地质年代与第四纪地质概述

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1、第三章 地质年代与第四纪地质概述 主要内容：31 地质年代32 第四纪地质概述31 地质年代 3.1.1、相对年代与绝对年代 地质学以相对年代和绝对年代两种方 法计算时间：表示地质事件发生的先后顺序为相对 年代；表示地质事件发生至今的年龄称为绝 对年代（同位素年龄）。 3.1.1.1相对年代的确定确定方法有：n地层层序律n生物层序律n切割律 （1）地层层序律是确定地层相对年代的基本方法。未经过构造 运动改造的层状岩层大多是水平岩层。水平岩层的 层序为每一层都比它下伏的相邻层新而比它上覆的 相邻层老，即下老上新，这就是地层层序律的基本 内容。（2）生物层序律沉积岩中保存的地质时期生物遗体和遗 迹

2、称为化石。根据化石确定岩层的地质年代，这就是 生物层序律 在漫长的地质历史时期内，生物从无到 有、从简单到复杂、从低级到高级发生不可 逆转的发展演化。所以不同地质时代的岩层 中含有不同类型的化石及其组合。 （3）切割律不同时代的岩 层或岩体常被侵入 岩侵人穿插，就侵 入岩与围岩相比， 侵人者时代新，被 侵入者时代老，这 就是切割律。3.1.1.2 同位素年龄的测定 基本原理是基于放射性元素具有固定的衰变系数 。衰变系数代表每年每克母体同位素能产生的子体 同位素的克数。测出放射性同位素蜕变后剩余的母体同位素含 量（N）与蜕变而成的子体同位素含量（D），可以 根据下列公式计算矿物从其形成到现在的实

3、际年龄， 即代表岩石的绝对年代。 通常用来测定地质年代的放射性同位素有：钾一氩、铷一锶、铀一铅和碳一14等。3.1.2 地质年代表 通过对全球各个地区地层划分和对比以及 对各种岩石进行同位素年龄测定，按年代先 后进行系统性的编年，列出“地质年代表”。地质年代表使用不同级别的地质年代单 位和年代地层单位。地质年代单位包括：宙、代、纪、世；年代地层单位分别是宇、界、系、统。 地质年代表相 对对 年 代距今年龄龄 Ma主要地壳运动动宙（宇 ）代（届）纪纪（系）世（统统）显显 生 宙 （宇 ）新生 代 （届）第四纪纪（系）2.0喜马马拉雅运动动晚第三纪纪（系）24.6早第三纪纪（系）65燕山运动动 中

4、 生代 （届）白垩纪纪（系）144株罗纪罗纪（系）213印支运动动三叠纪纪（系）248海西运动动 古 生 代 (届)晚古 生代二叠纪纪（系）286石炭纪纪（系）360泥盆纪纪（系）408加里东东运动动 早古 生代志留纪纪（系）438奥陶纪纪（系）505寒武纪纪（系）590蓟县蓟县 运动动 隐隐生 宙 (宇)元古代震旦纪纪（系）8002500五台运动动太古代3.1.3 地方性岩石地层单位 岩石地层单位，或称做地方性地层单位，可分为 群、组、段等不同级别。群是岩石地层的最大单位，常常包含岩石性质复 杂的一大套岩层，它可以代表一个统或跨二个统， 如南京附近有象山群。组是岩石地层划分的基本单位，岩石性

5、质比较单 一。如南京附近有栖霞组、龙潭组等。段是组内次一级的岩石地层单位，代表组内具有 明显特征的一段地层，如南京附近栖霞组分出臭灰 岩段、下硅质岩段、本部灰岩段等。3.1.4 我国地史概况 太古代（界、Ar）太古界主要分布于华北地区，为各类片岩 、片麻岩。在冀东迁西地区发现同位亲年龄为 34.336.7亿年的变质岩，这是我国目前已知 的最老地层。太古代时可能地球上已有原始生物，但至 今尚未发现可靠化石。太古代末有一次强烈的 地壳运动，我国称五台运动，表现为元古界不 整合覆于太古界之上，同时有花岗岩侵入。 元古代（界、Pt）元古界主要分布于华北及长江流域，此外还分布在塔里木盆地及天山、昆仑山、

