第四纪地质史上有哪些重大事件

1. 第四纪地质学的研究简史

人类从一开始，就和第四纪地质结下了不解之缘，但真正对它进行研究，却起回步很晚。最初，人们把地答壳的发展历史分为第一纪（原始纪）、第二纪和第三纪3个大阶段。1829年，法国学者J.德努瓦耶在研究巴黎盆地的地层时，把第三系上部的松散沉积物划分出来命名为第四系，其时代为第四纪。随着地质科学的发展，第一纪和第二纪因细分成若干个纪被废弃了，仅保留下第三纪和第四纪的名称，这两个时代合称为新生代。1839年，英国著名地质学家C.莱尔（1797～1875）把第四纪分成了更新世和全新世。
第四纪地质学在欧洲主要是研究阿尔卑斯及斯堪的纳维亚冰川遗迹的基础上发展起来的。在中国，从19世纪末开始，一些外国学者对广泛分布在黄河流域的巨厚黄土进行了观察。到20世纪初期，中国第四纪地质学的研究有了较大发展。已有许多专门研究单位和庞大的专业研究队伍。1957年成立了中国第四纪研究委员会，现已加入国际第四纪联合会。

2. 地质发展历史的重大事件及其历史意义

• 世界的地质发展历史主要有三段，分别是：

一（远古～1450）

远古时代人类通过石器的采集和制作，逐步了解了岩石、矿物的某些性质。在经受地震、火山、洪水的灾害并与之斗争的过程中，逐步认识了大自然中的地质现象和过程。这一时期，人们对地球和地质现象的认识是直观的，解释是猜测的、思辨的，体现了朴素的唯物主义自然观。

岩石和矿物知识的积累最初，古代人类利用岩矿的物理性质，如硬度、解理等制造石器。中国的蓝田人、北京人所用石器大都由硬度较大的石英质矿物和岩石制成。旧石器晚期，出现于山顶洞文化时的钻孔石质饰物，表明人类对岩石、矿物的相对硬度有了一定认识。新石器时期,人类已利用天然宝石类矿物，如玛瑙,叶蜡石等作饰品。陶器的烧制，如仰韶期的彩陶，龙山期的黑陶，说明几千年前人类对粘土的性质又有了一定认识。商、周是中国青铜器鼎盛时期，那时所用的铜矿石主要是自然铜和孔雀石。中国古代用铁的历史可追溯到商代，战国时期，中国步入铁器时代。

二地质学的奠基时期

(1450～1750)

欧洲的文艺复兴运动是一场思想解放运动，它使近代自然科学从神学中解放出来。哥白尼的天体运行论(1543)是自然科学脱离神学走上独立的开端。15世纪的地理大发现，开拓了人们的视野。人们要重新认识自然，重新研究地球，并给予地球历史以理性的解释。这一切都为地质科学的发展奠定了基础。

地质哲学思想的初步发展科学地质学的建立，必须冲破神学的束缚。地球不是上帝创造的，而是物质世界自然发展的结果。法国的R.笛卡尔（1644）曾提出，地球以及其他天体是由以旋转运动为固有性质的原始粒子组成，正是原始粒子的这种旋涡运动使太阳系生成。1749年,法国的<ag.-l.l.c.de布丰提出地球起源于太阳和彗星碰撞的灾变说。1779年布丰用冷却灼热铁球所需时间来推算地球的年龄，这个年龄的比圣经上所提的大10倍。布丰还明确地将上帝创世的7日改为地球史上的7个“纪”，全面地描述了地球自然发展历史。其后，德国的I.康德和法国的P.S.H.de拉普拉斯先后提出太阳系起源的星云假说，阐明包括地球在内的整个太阳系是逐渐冷凝生成的。

三地质学的形成时期

(1750～1840)

从18世纪下半叶到19世纪上半叶，工业革命促进了生产的发展和科学技术的进步。法国大革命以启蒙运动为先导，把矛头指向封建主义。在启蒙思想影响下，在欧洲科学考察和旅行探险盛行。地学研究从对地球的思辨性研究转变为以野外观察分析为主，地壳成为直接观察研究的对象。具有近代意义的geology(地质学)一词是由瑞士学者J.A.德吕克于1793年提出的。他认为，首要的是把地质学从博物学中分出来，地质学要把地球所呈现的现象与其原因结合起来研究。

