中国第四纪地层特征研究论文

1. 沉积物类型的多样性和分布的规律性

图 2-32 中国第四纪沉积物分布的空间特征

中国的第四纪沉积物类型非常复杂，几乎含有第四纪沉积物的所有成因类型，有海相、海陆过渡相和陆相。在陆相沉积物中有地面流水、湖泊、沼泽、地下水、风、冰川、冰水等形成的沉积物，也有重力堆积物和残积物。在平面上，从东部的海相和河湖相沉积物，到西部的冰川堆积和风成堆积，从南部的洞穴和红土堆积到北部的戈壁沙漠和黄土堆积(图2-32)。从海拔高度上来看，第四纪沉积物具有明显的垂直分带现象，最低的东部大陆架以海相沉积物为主; 东部平原主要为河湖相沉积; 黄土高原到新疆一带以干旱气候区堆积物为主，如戈壁、沙漠、黄土、洪积物; 在青藏高原，以冰川和冰水沉积物发育为特征，当然也 发育较多的 湖泊、河流、洪 流 沉积物。

2. 新构造运动的整体性和区域性

中国区域是一个新构造运动非常强烈的地区，第四纪的构造运动属于喜马拉雅运动第三幕。在时间上，第四纪的构造运动表现出明显的阶段性: 强烈的上升期与相对平静期交替出现，在我国的西部地区尤为清晰，从而形成多级的层状地貌。在区域上，西部和南部以抬升为主，而东部和北部以下降为特征，并且从西南到东北构造运动的强度具有逐渐减弱的梯度。在第一阶梯和第二阶梯上以整体的抬升为特征，第三阶梯以整体的下降为特点，而在 3 个阶梯之则间表现出强烈的差异抬升运动。地震活动主要分布在华北、南北地震带和西昆仑-喜马拉雅3 个带上，火山活动主要集中在东北、东南沿海和西南地区。

3. 哺乳动物群的南、北差异性

以淮河-大别山-秦岭-龙门山-横断山一线为界，中国第四纪哺乳动物群可分为南、北两个哺乳动物地理区。北方区属古北界的一部分，哺乳动物以喜干、凉、冷的动物为主，草原型动物占优势。南方区属东洋界的一部分，哺乳动物主要由喜暖湿的成分构成，森林型动物占优。南、北方动物群的差异从早更新世开始出现雏形，在中更新世变得明显，但这两个动物群的一些成员随着气候的变迁发生往南或向北的迁移，进行动物群的交流。就哺乳动物群演化而言，中国的第四纪哺乳动物群是在我国上新世三趾马动物群的基础上演化而来的，形成了含真象、真马等成员的动物群面貌。由于南、北气候变化的差异，影响到动物群的性质，使北方动物群表现出一定的进步性，不同阶段的动物群差异和更替比较清晰; 而南方动物群则显示出一定的保守性，动物群的更替不及北方动物群清晰。

4. 气候波动的区域性与全球性

对我国的黄土研究表明，黄土-古土壤序列很好地记录了我国的第四纪气候变迁。在第四纪我国的气候至少存在 30 多次冷-暖旋回(climatic cycle)，并与深海沉积物的氧同位素具有良好的对比性。气候波动具有 100ka、41ka 和 21ka 的天文周期，而且在早更新世以 41ka 的周期为主，而中、晚更新世以 100ka 周期为主，这些与世界其他地区的气候变迁规律是相似的。这说明我国的第四纪气候波动具有全球性的特征。

我国的第四纪气候变化不仅具有全球性的特征，而且还具有区域性的特点。在南亚季风和东亚季风的影响下，形成了我国东部地区干冷与暖湿交替以及西南地区独特的气候特征，青藏高原的隆起导致了我国西北地区强烈干旱的气候。

5. 季风作用的特殊性

中国是世界上季风作用最为显著的国家之一，季风(monsoon)造成了我国特殊的气候特征。在第四纪早期，由于青藏高原还没有隆升到足够的高度以致影响到南亚季风向北侵入，使我国同时受到东亚季风和南亚季风的影响，导致西北地区冬季和夏季的气候差别降低。但在更新世的中期，青藏高原已隆升到较高的海拔，影响了南亚季风的侵入，同时加强了东亚季风，使我国西北地区进一步干旱化，冬季风和夏季风的差异显著增强。由于受东亚季风的影响，中国东部地区夏季多雨湿润，而冬季干旱多风。

