第四紀地質史上有哪些重大事件

1. 第四紀地質學的研究簡史

人類從一開始，就和第四紀地質結下了不解之緣，但真正對它進行研究，卻起回步很晚。最初，人們把地答殼的發展歷史分為第一紀（原始紀）、第二紀和第三紀3個大階段。1829年，法國學者J.德努瓦耶在研究巴黎盆地的地層時，把第三繫上部的鬆散沉積物劃分出來命名為第四系，其時代為第四紀。隨著地質科學的發展，第一紀和第二紀因細分成若干個紀被廢棄了，僅保留下第三紀和第四紀的名稱，這兩個時代合稱為新生代。1839年，英國著名地質學家C.萊爾（1797～1875）把第四紀分成了更新世和全新世。
第四紀地質學在歐洲主要是研究阿爾卑斯及斯堪的納維亞冰川遺跡的基礎上發展起來的。在中國，從19世紀末開始，一些外國學者對廣泛分布在黃河流域的巨厚黃土進行了觀察。到20世紀初期，中國第四紀地質學的研究有了較大發展。已有許多專門研究單位和龐大的專業研究隊伍。1957年成立了中國第四紀研究委員會，現已加入國際第四紀聯合會。

2. 地質發展歷史的重大事件及其歷史意義

• 世界的地質發展歷史主要有三段，分別是：

一（遠古～1450）

遠古時代人類通過石器的採集和製作，逐步了解了岩石、礦物的某些性質。在經受地震、火山、洪水的災害並與之斗爭的過程中，逐步認識了大自然中的地質現象和過程。這一時期，人們對地球和地質現象的認識是直觀的，解釋是猜測的、思辨的，體現了樸素的唯物主義自然觀。

岩石和礦物知識的積累最初，古代人類利用岩礦的物理性質，如硬度、解理等製造石器。中國的藍田人、北京人所用石器大都由硬度較大的石英質礦物和岩石製成。舊石器晚期，出現於山頂洞文化時的鑽孔石質飾物，表明人類對岩石、礦物的相對硬度有了一定認識。新石器時期,人類已利用天然寶石類礦物，如瑪瑙,葉蠟石等作飾品。陶器的燒制，如仰韶期的彩陶，龍山期的黑陶，說明幾千年前人類對粘土的性質又有了一定認識。商、周是中國青銅器鼎盛時期，那時所用的銅礦石主要是自然銅和孔雀石。中國古代用鐵的歷史可追溯到商代，戰國時期，中國步入鐵器時代。

二地質學的奠基時期

(1450～1750)

歐洲的文藝復興運動是一場思想解放運動，它使近代自然科學從神學中解放出來。哥白尼的天體運行論(1543)是自然科學脫離神學走上獨立的開端。15世紀的地理大發現，開拓了人們的視野。人們要重新認識自然，重新研究地球，並給予地球歷史以理性的解釋。這一切都為地質科學的發展奠定了基礎。

地質哲學思想的初步發展科學地質學的建立，必須沖破神學的束縛。地球不是上帝創造的，而是物質世界自然發展的結果。法國的R.笛卡爾（1644）曾提出，地球以及其他天體是由以旋轉運動為固有性質的原始粒子組成，正是原始粒子的這種旋渦運動使太陽系生成。1749年,法國的<ag.-l.l.c.de布豐提出地球起源於太陽和彗星碰撞的災變說。1779年布豐用冷卻灼熱鐵球所需時間來推算地球的年齡，這個年齡的比聖經上所提的大10倍。布豐還明確地將上帝創世的7日改為地球史上的7個「紀」，全面地描述了地球自然發展歷史。其後，德國的I.康德和法國的P.S.H.de拉普拉斯先後提出太陽系起源的星雲假說，闡明包括地球在內的整個太陽系是逐漸冷凝生成的。

三地質學的形成時期

(1750～1840)

從18世紀下半葉到19世紀上半葉，工業革命促進了生產的發展和科學技術的進步。法國大革命以啟蒙運動為先導，把矛頭指向封建主義。在啟蒙思想影響下，在歐洲科學考察和旅行探險盛行。地學研究從對地球的思辨性研究轉變為以野外觀察分析為主，地殼成為直接觀察研究的對象。具有近代意義的geology(地質學)一詞是由瑞士學者J.A.德呂克於1793年提出的。他認為，首要的是把地質學從博物學中分出來，地質學要把地球所呈現的現象與其原因結合起來研究。

地質考察旅行的興起人們對自然界的探索，需要進行實地考察。在中國首開先河的是16世紀明代地理學家徐霞客。他詳細考察了中國西南廣大岩溶地區的100多個岩溶洞穴，並對鍾乳石、石筍等成因做了較為科學的解釋。歐洲的地學野外考察開始於18世紀下半葉。這是地質研究方法的一大進步。野外的研究使人們注意到廣大地區地形與構造的關系，真正開始解釋區域地質的歷史。這一時期，著名的地質旅行家有法國的J.－.蓋塔爾和N.德馬雷、英國的R.J.米切爾、瑞士的H.B.de索敘爾、德國的J.G.萊曼和P.S.帕拉斯等。蓋塔爾對火山地質、礦物分布以及化石、地形的研究做出了重要貢獻。他繪制的法國岩礦圖是世界第一幅表示礦產資源、岩石組成的地圖，因而被譽為「地質調查之父」。米切爾對地表岩層帶狀分布的原因作了合理的說明，指出是原始水平岩層褶皺後，頂部遭受剝蝕夷平的結果。德馬雷對法國、義大利火山地質作了長期考察，發表了許多有關火山地質的專著，並得出<a玄武岩是<a火成岩的結論。索敘爾是系統考察阿爾卑斯山脈的第一位地質學家。他對岩層的構造、岩石成因和化石做了多方面的觀察，發表了《阿爾卑斯旅行》（1779～1796），為後來阿爾卑斯構造研究打下了堅實基礎。帕拉斯曾率隊到俄國東部地區進行為期6年的考察探險,又對俄國南部、烏拉爾以及中亞阿爾泰山地區進行了考察。他在《山脈構造的討論》(1777)一書中，將山脈構造劃分為山脈的原生帶、山脈的鈣質帶和山脈的堆積帶3部分,並指出從山脈的中央到外側，岩層年代逐漸變新，傾角愈來愈緩。

3. 古近紀代表性生物及地質事件

隱生宙：包括前太古代，太古代，元古代。出現生命跡象，植物為高級藻類；動物為多細胞動物、裸露動物、小殼動物。

地質事件：剛開始時，地面溫度很高，由火山噴發出的氣體形成大氣層，之後不斷循環，形成較初始的地球（原始海洋，大氣層形成，地表溫度降低）；……到結尾時，全球性冰河時期結束。

