與人類發(fā)展階段的對應(yīng)關(guān)系；了解人類的演化特征；一般了解中國古人類；了解第四紀植物群的總體面貌及中國植被區(qū)域的總體特征。本章重點是第四紀哺乳動物特征及在第四紀地層劃分中的作用。難點是中國不同地區(qū)不同時期幾個重要動物群2.1概述

第四紀生物界的總體面貌和現(xiàn)代生物界是基本相似的，其原因是第四紀所經(jīng)歷的時間太短—僅相當于地質(zhì)年代中的二個單位時間（單位時間為100萬年）而已。第四紀生物界是在第三紀生物界基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，早更新世生物面貌與第三紀生物面貌雖有差別，但聯(lián)系仍為密切。這表明喜山運動之后早更新世，全球的生物地理環(huán)境并未發(fā)生劇烈的變化。從演化的進程來看，第四紀生物界比植物界要明顯一些，而且陸生生物比海洋生物要顯著一些，其中陸生脊椎動物特別是哺乳動物要比陸生無脊椎動物明顯一些。因此，在第四紀地層劃分和對比中，哺乳動物化石有著舉足輕重的作用。2.2第四紀哺乳動物

2.2.1第四紀哺乳動物的特征新生代是哺乳動物的時代，在經(jīng)歷溫暖的第三紀之后，進入第四紀由于氣候周期性的冷暖變化，第四紀哺乳動物發(fā)生大規(guī)模遷徙，此間通過優(yōu)勝劣汰，一些種屬先后絕滅，同時出現(xiàn)一些能適應(yīng)新環(huán)境的新屬種，構(gòu)成第四紀哺乳動物演變的一個主要特征。

上新世晚期，歐、亞、非廣大地區(qū)大陸上的溫帶及熱帶地區(qū)的哺乳動物仍是“三趾馬動物群”的后代，它們居住在氣候相當溫暖、雨量充沛的森林草原地帶，熱帶草原區(qū)，低溫平原和森林叢生的寬闊河流、湖泊、沼澤地區(qū)的屬種。代表性的有三趾馬、雙角犀、鹿、貘、河馬、大駱駝、乳齒象、劍齒象等。

更新世早期，在亞洲北部和歐洲，上新世亞熱帶的喜暖型動物大多絕滅，代之而起的是能適應(yīng)溫和氣候的新群組，主要代表有：南方象、嚙齒象、巨大的馬以及上新世的殘遺者如野牛和雙角犀等。由于白令海峽地區(qū)陸橋的存在，歐亞大陸與北美洲大陸哺乳動物能經(jīng)過它往東或往西遷移，使全北區(qū)（Thenius將全球分為5個動物地理區(qū)，即全北區(qū)、新熱帶區(qū)、古熱帶區(qū)、澳大利亞區(qū)和南極區(qū)，其中全北區(qū)包括勞亞大陸和北美大陸）動物群總體面貌基本相似，這種現(xiàn)象一直持續(xù)到近代。更新世中期，由于北半球大陸性氣候加強，無森林地帶不斷擴展，動物群的性質(zhì)也隨之改變，出現(xiàn)了能適應(yīng)大陸性氣候和草原氣候的動物群，代表性的屬種有長角野牛、大角鹿、訓(xùn)鹿、巨大的駱駝、高鼻羚羊、大型南方馬和小型北方馬等。當冰期出現(xiàn)時在北半球冰蓋的南部地區(qū)出現(xiàn)了能適應(yīng)極地環(huán)境的喜寒動物群，如披著密毛的猛犸象、披毛犀、麝牛、北方鹿、北極狐等。這種喜寒的、以猛犸象和披毛犀為代表的動物群隨著冰川的發(fā)展，一直延續(xù)到晚更新世。

更新世晚期，原始牛和短角野牛分布很廣，并在后來演化成兩支，一支是草原型的美洲野牛；另一支是廣布于美洲和歐洲的森林型高加索野牛。屬于森林型的還有赤鹿、褐熊、獾、野豬、河貍等，屬于草原型的動物有羚羊、馬、金花鼠和跳鼠等。全新世動物群的面貌與現(xiàn)代的基本一致。此外，由于青藏高原等東西向山系在第四紀的快速崛起，導(dǎo)致亞洲東南部哺乳動物與全北區(qū)存在明顯的差異，構(gòu)成古熱帶區(qū)。新生代的大陸分裂和漂移，出現(xiàn)了兩個相對獨立的動物區(qū)系，即南美和部分中美洲新熱帶動物區(qū)系和澳大利亞、新幾內(nèi)亞以及相鄰島嶼組成的澳大利亞區(qū)，由于大洋的隔離，出現(xiàn)了一些特殊的動物群如有袋類、鴨嘴獸等。

2.2.2中國第四紀哺乳動物

2.2.2.1更新世哺乳動物群圖2-1中國第四紀四種象類化石（1）華北地區(qū)哺乳動物群，在華北地區(qū)為長鼻三趾馬—真馬（Proboscidipparion—Equus）為代表的“泥河灣動物群”。該動物群主要特征有：①首次出現(xiàn)了第四紀特有的種屬，如真馬、野牛（Bison）、象（Elephas）、狼（Canis）、熊（Ursus）、羚羊（Gazella）、和羊（Oris）;②保存有上新世“三趾馬動物群”的殘余，如長鼻三趾馬、劍齒虎、爪獸、獵狗和犀牛等；③出現(xiàn)一些特殊的種類，如丁氏田鼠（Siphneuotingi）、雙岔鹿（Cervus(Elephnurus)bifureatus）、小鹿（Cervusboulli）和水鹿（Cervus（Rusa）elegans）等。泥河灣動物群屬森林草原動物群，其中森林性動物群多于草原性動物群。圖2-2中國第四紀三種鹿類化石步氏鹿：更新世早期；扁角腫骨鹿；更新世中期；河套大角鹿；更新世晚期（2）南方區(qū)動物群以云南“元謀動物群”為代表。該動物群的最大特點是既有大量第四紀屬種又有相當數(shù)量的上新世“三趾馬動物群”分子。2.2.2.2中更新世動物群華北區(qū)稱為“中國猿人—腫骨鹿”（Sinanthropus—Sinomegaceros）動物群，即周口店動物群。該動物群的主要特點為：①中更新世新種的出現(xiàn)，如中國猿人北京種（Sinanthropuspekinensis）、腫骨鹿(Sinomegacerospachyosteus)和納瑪象(Elephascf.namadicus)（圖2-1，2-2）等。②許多現(xiàn)代的屬種在此時首次出現(xiàn)步氏鹿：更新世早期；扁角腫骨鹿：更新世中期；河套大角鹿：更新世晚期現(xiàn)，如食蟲類的白鼴（Scaptochirus）,刺猬（Erinaceus）；食肉類的狼（Canislupus）、貍狼（Nyctereutes）、豹（Felispardus）、野貍（Felismicortis）；嚙齒類的野鼠（Cricetulus）、田鼠（Microtus）和鼠類(Musrattus,Moschus,Macucus)等等。③有少量長鼻三趾馬—真馬動物群的殘留如中國鬣狗。華南地區(qū)中更新世哺乳動物群主要發(fā)現(xiàn)于四川、廣西、云南、江蘇和浙江等地的洞穴堆積物中，稱為“劍齒象—大熊貓動物群”或“黑猩猩—大熊貓動物群（Pongo—Ailuropoda）”動物群。典型地點在四川萬縣鹽井溝。該動物群的主要特征有：①動物群中有許多特殊的類型：猩猩（Pongocf.satyrus）、巨猿（Gigantopithecus）、大熊貓（Ailuropoda）、巨貘（Megatapirus）、中國犀（Rhinocerossinensis）、東方劍齒象（Stegodon