地质考察旅行的兴起人们对自然界的探索，需要进行实地考察。在中国首开先河的是16世纪明代地理学家徐霞客。他详细考察了中国西南广大岩溶地区的100多个岩溶洞穴，并对钟乳石、石笋等成因做了较为科学的解释。欧洲的地学野外考察开始于18世纪下半叶。这是地质研究方法的一大进步。野外的研究使人们注意到广大地区地形与构造的关系，真正开始解释区域地质的历史。这一时期，著名的地质旅行家有法国的J.－.盖塔尔和N.德马雷、英国的R.J.米切尔、瑞士的H.B.de索叙尔、德国的J.G.莱曼和P.S.帕拉斯等。盖塔尔对火山地质、矿物分布以及化石、地形的研究做出了重要贡献。他绘制的法国岩矿图是世界第一幅表示矿产资源、岩石组成的地图，因而被誉为“地质调查之父”。米切尔对地表岩层带状分布的原因作了合理的说明，指出是原始水平岩层褶皱后，顶部遭受剥蚀夷平的结果。德马雷对法国、意大利火山地质作了长期考察，发表了许多有关火山地质的专著，并得出<a玄武岩是<a火成岩的结论。索叙尔是系统考察阿尔卑斯山脉的第一位地质学家。他对岩层的构造、岩石成因和化石做了多方面的观察，发表了《阿尔卑斯旅行》（1779～1796），为后来阿尔卑斯构造研究打下了坚实基础。帕拉斯曾率队到俄国东部地区进行为期6年的考察探险,又对俄国南部、乌拉尔以及中亚阿尔泰山地区进行了考察。他在《山脉构造的讨论》(1777)一书中，将山脉构造划分为山脉的原生带、山脉的钙质带和山脉的堆积带3部分,并指出从山脉的中央到外侧，岩层年代逐渐变新，倾角愈来愈缓。

3. 古近纪代表性生物及地质事件

隐生宙：包括前太古代，太古代，元古代。出现生命迹象，植物为高级藻类；动物为多细胞动物、裸露动物、小壳动物。

地质事件：刚开始时，地面温度很高，由火山喷发出的气体形成大气层，之后不断循环，形成较初始的地球（原始海洋，大气层形成，地表温度降低）；……到结尾时，全球性冰河时期结束。