6、祁连山等地。元古界分上、下两部分：下部为下元古界，为浅变质的沉积岩或沉积火山岩系；上部称震旦系，为未变质的砂岩、石英岩、硅质灰岩（产藻类化石）和白云岩组成。早元古代末期的地壳运动，称吕梁运动，使震旦系与下元古界呈角度不整合接触。 古生代（界、PZ）古生代是地球上生物繁盛的时代。所以，从寒 武纪开始，就可以利用古生物化石来划分地层。古 生代地层主要为石灰岩、白云岩、碎屑岩等海洋环 境沉积。中、上石炭统和上二叠统在一些地区含煤 。二叠纪末部分地区上升成为陆地。早古生代的地壳运动，世界上称为加里东运动 。在我国南方表现为泥盆系与前泥盆系，为角度不 整合接触。二叠纪末期地壳运动影响广泛，内蒙、 天山、

7、昆仑山都发生强烈褶皱上升成山，并有岩浆 活动，称之为海西运动。古生代末，海水消退，中 国大陆雏形出现。 中生代（界、MZ）中生代意为“中等生物”的时代，以陆 上爬行动物盛行为特征。中生代时除南方部分地区和西藏等地 为海洋环境外，我国大部分已形成为陆地 。三叠系、株罗系都是主要含煤地层。中生代发生多次强烈地壳运动，主要 有印支运动和燕山运动，并伴随有广泛的 岩浆侵入活动和火山爆发。中生代构造活 动，奠定了我国东部地质构造的基础。 新生代（界、KZ）新生代为近代生物的时代。哺乳动 物和被子植物非常繁盛。新生代包括第三 纪和第四纪。第三纪仅台湾和喜马拉雅地区仍被海 水淹没，我国第三系主要为陆相红色碎

8、屑 岩沉积并含有丰富的岩盐。第三纪末期的 地壳运动称为喜马拉雅运动，它使台湾和 喜马拉雅地区褶皱上升成为山脉，并伴有 岩浆活动，我国其它地区表现为断块活动 。 32 第四纪地质概述 第四纪是新生代最晚的一个纪，也是包括现代在内的地质发展历史的最新时期，第四纪的下限一般定为二百万年。第四纪分为更新世和全新世，将更新世分为早、中、晚三个世。 第四纪地质年代表地质质年代绝对绝对 年龄龄（万年）纪纪世距今年龄龄时间间时间间 隔第 四 纪纪 Q全新世Q411更 新 世晚更新世Q3109中更新世Q27363早更新世Q12001273.2.1 第四纪地质概况 大约在二百多万年前地球上出现了人类，这是 最重大

9、的事件。北京附近周口店的石灰岩洞穴中发 现了大约生活在四五十万年以前的“北京猿人”头盖 骨化石及其使用的工具。第四纪时期地壳有过强烈的活动，为了与第 四纪以前的地壳运动相区别，把第四纪以来发生的 地壳运动称为新构造运动。地球上巨大块体大规模的水平运动、火山喷发 、地震等都是地壳运动的表现。第四纪气候多变曾 多次出现大规模冰川。地区新构造运动的特征，对 工程区域稳定性问题的评价是一个基本要素。 3.2.1.1第四纪气候与冰川活动 第四纪气候冷暖变化频繁，气候寒冷时期冰雪覆盖面积扩大，冰川作用强烈发生，称为冰期。气候温暖时期，冰川面积缩小，称为间冰期。中国大陆在冰期时，海平面下降，渤海、东海、黄海

10、均为陆地，台湾与大陆相连，气候干燥、 风沙盛行、黄土堆积作用强烈。根据深海沉积物研究，第四纪冰川作用有20次 之多，而近80万年每10万年有一次冰期和间冰期。3.2.1.2板块构造 上纪40年代以来，出于军事目的和对石油 资源的需求，进行了大规模海底地质调查，获得 大量成果，导致全球构造理论板块构造学说 的诞生。 板块学说认为：刚性的岩石圈分裂成六个 大的地壳块体（板块），它们驮在软流圈上作大 规模水平运动。各板块边缘结合地带是相对活动 的区域，表现为强烈的火山（岩浆）活动、地震 和构造变形等。而板块内部是相对稳定区域。全球划分出六个大的板块是：太平洋板块 、美洲板块、非洲板块、印度洋板块、南

11、极洲板 块、欧亚板块。相邻板块门的结合情况有三种类型：（1）岛弧和海沟，表现为大洋地壳沿海沟 插入地下，构成消减带，并引起火山作用、地 震以及挤压应力作用。如太平洋板块与欧亚板 块门的情况；（2）洋中脊，是地壳生成的地方，表现为 拉张应力。如非洲板块与美洲板块之间；（3）转换断层，是横穿过洋中脊的大断裂 ，表现为剪切应力作用。板块间的接合带与现 代地震、火山活动带一致。板块构造学说极好 地解释了地震的成因和分布。 3.2.2 第四纪沉积物 第四纪新构造运动强烈，海平面和 气候变化频繁，因而第四纪沉积环境极 为复杂。第四纪沉积物形成时间短，成 岩作用不充分，常常成为松散、多孔、 软弱的土层（土体