orientalis）等等。

②動物群中出現(xiàn)了典型的南方種類，如豬獾（Arctonyx）、竹鼠(Rhizomwys)和水鹿(Rusa)等。③有一些華北區(qū)的種類：虎(Felistigris)、豺、水牛(Bubalus)、野豬(Sus)、熊及較多的小嚙齒類。④仍有一些上新世的殘留分子，如乳齒象等。⑤含中更新世常見的種類，如晚期鬣狗（Hyaenaultima）、納瑪象（Elephascf.namadicus）。2.2.2.3晚更新世動物群（1）中國北方哺乳動物群分布于北方馬蘭黃土層中，稱為薩拉烏蘇動物群，即納瑪象—晚期鬣狗動物群。標準地點在內(nèi)蒙古河套的薩拉烏蘇。該動物群以納瑪象、原始牛、披毛犀、赤鹿、河套中國大角鹿、王氏牛等化石為代表。主要特點有：①晚更新世的種類得到了充足的發(fā)展，數(shù)量增多，體形增大，如洞穴鬣狗、鄂爾多斯大角鹿和披毛犀等；②出現(xiàn)現(xiàn)代的種類：新人、貍狼、方氏田鼠、蒲氏馬、野驢、斑鹿和蒲氏羚羊等；③一些屬中更新世的屬種如三門馬、梅氏犀及中國鬣狗等在這個動物群中已經(jīng)消失，絕滅種占32%。

（2）山頂洞動物群山頂洞動物群標準地點在北京周口店。動物群面貌上與撒拉烏蘇動物群相似，但出現(xiàn)了一些南方型屬種如獵豹（Cynailuruscf.jubatus），香貓(Paguma

larvata)，真象(Elephassp.)，而且現(xiàn)代屬種所占比重增加，絕滅種僅占12.1%。（3）猛犸象—披毛犀動物群(Mammuthus—Coelodonta)在東北地區(qū)，晚更新世出現(xiàn)的動物群為猛犸象—披毛犀動物群，標準地點在內(nèi)蒙的扎賚諾爾、哈爾濱附近的顧?quán)l(xiāng)屯和吉林榆林的周家油房。其特征有：①典型的北方種類占優(yōu)勢，如猛犸象、披毛犀、駝鹿（Ales）,指示當時該區(qū)氣候寒冷；②含較多的現(xiàn)代屬種；③有現(xiàn)代已經(jīng)絕滅的種類：原始牛、晚期鬣狗、三門馬、梅氏犀、河套大角鹿、王氏水牛等。根據(jù)測年資料，猛犸象—披毛犀動物群與薩拉烏蘇動物群時代上相當，但在組成上，后者無猛犸象和野牛，氣候上前者生存環(huán)境要冷于后者。（1）含新人“大熊貓—劍齒象”動物群動物群出現(xiàn)于晚更新世中國南方，基本面貌與中更新世類似，在動物群中發(fā)現(xiàn)有早期智人化石或晚期智人化石。2.2.2.4

全新世動物群我國全新世初期的動物群僅在華北地區(qū)有所了解，其主要代表是四不象鹿（Elaphurusdavidainnus），故稱四不象鹿動物群。從此以后，即為現(xiàn)代動物群的形成時期，已超過本書討論范疇，故不做進一步討論。2.3人類的發(fā)展與石器

2.3.1人類發(fā)展的主要階段人類由古猿進化而來，劃時代的標志有能制造和使用工具、并可能學(xué)會用天然火烹制食物和防御野獸、在共同勞動和生活中逐漸產(chǎn)生了語言。其發(fā)展可以劃分為三個階段，即猿人階段、古人階段和新人階段。1）猿人階段 還可進一步分為兩個時期。①直立猿人（Pithecanthropus）時期，直立猿人的主要特點是腦容量較類猿人多，可達850ml（類猿人僅600ml），頭型指數(shù)72.5，屬長頭型。顱高率為74，但額部仍舊低平。眉骨嵴高突，額短。整個頭骨下寬上狹。頭頂上的中始嵴也相當顯著。頭高105mm，頭骨厚10mm。牙齒特點與類猿人相似。大腿骨更顯得進步。表明這一時期，手足有了明確的分工，稱為人類與類人猿間的過渡群體。

②“中國猿人”（Sinanthropus）時期,中國猿人發(fā)現(xiàn)于北京周口店西南面42km的周口店石灰?guī)r洞穴中。其骨骼的主要特點有：頭蓋骨還相當?shù)推?，兩眼孔之間的眉骨嵴顯著地突起，并且在鼻骨之上連接起來，所以眉間區(qū)特別隆起。在眉骨與前額之間形成一條深溝。頭骨高115mm，平均腦容量1075ml。其額傾角58°（現(xiàn)代人72°），頭骨平均厚度9.7mm。（2）古人階段 生存于中更新世晚期至晚更新世，距今約4—20萬年。其體質(zhì)特征雖然仍保留一些原始性，但經(jīng)過長期勞動，已有很大進步，腦容量增加至1,300—1,600ml，骨質(zhì)變薄，能完全直立等。（3）新人階段 約出現(xiàn)在4萬年前，其體征已與現(xiàn)代人基本相同?？脊艑W(xué)上將第四紀劃分為舊石器時代、中石器時代和新石器時代（表2-1）。舊石器所占的時間最長，幾乎覆蓋了整個更新世，中石器僅占更新世末期和全新世初期，新石器屬全新世早中期，之后便是銅器時代、鐵器時代和現(xiàn)代。表2-1地質(zhì)時代、考古時代與人類發(fā)展階段對照表地質(zhì)時代考古階段人類發(fā)展階段