顯生宙：這里按年代順序講，

1，古生代：包括早期和晚期。
1）早古生代：有寒武紀，奧陶紀，志留紀。植物出現陸生裸蕨，在志留紀出現魚類。代表性的生物有：寒武紀的三葉蟲；奧陶紀的淡水無顎魚、星甲魚、腕足動物；志留紀，無脊椎動物，如筆石、腕足類、珊瑚等；陸生植物的出現則是志留紀生物革新的一個重要標志。
地質事件：（1）從海洋占絕對優勢到陸地面積不斷擴大。（2）南升北降地殼發展形勢到北方大陸聯合南方大陸開始解體。（3）地殼發展由活動趨向穩定，形成兩在地槽與南北古陸對立形勢。
2）晚古生代：泥盆紀，石炭紀，二疊紀。泥盆紀脊椎動物進入飛躍發展時期，各種魚類空前繁盛，有頜類、甲胄魚數量和種類增多，現代魚類——硬骨魚開始發展。石炭紀陸生生物飛躍發展，海生無脊椎動物也有所更新。二疊紀的生物，內容豐富，不論是動物或植物都顯示出與有一定的演化連續性。代表性的生物：泥盆紀的鄧氏魚；石炭紀的魚石螈、西蒙龍以及各種巨型昆蟲；二疊紀的三尖叉齒獸、麗齒獸等。
地質事件：晚泥盆紀大滅絕，二疊紀末發生了有史以來最嚴重的大滅絕事件（估計地球上有96%的物種滅絕，其中95%的海洋生物和75%的陸地脊椎動物滅絕。三葉蟲、海蠍以及重要珊瑚類群全部消失）
2，中生代：三疊紀，侏羅紀，白堊紀。植物出現裸子植物，動物以爬行動物為代表。三疊紀是中生代的第一個紀，是古生代生物群消亡後現代生物群開始形成的過渡時期。三疊紀早期植物面貌多為一些耐旱的類型，隨著氣候由半乾熱、乾熱向溫濕轉變，植物趨向繁茂，低丘緩坡則分布有和現代相似的常綠樹，如松、蘇鐵等。三疊紀時，脊椎動物得到了進一步的發展。其中，槽齒類爬行動物出現，並從它發展出最早的恐龍，三疊紀晚期，蜥臀目和鳥臀目都已有不少種類，恐龍已經是種類繁多的一個類群了，在生態系統占據了重要地位因此，三疊紀也被稱為「恐龍世代前的黎明」。侏羅紀是恐龍的鼎盛時期，在三疊紀出現並開始發展的恐龍已迅速成為地球的統治者。
侏羅紀的昆蟲更加多樣化，大約有一千種以上的昆蟲生活在森林中及湖泊、沼澤附近。地面上長滿了蕨類和木賊所構成的濃密植被。白堊紀早期陸地上的裸子植物和蕨類植物仍占統治地位，松柏、蘇鐵、銀杏、真蕨及有節類組成主要植物群。海生爬行動物則包含：生存於早至中期的魚龍類、早至晚期的蛇頸龍類、白堊紀晚期的滄龍類。動物界里，哺乳動物還是比較小，只是陸地動物的一小部分。陸地的優勢動物仍是主龍類爬行動物，尤其是恐龍，它們較之前一個時期更為多樣化。翼龍目繁盛於白堊紀中到晚期，但它們逐漸面對鳥類輻射適應的競爭。在白堊紀末期，翼龍目僅存兩個科左右。 代表生物：三疊紀始盜龍、板龍；侏羅紀的梁龍、異特龍（躍龍）；白堊紀的迅猛龍、傷齒龍、暴龍等；
地質事件：三疊紀的開始和結束各以一次滅絕事件為標志。最大海侵事件發生於晚侏羅世基末里期、聯合古陸分裂和新海洋擴張速率增強以及古氣候分帶和古地理隔離程度的加強。白堊紀-第三紀大滅絕是地球歷史上的一次大規模物種滅絕事件，發生於中生代白堊紀與新生代第三紀之間 ，約6550萬年前，滅絕了當時地球上的大部分動物與植物（含恐龍）。白堊紀-第三紀滅絕事件因為造成恐龍的滅亡與哺乳動物的興起而著名。
3，新生代：第三紀到第四紀。哺乳動物興起和人類的誕生。第三紀時被子植物極度繁盛。除松柏類尚占重要地位外，其餘的裸子植物均趨衰退。蕨類植物也大大減少且分布多限於溫暖地區。而脊椎動物的變化主要表現在爬行動物的衰亡，哺乳類、鳥類和真骨魚類取而代之，興起且高度繁盛。第四紀冰期時，大陸冰蓋向南擴展，動植物也隨之向南遷移。間冰期期間動植物向北遷移。冰期和間冰期植被帶的移動范圍最大可達緯度30°，在地層剖面中可明顯地看到喜冷和喜暖動植物群的交替現象。第四紀後期，大型陸生哺乳動物發生過大規模絕滅。在北美，大型哺乳動物的屬有70%絕滅，歐洲和非洲比例小得多。這一大規模絕滅發生於距今15000～9000年。發生大規模絕滅的原因主要是人類的狩獵活動，其次是自然環境的變遷。
代表生物：靈長類，巨犀，安氏中獸，哥倫比亞猛獁等。
地質事件：第四紀冰河時期………………

4. 第四紀地質學及地貌學的研究內容

（一）第四紀地質學

1.科學術語第四紀（Quaternary period）一詞由法國地質學家Desnoyers於年引入地質學。他是作為對當時通用的地質時代劃分——第一紀、第二紀、第三紀的附加提出來的。Desnoyers研究巴黎盆地地層，將覆於第三紀地層之上的一套鬆散堆積物稱為第四系（Quatornary System），將形成這套堆積物的時代名為第四紀。稍後，Rebonl於1833年將第四系一語的含義引伸為包括含有現時仍在生活的動物群和植物群殘骸的沉積物順序。Rebonl認為，這一特點可以與第三系加以區別。第三系所含有的化石種屬現時很多都已滅絕，這樣使第四系（紀）一語具有生物地層學的意義。

差不多在同一時期（1830—1833），著名地質學家Lyell根據第三紀地層中所含腕足類化石中的現代種屬所佔的百分比，於1839年提出更新世（Pleistocene period）和更新統（Pleistocene Series）。Lyell把含有腕足類化石的70%以上為現代種屬的一套地層，命名為更新統；將形成這套地層的時代，相應地叫做更新世。更新世和更新統又分別叫做後上新世（post pliocene epoch）和後上新統（post pleistocone series）以及後第三紀（post tertiary period）和後第三系（post tertiary system）。更新世（後上新世、後第三紀）的時間，由地球上出現人類開始。Lyell還提出全新世（Holocene）一詞。認為全新世形成的沉積物中所含的生物殘骸，全部為現代種屬，全新世即更新世的晚期。Lyell的定義，使第四紀具有人類考古學的意義。

1907—1911年間，Haug對上述第四紀和更新世等術語的定義加以補充。Haug以牛（Bos）、象（Elephas）和馬（Equas）在歐洲的突然出現作為劃分更新世下限的根據（等於第四紀下限的根據）。Haug在1921—1922年間的著作中，也認為人類是第四紀的一個特點。

這就是第四紀的岩石地層學、生物地層學和人類考古學方面的定義背景。

1837年，Schimper根據氣候的變化，提出了冰川紀（Eiszeit）一語。1846年，Forbes將更新世與冰川世（Glacialepoch）相對比，即更新世是一個北半球的大部分經受過酷冷氣候和冰川作用的時代。更新世是世界冰川作用地區的冰川反復地出現和消失、擴大和退縮的時期，概稱為第四紀冰期。在第四紀以前的地質歷史中，只有少數幾次冰川達到這種規模。Forbes並分出冰後期（Post glacial），並將其叫做現代（Recent）。這樣，就出現了更新世的氣候定義。1856年，Marlot又將第四紀劃分為兩個世——更新世（Pleitocene epoch）和全新世（Holocon epoch），並將更新世和全新世分別與冰期和冰後期進行對比。

氣侯定義很快被廣泛採用，但「現代」一語，卻直到1885年才得到國際地質學會的承認。雖然，在這之前，全新世已被應用於地質文獻中。

現已公認，更新世和冰川世，不像Forbes所引伸的那樣是兩個同義語。經證明，所說的第四紀冰川作用發生於第四紀開始之前，較精確地說，不應當叫做第四紀冰川，而應當叫做晚新生代冰川。此外，冰川環境盡管在地質上是第四紀氣候變化的一種最明顯的結果，但卻是與同等重要的非冰川地區的環境和海洋環境的變化伴隨的。所以，冰川世一語並不足以代表第四紀全面的自然環境，其中包括地質環境。

雖然十九世紀中葉劃分的「第一紀」和「第二紀」，很久之前已經不再見於地質文獻之中，然而，第三紀和第四紀卻仍被保留下來，並合並成為新生代。所以，在時代意義上，「第四紀」是一個陳舊的術語。但由於這一術語已經廣為流傳，並被國際地質學會所接受，因此，雖然在邏輯上有矛盾，卻仍然未被拋棄。

現時國際通用的新生代地質劃分如表1-1所列。

表1-1新生代標准世界地層年代表（主要劃分單位）

2.研究內容第四紀是地質歷史上最晚近的一個紀，也是時間最短暫的一個紀（大約160—200萬年）

第四紀的時間雖然短暫，但在地質和其它方面的變化，如氣候的變冷和變暖以及冰川的形成和消失；構造運動、岩漿活動和海面震盪；以及地形、沉積物、生物界的演化等卻非常顯著。人類出現並發展於第四紀中。研究第四紀地質現象以恢復第四紀地質歷史的學科，就是第四紀地質學（Quaternary geology）。第四紀地質學是地史學的一個部分，自五十年代以來，它已經逐漸發展成一門獨立的學科。第四紀地質學之所以能成為一門獨立學科，有以下原因。

（1）第四紀與以前其它時期地質紀相比較，具有明顯的特點：其中最明顯的特點是第四紀冰川的出現和消失；其次是第四紀堆積物覆蓋於地表，並且大部分是鬆散的；第三點是第四紀生物群與現代生物群聯系密切，最突出的特徵是人類的出現等等。

（2）與第四紀地質現象的特點相適應，有一些不同於前第四紀地質歷史的研究方法。例如，冰期和間冰期劃分的方法、地貌學的方法以及考古學和古人類的研究方法等等。

（3）第四紀地質現象與人類的關系特別密切，因而具有特殊的實踐意義。

（4）第四紀地質現象保留完好，而且其地質過程仍在繼續進行。研究這些現象和過程，有助於揭示和理解第四紀以前的地質歷史，具有特殊的地質理論和方法學的意義。因為，研究現代以理解過去。是地質學的一個最基本的原理和方法。