显生宙：这里按年代顺序讲，

1，古生代：包括早期和晚期。
1）早古生代：有寒武纪，奥陶纪，志留纪。植物出现陆生裸蕨，在志留纪出现鱼类。代表性的生物有：寒武纪的三叶虫；奥陶纪的淡水无颚鱼、星甲鱼、腕足动物；志留纪，无脊椎动物，如笔石、腕足类、珊瑚等；陆生植物的出现则是志留纪生物革新的一个重要标志。
地质事件：（1）从海洋占绝对优势到陆地面积不断扩大。（2）南升北降地壳发展形势到北方大陆联合南方大陆开始解体。（3）地壳发展由活动趋向稳定，形成两在地槽与南北古陆对立形势。
2）晚古生代：泥盆纪，石炭纪，二叠纪。泥盆纪脊椎动物进入飞跃发展时期，各种鱼类空前繁盛，有颌类、甲胄鱼数量和种类增多，现代鱼类——硬骨鱼开始发展。石炭纪陆生生物飞跃发展，海生无脊椎动物也有所更新。二叠纪的生物，内容丰富，不论是动物或植物都显示出与有一定的演化连续性。代表性的生物：泥盆纪的邓氏鱼；石炭纪的鱼石螈、西蒙龙以及各种巨型昆虫；二叠纪的三尖叉齿兽、丽齿兽等。
地质事件：晚泥盆纪大灭绝，二叠纪末发生了有史以来最严重的大灭绝事件（估计地球上有96%的物种灭绝，其中95%的海洋生物和75%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎以及重要珊瑚类群全部消失）
2，中生代：三叠纪，侏罗纪，白垩纪。植物出现裸子植物，动物以爬行动物为代表。三叠纪是中生代的第一个纪，是古生代生物群消亡后现代生物群开始形成的过渡时期。三叠纪早期植物面貌多为一些耐旱的类型，随着气候由半干热、干热向温湿转变，植物趋向繁茂，低丘缓坡则分布有和现代相似的常绿树，如松、苏铁等。三叠纪时，脊椎动物得到了进一步的发展。其中，槽齿类爬行动物出现，并从它发展出最早的恐龙，三叠纪晚期，蜥臀目和鸟臀目都已有不少种类，恐龙已经是种类繁多的一个类群了，在生态系统占据了重要地位因此，三叠纪也被称为“恐龙世代前的黎明”。侏罗纪是恐龙的鼎盛时期，在三叠纪出现并开始发展的恐龙已迅速成为地球的统治者。
侏罗纪的昆虫更加多样化，大约有一千种以上的昆虫生活在森林中及湖泊、沼泽附近。地面上长满了蕨类和木贼所构成的浓密植被。白垩纪早期陆地上的裸子植物和蕨类植物仍占统治地位，松柏、苏铁、银杏、真蕨及有节类组成主要植物群。海生爬行动物则包含：生存于早至中期的鱼龙类、早至晚期的蛇颈龙类、白垩纪晚期的沧龙类。动物界里，哺乳动物还是比较小，只是陆地动物的一小部分。陆地的优势动物仍是主龙类爬行动物，尤其是恐龙，它们较之前一个时期更为多样化。翼龙目繁盛于白垩纪中到晚期，但它们逐渐面对鸟类辐射适应的竞争。在白垩纪末期，翼龙目仅存两个科左右。 代表生物：三叠纪始盗龙、板龙；侏罗纪的梁龙、异特龙（跃龙）；白垩纪的迅猛龙、伤齿龙、暴龙等；
地质事件：三叠纪的开始和结束各以一次灭绝事件为标志。最大海侵事件发生于晚侏罗世基末里期、联合古陆分裂和新海洋扩张速率增强以及古气候分带和古地理隔离程度的加强。白垩纪-第三纪大灭绝是地球历史上的一次大规模物种灭绝事件，发生于中生代白垩纪与新生代第三纪之间 ，约6550万年前，灭绝了当时地球上的大部分动物与植物（含恐龙）。白垩纪-第三纪灭绝事件因为造成恐龙的灭亡与哺乳动物的兴起而著名。
3，新生代：第三纪到第四纪。哺乳动物兴起和人类的诞生。第三纪时被子植物极度繁盛。除松柏类尚占重要地位外，其余的裸子植物均趋衰退。蕨类植物也大大减少且分布多限于温暖地区。而脊椎动物的变化主要表现在爬行动物的衰亡，哺乳类、鸟类和真骨鱼类取而代之，兴起且高度繁盛。第四纪冰期时，大陆冰盖向南扩展，动植物也随之向南迁移。间冰期期间动植物向北迁移。冰期和间冰期植被带的移动范围最大可达纬度30°，在地层剖面中可明显地看到喜冷和喜暖动植物群的交替现象。第四纪后期，大型陆生哺乳动物发生过大规模绝灭。在北美，大型哺乳动物的属有70%绝灭，欧洲和非洲比例小得多。这一大规模绝灭发生于距今15000～9000年。发生大规模绝灭的原因主要是人类的狩猎活动，其次是自然环境的变迁。
代表生物：灵长类，巨犀，安氏中兽，哥伦比亚猛犸等。
地质事件：第四纪冰河时期………………

4. 第四纪地质学及地貌学的研究内容

（一）第四纪地质学

1.科学术语第四纪（Quaternary period）一词由法国地质学家Desnoyers于年引入地质学。他是作为对当时通用的地质时代划分——第一纪、第二纪、第三纪的附加提出来的。Desnoyers研究巴黎盆地地层，将覆于第三纪地层之上的一套松散堆积物称为第四系（Quatornary System），将形成这套堆积物的时代名为第四纪。稍后，Rebonl于1833年将第四系一语的含义引伸为包括含有现时仍在生活的动物群和植物群残骸的沉积物顺序。Rebonl认为，这一特点可以与第三系加以区别。第三系所含有的化石种属现时很多都已灭绝，这样使第四系（纪）一语具有生物地层学的意义。

差不多在同一时期（1830—1833），著名地质学家Lyell根据第三纪地层中所含腕足类化石中的现代种属所占的百分比，于1839年提出更新世（Pleistocene period）和更新统（Pleistocene Series）。Lyell把含有腕足类化石的70%以上为现代种属的一套地层，命名为更新统；将形成这套地层的时代，相应地叫做更新世。更新世和更新统又分别叫做后上新世（post pliocene epoch）和后上新统（post pleistocone series）以及后第三纪（post tertiary period）和后第三系（post tertiary system）。更新世（后上新世、后第三纪）的时间，由地球上出现人类开始。Lyell还提出全新世（Holocene）一词。认为全新世形成的沉积物中所含的生物残骸，全部为现代种属，全新世即更新世的晚期。Lyell的定义，使第四纪具有人类考古学的意义。

1907—1911年间，Haug对上述第四纪和更新世等术语的定义加以补充。Haug以牛（Bos）、象（Elephas）和马（Equas）在欧洲的突然出现作为划分更新世下限的根据（等于第四纪下限的根据）。Haug在1921—1922年间的著作中，也认为人类是第四纪的一个特点。