第四紀全新世現(xiàn)代現(xiàn)代人

新石器時代

中石器時代更新世晚期舊石器時代晚期新人階段

中期古人階段

中期初期后一階段猿人階段晚期

早期前一階段早期

舊石器是原始人類利用天然石料（特別是河床礫石），用手握石相互打擊，劈裂而成，總稱為打擊器。進入舊石器晚期人類學(xué)會了結(jié)網(wǎng)捕魚、人工取火、借助工具捕獵，并進入母系社會。中石器時代距今約7,000—15,000年，大體已進入全新世早期。以磨制細小或打擊精致的石器為特征，發(fā)明了弓箭，開始訓(xùn)養(yǎng)狗等動物，提高了狩獵的能力。新石器屬全新世早中期，除打制石器外，已普遍使用磨制的各種定型石器和骨器，工具及樣式都很多，同時陶器也很發(fā)達，有彩陶和黑陶等。2.2.3人類的演化特征繼南方古猿之后，古猿進一步演化到猿人階段。猿人盡管在體質(zhì)上仍保留了古猿的特征，如頭蓋骨低平、顱腔小、眉脊突出和下頜不顯等，但與古猿已有本質(zhì)的不同。猿人能制造工具，如打擊石器等，更重要的是猿人已經(jīng)會使用火，火的使用使大腦得到了進一步的發(fā)展，腦容量從直立古猿時期的850ml增加到中國猿人時期的1075ml，幾乎是南方古猿的兩倍。

在距今20萬至4萬年間，人類發(fā)展進入了一個新階段—古人階段。隨著腦容量的增加，人工取火的實現(xiàn)，人類已能成功地適應(yīng)各種復(fù)雜的環(huán)境，并通過制造定型的石器從事生產(chǎn)活動。距今4萬年，人類跨入了新人（智人）階段，在相貌、體態(tài)及腦容量上與現(xiàn)代人接近，通過制造復(fù)雜的石器，使人類的分工，獲取事物的途徑更加廣泛、效率更高。距今一萬年左右，人類進入了一個全新的時期—現(xiàn)代人階段，這一階段人類在很短的時間經(jīng)歷了新石器、青銅器和鐵器時代，在工具制造上逐漸擺脫了天然材料，掌握了陶器制作和冶煉技術(shù)，使人類得到了空前的發(fā)展。2.2.3中國的古人類早更新世人類化石在中國發(fā)現(xiàn)的不多，20世紀60年代云南元謀猿人門齒化石的發(fā)現(xiàn)及相關(guān)的研究已經(jīng)表明在170萬年前在中國的大地上已有人類生存過。中更新世的人類化石在我國有多處發(fā)現(xiàn)，如陜西藍田發(fā)現(xiàn)了藍田猿人化石、北京周口店龍骨山洞穴內(nèi)發(fā)現(xiàn)了北京猿人、陜西大荔縣發(fā)現(xiàn)了大荔人化石，上述化石均是猿人階段的人類化石。

晚更新世早期人類化石發(fā)現(xiàn)地點較多，如廣東韶關(guān)馬壩馬壩人化石點、湖北長陽下鐘家灣長陽人化石點、山西臨汾丁村丁村人化石點、內(nèi)蒙烏審旗河套人化石點，這些化石是古人階段的人類化石，體格形態(tài)趨近于現(xiàn)代人，與化石群伴有的石器較猿人階段精致、復(fù)雜。晚更新世中晚期新人階段保存的人類化石更多，有廣西柳江的柳江人、四川資陽黃鱔溪的資陽人、北京周口店的山頂洞人和內(nèi)蒙古扎賚諾爾,體格上更趨近于現(xiàn)代人，石器制作工藝更加先進，類型和用途更加多樣化。全新世人類化石保存得最為完整，相關(guān)的考古資料相當豐富，研究表明，在這短短的一萬年時間里，人類社會得到了空前的發(fā)展。2.4中國第四紀植物群的特征

第四紀植物群是在第三紀植物群的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。因此植物群面貌上，仍有第三紀植物群的一些特點。第四紀冰川的到來，加速了植物群的分化與演化。首先是生態(tài)類型發(fā)生了變化，由木本植物演化出一年生草本植物，通過一歲一枯榮，利用種子或埋深于地下的根部來繞避寒冷、延續(xù)生命。其二是大規(guī)模緯向遷移來適應(yīng)周期性的變冷氣候，冰期植被大規(guī)模向低緯度遷移，間冰期和冰后期植物向高緯度推進。在我國，植被的遷徙除全球性的南北遷移外，還沿經(jīng)度方向遷移，這主要在中國東部、中部季風(fēng)區(qū)和內(nèi)陸區(qū)。此外，還會作垂直方向的遷移，這種遷移局限于山岳地區(qū)。通過長期演化形成現(xiàn)今中國的植物地理區(qū)系（表2-2，圖2-4）。表2-2中國植被區(qū)域特征植被區(qū)域優(yōu)勢典型植被類型及其結(jié)合反映水平帶的優(yōu)勢植被區(qū)系特征山地植被垂直帶譜的特征氣候、土壤帶大興安嶺北部落葉針葉林區(qū)域（歐亞大陸泰加林區(qū)域的一部分寒溫落葉針葉林松科的落葉松屬，只有少數(shù)闊葉屬種，如樺樹的棘皮樺，殼斗科的蒙古櫟等全山以寒溫針葉林為主，無落葉闊葉林帶，中、上部出現(xiàn)寒溫帶常綠針葉林寒溫帶棕色泰加林土東北、華北落葉闊葉林區(qū)域（遠東季風(fēng)落葉闊葉林區(qū)域的一部分）落葉闊葉林、溫帶和暖溫帶針葉林殼斗科的櫟屬（落葉）、椴科、樺科、胡桃科、榆科、木犀科、槭樹科等除山頂外，全山各帶都含落葉闊葉林成分，山上都有針葉落葉闊葉林帶和寒溫針葉林帶，北部山頂有苔原，南部亞高山草甸灌叢溫帶灰棕色森林土和暖溫帶棕色森林土、褐色土華中、西南常綠闊葉林區(qū)域（遠東季風(fēng)常綠闊葉林區(qū)域的一部分）常綠闊葉林、落葉―常綠闊葉混交林、亞熱帶針葉林，西部有硬葉常綠闊葉林和肉質(zhì)有刺灌叢殼斗科的青剛櫟屬、石柯屬、樟屬、杜英科、山茶科、冬青科、杜鵑科、金樓梅科、木蘭科、五加科、茜草科、紫金?？啤⑺蓪?、柳杉屬、山木屬、柏木屬等全山各帶均含有常綠闊葉樹成分。山上有含針葉的闊葉―常綠闊葉混交林、寒溫針葉林帶，山頂有常綠闊葉灌叢帶，西部有硬葉常綠闊葉林和肉質(zhì)有刺灌叢亞熱帶紅壤、黃壤、黃棕壤華南、西南雨林區(qū)域（印度季風(fēng)雨林區(qū)域的一部分）雨林性常綠闊葉林、常綠闊葉雨林、常綠闊葉―落葉闊葉季雨林，海邊有紅樹林及肉質(zhì)有刺灌叢梧桐科、大戟科、桃金娘科、?？?、龍腦香科、豆科、無患子科、棕櫚科、番荔枝科、夾竹桃科、漆樹科、仙人掌科、豬籠草科、紅樹科、芭蕉科等南部全山為常綠闊葉林帶、沒有落葉闊葉林帶熱帶磚紅壤性土、磚紅壤