（二）地貌學

地球岩石圈的表面不是平坦的，具有一定的起伏的。這些起伏的規模是不同的。但作為一個整體，地球是一種近似橢球形的巨大星體。地球表面分為大陸和洋盆兩種最大的地形。在大陸和洋盆中，還包括許多較小的和更小的地形。例如，在大陸上，可以分出高凸的山嶽和低緩的平原。在山嶽和平原中，又可細分出河谷和分水嶺（或谷間地帶）等地形。在河谷中，還可以分出谷坡和谷底等形態要素。所有這些大大小小的地形形態，構成了岩石圈表面的現狀。

各種地形的形態、成因（或起源）和發展過程（歷史）是不同的，但卻並不是無秩序的、零亂的，而是在一定的空間和時間領域內，具有一定的聯系。

例如，在圖1-1中，河谷和山嶺（分水嶺）是兩種地形。河谷是凹下的；分水嶺是凸起的。這是它們在形態（包括空間分布）方面的特點。但是相鄰的河谷和分水嶺，是互相聯系和依存的。河谷的一坡，也是分水嶺的一坡，河谷的凹下的形態，是藉助分水嶺（山嶺）的高凹才顯示出來的；反之，分水嶺的高凸也是依靠河谷的凹下才出現的。

分水嶺是由斜坡和頂部所組成的。分水嶺的斜坡的一部分是由河流侵蝕作用造成的，一部分與地質構造有關，它可以是岩層層面和節理面。河谷的谷坡和谷底是由河流的侵蝕和沖積作用形成的。這是分水嶺與河谷地形在成因方面的特點。但分水嶺斜坡與谷坡是聯接在一起的。分水嶺和河谷在形成過程中，都與河流的地質作用有關。河流的切割在形成分水嶺斜坡的同時，既產生了高凸的分水嶺，也出現了凹下的河谷。這就是河谷與分水嶺在成因方面的聯系。如圖1-1，分水嶺是由單斜層在構造運動上升陸續被抬高的過程中，伴隨著河流的陸續深切和河谷逐步加深而逐步變高的。在分水嶺變高的過程中，其斜坡和頂部的形態都要發生變化；河谷在加深過程中，谷坡和谷底的形態也在發生變化。這是分水嶺與河谷在發展方面的特點。同時，河谷加深必然伴隨著分水嶺的相對變高；河谷加寬必然伴隨著分水嶺變窄。這是河谷和分水嶺在發展方面的聯系。

圖1-1示明分水嶺和河谷在形態、成因和發展方面關系的圖塊

研究地球表面各種地形形態、成因和發展的科學，叫做地貌學（Geomorphology）。

從字源上看，地貌學一詞是由三個希臘文字根——地球、形態、科學組成的。

由於最初研究的主要是陸地地形形態，所以，長期以來，地貌學被看作是一門研究陸地形態的科學。但是，這個定義是不全面的。因為地球表面形態應是整個地球岩石圈表面（即地殼表面）的形態，既包括陸地的地形形態，也包括洋底的地形形態。所以，地貌學應當是一門研究整個地球表面形態的科學。

十九世紀前的地貌學文獻，大部分是一些直觀的和明顯的地形形態的描述，諸如河谷、山脊等地形形態的描述，特別是一些交通要道附近的一些特殊地形形態的描述。因而有敘（描）述地貌學（Descriptive geomorphology）之稱。目前敘（描）述地貌學僅是地貌學的一個分枝。我國是敘述地貌學發展很早的國家，《水經注》、《徐霞客游記》等古代名著，都記述了我國一些地區地形的形態特點。

十九世紀以後，構成地質學和岩石學的資料被引進描述地貌學中。這些資料被用來解釋地形成因，從而產生了一種新的概念和研究方法——地形的解釋性描述（explanatory description）。地形不再簡單地被記述其高度、坡度、面積和表面特點，而且還要解釋其形成過程，恢復其發展歷史。於是，產生了地貌學的另一個分枝——成因地貌學（Genetic geomorphology）或解釋地貌學（Explanatory geomorphology）。在成因地貌學中，再分為側重研究岩石對地形形態的形成和發展作用的岩石地貌學（Lithologic geomorphology）；側重研究地質構造（包括地質構造形態和構造運動）對地形形態的形成和發展作用的構造地貌學（Structural geomorphology）；以及側重研究控制各種外力過程（流水、冰川等等）的氣候環境對地形形態的形成和發展作用的氣候地貌學（Climatic geomorphology）。氣候地貌學按控制地形的各種外力地質作用再分為流水地貌學（Fluvial geomorphology）、冰川地貌學（Glacial geomorphology）……等等。

由於各種地形形成過程在空間分布、成因和發展方面具有一定的聯系，所以，各種地形的組合，一般都具有一定的區域性特點。系統地綜合研究一個地區的各種地形，則構成了地貌學的另一分枝——區域地貌學（Regional geomorphology）。例如，海濱地貌學（Coastal geomorphology）、沙漠地貌學（Desert geomorphology）等等。

（三）新構造運動學

近數十年來的研究證明，在新第三紀和第四紀過程中，地球各部分的構造運動，與老第三紀以前的構造運動相比較，在運動類型、空間分布、強度和發展過程方面，都具有明顯的差異。

發生於新第三紀—第四紀的構造運動，稱新構造運動。由新構造運動所形成的地質構造（形態），稱新地質構造。新構造運動決定著當代地形和新第三紀—第四紀堆積物的基本特點，並且與火山、地震、流水、海洋、冰川以及其它一些地質和地球物理過程有著密切的聯系。研究新地質構造以及伴生的其它各種自然現象（地質、地貌、地球物理、水文學等許多方面的自然現象），供以研究新構造運動類型及其空間分布、強度和發展規律的科學，稱新構造運動學（Neotectonics）。新構造運動學是大地構造學的一個組成部分，現已成為一門獨立的學科，其理由是：

（1）與新第三紀以前的構造運動比較，新構造運動在空間分布、類型、強度和活動規律方面，具有明顯的特點。

（2）新構造運動發生的時間短，而且其運動過程有的當前仍在進行，因此，其表現（地貌、新地質構造、新第三紀—第四紀堆積物等等地質現象以及其它各種伴生的自然現象）保留比較完整。

（3）由於新構造運動的表現清晰完整，而且當前仍在進行，所以在新構造運動的研究中，不僅可以採用一般大地構造學的研究方法，而且還可以採用比較精密的儀器，進行定量研究。

（4）新構造運動，特別是其中正在進行的現代構造運動，具有重大的理論的和現實的意義。

（四）第四紀地質學、地貌學以及新構造運動學之間的關系

第四紀地質學、地貌學和新構造運動學在研究對象、內容和方法以及研究成果的實踐運用方面，都具有十分密切的聯系。地貌學是研究地形形態形成和發展；第四紀地質學是通過研究第四紀氣候變化和冰川現象、構造運動、地形、生物界，特別是通過第四紀沉積物的研究藉以恢復第四紀地質史；新構造運動學，則是研究新構造運動的表現、類型、強度和發展規律。

現代地形形態主要形成於第四紀。它雖受前第四紀地形的一定影響在第四紀過程中前第四紀地形受到了很大程度的改造。因此，地貌學所研究的地形，大部分是第四紀地形。第四紀地形也是第四紀地質學的研究對象和內容。第四紀構造運動是新構造運動學的研究對象和內容，它也是第四紀地質學的研究對象和內容。第四紀的氣候變化和冰川現象、生物界，特別是第四紀沉積物特徵，以及地形形態特徵都與新構造運動有關，也是研究新構造運動所必須同時研究的內容。

上述內容充分說明，地貌學、第四紀地質學和新構造運動學，在研究方法上，是相輔相成和相互為用的。即是說，可以根據地形、新構造運動、第四紀堆積物及其它第四紀地質現象之間在空間、時間和成因方面的聯系，利用其中一種或數種研究成果和研究資料，去解決其它方面的研究問題。例如，可以利用地形成因類型的資料，來確定組成該地形的第四紀堆積物的成因類型；反之，也可以藉助第四紀堆積物成因類型的資料，來確定由該堆積物所組成的地形的成因類型等等。

最後應當指出，在大多數場合下，對一個地區進行第四紀地質學、地貌學和新構造運動學等各方面的研究工作一般都是同時進行的。在教學上，把第四紀地質學及地貌學作為同一門課程講授，並涉及部分新構造運動學的教學內容。