这就是第四纪的岩石地层学、生物地层学和人类考古学方面的定义背景。

1837年，Schimper根据气候的变化，提出了冰川纪（Eiszeit）一语。1846年，Forbes将更新世与冰川世（Glacialepoch）相对比，即更新世是一个北半球的大部分经受过酷冷气候和冰川作用的时代。更新世是世界冰川作用地区的冰川反复地出现和消失、扩大和退缩的时期，概称为第四纪冰期。在第四纪以前的地质历史中，只有少数几次冰川达到这种规模。Forbes并分出冰后期（Post glacial），并将其叫做现代（Recent）。这样，就出现了更新世的气候定义。1856年，Marlot又将第四纪划分为两个世——更新世（Pleitocene epoch）和全新世（Holocon epoch），并将更新世和全新世分别与冰期和冰后期进行对比。

气侯定义很快被广泛采用，但“现代”一语，却直到1885年才得到国际地质学会的承认。虽然，在这之前，全新世已被应用于地质文献中。

现已公认，更新世和冰川世，不像Forbes所引伸的那样是两个同义语。经证明，所说的第四纪冰川作用发生于第四纪开始之前，较精确地说，不应当叫做第四纪冰川，而应当叫做晚新生代冰川。此外，冰川环境尽管在地质上是第四纪气候变化的一种最明显的结果，但却是与同等重要的非冰川地区的环境和海洋环境的变化伴随的。所以，冰川世一语并不足以代表第四纪全面的自然环境，其中包括地质环境。

虽然十九世纪中叶划分的“第一纪”和“第二纪”，很久之前已经不再见于地质文献之中，然而，第三纪和第四纪却仍被保留下来，并合并成为新生代。所以，在时代意义上，“第四纪”是一个陈旧的术语。但由于这一术语已经广为流传，并被国际地质学会所接受，因此，虽然在逻辑上有矛盾，却仍然未被抛弃。

现时国际通用的新生代地质划分如表1-1所列。

表1-1新生代标准世界地层年代表（主要划分单位）

2.研究内容第四纪是地质历史上最晚近的一个纪，也是时间最短暂的一个纪（大约160—200万年）

第四纪的时间虽然短暂，但在地质和其它方面的变化，如气候的变冷和变暖以及冰川的形成和消失；构造运动、岩浆活动和海面震荡；以及地形、沉积物、生物界的演化等却非常显著。人类出现并发展于第四纪中。研究第四纪地质现象以恢复第四纪地质历史的学科，就是第四纪地质学（Quaternary geology）。第四纪地质学是地史学的一个部分，自五十年代以来，它已经逐渐发展成一门独立的学科。第四纪地质学之所以能成为一门独立学科，有以下原因。

（1）第四纪与以前其它时期地质纪相比较，具有明显的特点：其中最明显的特点是第四纪冰川的出现和消失；其次是第四纪堆积物覆盖于地表，并且大部分是松散的；第三点是第四纪生物群与现代生物群联系密切，最突出的特征是人类的出现等等。

（2）与第四纪地质现象的特点相适应，有一些不同于前第四纪地质历史的研究方法。例如，冰期和间冰期划分的方法、地貌学的方法以及考古学和古人类的研究方法等等。

（3）第四纪地质现象与人类的关系特别密切，因而具有特殊的实践意义。

（4）第四纪地质现象保留完好，而且其地质过程仍在继续进行。研究这些现象和过程，有助于揭示和理解第四纪以前的地质历史，具有特殊的地质理论和方法学的意义。因为，研究现代以理解过去。是地质学的一个最基本的原理和方法。

（二）地貌学

地球岩石圈的表面不是平坦的，具有一定的起伏的。这些起伏的规模是不同的。但作为一个整体，地球是一种近似椭球形的巨大星体。地球表面分为大陆和洋盆两种最大的地形。在大陆和洋盆中，还包括许多较小的和更小的地形。例如，在大陆上，可以分出高凸的山岳和低缓的平原。在山岳和平原中，又可细分出河谷和分水岭（或谷间地带）等地形。在河谷中，还可以分出谷坡和谷底等形态要素。所有这些大大小小的地形形态，构成了岩石圈表面的现状。