表2-2中國植被區(qū)域地質(zhì)特征內(nèi)蒙、東北草原區(qū)域（歐亞大陸草原區(qū)域的一部分）溫帶草原禾本科的針茅屬為主，還有羊草科、芨芨草科、豆科、莎草科、百合科、菊科等森林草原帶山麓有落葉闊葉林帶，典型草原帶上有小葉林帶溫帶黑鈣土、暗栗鈣土和暖溫帶栗鈣土、黑壚土新、蒙、青荒漠區(qū)域（歐亞荒漠區(qū)域的一部分）溫帶灌木、半灌木荒漠和小半灌木荒漠藜科、蒺藜科的白刺屬和霸王屬、蓼科、麻黃科、菊科和豆科等全山無闊葉林帶，山上有草原帶，山頂有高山草甸帶，北部有寒溫針葉林帶溫帶灰棕色荒漠土和暖溫帶棕色荒漠土青藏東南部高寒地帶草甸、草原區(qū)域高原草甸和高寒草甸莎草科的嵩草屬和莎草屬、禾本科、毛莨科、菊科、蓼科、豆科等山頂有墊狀植被和高山草甸帶高寒半干旱地區(qū)高山草甸土、高山草原土藏西高寒荒漠區(qū)域高寒荒漠藜科的優(yōu)若藜屬、菊科的嵩屬和蘭雪科的刺礬松屬等山頂無高山草甸帶高寒干旱區(qū)的高山寒漠土圖2-4第四紀植物1-八瓣仙女木Dryasoctopetala;2-矮生樺Betulanana;3-極柳Salixpolaris（波蘭冰川期冰沼植物代表，據(jù)W.沙菲爾；4-浮菱Trapanatans,L.(吉林顧?quán)l(xiāng)屯，更新世，據(jù)Florin)；5-法勒土櫟Quercusfarnetto（法國第四紀，據(jù)Morest）；6-網(wǎng)葉柳Salixreticulata;L.（歐洲）;7-榿木Alnus;8-泥炭群Sphagnum;9-冬青Ilex；10-松Pinussp.(Diploxylon組)。3.第四紀氣候及海平面變化理論教學(xué)4學(xué)時。本章主要講述第四紀氣候的總體演變特征；更新世氣候變化的地質(zhì)記錄；第四紀世界氣候的變化規(guī)律及第四紀海平面變化的總體規(guī)律及其與第四紀氣候變化的關(guān)系。重點掌握第四紀氣候的總體演變特征；了解更新世氣候變化的地質(zhì)記錄；了解第四紀世界氣候的變化規(guī)律、基本掌握中國第四紀氣候演化的基本特點；掌握第四紀海平面變化的總體規(guī)律及其與第四紀氣候變化的關(guān)系。本章重點是第四紀世界氣候的變化規(guī)律，第四紀海平面變化的總體規(guī)律及其與第四紀氣候變化的關(guān)系。難點是海岸地區(qū)地質(zhì)記錄中如何區(qū)分是新構(gòu)造運動還是海平面引起的升降。3.1第四紀氣候

3.1.1概述太古代以來，絕大部分時間全球雖以溫暖氣候為主，但也出現(xiàn)過幾次全球性大規(guī)模的冰川活動。它們分別出現(xiàn)在距今23億年前太古代、6—8億年前晚元古代、4—4.5億年前的奧陶紀—志留紀之交、3億年前的石炭紀—二疊紀及3百萬年以來的第四紀。因此，第四紀是地質(zhì)歷史長河中一個冷期。

第四紀氣候的特征為隨時間發(fā)生頻繁的冷暖更替，沿緯度的分帶性及山岳地區(qū)的垂直分帶性。更新世出現(xiàn)過至少4次冰期和三次間冰期，全新世為冰后期。第四紀氣候的變化引起整個自然環(huán)境的變化，其中包括生物、地質(zhì)、土壤、地球化學(xué)等方面的變化，這些變化記錄在地貌和第四紀堆積物中。這些記錄是研究第四紀氣候變化的依據(jù)。如前所述，氣候是第四紀地層乃至第四紀下限劃分的重要依據(jù)，系統(tǒng)研究第四紀氣候的變化，是第四紀研究的一個重要方面。

3.1.2更新世氣候變化的地質(zhì)記錄

（1）歐洲在阿爾卑斯山北麓保存有多級由冰磧和冰水堆積構(gòu)成的階地，經(jīng)彭克和布魯納爾（1909），埃伯爾和謝爾菲爾（1930，1950）的研究，上述堆積物屬不同時期低階地礫石—玉木冰期；高階地礫石—里斯冰期；新的蓋層礫石—民德冰期；老的蓋層礫石—智群冰期，位置更高的蓋層礫石分別對應(yīng)多瑙冰期和比伯冰期，也就是說歐洲在第四紀出現(xiàn)過6次冰期，并且在高階地表層保存有三套褐色土，分別對應(yīng)智群—民德、民德——里斯、里斯—玉木三個間冰期。