5. 地質學：第四紀的兩大變化 也就是在歷史上發生的兩大變化

人類出現、冰川作用

6. 第四紀幾次重大環境事件

第四紀（距今約160萬年）

勞動創造了人類
地球歷史的最新階段，新生代最後一個紀 。關於其下限一直存在爭議，支持較多的有1.8Ma和2.6Ma 。雖然國際地層委員會推薦的第四紀的下界年齡為1.80Ma，但是由於2.6（開始為2.48 ）Ma是黃土開始沉積的年齡，因而我國地質學家，尤其是第四紀地質學家基本都採用後者。這一時期形成的地層稱第四系。第四系一名是法國學者J.德努瓦耶於1829年提出的（見新生代）。
從第四紀開始，全球氣候出現了明顯的冰期和間冰期交替的模式。第四紀生物界的面貌已很接近於現代。哺乳動物的進化在此階段最為明顯，而人類的出現與進化則更是第四紀最重要的事件之一。
哺乳動物在第四紀期間的進化主要表現在屬種而不是大的類別更新上。第四紀前一階段——更新世早期哺乳類仍以偶蹄類、長鼻類與新食肉類等的繁盛、發展為特徵，與第三紀的區別在於出現了真象、真馬、真牛。更新世晚期哺乳動物的一些類別和不少屬種相繼衰亡或滅絕。到了第四紀的後一階段——全新世，哺乳動物的面貌已和現代基本一致。
大量的化石資料證明人類是由古猿進化而來的。古猿與最早的人之間的根本區別在於人能製造工具，特別是製造石器。從製造工具開始的勞動使人類根本區別於其它一切動物，勞動創造了人類。另一個主要特點是人能直立行走。從古猿開始向人的方向發展的時間，一般認為至少在1000？萬年以前。
第四紀的海生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、小型有孔蟲、六射珊瑚等佔主要地位。陸生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、介形類為主。其它脊椎動物中真骨魚類和鳥類繼續繁盛，兩棲類和爬行類變化不大。
[font color=#000000] [/font]高等陸生植物的面貌在第四紀中期以後已與現代基本一致。由於冰期和間冰期的交替變化，逐漸形成今天的寒帶、溫帶、亞熱帶和熱帶植物群。微體和超微的浮游鈣藻對海相地層的劃分與對比仍十分重要。第四紀包括更新世和全新世，相應地層稱更新統和全新統。第四紀下限的確定，意見分歧較大。1948年第十八屆國際地質大會確定，以真馬、真牛、真象的出現作為劃分更新世的標志。陸相地層以義大利北部維拉弗朗層，海相以義大利南部的卡拉布里層的底界作為更新世的開始。中國以相當於維拉弗朗層的泥河灣層作為早更新世的標准地層。其後，應用鉀氫法測定了法國和非洲相當於維拉弗朗層的地層底界年齡約為180萬年。因此，許多學者認為第四紀下限應為距今180萬年。1977年國際第四紀會議建議，以義大利的弗利卡剖面作為上新世與更新世的分界，其地質年齡約為170萬年。對中國黃土的研究表明，約248萬年前黃土開始沉積，反映了氣候和地質環境的明顯變化，認為第四紀約開始於 248萬年前。還有學者認為，第四紀下限應定為330～350萬年前。
[編輯本段]地層劃分

第四紀地層的劃分主要依據沉積物的岩石性質及地質年齡。第四紀沉積物分布極廣，除岩石裸露的陡峻山坡外，全球幾乎到處被第四紀沉積物覆蓋。第四紀沉積物形成較晚，大多未膠結，保存比較完整。第四紀沉積主要有冰川沉積、河流沉積、湖相沉積、風成沉積、洞穴沉積和海相沉積等。其次為冰水沉積、殘積、坡積、洪積、生物沉積和火山沉積等。
[編輯本段]生物進化
第四紀生物與第三紀相比，在分布和組成上發生了明顯的變化。哺乳動物與上新世相比有很大進化，如歐洲及鄰近的亞洲部分現生的119個種中只有6個在上新世生存過。植物界的進化比較緩慢，西北歐的植物約80％在第四紀開始時即已存在。第四紀冰期時，大陸冰蓋向南擴展，動植物也隨之向南遷移。間冰期期間動植物向北遷移。冰期和間冰期植被帶的移動范圍最大可達緯度30°，在地層剖面中可明顯地看到喜冷和喜暖動植物群的交替現象。第四紀後期，大型陸生哺乳動物發生過大規模絕滅。在北美，大型哺乳動物的屬有70％絕滅，歐洲和非洲比例小得多。這一大規模絕滅發生於距今 15000～9000年。發生大規模絕滅的原因主要是人類的狩獵活動，其次是自然環境的變遷。第四紀不同時期出現不同的動物群。歐洲早更新世具代表性的是維拉弗朗動物群，出現了真馬、真牛、真象；中更新世以克羅默爾動物群為代表；晚更新世時出現了許多極地動物。北美早更新世有布朗克動物群，中更新世有伊爾文頓動物群，晚更新世有蘭錯伯累動物群 。 中國北方則有早更新世泥河灣動物群，中更新世周口店動物群，晚更新世薩拉烏蘇動物群。
[編輯本段]第四紀冰川
第四紀大冰川期，距今約200萬年。地球史上最近一次大冰川期。冰川的發生是極地或高山地區沿地面運動的巨大冰體。由降落在雪線以上的大量積雪，在重力和巨大壓力下形成，冰川從源頭處得到大量的冰補給，而這些冰融化得很慢，冰川本身就發育得又寬又深，往下流到高溫處，冰補給少了，冰川也愈來愈小，直到冰的融化量和上游的補給量互相抵消。一般冰川為舌狀，冰川面往往高低不平，有的地方有深的裂口，即冰隙。冰川可分為大陸冰川和山嶽冰川兩大類。第四紀時歐洲阿爾卑期山山嶽冰川至少有5次擴張。在我國，據李四光研究，相應地出現了鄱陽、大姑、廬山與大理4個亞冰期。現代冰川覆蓋總面積約為1630萬平方公里，佔地球陸地總面積的11％。我國的現代冰川主要分布於喜馬拉雅山（北坡）、昆侖山、天山、祁連山和橫斷山脈的一些高峰區，總面積約57069平方公里。
[編輯本段]海平面變化
第四紀期間由於氣候變化、地殼運動等原因引起的海平面升降。包括絕對變化和相對變化兩方面含義。目前的研究多從相對變化入手，即以陸地為基準，按不同時期海平面與陸地基準的相對高度關系來判別海平面的變動。其變化原因很多。1841年麥克拉倫（C.Maclaren）首先提出更新世海平面的振盪性，認為海平面變化是氣候變化所致，並稱之為冰川型海面變化。1865年傑米森（TJamieson）提出冰川均衡運動理論，認為氣候變化引起冰蓋消長，使地殼發生變形。他將海平面變化曲線主要歸結於區域構造運動的性質和幅度，以及沉積物壓縮性等原因。1906年，休斯（E.Suess）提出（全球）海面升降（eustasy）理論，認為沉積物增加會引起全球性海面上升；地殼沉降形成洋盆時，則引起海面下降。意指，海進和海退是洋盆容積變化的結果，全球性海面變化並不包括海水量的增減。20世紀50年代末至70年代早期，海平面變化研究工作迅速地由定性階段發展到定量階段。大量14C數據表明，最後一次冰川作用始於70000年前，距今18000年左右達到最盛期，約止於10000年前。冰川最盛期的最低海面位置，隨著冰蓋厚度研究的深入而有較大進展：1950年以前估算值為-100米左右；1969年弗林特（R.F. Flint）根據1953年以後南極大冰蓋厚度，修正為- 132米；
中國黃、東海大陸架，距今15000 年前的最低海面為-150 ～-160米。對全新世早期海平面迅速上升運動，已獲得比較一致的看法；對近6000多年來的海面變化，主要有3種不同的觀點：①大西洋期結束時海平面比現在高約3米；②全新世不存在高海面；③3600年來海平面是穩定的。有人從地球流變學觀點出發，認為地球是粘彈性體，冰蓋消長引起的冰川均衡作用（glacio-isostasy）對遠距離地區也是重要的；冰蓋消長引起的洋盆水體積變化，——水力均衡運動（hydro- isostasy），對海底也有作用；地球內部和表面質量的重新分布造成大地水準面變形：大地水準面—海面變化（Geoided eustasy）。克拉克（J.A. Clark，1980）提出的粘彈性地球體海面變化數值模型，將世界大洋劃分為6個具有不同海面變化曲線 帶，認為全球不存在統一的海平面曲線， 這為研究全新世海面變化提出新的思路。
[編輯本段]構造運動
第四紀的構造運動屬於新構造運動。在大洋底沿中央洋脊向兩側擴張。對太平洋板塊移動速度測量表明，平均每年向西漂移最大達到11厘米，向東漂移 6.6厘米。陸地上新的造山帶是第四紀新構造運動最劇烈的地區，如阿爾卑斯山、喜馬拉雅山等。地震和火山是新構造運動的表現形式。地震集中發生在板塊邊界和活動斷裂帶上，如環太平洋地震帶、加利福尼亞斷裂帶、中國郯廬斷裂帶等。火山主要分布在板塊邊界或板塊內部的活動斷裂帶上。中國的五大連池、大同盆地、雷州半島、海南、騰沖、台灣等地都有第四紀火山。
[編輯本段]氣候狀況
第四紀時，地球氣候出現過多次冷暖變化，240萬年以來至少經歷了24個氣候旋迴。晚新生代冰期開始於距今1400～ 1100 萬年前，但在第四紀才出現冰期和間冰期的明顯交替。冰期極盛時，北半球高緯地區形成大陸冰蓋，格陵蘭冰蓋覆蓋了格陵蘭和冰島，勞倫大冰蓋掩埋了整個加拿大，並向南延伸至紐約、辛辛那提一帶。歐洲將近一半被斯堪的納維亞冰蓋覆蓋。西伯利亞冰蓋則占據了西伯利亞北部地區。
[編輯本段]礦物沉積
第四紀沉積富集了各種砂礦、鹽湖化學沉積、泥炭和少量褐煤。世界上一些重要的稀有金屬多來自濱海和河流沉積中的第四紀砂礦，如沙金礦、鈷鎳鉻砂礦、錫鎢砂礦、金剛石砂礦等。中國鹽湖中鋰和硼的蘊藏量居世界首位。
[編輯本段]人類出世
第四紀是人類出世並迅速發展時代，人類的發展經歷了以下主要階段：
早期猿人階段（2百萬年-1百75萬年前）：能人（Homo habilis）在東非坦尚尼亞出現，這可能是早期的直立猿人（Homo erectus）；
晚期猿人階段（1百萬年前）：直立猿人（homo erectus）從非洲擴散到中國、爪哇，最著名的代表是北京猿人和爪哇猿人；
早期智人階段（50萬年前）：智人（Homo sapiens）在非洲出現並遷移到歐洲。
晚期智人（新人）階段（25萬年-3萬5千年前）：現代人(Homo sapiens sapiens)在非洲南部出現，約5萬年前，現代人類分布到中東地區，到3萬5千年前，現代人類分布到達歐洲-克羅麥昂人（Cro-Magnon）；
在更新世晚期，大約3萬-2萬年前，現代人類通過白令陸橋進入北美洲並向南遷移。進入全新世後，現代人的分布到除南極洲以外的各個大陸，並且成為唯一生存至今的人科動物（hominids）。
2004年出版的國際地層表已取消了第四紀作為「紀」一級地質年代的地位，但是在國際第四紀學界引起了軒然大波，後又予以恢復。