各种地形的形态、成因（或起源）和发展过程（历史）是不同的，但却并不是无秩序的、零乱的，而是在一定的空间和时间领域内，具有一定的联系。

例如，在图1-1中，河谷和山岭（分水岭）是两种地形。河谷是凹下的；分水岭是凸起的。这是它们在形态（包括空间分布）方面的特点。但是相邻的河谷和分水岭，是互相联系和依存的。河谷的一坡，也是分水岭的一坡，河谷的凹下的形态，是借助分水岭（山岭）的高凹才显示出来的；反之，分水岭的高凸也是依靠河谷的凹下才出现的。

分水岭是由斜坡和顶部所组成的。分水岭的斜坡的一部分是由河流侵蚀作用造成的，一部分与地质构造有关，它可以是岩层层面和节理面。河谷的谷坡和谷底是由河流的侵蚀和冲积作用形成的。这是分水岭与河谷地形在成因方面的特点。但分水岭斜坡与谷坡是联接在一起的。分水岭和河谷在形成过程中，都与河流的地质作用有关。河流的切割在形成分水岭斜坡的同时，既产生了高凸的分水岭，也出现了凹下的河谷。这就是河谷与分水岭在成因方面的联系。如图1-1，分水岭是由单斜层在构造运动上升陆续被抬高的过程中，伴随着河流的陆续深切和河谷逐步加深而逐步变高的。在分水岭变高的过程中，其斜坡和顶部的形态都要发生变化；河谷在加深过程中，谷坡和谷底的形态也在发生变化。这是分水岭与河谷在发展方面的特点。同时，河谷加深必然伴随着分水岭的相对变高；河谷加宽必然伴随着分水岭变窄。这是河谷和分水岭在发展方面的联系。

图1-1示明分水岭和河谷在形态、成因和发展方面关系的图块

研究地球表面各种地形形态、成因和发展的科学，叫做地貌学（Geomorphology）。

从字源上看，地貌学一词是由三个希腊文字根——地球、形态、科学组成的。

由于最初研究的主要是陆地地形形态，所以，长期以来，地貌学被看作是一门研究陆地形态的科学。但是，这个定义是不全面的。因为地球表面形态应是整个地球岩石圈表面（即地壳表面）的形态，既包括陆地的地形形态，也包括洋底的地形形态。所以，地貌学应当是一门研究整个地球表面形态的科学。

十九世纪前的地貌学文献，大部分是一些直观的和明显的地形形态的描述，诸如河谷、山脊等地形形态的描述，特别是一些交通要道附近的一些特殊地形形态的描述。因而有叙（描）述地貌学（Descriptive geomorphology）之称。目前叙（描）述地貌学仅是地貌学的一个分枝。我国是叙述地貌学发展很早的国家，《水经注》、《徐霞客游记》等古代名著，都记述了我国一些地区地形的形态特点。

十九世纪以后，构成地质学和岩石学的资料被引进描述地貌学中。这些资料被用来解释地形成因，从而产生了一种新的概念和研究方法——地形的解释性描述（explanatory description）。地形不再简单地被记述其高度、坡度、面积和表面特点，而且还要解释其形成过程，恢复其发展历史。于是，产生了地貌学的另一个分枝——成因地貌学（Genetic geomorphology）或解释地貌学（Explanatory geomorphology）。在成因地貌学中，再分为侧重研究岩石对地形形态的形成和发展作用的岩石地貌学（Lithologic geomorphology）；侧重研究地质构造（包括地质构造形态和构造运动）对地形形态的形成和发展作用的构造地貌学（Structural geomorphology）；以及侧重研究控制各种外力过程（流水、冰川等等）的气候环境对地形形态的形成和发展作用的气候地貌学（Climatic geomorphology）。气候地貌学按控制地形的各种外力地质作用再分为流水地貌学（Fluvial geomorphology）、冰川地貌学（Glacial geomorphology）……等等。

由于各种地形形成过程在空间分布、成因和发展方面具有一定的联系，所以，各种地形的组合，一般都具有一定的区域性特点。系统地综合研究一个地区的各种地形，则构成了地貌学的另一分枝——区域地貌学（Regional geomorphology）。例如，海滨地貌学（Coastal geomorphology）、沙漠地貌学（Desert geomorphology）等等。

（三）新构造运动学

近数十年来的研究证明，在新第三纪和第四纪过程中，地球各部分的构造运动，与老第三纪以前的构造运动相比较，在运动类型、空间分布、强度和发展过程方面，都具有明显的差异。