在北歐至今存在著橫貫丹麥、荷蘭、德國北部和波蘭的巨大中磧，人們根據(jù)堆積物的組成及結(jié)構(gòu)和所含的動植物化石組合分析發(fā)現(xiàn)，這一終磧由6次寒冷期的冰川形成，并根據(jù)海侵層、泥炭層和孢粉分析，劃分出界于上述6個寒冷期間的5次溫暖期（表3-1）。（2）北美大陸在北美根據(jù)冰川堆積物特征及其所含動植物化石組合，從老到新可以劃分出4個冰期和三個間冰期和一個冰后期（表3-2）。

通過綜合研究，D.B.埃里克森（1969）繪制出北美更新世氣候曲線（3）深海沉積物及其化石記錄陸地上的堆積物往往由于剝蝕或侵蝕作用而保存不全，相比之下，深海沉積物則能較完整地記錄第四紀氣候的變化情況，圖3-1是根據(jù)加勒比海海面以下4896m的鉆孔記錄，對其中厚1540cm。沉積物進行分析得出的第四紀氣候變化情況。結(jié)果表明，更新世及次大的冰期均保存有兩個以上副冰期，這表明氣候變化存在不同時間尺度的波動。表3-1北歐冰期順序表寒冷期（冰期）溫暖期（間冰期）維克塞爾（Weichsel）埃母（Eem）薩阿利（Saale）霍爾斯坦（Holstein）埃爾斯特（Elster）克羅默（Cromer）曼那皮（Menap）瓦爾（Waal）埃伯龍尼（Eburon）迪格斯（Tigian）比利迪格爾（Pretilian）

表3-2北美古氣候地質(zhì)記錄地質(zhì)記錄氣候特征威斯康星冰磧層，含云杉、冷杉植物化石潮濕寒冷桑加蒙間冰期厚層泥炭夾黃土，從下到上所含植物化石分別為松為主→灌木和闊葉林為主→針葉林為主涼爽干燥伊利諾安冰磧層，廣泛分布于伊利諾安州、印第安納南部和愛奧華中部等，以泥礫為主，外圍有大面積黃土堆積潮濕寒冷雅爾蒙斯間冰期堆積物，在堪薩斯一帶分布較廣，為砂紙粘土和泥炭，動物有Megalonyx,Megatherium,Equus,Elepas(Parephas)等，代表溫和氣候，根據(jù)孢粉分析有松、落葉，揭示當時年均氣溫比現(xiàn)在稍低。溫暖干燥堪薩斯冰磧，冰磧物在愛奧華分布最廣，密蘇里州北部、以及堪薩斯的東北，冰磧物厚15m左右，以泥礫為主，所含動植物化石指示當時的氣候比現(xiàn)在冷得多。潮濕寒冷阿夫唐間冰期堆積物，以砂、粘土及泥炭為主，含森林植物和動物化石。根據(jù)伊阿華州此期堆積物中的孢粉分析，初期松柏科植物繁茂、中期草本植物繁茂、晚期則以松柏為主。較冷→溫暖→較冷內(nèi)部拉斯加冰磧，冰磧物厚達30余米，直接覆蓋在基巖上，產(chǎn)反映潮濕寒冷氣候的動植物化石組合。潮濕寒冷（1）岡瓦納大陸上的地質(zhì)記錄非洲除少數(shù)海拔高的山地如烏干達的瑞文速爾有冰磧物發(fā)育外，大部分地區(qū)未發(fā)現(xiàn)冰川作用的遺跡，但一些古湖泊湖岸線的變化卻完整地記錄了第四紀雨期（對應(yīng)冰期）—洪積期和間雨期（對應(yīng)間冰期）—間洪積期的更替。洪積期雨量充沛，湖水上升，相鄰湖泊連成一片，如納庫里、埃曼德塔和納發(fā)沙等，歷史上曾擴張成一個湖泊，間洪積期，湖面縮小或干沽。根據(jù)湖泊的興衰，將非洲更新世古氣候劃分為4個洪積期和3個間洪積期，表3-3。圖3-1海底沉積物反映的第四紀冰期和間冰期氣候變遷縱坐標為海底沉積物厚度，單位為厘米

表3-3東非第四紀氣候變化及與歐洲對比時代東非阿爾卑斯全

新

世納庫里第二洪積后期潮濕相馬卡林第一洪積后期潮濕相第一洪積后期干燥相冰后期

更

新

世格姆布林第四洪積期玉木冰期第三間洪積期里斯—玉木間冰期蓋吉林第三洪積期里斯冰期第二間洪積期民德—里斯間冰期卡馬星第二洪積期民德冰期第一間洪積期智群—民德間冰期卡捷蘭第一洪積期智群冰期3.1.3冰后期氣候變化的地質(zhì)記錄Blytt(1876)研究北歐沼澤沉積物中的植物化石，以樹樁層代表干燥氣候，以大量泥炭發(fā)育代表潮濕氣候，由老到新劃分出北極期、北方期、大西洋期、亞北方期、亞大西洋期和現(xiàn)代期。這一氣候演變規(guī)律后來得到了R.Sernander的證實，并對上述各期泥炭或樹木進行了系統(tǒng)的14C測年，其成果已成為國際上普遍采用的Blytt—Sernander冰后期氣候方案（表3-4）表3-4Blytt—Sernander冰后期氣候變化方案氣候期地質(zhì)記錄氣候特征亞大西洋期sub—Atlantic0-2500年沼澤泥炭普遍發(fā)育，植物以山毛櫸為主。較冷，較濕亞北方期sub-Boreal2500-5000年據(jù)孢粉分析，植被先以櫟樹為主，繼而被松樹代替，沼澤不發(fā)育，晚期沼澤開始發(fā)育。較暖，較干大西洋期Atlantic5000-7000年據(jù)孢粉分析，常春藤等喜暖闊葉林發(fā)育，形成以櫟椴、榆等闊葉樹為代表的森林植物，泥炭。溫暖、潮濕北方期Boreal7000-9500年據(jù)孢粉分析，植物以榛屬、櫟屬、椴屬和榆屬為主，后期發(fā)展為闊葉林為主。較暖、較干前北方期Pre-Boreal據(jù)孢粉分析，植物以松、榛為主，有泥炭發(fā)育。溫暖、較潮濕3.1.4第四紀氣候演化