7. 第四紀地質歷史的綜合特徵

第四紀地質學（ geology）
第四紀地質學是研究第四紀時期的地質過程、環境演化、生物界演化及人類起源和發展的學科。地質學的一個分支。第四紀的時間范圍從上新世末（距今約 248萬年）至今。第四紀冰川廣布、火山活動頻繁、地勢高差顯著，絕大部分沉積物沒有固結成岩，出現了人類。第四紀的新構造運動，沉積物的形成、環境氣候的變遷、動植物的演替與今天人類經濟活動密切相關。第四紀地質的研究對地質災害的預測和防治、國土整治、環境保護、工程建築選址、第四紀礦產資源勘查等有重要意義。

發展簡史
第四紀地質作為科學對象進行研究始於18世紀的歐洲。第四紀冰川沉積和古氣候變化始終是第四紀地質學研究的主體。其發展歷史可分為 3個階段。①初期階段。時間在18世紀至19世紀末。主要研究分布於基岩之上的鬆散沉積物，當時稱為漂積物，認為是聖經上所說大洪水帶來的泥砂堆積而成的。19世紀初極地探險工作開展後，開始認識到它們可能是冰流搬運和堆積的物質。19世紀下半葉正式確定所謂漂積物是冰流堆積，並稱第四紀為「冰河期」。②發展階段。指20世紀上半葉。在20世紀初，德國A.彭克和E.布呂克納研究阿爾卑斯山冰川沉積，提出第四紀經歷了 4次冰期的概念。這一概念推動了第四紀地質學的發展，世界各地相繼建立了相應的4次冰期。中國地質學家李四光於 30年代建立了中國的 4次冰期系統。這個時期從世界各地的第四紀地層中發現了許多重要的哺乳動物化石群和古人類化石，對它們的研究不僅促進了進化論的發展，也成為劃分第四紀地層的重要依據。與此同時，許多學者對河流、湖泊、海濱、洞穴、火山、黃土和沙漠等開展了廣泛的研究，為第四紀地質學的建立奠定了基礎。③成熟階段。第二次世界大戰以後，各種測定年輕地質年齡的方法不斷完善，古環境的指標得到確定，對以前很少涉及的地區，如深海、南極、北冰洋開展了大量的調查。1955年C.埃米利亞尼根據深海沉積氧同位素測定，提出近30萬年以來曾發生7次冰期旋迴,成為第四紀研究新的里程碑，從而建立了第四紀氣候變化的新模式。研究表明,240萬年以來，地球至少經歷了24個氣候旋迴。目前第四紀地質學開始進入全球對比和全球變化研究的新階段。一方面要實現各大陸和海洋第四紀地層以及古氣候記錄的對比。另一方面要把地球作為一個整體，研究岩石圈、水圈、生物圈、大氣圈相互作用相互影響的全過程，預測未來環境和氣候變化的趨勢。這些都標志著第四紀地質學已日漸成熟。

研究內容
第四紀地質學主要包括下列研究內容：①新構造運動。研究第四紀地殼運動類型、運動方式和速度、地震活動規律性，以及它們與工程建設的關系。②沉積物形成與地層劃分。確定第四紀沉積物的分布和成因、物質成分與特性、沉積環境等，根據沉積物的時代、沉積相和物質特徵等進行地層劃分和對比。③礦產與其他資源。勘查第四紀時期形成的貴重與稀有金屬、非金屬砂礦,如金剛石、砂金、獨居石、鋯石等砂礦,以及岩鹽、石膏、泥炭等。調查水利、草場、荒地、旅遊風景區等各種資源。④環境與氣候變遷。研究第四紀時期氣候變化、環境變遷、海面升降等，探索它們變化的原因並預測未來發展趨勢。⑤動植物演替。研究第四紀沉積物中保存的各種生物化石，尤其是哺乳動物、軟體動物、有孔蟲、介形蟲、孢粉等。劃分第四紀動物區系、動物群組合，鑒別新生種屬與某些種屬的絕滅，了解植被發育與演變過程，從而確定古環境歷史，為第四紀地層劃分提供依據。⑥人類起源與演化。通過研究古人類化石的解剖特徵，追溯人類起源及演化歷史。研究古人類使用的生產工具和其他活動遺跡，探討勞動的起源與人類文明的發展過程，為進化論和辯證唯物主義提供科學依據。

研究方法
第四紀地質學除採用地質學的一般研究方法外，還應用同位素地質年代學方法，如放射性碳測定、熱釋光法、裂變經跡法、鉀－氬法等，精確測定第四紀地層和地質事件的年齡。通過哺乳動物化石、孢粉化石、軟體及微體動物化石鑒定，確定不同時代、不同地區動物群組合特徵。使用孢粉分析、氧同位素測定、古土壤類型劃分等方法，重建第四紀古環境及古氣候變化歷史。利用古人類化石比較解剖學方法，結合舊石器考古、新石器和歷史考古學方法，探索人類起源、演化和遷徙過程。應用大地測量及定點觀測方法研究新構造運動，使用遙感遙測手段進行資源調查及環境監測。

與其他學科的關系
第四紀地質學與許多相鄰學科有密切關系。例如第四紀新構造運動和沉積相分析以地質學、沉積學、地貌學為基礎，第四紀地層劃分需要應用地層學、古脊椎動物學、地質年代學的理論和方法。重建第四紀環境歷史和古氣候變化過程時，需要運用氣候學、氣象學、天文學、孢粉學、土壤學、動植物學的有關知識。探索人類起源與演化時，人類學、舊石器考古學、歷史考古學方面的研究是不可缺少的。資源和礦產普查普遍應用礦物學、礦床學、地理學的理論和遙感遙測技術。

8. 第四紀地質歷史的基本特點

作為地球挽近發展階段的第四紀的時間，雖然它的時間是最短的，但研究證明，其地質歷史卻是比較復雜的。第四紀地質歷史，包括第四紀地形、第四紀堆積物以及其中所含的生物殘骸的發育和形成歷史，也包括第四紀構造運動、岩漿活動、變質作用等各種地質過程的發生和演化的歷史。與前第四紀比較，第四紀各種地質過程的變化，具有比較明顯的差異。也就是說，與前第四紀地質歷史比較，第四紀的地質歷史具有比較明顯的特點。

第四紀地質歷史是第四紀一般自然環境變化歷史的一個組成部分，並且受著一般自然環境變化歷史的控制。因此，第四紀地質歷史的特點，也是第四紀總的自然環境的特點的一個方面，並且也是由第四紀總的自然環境的特點所決定的。第四紀地質歷史的基本特點如下：