12、）覆盖在前第四纪坚 硬岩层（岩体）之上。第四纪沉积物分为：残积物、坡积 物、洪积物、冲积物、湖泊沉积物、海 洋沉积物、冰碛与冰水沉积物 3.2.2.1 残积物 岩石经物理风化和化学风化作用后残留在 原地的碎屑物称残积物或残积土，因其成层覆 盖在地表，故又称残积层。 残积物不具有层理，粒度和成分受气候条 件和母岩岩性控制。 残积物成分与母岩岩性关系密切。 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 的粘性土或是粘性土充填的碎石土、砂砾土， 其强度较高 。3.2.2.2 坡积物 雨水或雪水将高处的风化碎屑物质洗刷而 向下搬运，或由本身的重力作用，堆积在平缓 的斜

13、坡或坡脚处，成为被积物。坡积物一般不具层理，碎屑物一般成棱角 状或因经一段距离搬运而呈次棱角状。坡积物可以具有一定分选性，由于重力作 用，比较粗大的碎屑物往往堆积在紧靠斜坡的 位置，而细小的碎屑和粘土则分布在离开斜坡 稍远处。坡积物厚度变化较大。在陡坡地段较薄， 而在波脚处较厚。3.2.2.3 洪积物 大雨或融雪水将山区或高地的大量 碎屑物沿冲沟搬运到山前或山坡的低平 地带堆积而成。洪积物在沟口往往呈扇 状分布，扇顶在沟口，向山前低平地带 展开，称为洪积扇 。洪积物具有一定程度的分选和磨圆 。每次洪水流量大小不同，堆积物也不 相同，因而供积物常具有较明显的层理 以及夹层、透镜体等。洪积扇上部多

14、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。但其孔隙大，透水性 强不易建坝。中部以砂土为主，下部以粘 性土为主，它们一般都是良好地基。在砂土向粘性土过度地带及粘性土分 布地带，由于透水性的差异及地下水埋藏 戏等因素的影响，常有泉水出露，形成沼 泽。沼泽地带泥炭层强度低、压缩性大。3.2.2.4 冲积物 河流沉积物称为冲积物。根据形成条件和环境分为：河床冲积物、河 漫滩冲积物、牛轭湖冲积物和河口三角洲冲积物。它们具有一些基本共同的特性：n 因受河流长期搬运而碎屑物质磨圆度和分选 性都较好；n 具有清楚的层理构造；n 具有良好的韵律性，表现在剖面上两种或两 种以上

15、沉积物交替、重复出现；n 除水平层理外，冲积物中交错层理往往很发 育。 河床冲积物因河床水流速度大，沉积物较粗。河漫滩冲积物主要分布于河流的中下游和平原 区河流。洪水期河水漫溢，河漫滩被淹没，沉积的 土粒较细。河漫滩冲积物之下常为早先河床沉积的 砾、砂和粉细砂。这样河漫滩沉积及下面的河床沉 积一起构成了“二元结构”。牛轭湖是河流废弃的弯道。牛轭湖静水环境中沉 积形成淤泥和泥炭层，洪水期成为溢洪区，土都被 细砂或粉质粘土覆盖。河口三角洲冲积物是在河流入海入湖处，将所 搬运的大量细小碎屑物沉积而成，其面积广、厚度 大，并常有淤泥质土和淤泥分布。冲积物的工程地质特征如下：古河床冲积物的压缩性低、强度

16、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，不宜作为接筑物天然地基。三角洲冲积物上常呈饱和状态，承载力较低。但 三角洲冲积物最上层，因长期干燥比较硬实，承载力较 下面高，俗称硬壳层，可用作低层建筑物的天然地基。 3.2.2.5 湖泊沉积物 在湖岸带，湖浪冲蚀湖岸形成湖蚀洞穴和湖蚀 崖等地形。湖岸沉积物：较粗的砾、砂沉积在湖岸附近， 具有较好的磨圆度及明显的层理和交错层理，湖心 沉积物颗粒度细为粘土和淤泥，常突有粉砂、细破 落层。湖岸沉积物以近岸带上的承载力高，远岸较差 。湖心沉积物一般压缩性高、强度很低。湖泊淤塞后可变成沼泽，地表水聚集或地下水 出露的洼地也会形成沼泽。沼泽沉积物主要是腐烂 的植物残体、泥炭和部分粘土与细砂，组成沼泽土 。泥炭