地貌学及第四纪地质学,第十二章 第四纪地层,第四纪地层,第四纪地层是研究第四纪期间各种地质现象和地质事件的基础，是重建古地理和恢复古自然环境的依据 因为第四纪期间所发生的各种地质事件的遗迹，均保存在地层中 关于划分上新世和更新世的界限问题，即古近纪和第四纪的划界问题，存在很多分歧 在划分古近纪和第四纪界限时，必须以多方面的标志作依据1948年在伦敦召开的国际地质会议上对第四系的下限，讨论通过了比较一致的意见．就是以意大利北部的维拉弗朗层（Villafranchian）作为第四系的开始 维拉弗朗层含意很广，是指属于下更新统的一套河流相砂层，其中含有更新世开始出现的哺乳动物化石，如马、牛和象等，也含有第三纪残留种 地层中的气候标志反映出有开始变冷的趋势 我国也接受了国际地质学会的建议，将我国的泥河湾组作为第四系的开始新近纪,古近纪,一、第四纪地层的划分原则和方法,第四纪地层划分的标志与古老地层有共同之处，但也有其若干特点 第四纪时期较短，动植物演化的特征不甚明显，海陆轮廓已基本奠定，大陆上多属陆相沉积，岩相变化显著 第四纪气候变化明显，温度普遍较低，北半球的中高纬度地区普遍发育了冰川，气候有较大幅度的波动式变化，地球上的气候分带现象显著。
所有这些特点都反映出第四纪地层的划分标志有其独特的方面一）生物地层学原则,这是划分任何时代地层的最主要根据 根据哺乳动物化石 划分地层 第四纪是哺乳动物高度发展的时代，哺乳动物的演化阶段往往标志着第四纪发展史的重要阶段，尤其是陆生哺乳动物化石是第四纪地层划分的重要依据 对第四纪地层中的哺乳动物化石进行种属鉴定，进行哺乳动物群体组合的分析，来确定所在层位的时代 在决定动物群的时代问题上，要统计一个动物群中各个种属所占的百分比 一般来说，一个时代新出现的种属具有重要意义2. 第四纪海相地层用无脊椎动物群及微体动物群划分地层层序，并根据它们的生态变化所反映的第四纪古气候波动曲线，将第四纪海洋沉积进行分层和断代 陆相地层中的软体动物化石，过去已收集了丰富资料，这些软体的螺蚌化石对于研究当时的沉积条件具有较重要意义，但在划分地层上有一定限制 植物化石植物群组合是反映古气候和古地理的最显著最灵敏的标志，尤其是孢子花粉的研究，对于阐明第四纪古气候和古地理提供了有价值的材料二）气候地层学原则,利用冰期和间冰期遗留在地层中的各种痕迹划分地层 欧美大陆第四纪冰川发育地区早巳建立了第四纪冰期和间冰期的序列及与其相关的地层层序。
在中低纬度的干旱和半干早地区建立了相应的雨期和间雨期序列，及与其相关的部分更新世地层 我国的第四纪地层，也已采用古气候法分层三）岩性、岩相法,在现在的大陆上，第四系主要为陆相松散沉积，只有沿海平原地带有海相沉积 陆相沉积无论从空间分布或时间顺序来说变化都非常复杂 首先要确定沉积物的岩石性质以及它们在空间上的分布规律和时间上的变化规律 从而推断当时的沉积环境 在研究岩性岩相的过程中，关键是找出具有代表性的标志层，再以标志层作为划分地层顺序和相对年龄的对比标志四）古人类与考古法,第四纪的主要特点之一是人类及其文化的出现和发展 人类化石以及人类活动遗留下来的石器和其他文化遗迹，都具有划分时代的意义 猿人时代属于早更新世到中更新世， 古人时代属于中更新世末期到晚更新世初期， 新人时代愿于晚更新世末期 石器时代的分期和第四纪的分期可以综合对比五）构造、地貌法,新构造运动在时间上具有周期性和节奏性的特点，在广大地区表现有共同性的规律 因此在第四纪地层中往往出现不整合关系，或有明显起伏的侵蚀面 地层之间的不整合接触关系和侵蚀面，可作为划分第四纪地层的标志 第四纪以来各种类型沉积物的形成，都与地貌有着密切关系。