（1）世界第四紀氣候演化根據(jù)陸上及深海沉積物的沉積記錄及保存的化石記錄。第四紀更新世全球可以劃分6次大的冷期及5次暖氣，其中無論是冷期還是暖期，都包含著若干次次一級的冷期和暖期，因此，更新世全球以頻繁的冷暖交替為特征。

空間上北半球無論是暖期或冷期，從極地到赤道可以分成9個氣候植被帶：極地冰蓋、大陸冰川、永凍層、苔原、溫帶森林、地中海植被、荒漠和草原、熱帶疏林草原（盧旺達）、赤道雨林。但暖期和冷期植被帶的緯度范圍差別很大。如圖，冰期時，大陸冰川永凍層向中緯度推進，森林、荒漠面積縮小；相反，與現(xiàn)代氣候相似的暖期，大陸冰川只分布在77°-81°N，森林面積擴大，向北推進，荒漠面積相應(yīng)也在擴大。

南半球在冷期僅在極地及山岳地帶如安第斯山有冰川發(fā)育，大部分地區(qū)為雨期，由于極地高亞帶向中低緯度遷移。迫使行星季風(fēng)遷移到中低緯度，使這里的低氣壓活動頻繁，降雨豐富，湖水面積擴大，水位升高，沙漠面積縮小，水系發(fā)達。暖期時，氣溫升高，大陸冰蓋及極地高壓相對減少，有些地方因副熱帶高壓向中緯度移動，出現(xiàn)干燥氣候，沙漠面積擴大，這一時期稱為間雨期。在中低緯度高山地區(qū)，氣候具有明顯的垂直分帶性，如海拔5000m以上的高山從山頂向山下可以區(qū)分出：山岳冰川、永凍土、針葉林帶、針葉闊葉混交林帶、闊葉林帶。進入全新世（冰后期），盡管沒有大規(guī)模的冰川作用，但冷濕氣候與干暖氣候或濕暖氣候多次交替，構(gòu)成冰后期的氣候特點，如在北歐就可以劃分出5次大的氣候期。 （2）中國第四紀氣候演化中國位于亞洲大陸東部，西北部地區(qū)深入歐亞大陸內(nèi)陸，東部則瀕臨太平洋。前者屬大陸性干燥氣候與半干旱氣候，后者屬于季風(fēng)氣候。通過系統(tǒng)研究，更新世中國出現(xiàn)過5次冷期，4次暖期。在冷期，發(fā)育規(guī)模較大的山岳冰川，在下風(fēng)區(qū)形成黃土堆積。在暖期，或發(fā)育湖泊、或形成古土壤。鄱陽冰期，中國江西一帶出現(xiàn)過一次規(guī)模較大的山麓冰泛。此期，在珠峰、華北、云南、陜西等均有冰磧物存在，并在西北地區(qū)形成午城黃土。鄱陽—大姑間冰期，在中國南方湖泊發(fā)育，北方形成古土壤。大姑冰期，為規(guī)模較大的山谷冰川或山麓冰筏發(fā)育時期，保存的冰磧物以發(fā)育網(wǎng)紋狀構(gòu)造的棕紅色泥礫為特征。大姑—廬山間冰期，氣候濕熱，我國東部普遍發(fā)育了網(wǎng)紋紅土，而西部則為巨厚的礫石層堆積。在西部高山地區(qū)生長著茂密的針闊葉混交林，年平均氣溫在10°左右。廬山冰期，在我國東部海拔800m以上的山地區(qū)出現(xiàn)冰川，其外圍為冰水堆積；西部山區(qū)則在海拔1000m以上出現(xiàn)冰川。廬山—大理間冰期，氣候干熱為古土壤發(fā)育期，富含鐵錳風(fēng)化殼。大理冰期，長江中下游未發(fā)育冰川，但在中國西部山地區(qū)有冰川發(fā)育，前端海拔2000余米。這一時期，我國氣候普遍寒冷，在西北和華北地區(qū)出現(xiàn)大面積的風(fēng)成黃土堆積，甚至在長江下游一帶出現(xiàn)風(fēng)成粘土（下蜀粘土）。進入冰后期，氣候橫向上具有明顯的波動性和明顯的分帶性（表3-5）。3.1.5氣候變化的原因

在地球歷史中，氣候變化是周期性的。大的周期可長達幾億年，大周期內(nèi)又包含多級小周期。第四紀氣候變化的的周期為冰期與間冰期的交替。這些變化需要用冰川發(fā)生的原因加以解釋。

表3-5我國華北、東北與北歐、前蘇聯(lián)、日本的全新世氣候?qū)Ρ龋〒?jù)周昆叔簡化）時代氣候期華北平原東北平原挪威、瑞典前蘇聯(lián)日本古氣候（華北、東北）全新世晚期亞大西洋期松為主的森林草原松樺為主的森林草原云杉、山毛櫸、棟云杉、松、樺占優(yōu)勢(500aB.P.);云杉占絕對優(yōu)勢(500-2500aB.P.)松、冷杉涼較干全新世中期亞北方期松較多的闊葉樹森林草原闊葉樹森林草原（有松樺參與）棟、椴、闊葉樹種和榿木大量出現(xiàn)

溫暖大西洋期棟、榆、椴棟、山毛櫸全新世早期北方期松為主的森林草原樺或樺松為主的森林草原榿木、榆松、樺花粉占絕對優(yōu)勢冷杉、云杉較冷較干松、樺、榛樺、云杉、松前北方期

