第四纪地质学

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  第四纪地质学汉语拼音:Di-siji Dizhixue;英语:Quaternary Geology),研究第四纪时期的地质过程、环境演化、生物界演化及人类起源和发展的学科地质学的分支。第四纪的时间范围从上新世末(距今约260万年)至今。第四纪冰川广布、火山活动频繁、地势高差显著,绝大部分沉积物没有固结成岩,出现了人类。第四纪的新构造运动,沉积物的形成、环境气候的变迁、动植物的演替与今天人类经济活动密切相关。第四纪地质的研究对地质灾害的预测和防治、国土整治、环境保护、工程建筑选址、第四纪矿产资源勘查等有重要意义。

简史

  第四纪地质作为科学对象进行研究始于18世纪的欧洲。第四纪冰川沉积和古气候变化始终是第四纪地质学研究的主体。其研究历史可分为三个阶段。

  1.初期阶段 时间在18世纪至19世纪末。主要研究分布于基岩之上的松散沉积物,当时称为漂积物,认为是《圣经》上所说大洪水带来的泥砂堆积而成的。19世纪初极地探险工作开展后,开始认识到它们可能是冰流搬运和堆积的物质。19世纪下半叶正式确定所谓漂积物是冰流堆积,并称第四纪为“冰河期”。

  2.发展阶段 指20世纪上半叶。在20世纪初,德国A.彭克E.布吕克纳研究阿尔卑斯山冰川沉积,提出第四纪经历了四次冰期的概念。这一概念推动了第四纪地质学的发展,世界各地相继建立了相应的四次冰期。中国地质学家李四光于20世纪30年代建立了中国的4次冰期系统。这个时期从世界各地的第四纪地层中发现了许多重要的哺乳动物化石群和古人类化石,对它们的研究不仅促进了进化论的发展,也成为划分第四纪地层的重要依据。与此同时,许多学者对河流湖泊、海滨、洞穴、火山、黄土和沙漠等开展了广泛的研究,为第四纪地质学的建立奠定了基础。

  3.成熟阶段 第二次世界大战以后,各种测定年轻地质年龄的方法不断完善,古环境的指标得到确定,对以前很少涉及的地区,如深海、南极北冰洋开展了大量的调查。1955年C.埃米利亚尼根据深海沉积氧同位素测定,提出近30万年以来曾发生7次冰期旋回,成为第四纪研究新的里程碑,从而建立了第四纪气候变化的新模式。研究表明,260万年以来,地球至少经历了24个气候旋回。目前第四纪地质学开始进入全球对比和全球变化研究的新阶段。一方面要实现各大陆和海洋第四纪地层以及古气候记录的对比。另一方面要把地球作为一个整体,研究岩石圈水圈生物圈大气圈相互作用相互影响的全过程,预测未来环境和气候变化的趋势。这些都标志着第四纪地质学已日渐成熟。

研究内容

  第四纪地质学主要包括下列研究内容:

  1.新构造运动 研究第四纪地壳运动类型、运动方式和速度、地震活动规律性,以及它们与工程建设的关系。

  2.沉积物形成与地层划分 确定第四纪沉积物的分布和成因、物质成分与特性、沉积环境等,根据沉积物的时代、沉积相和物质特征等进行地层划分和对比。

  3.矿产与其他资源 勘查第四纪时期形成的贵重与稀有金属、非金属砂矿,如金刚石砂金独居石锆石等砂矿,以及岩盐石膏泥炭等。调查水利、草场、荒地、旅游风景区等各种资源。

  4.环境与气候变迁 研究第四纪时期气候变化、环境变迁、海面升降等,探索它们变化的原因并预测未来发展趋势。

  5.动植物演替 研究第四纪沉积物中保存的各种生物化石,尤其是哺乳动物、软体动物有孔虫介形虫孢粉等。划分第四纪动物区系、动物群组合,鉴别新生种属与某些种属的绝灭,了解植被发育与演变过程,从而确定古环境历史,为第四纪地层划分提供依据。

  6.人类起源与演化 通过研究古人类化石的解剖特征,追溯人类起源及演化历史。研究古人类使用的生产工具和其他活动遗迹,探讨劳动的起源与人类文明的发展过程,为进化论和辩证唯物主义提供科学依据。

研究方法

  第四纪地质学除采用地质学的一般研究方法外,还应用同位素年代学方法,如放射性碳测定、热释光法、裂变经迹法、钾-氩法等,精确测定第四纪地层和地质事件的年龄。通过哺乳动物化石、孢粉化石、软体及微体动物化石鉴定,确定不同时代、不同地区动物群组合特征。使用孢粉分析、深海沉积和极地冰岩心氧同位素测定、黄土–古土壤序列钟乳石等方法,重建第四纪古环境及古气候变化历史。利用古人类化石比较解剖学方法,结合旧石器考古、新石器和历史考古学方法,探索人类起源、演化和迁徙过程。应用大地测量及定点观测方法研究新构造运动,使用遥感遥测手段进行资源调查及环境监测。

与其他学科的关系

  第四纪地质学与许多相邻学科有密切关系。例如第四纪新构造运动和沉积相分析以地质学沉积学地貌学为基础,第四纪地层划分需要应用地层学古脊椎动物学地质年代学的理论和方法。重建第四纪环境历史和古气候变化过程时,需要运用气候学气象学天文学孢粉学土壤学、动植物学的有关知识。探索人类起源与演化时,人类学旧石器考古学历史考古学方面的研究是不可缺少的。资源和矿产普查普遍应用矿物学矿床学地理学的理论和遥感遥测技术