发生于新第三纪—第四纪的构造运动，称新构造运动。由新构造运动所形成的地质构造（形态），称新地质构造。新构造运动决定着当代地形和新第三纪—第四纪堆积物的基本特点，并且与火山、地震、流水、海洋、冰川以及其它一些地质和地球物理过程有着密切的联系。研究新地质构造以及伴生的其它各种自然现象（地质、地貌、地球物理、水文学等许多方面的自然现象），供以研究新构造运动类型及其空间分布、强度和发展规律的科学，称新构造运动学（Neotectonics）。新构造运动学是大地构造学的一个组成部分，现已成为一门独立的学科，其理由是：

（1）与新第三纪以前的构造运动比较，新构造运动在空间分布、类型、强度和活动规律方面，具有明显的特点。

（2）新构造运动发生的时间短，而且其运动过程有的当前仍在进行，因此，其表现（地貌、新地质构造、新第三纪—第四纪堆积物等等地质现象以及其它各种伴生的自然现象）保留比较完整。

（3）由于新构造运动的表现清晰完整，而且当前仍在进行，所以在新构造运动的研究中，不仅可以采用一般大地构造学的研究方法，而且还可以采用比较精密的仪器，进行定量研究。

（4）新构造运动，特别是其中正在进行的现代构造运动，具有重大的理论的和现实的意义。

（四）第四纪地质学、地貌学以及新构造运动学之间的关系

第四纪地质学、地貌学和新构造运动学在研究对象、内容和方法以及研究成果的实践运用方面，都具有十分密切的联系。地貌学是研究地形形态形成和发展；第四纪地质学是通过研究第四纪气候变化和冰川现象、构造运动、地形、生物界，特别是通过第四纪沉积物的研究借以恢复第四纪地质史；新构造运动学，则是研究新构造运动的表现、类型、强度和发展规律。

现代地形形态主要形成于第四纪。它虽受前第四纪地形的一定影响在第四纪过程中前第四纪地形受到了很大程度的改造。因此，地貌学所研究的地形，大部分是第四纪地形。第四纪地形也是第四纪地质学的研究对象和内容。第四纪构造运动是新构造运动学的研究对象和内容，它也是第四纪地质学的研究对象和内容。第四纪的气候变化和冰川现象、生物界，特别是第四纪沉积物特征，以及地形形态特征都与新构造运动有关，也是研究新构造运动所必须同时研究的内容。

上述内容充分说明，地貌学、第四纪地质学和新构造运动学，在研究方法上，是相辅相成和相互为用的。即是说，可以根据地形、新构造运动、第四纪堆积物及其它第四纪地质现象之间在空间、时间和成因方面的联系，利用其中一种或数种研究成果和研究资料，去解决其它方面的研究问题。例如，可以利用地形成因类型的资料，来确定组成该地形的第四纪堆积物的成因类型；反之，也可以借助第四纪堆积物成因类型的资料，来确定由该堆积物所组成的地形的成因类型等等。

最后应当指出，在大多数场合下，对一个地区进行第四纪地质学、地貌学和新构造运动学等各方面的研究工作一般都是同时进行的。在教学上，把第四纪地质学及地貌学作为同一门课程讲授，并涉及部分新构造运动学的教学内容。