樺、松云杉花粉占絕對優(yōu)勢

3.2第四紀海平面變化

3.2.1海平面變化的一般特點

第四紀時期海平面變化的波動有全球的一致性?，F(xiàn)在的海洋相互之間都是連通的，因此海平面的任何波動必然會通過世界海洋的傳遞，而在任何地方都能感覺到。因此，海平面變化的全球性被認為是一種普遍規(guī)律。但是，還有一些復(fù)雜的作用影響著海平面的狀況，使得全球性的海平面波動并非人們想象的那么有規(guī)律。海的表面是一個“勢能面”，在不受暫時的風(fēng)力與海流干擾時，相對于局部的重力場是水平的，然而，任何一點的重力場主要是由地球自身產(chǎn)生的，會由于當?shù)厮詈透浇鼛r體性質(zhì)或冰蓋的存在而改變，結(jié)果海平面實際上是相當復(fù)雜的一個面，表面形態(tài)也是起伏不平的，有些地方較高，如北大西洋洋面，而有些地方較低，如赤道印度洋，其最大高差可達200m。這個空間不平整的面被作為“大地水準面”，它很接近一個“橢球”，人們經(jīng)常用這種幾何形狀規(guī)則的橢球來近似地表示固體地球的形狀。這個地球橢球體實際上是一個半徑差為40km的球體，因此全球海平面是大地水準面的細節(jié)變化，在任意一點上的變化幅度，部分決定于它的水準面上所在的位置。陸地上的融冰水進入海洋，或因全球變冷而把部分海水變成陸冰，都會造成全球范圍內(nèi)的海平面波動，在陸地邊緣表現(xiàn)為海進與海退。每次海盆中水量改變所造成的海平面變化，稱之為“水動型海平面升降”。海平面升高或降低的量在各處并不相同，因為水體分布的變化同時改變了局部重力場進而引起大地水準面的重新調(diào)整。過去海平面變化在大陸邊緣留下了記錄，在很大程度上由于陸地的構(gòu)造運動而變得模糊不清。我們測量海平面的變化，是看海陸線的高程，那么海平面的明顯降低實際上即可以是由于陸地的抬升引起，也可以是海平面的下降而產(chǎn)生。陸地高程改變的一個最常見的原因是“均衡性”的調(diào)整，這是地殼的負載的改變而產(chǎn)生的，是由地殼下面的高粘滯性的可變形地幔所支撐這一事實所造成的結(jié)果。地殼上負載的增加導(dǎo)致緩慢下沉，負載的減少導(dǎo)致類似的緩慢“均衡”反彈或回復(fù)。這個問題尤其與第四紀海平面變化有關(guān)，由于陸地冰體的增長和消融，及由此產(chǎn)生的大陸冰體負載變化導(dǎo)致均衡下沉或抬升，因此，古老海岸線的證據(jù)和其它海濱標志不可避免地發(fā)生移動，常常需要特別精心地研究這種被攪亂的海平面記錄。在對復(fù)雜海平面記錄進行研究時，區(qū)分“絕對”與“相對”海平面是有幫助的。“絕對”海平面是海水表面的絕對平面，可以用一些穩(wěn)定的、不會被構(gòu)造或均衡作用而改變的基準點之間的高差來測量。第二種考慮海平面的形式是“相對”海平面，即如我們所記錄的相對于陸地的位置。那些野外證據(jù)（古海岸線、珊瑚礁、海蝕穴、紅樹林等等）一般只指示相對海平面。3.2.2海平面變動的標志

許多地質(zhì)地貌證據(jù)可以證實，第四紀期間海面的位置不是固定不變的，它有時升高，有時降低，既所謂的海侵、海退。說明海平面變動最顯著的依據(jù)就是在許多海岸地帶都可以看到有“梯級”狀的在現(xiàn)今海面以上的古岸線，這些古海岸線有的還保存著完整的地貌形態(tài)，如海成階地、海蝕崖、海蝕平臺、海灘以及有關(guān)的海相沉積等等。有的地段已喪失當時的地貌形態(tài)而只保留著片段的海相沉積。古海岸線遺跡不但在高出現(xiàn)今海面的不同的位置上出現(xiàn)，并且有的還被淹沒在現(xiàn)今海面以下的不同的深度，如淹沒的海成階地、三角洲、河谷與沖積物、陸生生物化石、陸相沼澤泥炭等。

上述的種種遺跡都證明，在不同時期海面位置曾有過升降的變化。例如在我國沿岸就有海面上升時遺留下來的海成階地、海成貝殼堤；平原地下深處埋藏有數(shù)層海相地層等；在現(xiàn)今海面以下如東海、黃海、渤海海底，曾發(fā)現(xiàn)有第四紀陸相沉積物、陸生泥炭和陸生哺乳動物化石等。世界上許多地區(qū)的海岸帶也發(fā)現(xiàn)有類似的遺跡，如地中海沿岸的數(shù)級海成階地、美國加利福尼亞州太平洋沿岸的海成階地及海相沉積、西北歐沿岸被淹沒的河谷等。

這些標志都是確定海平面變化的重要的依據(jù)。但最可靠的證據(jù)是遺留在陸地上的海相地層和遺留在海面以下的陸相地層，以及其他有關(guān)海陸相的標志。單憑沿岸地帶的階地高度來確定海平面變化的位置和時代是很不可靠的，必須根據(jù)地層的詳細劃分和絕對年齡的測定來恢復(fù)當時海面升降變化的年代和升降的幅度。這方面的工作目前已有很大的進展。例如我國渤海沿岸已通過地層對比、化石鑒定以及絕對年齡測定等，確定了第四紀晚期以來發(fā)生的幾次海侵與海退。又如通過對東海大陸架沉積物的分析和14C年齡測定，證實了東海陸架自晚更新世以來的海平面的變化過程：距今2.6萬年前海面為緩慢的波動式的下降；2.6~1.5萬年間出現(xiàn)過三次間歇性的下降；至距今1.5萬年以后海面轉(zhuǎn)為迅速上升；在距今7000~4000年間，海侵達最盛期，海面略高于現(xiàn)今位置。顯然晚更新世以來海平面的較大幅度的變化，對東海大陸架的沉積和地貌發(fā)育都有著深刻的影響。同樣，對黃海最末一次冰期中所形成的沉積物進行詳細的分析研究表明，在距今7.2~1.2萬年期間，黃海曾發(fā)生過3次明顯的海侵和3次強烈的海退。在第四紀冰期中，因水分大量固結(jié)在大陸上而引起海面下降，使世界上幾乎所有的大陸架都成為廣闊的陸地，在這些裸露的大陸架上發(fā)育了土壤、河流、湖泊、三角洲等，并且生長著森林和草原，生活著陸生哺乳動物以及淡水魚類和軟體動物等。在第四紀冰期中，又因冰川的大量消融引起海平面上升，幾乎所有的大陸架被淹沒，原來的陸地以及生活在這些陸地上的各種動植物，或者代表陸地環(huán)境的各種沉積層和地貌現(xiàn)象，又都被淹沒在海面之下。原來與大陸相連接的半島變成了島嶼，原來相互連接的大陸被海洋所阻隔。這種例子很多，最著名的是連接亞洲陸地與北美大陸的白令海峽，曾經(jīng)幾次成為大陸橋。白令海峽最窄處僅約90km，最深處只有62m，如果海面下降50m，這里就會出現(xiàn)300km寬的陸橋；如果海面下降100m，則將出現(xiàn)1100km的陸橋。在第四紀期間，海面的升降幾經(jīng)超過這一幅度。例如根據(jù)冰川體積粗略計算，冰期時的海面與現(xiàn)在的海面相差132m。在更新世最末一次冰期中的氣候最寒冷時期，我國黃海岸線已東退到現(xiàn)今水下110m等深線附近，當時黃海已全部裸露成陸，東海岸線最遠曾退到現(xiàn)代海平面以下150~160m附近，日本海的海面當時大約也下降了130m；波羅的海岸線后退到130~140m等深線附近；大西洋陸架（美國沿岸部分）當時海面也下降到-130m處。3.2.3第四紀早、中期的海平面變動