（一）地質歷史記錄保留得比較完整

由於第四紀的時間很短，所以，發生於第四紀的各種地質過程所產生的結果，即第四紀地形、堆積物及其中所含的生物殘骸、地質構造、岩漿岩等等各種地質現象及其有關自然現象的保留，都比較好；並且，這些現象大部分分布在地表或近地表部分，易於進行觀察研究，從而有利於恢復第四紀的地質歷史。此外，現時正在進行著的各種地質過程，是第四紀地質歷史的一種連續的過程，所以，可以直接對這些過程及其有關現象進行研究，並據以進行較確切地類比回溯第四紀地質歷史。

（二）氣候變化顯著

第四紀地質歷史的另一個基本特點是氣候變化顯著。始自新第三紀以來的氣候變冷過程，在第四紀之初明顯地加劇。第四紀的氣候變化，在很大程度上控制著第四紀地形、海面變化、堆積物、土壤、生物群落以至人類的發生和發展。因此，自上一世紀中葉以來，地質工作者一直把氣候的顯著變冷並導致地球表面廣大地區出現冰川，作為一個主要標志，以劃分上新世與更新世之間的界限。而這一界限，也就是新第三紀與第四紀之間的界限。

圖1-2中只畫出了第四紀早期的氣候變化。從圖中可見，第三紀氣候雖有變化，但卻不如第四紀明顯。

研究證明，第四紀的溫度變化的幅度是比較大的，而且有反復的溫度降低和升高的過程。第四紀溫度變化是全球范圍的，但在不同緯帶和地區內存在著差異。溫度變化最明顯的是中緯度地帶，兩極和近赤道地區的變化幅度較小。第四紀的溫度降低時期（冷期）與溫度升高時期（暖期）之間的最大平均溫度差計算為16—25℃。

在冷期中，在較為潮濕的地區內，降雪量超過融雪量，降雪長年累積、部分地消融、壓實，並轉變成為冰川。地球上大規模出現冰川的時期，叫做冰期（glacial age）。冰川首先由兩極地區和中緯乃至低緯帶的高山頂部發生。伴隨著氣候的繼續變冷，冰川的厚度不斷增大，其分布范圍也不斷向周圍擴大，這種過程叫做冰進。冰期中，冰川的最大規模達到覆蓋地表面積的1/3。冰川的出現，進一步加劇了氣候的變冷。計算證明，冰期中冰川地區的平均溫度，較現時低8—13℃。

圖1-2中緯帶第三紀和第四紀平均溫度變化圖（據Teichmuller）

在暖期中，氣候較現時平均溫度高8—13℃。冰期中所累積的冰川，在暖期中大量消融。在冰川的邊緣和末端，消融量最大。消融使冰川的厚度變小，並由其邊緣和末端向冰川中心和發源地收縮。冰川的厚度持續減小以及冰川邊緣和末端的持續退縮。這種由於冰川消融所引起的冰川厚度變薄以及冰川邊緣和末端向著中心及源頭退縮的過程，叫做冰退。冰退使陸地表面冰川的總面積和總體積逐漸縮小。而冰退過程持續進行的結果，則是導致陸地表面冰川在大范圍內消失。

兩次冰川之間的溫暖時期叫做間冰期（Interglacial Age）。

包括現時在內的全新世冰川，占陸地表面面積的大致1/10。被認為，這是一種冰期與間冰期之間的過渡時期，叫做冰後期（postglacial Age）。冰後期的氣候處於冰期與間冰期之間的過渡位置，比較地接近於間冰期。

第四紀是一個冰期與間冰期互相交替的時期。為表示這一特點，在一些地質文獻中，把第四紀叫做冰川紀。

冰期和間冰期是第四紀氣候的周期性大幅度變化的結果。在同一個冰期中，還可以分出一些較小的氣候變化的周期，即分為幾個氣候變化幅度較小，時間較短的變冷和變暖的時期。這些時期引起小范圍的較短時間的冰進和冰退，叫做冰階（glacial stage或stadial）和間冰階（Interglacial stage或Interstadial）。詳細的研究，還可以進一步分出由更小的氣候變冷和變暖的周期性變化，形成規模更小的冰進和冰退。

地球大部地區的研究認為，第四紀出現過四個比較明顯的冰期和介於這些冰期之間的三個間冰期，以及一個冰後期。但這個問題目前尚有不同意見。

（三）第四紀生物界

根據在第四紀地層中所收集的第四紀生物殘骸資料，已經得出了較為清晰的第四紀生物界的分布、分類和發展的輪廓。這些資料包括陸地和海洋生物殘骸。由於第四紀的時間短，生物的發展，不如其它各地質紀那樣顯著，但卻具有自己的特點。

第四紀生物界的變化是由第四紀生態環境變化引起的。而生態環境變化，又主要取決於氣候和構造運動兩個因素。第四紀氣候反復變冷和變暖所引起的冰期和間冰期的交替，引起了海面的反復下降和升高；而海面變化又使從而發生反復的一定范圍的海陸變遷，其中包括一些陸橋的出現和消失。與此同時，劇烈的第四紀構造運動以及伴生的岩漿活動，也劇烈地改變著陸地和海洋地形。所有這些自然變化，都影響著第四紀生態環境的劇烈變化。

第四紀生態環境的變化，引起了第四紀生物界的遷徙、重新組合、形態變異，以及一些種屬的滅絕和一些新種屬的出現。

由於生態環境變化隨地區而不同，而且第四紀生物界各個門類的適應能力也有差異，所以，第四紀生物界的變化，在各個地區和各個門類之間，都是不平衡的。

第四紀氣候變化及其伴生的生態環境變化，是一種隨緯度不同而具帶性的現象。這種變化，在中緯度地帶，較兩極和赤道帶更為明顯；並且，陸地上的變化，較海洋中的變化更為明顯。所以，第四紀生物界的變化，也是中緯度地帶較高緯度地帶和低緯度地帶更為明顯；陸地生物群的變化較海洋生物群的變化更為顯著。

第四紀海洋生物群的變化，主要表現在地理分布和組合方面。除分布和組合的變化而外，還發生了較為顯著的形態變異，一些種屬滅絕，出現了一些新的種屬。在第四紀開放海和大洋中，海生生物群的變化很小；在一些內陸海或封閉海盆中，例如黑海、波羅的海和地中海等，變化比較明顯。

第四紀海洋生物群的研究，主要是無脊椎動物和微體生物的研究。第四紀海洋無脊椎動物群的歷史，是一種定居和遷移，並伴有某些種的絕滅和新生的歷史。這一結論主要是根據北海和地中海等內海地區的研究推定的。地中海第四紀動物群與現時動物群基本上是類似的，具有某些遙遠的北方喜冷動物的外來種屬，說明了第四紀海洋動物的遷徙。

第四紀陸地生物群受到氣候變化的影響比較明顯。第四紀陸地生物群雖然都在冰期和間冰期的交替過程中發生遷移、重新組合、滅絕、新生和變異，但在脊椎動物、無脊椎動物和植物等不同生物中的反映是有差異的。

在一個地區內，由較暖時期至較冷時期或由較冷時期至較暖時期的動物群變化，一般是由於當氣候變得不適宜於動物群生存時，其分布緩慢地持續地向著更為有利的居住地區遷移引起的。由於混居而引起了動物群的不同的分布變化。當冰川收縮和消失時，一個生活於冰蓋附近的冰種—冰緣動物群的某些成員，向冰川的退卻的方向遷移；而其它一些成員，卻保留在原地，變成非冰川動物群的一部分。當冰川發生和擴大時，喜冷動物群發生並隨著冰進而擴大其分布范圍，從而使非冰川地區的動物群中，包含著冰川動物群遺留下來的外來種屬。在第四紀冰期與間冰期交替過程中，動物群的這種混合過程，反復地進行了幾次，以致一般順序的冰期和間冷期的哺乳動物群中，都含有一些混合的成分。

第四紀陸地植物群特點的形成，更多是由於兩極向赤道方向的反復往返地遷移，而不是由於植物本身的演化的原因。第四紀冰期中的冰川作用，中斷了極地植物帶的發展，而在間冰期中，植物帶又再度恢復起來。

在中緯度地帶，冰期中的冰川並不是連續的，而是分散、孤立和多中心的。中緯度地帶冰川地區的氣候不利於植物的生長。所以，植物群在各個地區的變化頗大。冰期的一般趨勢是中緯度地帶的植物群向赤道方向遷移；間冰期的植物群重新由赤道向兩極方向返回。

在赤道附近地帶，第四紀氣候變化對植物群的影響較小。

由於植物群的遷涉是緩慢和困難的，所以，在第四紀冰期和間冰期交替過程中，一些植物不能返回原地帶，一部分為了適應新的氣候環境，發生變異；另一部分不能適應新的環境，因而滅絕。