5. 地质学：第四纪的两大变化 也就是在历史上发生的两大变化

人类出现、冰川作用

6. 第四纪几次重大环境事件

第四纪（距今约160万年）

劳动创造了人类
地球历史的最新阶段，新生代最后一个纪 。关于其下限一直存在争议，支持较多的有1.8Ma和2.6Ma 。虽然国际地层委员会推荐的第四纪的下界年龄为1.80Ma，但是由于2.6（开始为2.48 ）Ma是黄土开始沉积的年龄，因而我国地质学家，尤其是第四纪地质学家基本都采用后者。这一时期形成的地层称第四系。第四系一名是法国学者J.德努瓦耶于1829年提出的（见新生代）。
从第四纪开始，全球气候出现了明显的冰期和间冰期交替的模式。第四纪生物界的面貌已很接近于现代。哺乳动物的进化在此阶段最为明显，而人类的出现与进化则更是第四纪最重要的事件之一。
哺乳动物在第四纪期间的进化主要表现在属种而不是大的类别更新上。第四纪前一阶段——更新世早期哺乳类仍以偶蹄类、长鼻类与新食肉类等的繁盛、发展为特征，与第三纪的区别在于出现了真象、真马、真牛。更新世晚期哺乳动物的一些类别和不少属种相继衰亡或灭绝。到了第四纪的后一阶段——全新世，哺乳动物的面貌已和现代基本一致。
大量的化石资料证明人类是由古猿进化而来的。古猿与最早的人之间的根本区别在于人能制造工具，特别是制造石器。从制造工具开始的劳动使人类根本区别于其它一切动物，劳动创造了人类。另一个主要特点是人能直立行走。从古猿开始向人的方向发展的时间，一般认为至少在1000？万年以前。
第四纪的海生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、小型有孔虫、六射珊瑚等占主要地位。陆生无脊椎动物仍以双壳类、腹足类、介形类为主。其它脊椎动物中真骨鱼类和鸟类继续繁盛，两栖类和爬行类变化不大。
[font color=#000000] [/font]高等陆生植物的面貌在第四纪中期以后已与现代基本一致。由于冰期和间冰期的交替变化，逐渐形成今天的寒带、温带、亚热带和热带植物群。微体和超微的浮游钙藻对海相地层的划分与对比仍十分重要。第四纪包括更新世和全新世，相应地层称更新统和全新统。第四纪下限的确定，意见分歧较大。1948年第十八届国际地质大会确定，以真马、真牛、真象的出现作为划分更新世的标志。陆相地层以意大利北部维拉弗朗层，海相以意大利南部的卡拉布里层的底界作为更新世的开始。中国以相当于维拉弗朗层的泥河湾层作为早更新世的标准地层。其后，应用钾氢法测定了法国和非洲相当于维拉弗朗层的地层底界年龄约为180万年。因此，许多学者认为第四纪下限应为距今180万年。1977年国际第四纪会议建议，以意大利的弗利卡剖面作为上新世与更新世的分界，其地质年龄约为170万年。对中国黄土的研究表明，约248万年前黄土开始沉积，反映了气候和地质环境的明显变化，认为第四纪约开始于 248万年前。还有学者认为，第四纪下限应定为330～350万年前。
[编辑本段]地层划分