6. 人类文化的差异性

中国的古人类化石及石器相当丰富，包括直立人、早期智人和晚期智人及其石器，主要分布在横断山脉以东地区。在时代上，直立人可能从约 2MaB. P. 就在我国出现，这与被誉为人类起源和演化中心的东非地区所发现的直立人时代相当。我国直立人的一些特征与非洲的直立人表现出一定的差异性，更重要的是我国直立人文化尚具有特殊性。尽管我国直立人也有大石器(手斧)文化，但一直处于次要的地位，而演化的主线是小石器文化，并始终纵贯直立人和智人阶段，这显然不同于非洲以大石器手斧文化为特征的文化系统。所以中国的人类文化具有特殊的一面。

我国南、北方的石器文化也有一定的差异。在北方基本上是小石器文化的演化，而在南方出现小石器与大石器平行演化的特征，而且手斧文化主要分布在长江流域及其以南地区。

中国幅员辽阔，跨越几十个纬度和几十个经度。地形地貌复杂，气候类型多样，而且第四纪时期的构造运动强烈。在第四纪，不仅受东亚季风的影响，而且还受到南亚季风(印度季风)的影响。在众多因素的影响下，形成了中国独特的第四纪地层发育特征。

在区域上，自南而北，由西向东，具有不同成因的第四纪地层，如在南方地区洞穴地层发育，华北地区则以河湖相地层为主，黄土地层主要分布在西北地区，而青藏高原发育较多的冰碛地层，在东部沿海地区发育海相地层。受新构造运动的影响，第四纪地层的接触关系和变形特征也不一样，在东部的构造下沉区，地层多为整合接触，变化弱; 而在西部地区，不仅在第四纪地层内部形成了角度不整合，而且变形也比较强烈。根据我国第四纪地层的分布特征和成因类型的组合特征，可将我国的第四纪地层分为华北-东北区、西北区、青藏高原区、华东-华南区、西南区和东部海区(图 10-10)。

根据沉积环境和沉积物特征，中国第四纪地层可划分为华北区、东北区、华南区、西北区、西南区和青藏区。各区基本特征如下：

（一）华北区

华北区包括的范围是：东至海滨，西至甘肃，北至内蒙古，南至河南中部，其中包括华北黄土覆盖的广大地区和华北冲积平原。气候干旱或半干旱，季节性变化极为明显。从全区来看，第四纪堆积类型复杂，地层发育完善。下更新统以湖相沉积的灰泥岩、细砂岩及砾石夹层为主；中更新统以坡积、洪积为主，而局部地区有洞穴堆积；全新统以冲积、洪坡积以及次生黄土堆积为主，砾石仅限于山麓地带。在某些山区，保存有古冰川堆积，冰碛物主要分布于北京山区、秦岭、太行山等处，冰期可分为4～5期。在沉陷区和断陷地带，以巨厚的湖相堆积为特征。华北区岩溶洞穴不甚发育，但在周口店洞穴堆积中找到猿人化石和其他动物化石却非常丰富。根据其特点，华北区动物群属北方型，与东北区接近，但有比较干旱气候的特征；与华南区动物群比较，差别明显，但亦有自南方迁来的动物。

由于本区第四纪沉积类型复杂，在进行地层划分时，就必须选定标准层，这些标准层是以沉积厚度大、化石多、化石演化阶段明显作为依据。

本区代表性剖面有：下更新统——泥河湾阶；中更新统——周口店阶红土堆积；上更新统——萨拉乌苏阶；全新统——近代河流堆积（表2-5）。

表2-5 中国第四纪区域年代地层（地质年代）表

资料来源：全国地层委员会《中国区域年代地层（地质年代）表说明书》2002年。

（二）东北区

东北区包括：黑龙江、吉林、辽宁三省。本区主要特点是，黑土广泛分布，一般表面往往有2m厚的黑土堆积，甚至更厚。在松辽平原及三江平原第四纪堆积较厚，以湖相、湖沼相堆积为主，厚约数十米至200余米；长白山等地区堆积较薄；大兴安岭以冰碛为主，冰期可分三期；下辽河地区的海相夹层，是华北沉降带向北延伸部分。河谷中一般发育二级或二级以上的阶地，在阶地堆积中发现大量动物化石。