一般來說，植物和無脊椎動物群的適應能力較差，遷移緩慢，易於滅絕和變異，其化石對氣候的反映比較靈敏；但哺乳動物，特別是陸地哺乳動物，大部分種屬適應能力較強，遷移迅速，因而對於氣候的反映不甚靈敏。所以，在某種場合下，雖然可以根據單一植物種屬做出關於第四紀氣候環境的推測，但對於哺乳動物卻不能簡單地這樣做，必須研究整個哺乳動物群的特徵，才能減少來自不同種屬對氣候反映的誤差。在第四紀冰期和間冰期，大多數哺乳動物的區系，都是如同現時一樣地互相超復的。例如，在同一地點的單一地層中，可以出現混合的草原和苔原動物群，並且還可以含有林原動物。

生物區系一般是連續的，但由於冰期的干擾，也可出現不連續。這也是第四紀生物界的一個特點。

（四）第四紀沉積環境的基本特點

1.大陸沉積環境第四紀冰川的出現和消失，在大陸地區內，形成了三種沉積環境，即冰川環境、冰緣環境和非冰川環境。在每一環境中，都出現一些特定的沉積過程和沉積物的共生組合。

（1）冰川環境冰川環境是指第四紀冰期和冰後期的冰川地區的環境。在冰川環境內，出現一種以冰川作用為主的剝蝕和沉積作用系統，其中包括風力、機械風化、重力、冰川和冰水的剝蝕和堆積作用等等。在這種環境下的上述過程，形成了風積物、機械殘積物、重力堆積物、冰川堆積物、以及冰水堆積物的共生組合。

（2）冰緣環境冰緣環境指第四紀冰川外圍或冰川地區以外的寒冷環境。這種環境的地質作用包括凍融、機械風化、生物、冰水、湖沼、風、泥（石）流的剝蝕和堆積作用等等。由這些作用所形成的堆積物有凍土、機械殘積物、泥（石）流堆積物、生物堆積物、湖沼堆積物、風積物等等。

（3）非冰川環境非冰川環境是指間冰期和冰後期內陸地區無冰川的廣大地區的環境。在冰期，這種環境也可出現於冰期較溫暖的低緯度地帶。非冰川環境又可分為冷濕地區、乾旱地區和濕熱地區三種環境。

冷濕地區在這類地區內，在第四紀冰期曾發生過冰川作用；但在間冰期和冰後期內，伴隨著氣候轉暖和冰川的消失以及凍土的融解過程，卻再次恢復了類似於冰期以前的剝蝕和沉積環境。流水、湖沼、生物、化學風化等作用發育，它們在改造冰期形成堆積物的同時，形成了一種帶有溫暖潮濕氣候特點的堆積物共生組合。其中包括沖積物、湖沼堆積物、生物堆積物（泥炭、腐植泥等）和化學殘積物。此外，在這一時期，生物對第四紀鬆散堆積物的劇烈作用，還形成了土壤層。這種非冰川環境第四紀堆積物的共生組合和土壤層，也可出現於第四紀冰期中的低緯度地帶。

在有第四紀冰川作用的地區，冰期和間冰期的交替，形成了冰期堆積物共生組合與間冰期堆積物（土壤）共生組合互相交替的順序。

乾旱地區在這類地區內，即使氣候寒冷，也由於乾燥而不能形成第四紀冰川。這種地區多位於大陸內部。乾旱地區的許多湖泊的湖岸與湖底沉積物之間的關系，以及這些湖泊地形和沉積物與冰川和冰水地形和沉積物之間的關系說明，湖泊漲縮時期，是與冰期和間冰期相對應的；這些地區湖漲的主要原因，是降水量增大和蒸發量減小。這正是冰期氣候在這些地區的表現特點。在冰期，由於氣溫降低和氣溫梯度增大，鄰接地區冰蓋的產生和擴大，以及冷氣團和暖氣團強度和接觸頻度增大從而導致降水量增大；由於溫度的降低和暫時的零散的雪層的覆蓋又可使蒸發量減小。其結果是使冰雪融解的水量增多，河流排水量增大，因而在一些封閉的湖泊，出現水面上漲，和一些無水的乾旱盆地內集水形成湖泊的現象。降水量增大時期，叫做（多）雨期。由於降水量的增大，可引起洪流的增大和大量洪積物的產生，所以，多雨期又叫做洪積期（Pluvial Age）。降水量減少時期為間雨（乾旱）期，由於乾旱和洪積物的減少，又被叫做間洪積期（Interpluvial Age）。這樣以來，在乾旱地區就出現了雨期（洪積期和湖漲期）與冰期相對應，間雨期（乾旱期、間洪積期和湖縮期）與間冰期和冰後期相對應的現象。非冰川環境乾旱的沙漠地區，特別是沿我國北部、中亞、北非和南北美的沙漠邊緣以及赤道附近，上述現象表現得最清楚。

應當注意的是湖泊的變化，也可由其它一些原因引起，其中包括湖盆所在區地殼的上升和下降運動、斷裂運動、火山活動以及侵蝕和堆積作用的變化等等。因而在研究湖泊的變化時，需要將這些原因所引起的變化與氣候原因所引起的變化加以區分。

濕熱地區在赤道附近的濕熱地區，第四紀氣候變冷，只在局部的高山地區引起冰川的發生；在大部分地區，一般都是非冰川環境，自然環境的變化不甚顯著。濕熱地區冰期與間冰期的交替，表現為與冰期相當的多雨期和與間冰期相當的少雨期的交替。濕熱地區的這種多雨期和少雨期的交替，除引起這里的流水和湖泊堆積物的變化外，在作為這類地區典型沉積物之一的殘積紅土剖面中，也清楚地反映出來。在多雨期內，發育著殘積紅土；在少雨期內，殘積紅土常常停止發展，或者發展的速度變得緩慢。

2.海岸沉積環境海岸地形、堆積物、生物殘骸及其它方面的研究證明，第四紀的海面，曾經發生過反復的大幅度的上升和下降。

引起海面變化的原因很多，其中包括海水有冰川因素，也有非冰川因素。非冰川控制因素包括海岸和海底構造運動、岩漿活動、海底堆積物的累積、海水溫度變化、均衡調節運動等等。這些因素並非第四紀專有的，而第四紀海面變化的特殊的控制因素，就是冰期和間冰期的交替。在冰期中大量水以固態形式被封閉在陸地，陸地流向海中的水量減小，因而引起海面下降。相反，在間冰期中，由於降雪量減少，陸地冰被大量融解，冰融水返回海中，因而導致海水面上升。經計算，現時陸地冰川融解後，可使海面上升50m左右。在第四紀間冰期中，陸地基本上沒有冰川。所以間冰期海面應較現時海面高50m上下。第四紀冰期中的冰川體積和面積都較現時大得多。在第四紀冰期中，計算海面下降幅度可達為80—150m。

第四紀冰川控制的海面上升和下降的交替，在海濱地區產生了海濱及淺海堆積物和陸地堆積物互相交替的順序。在冰期海面下降的過程中，海濱和淺海底部的一部分浮出海面，並沉積陸相堆積物，其中包括冰川及冰水堆積物、湖泊堆積物、沖積物、風積物、殘積物等。在間冰期海面上升的過程中，冰期中沉積下來的陸地沉積物被海水淹沒，並為新的海濱堆積物和淺海堆積物所覆蓋。所以，在海濱地區內，冰期堆積物和間冰期堆積物順序，表現為海退堆積物和海進堆積物的交替。

3.海洋沉積環境如果說大陸的第四紀地質事件記錄，常常由於沉積間斷和剝蝕作用而不完整或被破壞，那麼，在深海和洋床中的一些地區內，這種記錄卻是連續的並且保留得相當完整。這些記錄的研究證明，海洋沉積環境的變化，不像大陸環境那樣劇烈，海水的沉積作用在頗大程度上是連續的。但是，在許多海洋地區，第四紀沉積作用受到大陸棚、大陸坡的濁流、崩塌、地滑、海底洋流、掘土動物的干擾和剝蝕，也會造成正常的海積物的沉積順序不連續現象，沉積物的分布和類型也會變得較復雜。

海洋沉積物包括陸源碎屑沉積物、化學沉積物、有機沉積物和火山沉積物。

第四紀冰期和間冰期的交替，雖不能像大陸那樣劇烈地改變海洋環境，但卻影響著海洋的沉積環境。第四紀冰期和間冰期的交替，在一定程度上影響著海水的深度、溫度和密度，並因而改變著海水的成分、鹹度、海生生物的生活環境，從而也改變著沉積環境。在大陸的冰進期間一部分海水由海中抽出，以冰的形式封閉於大陸表面；冰退時，冰雪融化，水又可從大陸返回海中。在冰期，由於海水的溫度降低、密度和鹹度增大、化學沉積增多、喜冷生物沉積增多，在陸源沉積物中出現冰筏沉積物和冰棚沉積物的成分，一些淺海沉積物中含有大量冰水沉積物。在間冰期，由於海水增多、海面升高、深度增大、水溫升高、海水密度和鹹度減小、化學溶解度升高，其化學沉積會減少，一些冰期中的化學沉積甚至被溶解，喜暖生物沉積增多。冰期和間冰期的交替產生，在海洋沉積物中，則表現為冷期沉積物和暖期沉積物交替現象。