不同类型的沉积物分布在不同的地貌部位上 它们的分布位置和分布高度都是有一定规律的 河流冲积物，在山区或丘陵区，越老的分布的位置越高，越新的分布的位置越低在平原地区(或地壳下沉地区)，越是古老的沉积随着地面的不断下沉而逐渐被埋藏在较深的地方，而新的沉积物则覆盖在上面六）同位素年龄测定法,六十年代以来，第四纪年代学得到了迅速的发展 现在能够测定的时间范围几乎包括了整个第四纪下更新统（ Qp1 ）与中更新统（ Qp2）界线 距今70万年，相当于布容和松山极性世的界限上更新统（Qp3）–中更新统（Qp2）界线 上更新统（Qp3）–中更新统（Qp2）界线，近年来研究成果比较一致地划在末次间冰期起始的时间0.128MaB.P.，相当于深海氧同位素5e的起始时间，从这时起发生了第四纪以来全球最大的一次海侵；在中国黄土地层中为S1/L2的界线全新统（Qh）–更新统（Qp）界线 多年来，人们一直把10000年以来这段地质发展史称作全新世，从这个时期开始，自然界和生物界趋于现代化，气候也从冰后期开始转暖，结束了新仙女木突冷事件 根据新近发表的日历年龄，这个事件结束于约11050a B.P.,而W. Dansgaard等测定为10700aB.P.。
A. Hubbard根据在苏格兰的研究结果，新仙女木事件为约12900~11000aB.P. ，S. Bondevik等对挪威西海岸海相沉积研究给出新仙女木事件介于约12300~11000aB.P.[83]全新世从新仙女木事件之后始，其年龄为11000aB.P.前后中国黄土剖面全新世古土壤（S0）与上更新统马兰黄土（L1）有较明显的界线，渭南剖面S0/L1的时限 为11,000江苏建湖庆丰泻湖相沉积剖面给出比较完整的全新统，其底界14C年龄为10,085a（未做日历年龄校正） 综上考虑，全新统与更新统的界线（Qh/Qp）定在11000aB.P.较为合适全新统内部可分为下、中、上3个阶，其时限分别为11000~8000aB.P.、8000~4000aB.P.及4000aB.P.至今七）古地磁地层法,用古地磁学方法专门研究第四纪地层学以及与此相关问题的学科，称为第四纪古地磁地层学 古地磁地层法测定的对象主要是火山岩，其它研究对象有黄土、古土壤、红色粘土、湖相纹泥、粉砂粘土等等 近年来，我国在这方面的研究取得了显著成绩，在地层年代、层序等方面，获得了一系列数据和资料二、中国各地区的第四系,中国地域广阔，新生代地层极为发育。
尤以华北地区的新生代地层沉积厚度最大，露头良好，化石丰富，相变显著是我国多年来研究新生代地层的理想之地一）华北各山间盆地的新近系和第四系,华北有一系列的断陷盆地，诸如桑干河盆地、汾河盆地、黄河谷地和渭河盆地等 这些盆地大多数是在喜马拉雅运动时断陷而成，盆地聚水成湖 尤其是在上新世和早更新世，河湖广阔，并随着断陷盆地的不断下沉，在其中堆积了厚层的河湖相地层，在盆地边缘发育了洪积冲积层及各种类型的土状堆积上新统（N2）,华北各盆地的上新统以河湖相沉积层和三趾马红土堆积层为代表 三趾马红土多分布在盆地边缘，成因类型不一 红土中含有典型的三趾马动物群 上新统下部的红土称为保德红土，或保德组 上新统上部的红土称为静乐红土，或静乐组三趾马红土的岩性岩相特征： 红土以深红色或红色砂质粘土为主， 比较致密坚硬，合有大量白色钙质结核，结核的形状多为花生状密集成团，混杂在红土之中 有时偶见铁锰结核三趾马红土中含有丰富的动物化石，其中以哺乳动物化石最多、称为三趾马动物群 三趾马动物群的性质，代表温暖的森林草原环境上新统的河湖相地层广泛出露在晋陕一带的盆地中 岩性特征是： 在古湖心或水较深的部位，主要为灰绿色、灰蓝色和灰白色的粘土岩和泥灰岩，富含钙质。