由于研究方法和手段上存在一定的困難，因此，關(guān)于第四紀以前的海平面變化，人們的了解還很不確切。一般認為，在第四紀以前的地質(zhì)歷史上以下幾個時期是最大的海侵期：早—晚奧陶紀、中晚泥盆紀和早—晚石炭紀、中—晚白堊紀（參見圖3-2）。對第四紀以前海平面變化的認識主要是通過地震地層學(xué)以及沉積相和古氣候古地理的研究得出的。對白堊紀來說，因為當時沒有發(fā)生冰期，所以不存在冰川作用引起的海平面的變化問題。古生物化石及沉積物等均證實處在石炭—二疊紀大冰期之后的白堊紀是全球氣溫最高的時期，也是全球高海面時。另外，從圖3-2可以看到，第四紀以前的海面變化曲線具有明顯的不對稱性，既海平面上升的速度較平緩，而海面下降則比較急速，曲線呈不規(guī)則的鋸齒狀。海面經(jīng)過徐緩上升，達到一次高海面，經(jīng)過一段穩(wěn)定時間之后既急速下降。這種型式的特征與古氣候、古環(huán)境以及地殼構(gòu)造運動等有非常密切的相關(guān)性。海平面升降運動的曲線說明了地球活動的脈動性或節(jié)奏性。每當?shù)貧娏一顒訒r期，山嶺隆起、氣候變化，也正是低海面時期。如第四紀以前的海平面迅速下降，反映了構(gòu)造運動十分強烈，包括造山運動、板塊碰撞或消減作用而引起的大陸底部的可塑性流動等，都是較強烈的運動。而海面的徐緩上升是說明地球再次經(jīng)過長期的侵蝕和夷平，洋盆中接受大量沉積過程的緩慢變動。圖3-2寒武紀以來全球海平面相對變化圖（據(jù)維爾等）

根據(jù)上述第四紀以前海面升降曲線的不對稱性、高低海面與構(gòu)造運動強度、氣候變化等關(guān)系，可概括如下兩個特點：構(gòu)造運動強烈的時期為低海面時期，而大陸進入長期夷平時期則為高海面時期。不對稱曲線反映地殼運動有明顯的節(jié)奏性，每次強烈的地殼運動以后，就間隔一較長的侵蝕與夷平時期。

以上是有關(guān)第四紀以前的海平面變化概況。到目前為止，在地質(zhì)歷史上能夠比較確切的推斷出海平面變化的僅僅局限于新生代的第四紀。但是要很準確地定量推算出整個第四紀時期的海平面變動情況也還是比較困難的，因為愈是早期的遺跡受到破壞愈大，保存的愈不完整；而第四紀晚期的海平面變化的遺跡保留得較清楚。因此定量計算海平面變化的幅度、海侵的范圍、次數(shù)和性質(zhì)等，目前僅局限于晚更新世最末次冰期以來期間內(nèi)的變化。從總的情況來看，第四紀以來因冰期、間冰期的更替引起海平面變動的遺跡在世界各地是普遍可見的。在地中海地區(qū)存在有-100m深度的棚狀岸線；在南非西海岸-100m深處有縱長650km的一條水下岸線；在北美東岸海外有水底巖石平臺；在紐芬蘭南岸有被淹沒的外沖平原；在地中海的隆河口有淹沒的大三角洲。被淹沒的河谷實例很多，在亞馬孫河口外有140km長的一段河谷被淹沒在海面以下70m深處；在北歐的易北河口外，有500km長的河谷被淹沒。最深處位于-90m，萊茵河口外有720km長的河谷被淹沒，最深處-70m，不列顛東部的一些原來是它的支流，現(xiàn)被海峽所分離；波河口外有250km長的河谷伸延在亞得里亞海底，最深達-100m；在馬來半島和婆羅洲之間巽他陸架上有一條長1000km的谷地，深度達-90m。在我國東海海底深100~200m地發(fā)現(xiàn)有納犸象牙，在-40多米深處發(fā)現(xiàn)有野牛骨骼、鹽沼泥炭及樹干等以及陸相沉積物。當時長江的入?？谠由煊诖箨懠埽b指沖繩海槽，古長江三角洲發(fā)育遍及黃海南部和東海北部。我國第四紀早中期的海平面變化情況同世界其它地區(qū)相似。由于古海蝕遺跡等受后期外力的破壞和構(gòu)造運動的干擾，據(jù)以恢復(fù)當時的海平面變動有一定困難。目前一般根據(jù)對海相沉積物、古生物化石和古地磁等的研究，確定出第四紀不同時期中的海侵次數(shù)、范圍及其年代等（圖3-3）。其中在渤海西岸根據(jù)海進層底板的瀉湖相泥炭層測得有一次10.8-11.4萬年前的海侵；在營口附近地面以下175m和上海川沙地面以下145m都發(fā)現(xiàn)有半咸水的有孔蟲層位，這可能是更新世早中期的海平面變動的遺跡；除平原地區(qū)的海相層之外，在我國東部沿海其它地區(qū)也有一些海蝕遺跡及海相沉積記錄。一般認為沿海相地區(qū)下列海拔高程的一些零星遺跡是早更新世海侵所形成的。這些海成階地已受到后期構(gòu)造運動的干擾，使之在不同的海岸地段上因差異性上升運動而分