本区第四纪火山活动频繁，火山岩发育，在第四纪全新世仍有火山喷发。

本区代表性剖面有：下更新统——土山组；中更新统——青沟组；上更新统——敏河组；全新统——近代冲积层、湖沼堆积、风积沙堆积。

（三）华南区

华南区包括长江以南，东至海滨，西至两湖两广，以及台湾省和南海诸岛。本区第四纪有独特的岩性，以粗颗粒沉积及红土化作用的粘土分布较普遍。红色粘土常有蠕虫线条，这种红色粘土多分布于丘陵地区。在高山山坡或山麓地带常有冰碛泥砾。根据泥砾特征，可划分为鄱阳、大姑、庐山三个冰期。在低平原地区为河流相堆积。在洞庭湖及鄱阳湖沉陷区为河湖相及湖相沉积，厚200余米。

华南区的第四纪沉积与华北区不同。首先是本区气候湿热，沉积物多受湿热的红土化作用使冰碛泥砾石呈绛色或赭色，砾石与粗砂互层，并有风化铁皮作为分层标志。

本区代表性剖面有：下更新统——雨花台组；中更新统——网纹红土；上更新统——下蜀组；全新统——近代堆积。

（四）西北区

西北区包括昆仑山、阿尔金山、祁连山以北，贺兰山以西的广大地区。如新疆、青海、甘肃及宁夏的一部分。本区内分布有高山、内陆盆地和干旱高原。地形高差悬殊，气候干燥，属大陆性气候。

第四纪时期，高山及高原地区新构造运动处于显著上升阶段。因此，山谷冰川发展至山麓冰川，在高山地区分布有现代冰川。第四纪堆积物成因类型以冰碛砾石、冰水沉积粗砂为主，分布最广。在山前坳陷带内洪积物极为发育，厚度巨大，可达3000多米。

区内在第四纪初期，湖相堆积普遍，常出现在砾石或砾状砂岩的夹层中，在山间盆地区，也发现古湖泊相的堆积。在盆地上往往为湖积、风积、洪积、冲积的复合堆积。湖积物的颜色为绿、灰、白、淡红等。如库车砾石层、西域砾石层等，都很典型。

第四纪晚期，由于青藏高原的阻挡和气候转为干旱等影响，形成黄土或类黄土堆积。淡水湖泊形成沼泽泥炭堆积，有些湖泊萎缩咸化，形成盐类沉积。

区内气候干燥，风蚀作用强烈，风蚀、风积地形广布，形成荒漠地貌。

本区代表性地层有：甘肃祁连山及河西走廊第四纪地层、新疆天山南麓库车一带第四纪地层。

（五）西南区

西南区大致包括云南、四川、贵州等省区，属于高原及盆地地形。在第四纪时期，新构造运动处于上升运动。因此，地貌上形成深切河谷及多级夷平面，河流沿岸形成多级阶地。在断陷盆地或凹陷区，为湖相沉积，自古近纪到更新世晚期，均有发育，其中上新世和第四纪地层，往往为连续沉积，上新世和第四纪的湖相堆积物，除泥炭层之外，还有褐煤。

西南区洞穴堆积，为本区的重要成因类型，洞穴中具有丰富的哺乳动物化石及古人类遗迹。在云、贵、川山区分布有冰碛层，在本地区称作龙川冰期。我国已发现的第四纪时期最早的一次冰期形成的冰碛，位于云南元谋组下部。云南大理点苍山的最新冰碛，为大理冰期形成，是我国最新的一次冰期。