（五）第四紀堆積物的基本特點

第四紀堆積物的形成發展歷史，是第四紀地質歷史中的一個重要組成部分，並且受著整個第四紀地質歷史的控制。第四紀堆積物的基本特點，是由上述第四紀地質歷史的基本特點所決定的。

第四紀堆積物具有如下一些基本特點：

1.第四紀堆積物普遍覆蓋於大陸地表，在大多數場合下，都與下伏前第四紀地層呈不整合或假整合關系。在海洋與一些湖泊的底部，第四紀堆積物的沉積與前第四紀沉積物是連續的。

2.第四紀堆積物的空間分布，與現代地形聯系密切。在山嶽、大陸坡等陡峭凹凸的地形中，第四紀堆積物的分布，在水平延展方向上，是零散的不連續的或斑塊式的。在陸地平原、湖盆和海盆平原中，第四紀堆積物的延展是比較連續的。

3.由於第四紀時間短暫，在大多數場合下，第四紀堆積物所經受的剝蝕破壞及構造變形比較輕微。第四紀堆積物的大部分，基本上沒有構造變形，一般都保留著與地形密切聯系的原始產狀。第四紀堆積物的成因類型和年代，都與地形有著密切聯系。

4.第四紀堆積物的厚度，與第四紀構造運動和地形起伏有聯系。在正向運動發展的高凸地形中，第四紀堆積物的厚度小而不均勻，甚至缺乏；在負向運動發展的低凹地形中，第四紀堆積物的厚度較大，並且較為均一，其厚度可達數百乃至數千公尺（我國華北平原有些地區第四紀堆積物的厚度就可達2—3000m），但在大多數場合下，其厚度在數公尺至數十公尺之間。

5.第四紀堆積物由於形成的時間短，成岩作用未能充分進行，所以，絕大部分第四紀堆積物都是鬆散的。但在第四紀堆積物一詞中，也包含著硬結的火山岩、膠結的角礫岩、化學岩等等堅硬的岩石。

6.第四紀堆積物中所含生物殘骸的石化程度較淺。

7.由於沉積環境的變化劇烈和頻繁，所以，在第四紀沉積物的沉積過程中，特別是在陸相堆積物的沉積過程中，存在著許多間斷。這些間斷表現為剝蝕面、構造不整合面，以及各種不同成因類型的變化和置換（如第四紀冰期堆積物與間冰期堆積物的互相交替等等）等。

8.第四紀堆積物的形成過程，當前仍在進行。

9.第四紀堆積物的成因類型復雜。由於第四紀冰川的出現，使第四紀沉積物的沉積環境大大復雜化，與第三紀的沉積環境比較，第四紀增加了冰川-冰緣環境。第四紀冰川-冰緣、乾旱、濕熱、海濱和海洋環境都分別有自己的地質作用組合，並產生一定第四紀堆積物的共生組合。所以，第四紀堆積物的成因類型是多種多樣的，而且在空間分布和時間分布方面也是變化顯著、頻繁而復雜的。

（六）第四紀構造運動

第四紀地質歷史的另一個特點是構造運動活動劇烈，與以前各紀比較，第四紀的地球表面的山嶽是相對高大的；並且大陸的一般高度，也較前第四紀時期大得多。大量研究資料證明，現代地形的基本輪廓主要是由新第三紀—第四紀時期的構造運動所決定的；第四紀構造運動在其中佔有頗為重要的地位。一些大的地形單位（如山系、平原）和一些次級的地形單位（如山間盆地之類）的發展與新構造運動所形成的新構造單位基本上是吻合的。

第四紀構造運動，還伴有火山和地震活動。特別是在環太平洋帶和阿爾卑斯-喜馬拉雅帶以及一些大陸裂谷和海洋中脊裂谷帶內，火山和地震活動極為頻繁。

由於第四紀構造運動控制著第四紀地形的形成和發展，所以也間接地控制著第四紀堆積物和生物區系。

9. 應用第四紀地質研究的主要內容

全球變化與未來環境研究 主要研究第四紀以來的全球氣候變化和地殼運動以及引起全球環境的改變，尤其是晚更新世以來環境演化與未來生存環境變化趨勢預測、人類活動對全球變化的影響等問題。

第四紀區域環境地質問題研究 區域地質環境調查、評價和預測，是其基本的內容之一，主要包括區域第四紀地質環境背景值調查、地質環境質量現狀綜合評價、各種第四紀環境地質問題的調查與研究。在此基礎上，對區域第四紀地質環境的演化趨勢進行預測，為國民經濟建設服務。

資源開發與環境地質問題的研究 主要研究人類與資源、第四紀地質環境之間的相互作用和相互制約的關系，研究各種資源(礦產資源、水資源、土地資源、生物資源、風景資源等)的分布格局及其與地質環境的關系，研究資源的可開采性和可利用性以及資源開發利用對生態系統物質循環和能量循環的影響，研究資源開發的綜合調控機制和優化技術，保證地質環境向良性循環方向發展。

地質災害研究與防治 研究第四紀以來的在內、外動力地質作用下所產生的各種地質災害，研究其發生機制、時空分布規律與生成關系，開展第四紀地質災害風險評估，建立區域或重點地區第四紀地質災害監測預警系統，制定科學、經濟、合理的地質災害防治規劃與措施，制定減災、防災、災後恢復與重建方案等。

城市環境地質研究 由於城市建設速度快、人口增長迅速，人類活動集中，對城市環境的影響作用強烈，常形成特殊的環境地質問題，如 「三廢」污染、水資源枯竭、地基沉陷、水資源開發引起的地面沉降和海水入侵等。因此，必須研究城市環境污染與破壞的原因、機制和防治措施，建立城市地質環境監測系統，開展城市地質環境質量綜合評價和變化趨勢預測，編制城市環境地質圖，提出城市環境地質問題的防治對策，為城市規劃和建設提供依據。

重大工程建設的環境地質研究 目前，人類大規模工程建設活動對地質環境的影響越來越顯著。對人口聚集、經濟建設活躍地區的環境影響更為嚴重。因此，必須研究人類各種工程活動(建築工程、采礦工程、水利工程等)與第四紀地質的相互關系，重點研究人類工程活動對第四紀地質環境的反作用，以及由此而誘發的各種地質災害，開展地質環境容量評價、地質災害風險評價和移民工程地質環境質量損益評價等。

醫學環境地質研究 探索第四紀地質環境對人體健康的影響，特別要研究可能使人類某些疾病的發病率和死亡率增高的地質因素。同時，要研究各種污染物質直接或間接影響人體健康或危及人類生命的機制及防治措施。目前環境地球化學研究已不限於地方性疾病，開始涉及人體必需元素或有害元素對生命作用的多方面研究。因此，環境地球化學、環境水文地球化學將在與生命科學的結合中不斷豐富和發展。

第四紀生態環境地質研究 第四紀生態環境地質研究是國土資源規劃與管理的基礎，研究的內容具有綜合性，包括第四紀地質環境的狀態性質、生態地質環境對人類生存的制約作用、第四紀地質環境變化對生態系統平衡的影響和作用、人類活動對生態系統的影響、地質環境與生態系統之間的關聯性規律等。

現代科學技術在應用第四紀地質中的應用研究 應用第四紀地質是一門高度綜合性的交叉性新興學科，涉及內容廣、研究領域多，地質環境監測數據量大。計算機及網路通信、衛星遙感(RS)、全球定位系統(GPS)、地理信息系統(GIS)、虛擬現實(VR)、海量數據存儲等高新技術的發展，為地質災害監測數據的自動化傳輸、管理、分析和可視化提供了極大的方便。利用這些先進科學技術，國際上已建立了全球環境觀測系統、地震災害監測網、全球陸地觀測系統等監測網路。基於地理信息系統，建立環境地質信息資料庫、研究各類環境地質信息處理技術、模擬分析各種環境地質災害的演化過程也是環境地質學研究的關鍵課題之一。非線性科學理論與方法在研究地震、滑坡、崩塌等環境地質問題的漸變性與突變性以及人類工程活動與災害過程 「自組織臨界」特性的關系等方面的應用也越來越受到重視 .

研究開發或引入先進的工藝技術處理城市垃圾、治理地下水和土壤污染、開展礦山環境綜合整治等更體現了應用第四紀地質學的應用學科性質。