在平静的浅水区，因氧化条件较好，多为紫褐色及灰紫色的粘土岩及砂质粘土岩 总厚度由几十米至数百米 河湖相地层中富含的动植物化石包括哺乳类、鱼类、昆虫、爬行类和两栖类，以及植物化石和微体化石2. 第四系,华北各地第四系极为发育，分布广泛，不论山间盆地、广阔平原以及山前地带都有第四纪的河湖相沉积和土类堆积 第四纪早期华北各山间盆地继续发展，范围扩大，淡水湖泊发展到了全盛时期，湖水深，湖面广 在现今的桑干河、汾河、渭河以及黄河中游各盆地中，当时皆为湖泊所占据，沉积了巨厚的湖相地层 由于湖面的涨落变化，常常引起河流与湖泊的交替；出现湖相沉积与河流沉积的交互现象中更新世，大部分湖泊消亡，湖盆逐渐变成河谷，发育冲积层 自中更新世至晚更新世，我国北方由于气候渐趋干旱，风积黄土发育，堆积了厚达几十米至近200米的黄土地层，构成了我国独特的黄土高原 全新世以来各个盆地中河流作用占优势，山麓地带以洪水及坡面流水作用为特征，形成了全新世的冲积层及洪积层1）下更新统（QP1）泥河湾组,标准地点：河北与山西交界的桑干河盆地，以河北省阳原县泥河湾村命名 泥河湾组以湖相沉积为主要特征 岩性：以灰绿、灰蓝、灰白和杂色的粘土、泥灰岩和砂质粘土为代表。
岩相：沉积颗粒分选均匀，砂砾石的磨圆度良好，水平层理发育 分布：分布于桑干河流域及其支流壶流河的断陷盆地中此外，汾河盆地，延庆、怀来盆地都有分布厚度：厚度可达数百米 地层产状基本近于水平或略有倾斜 化石：泥河湾动物群以及软体动物化石河北阳原县桑干河北岸虎头梁剖面，自上而下： (13)黄土状沉积与砾石层，该层发生融冻褶皱， 厚 2—3米 (12)具斜理的黄褐色粉细砂及砾石层 (11)灰黄色亚砂土，底部具细砾 (10)灰黄色细砂层 (9)褐色亚粘土 (8)具斜层理的黄褐色粉砂层 (7)棕色中、细砂层，含小砾 (6)灰褐色砾石层 (5)灰黄色砂土层，具薄层理 (4）石膏层 (3)灰黄色砂土层，具细纹层 (2)灰黄色份砂质粘土央细砂层，具薄层理 (1)灰白色及灰绿色泥灰岩及粘土层，含鱼化石 未见底中更新统,中更新统以红色土堆积为主，并有洞穴和河湖相堆积，标准地层有周口店组、离石黄土及泄湖组 Qp2周口店组 地点: 北京房山县周口店第一地点 岩性：洞穴堆积，主要为角砾岩 地层厚度50米，原划分出13层,第一及第二层为含化石的角砾岩层，中间夹有砂土及石钟乳，厚约4米 第三层为含化石的粗角砾岩层，下有巨大的石灰岩块，代表洞穴顶部崩塌的部分，厚约3米。
第四层：为含化石的灰烬层，内有烧骨和烧石，所以骨、石都变成黑、蓝、灰等色含啮齿类化石较多，肉食类较少，并含有数量极多的石器和用火的痕迹，又叫上文化层．厚6米 第五层：一部分为含化石的黑色硬灰，一部分是角砾岩层，或为上文化层的底部，厚约1米 第六层：含化石的角砾岩层，大石块较多，石器极少，厚约5米 第七层：深灰色砂层，化石保存完整，以野猪化石最多，鹿、羊次之，肉食类很少，厚约2米第八层和第九层：含化石的角砾岩层，化石丰富完整，夹有厚薄不同的灰烬这两层埋藏的石器和北京猿人化石最丰富，完整的北京猿人头骨化石即出于此层，所以又称为下文化层，厚约6米 第十层：上部为含化石的红色土层，下部是一薄层灰烬(底文化层)，厚约2米 第十一层：红色砂层，含灰质结核，化石呈白色，厚约2米 第十二层：含化石的角砾岩层，厚2米 第十三层：成层的泥砂层，夹有红色或灰色砂凸镜体，底部多巨大石块，化石较少，上部有较厚的鬣狗粪化石层，厚约2米第十四层：棕红色粘土质砂及砾石混杂的粘土砾石层，下部砾石减少，这就是过去所称的底砾层，可见厚度约4米 第十五层：棕红色粉砂砾石层及含砾细砂层厚约1米 侵蚀面 含周口店动物群,Qp3上更新统,上更新统的标准地层有萨拉乌苏组和丁村组。
萨拉乌苏组 岩相为河湖相沉积 主要岩性为灰黄色细粒粉细砂沉积 含萨拉乌苏动物群化石及人类化石,12. 粉砂与粘土质粉砂，灰黄色，具水平层理及斜交层理，厚1．5米 11. 粉砂质粘土，灰绿及灰白色，局部含炭质，显黑色，土质坚硬，垂直节理发育，厚 10.黄色细砂，分选极好，含铁锈班及钙板和钙结核，水平层理发育，中央斜交层理， 厚7米 9. 粉砂质粘土，灰黑色及灰绿色，厚0.5米 8. 黄色细砂，厚6．5米 7. 粘土质粉砂，灰黑及灰绿色，厚0.5米 6. 黄色细砂，厚10．5米 5. 粉砂质粘土与粘土质粉砂互层，灰绿及灰黄色，具厚层水平层理，顶部变为紫红色粘土，总厚28米。