本区代表性剖面有：下更新统——元谋组（群）；中更新统——盐井沟组；上更新统——大理冰期冰碛层；全新统——近代堆积。

（六）青藏区

西藏高原与喜马拉雅山脉，以其巨大的高度和特殊的自然条件而闻名世界。喜马拉雅山脉是地球上最雄伟高大的、年轻的褶皱山系。但是，过去关于青藏高原的第四纪地层很少了解，关于第四纪方面的资料也极少。自1960年以来，中国登山队科考队、中科院等单位曾多次对青藏地区进行地貌和第四纪地质考察，并发现和建立了一些第四纪地层剖面，深入地进行了该地区第四纪冰期、古气候变化、地面上升等许多重大问题研究，取得了丰硕的成果。

由于第四纪时期气候的剧烈变化和喜马拉雅山脉的强烈上升，珠峰地区在更新世时期经历了几次大的冰川作用，遗留下各种冰川作用的沉积物及间冰期沉积。因此，珠峰地区第四沉积物复杂多样，并有独特的空间分布规律。第四纪堆积物主要特征是：代表寒冷时期的各种冰川沉积和代表温暖时期的各种间冰期沉积的交替出现，可作为本区第四纪地层的划分和对比的主要依据。

根据对第四纪堆积物的野外观察，与室内岩石矿物成分及其所含的动、植物化石和孢粉及石器等的分析鉴定，并结合对本区第四纪冰期的研究，可以初步划分出更新世的三次冰期与两次间冰期。按其命名的标准地点，自老至新分别为：希夏邦马冰期、帕里间冰期、聂聂雄拉冰期、加布拉间冰期、珠穆朗玛冰期。

本区代表性剖面有：下更新统——希夏邦马冰期堆积物；中更新统为喜马拉雅山北坡到雅鲁藏布江一带的冰碛层和河湖堆积层；上更新统沟谷冰碛砾石；全新统——冰后期石灰华、洪积扇及湖相淤泥和泥炭堆积。

本章小结及重点提示

本章主要阐述了地貌及其形态、地貌成因及其分类、不同等级地貌单元的地质作用类型和特点。第四纪（系）基本知识包括：第四纪的概念及第四纪分期、第四纪沉积物的基本特征、第四纪沉积物成因研究（主要运用岩石学标志、地貌标志和环境标志等进行第四纪沉积物成因研究）、第四纪沉积物成因类型、第四纪冰期与间冰期的概念及其对古环境特别是对第四纪沉积环境的影响、第四纪下限等相关问题。在此基础上，阐述了中国第四纪地层分区及各区沉积环境和沉积物基本点特征。

本章应重点掌握地貌及第四纪地质的有关基本概念，在此基础上着重掌握不同等级地貌单元的地质作用特点、第四纪沉积物的基本特征、第四纪沉积物成因类型及其研究标志。

思考题

1.在地貌形态的定性和定量描述中，最基本的描述内容有哪些？应如何描述？

2.在地貌形成过程中，内力地质作用与外力地质作用各有什么作用？二者的关系如何？

3.列表比较巨型地貌、大型地貌、中型地貌和小型地貌的地质作用特点、地貌特点及典型地貌类型。

4.褶皱山地与断块山地在地貌特征上有何不同？

5.简述第四纪的主要特点。

6.简述第四纪沉积物基本特征及其成因。

7.归纳砾石研究对第四纪堆积物成因研究的意义。

8.从图2-2中，试比较离散式结构、弥散式结构、充填式结构的异同点。

9.试分析：大河流砂砾斜层理与三角洲砂层斜层理在物质组成上有何不同？形成水动力条件各有何特点？

10.冰期和间冰期对第四纪堆积物的影响主要表现在哪些方面？

11.试分析第四纪下限的研究意义？

12.第四纪地层划分对比的目的是什么？

13.为什么说在第四纪地层划分对比中，仅依据古生物化石、岩性和层位对比的方法，往往都是不全面、不客观的？

14.我国的冰期从早到晚依次有哪几期？

15.早、中、晚更新世和全新世哺乳动物群各有何特点？

16.请说明地貌分析的地层划分方法的主要特点。

17.请说明岩性和岩相的地层划分法的特点和适用条件。