第四纪地层的划分主要依据沉积物的岩石性质及地质年龄。第四纪沉积物分布极广，除岩石裸露的陡峻山坡外，全球几乎到处被第四纪沉积物覆盖。第四纪沉积物形成较晚，大多未胶结，保存比较完整。第四纪沉积主要有冰川沉积、河流沉积、湖相沉积、风成沉积、洞穴沉积和海相沉积等。其次为冰水沉积、残积、坡积、洪积、生物沉积和火山沉积等。
[编辑本段]生物进化
第四纪生物与第三纪相比，在分布和组成上发生了明显的变化。哺乳动物与上新世相比有很大进化，如欧洲及邻近的亚洲部分现生的119个种中只有6个在上新世生存过。植物界的进化比较缓慢，西北欧的植物约80％在第四纪开始时即已存在。第四纪冰期时，大陆冰盖向南扩展，动植物也随之向南迁移。间冰期期间动植物向北迁移。冰期和间冰期植被带的移动范围最大可达纬度30°，在地层剖面中可明显地看到喜冷和喜暖动植物群的交替现象。第四纪后期，大型陆生哺乳动物发生过大规模绝灭。在北美，大型哺乳动物的属有70％绝灭，欧洲和非洲比例小得多。这一大规模绝灭发生于距今 15000～9000年。发生大规模绝灭的原因主要是人类的狩猎活动，其次是自然环境的变迁。第四纪不同时期出现不同的动物群。欧洲早更新世具代表性的是维拉弗朗动物群，出现了真马、真牛、真象；中更新世以克罗默尔动物群为代表；晚更新世时出现了许多极地动物。北美早更新世有布朗克动物群，中更新世有伊尔文顿动物群，晚更新世有兰错伯累动物群 。 中国北方则有早更新世泥河湾动物群，中更新世周口店动物群，晚更新世萨拉乌苏动物群。
[编辑本段]第四纪冰川
第四纪大冰川期，距今约200万年。地球史上最近一次大冰川期。冰川的发生是极地或高山地区沿地面运动的巨大冰体。由降落在雪线以上的大量积雪，在重力和巨大压力下形成，冰川从源头处得到大量的冰补给，而这些冰融化得很慢，冰川本身就发育得又宽又深，往下流到高温处，冰补给少了，冰川也愈来愈小，直到冰的融化量和上游的补给量互相抵消。一般冰川为舌状，冰川面往往高低不平，有的地方有深的裂口，即冰隙。冰川可分为大陆冰川和山岳冰川两大类。第四纪时欧洲阿尔卑期山山岳冰川至少有5次扩张。在我国，据李四光研究，相应地出现了鄱阳、大姑、庐山与大理4个亚冰期。现代冰川覆盖总面积约为1630万平方公里，占地球陆地总面积的11％。我国的现代冰川主要分布于喜马拉雅山（北坡）、昆仑山、天山、祁连山和横断山脉的一些高峰区，总面积约57069平方公里。
[编辑本段]海平面变化
第四纪期间由于气候变化、地壳运动等原因引起的海平面升降。包括绝对变化和相对变化两方面含义。目前的研究多从相对变化入手，即以陆地为基准，按不同时期海平面与陆地基准的相对高度关系来判别海平面的变动。其变化原因很多。1841年麦克拉伦（C.Maclaren）首先提出更新世海平面的振荡性，认为海平面变化是气候变化所致，并称之为冰川型海面变化。1865年杰米森（TJamieson）提出冰川均衡运动理论，认为气候变化引起冰盖消长，使地壳发生变形。他将海平面变化曲线主要归结于区域构造运动的性质和幅度，以及沉积物压缩性等原因。1906年，休斯（E.Suess）提出（全球）海面升降（eustasy）理论，认为沉积物增加会引起全球性海面上升；地壳沉降形成洋盆时，则引起海面下降。意指，海进和海退是洋盆容积变化的结果，全球性海面变化并不包括海水量的增减。20世纪50年代末至70年代早期，海平面变化研究工作迅速地由定性阶段发展到定量阶段。大量14C数据表明，最后一次冰川作用始于70000年前，距今18000年左右达到最盛期，约止于10000年前。冰川最盛期的最低海面位置，随着冰盖厚度研究的深入而有较大进展：1950年以前估算值为-100米左右；1969年弗林特（R.F. Flint）根据1953年以后南极大冰盖厚度，修正为- 132米；
中国黄、东海大陆架，距今15000 年前的最低海面为-150 ～-160米。对全新世早期海平面迅速上升运动，已获得比较一致的看法；对近6000多年来的海面变化，主要有3种不同的观点：①大西洋期结束时海平面比现在高约3米；②全新世不存在高海面；③3600年来海平面是稳定的。有人从地球流变学观点出发，认为地球是粘弹性体，冰盖消长引起的冰川均衡作用（glacio-isostasy）对远距离地区也是重要的；冰盖消长引起的洋盆水体积变化，——水力均衡运动（hydro- isostasy），对海底也有作用；地球内部和表面质量的重新分布造成大地水准面变形：大地水准面—海面变化（Geoided eustasy）。克拉克（J.A. Clark，1980）提出的粘弹性地球体海面变化数值模型，将世界大洋划分为6个具有不同海面变化曲线 带，认为全球不存在统一的海平面曲线， 这为研究全新世海面变化提出新的思路。
[编辑本段]构造运动
第四纪的构造运动属于新构造运动。在大洋底沿中央洋脊向两侧扩张。对太平洋板块移动速度测量表明，平均每年向西漂移最大达到11厘米，向东漂移 6.6厘米。陆地上新的造山带是第四纪新构造运动最剧烈的地区，如阿尔卑斯山、喜马拉雅山等。地震和火山是新构造运动的表现形式。地震集中发生在板块边界和活动断裂带上，如环太平洋地震带、加利福尼亚断裂带、中国郯庐断裂带等。火山主要分布在板块边界或板块内部的活动断裂带上。中国的五大连池、大同盆地、雷州半岛、海南、腾冲、台湾等地都有第四纪火山。
[编辑本段]气候状况
第四纪时，地球气候出现过多次冷暖变化，240万年以来至少经历了24个气候旋回。晚新生代冰期开始于距今1400～ 1100 万年前，但在第四纪才出现冰期和间冰期的明显交替。冰期极盛时，北半球高纬地区形成大陆冰盖，格陵兰冰盖覆盖了格陵兰和冰岛，劳伦大冰盖掩埋了整个加拿大，并向南延伸至纽约、辛辛那提一带。欧洲将近一半被斯堪的纳维亚冰盖覆盖。西伯利亚冰盖则占据了西伯利亚北部地区。
[编辑本段]矿物沉积
第四纪沉积富集了各种砂矿、盐湖化学沉积、泥炭和少量褐煤。世界上一些重要的稀有金属多来自滨海和河流沉积中的第四纪砂矿，如沙金矿、钴镍铬砂矿、锡钨砂矿、金刚石砂矿等。中国盐湖中锂和硼的蕴藏量居世界首位。
[编辑本段]人类出世
第四纪是人类出世并迅速发展时代，人类的发展经历了以下主要阶段：
早期猿人阶段（2百万年-1百75万年前）：能人（Homo habilis）在东非坦桑尼亚出现，这可能是早期的直立猿人（Homo erectus）；
晚期猿人阶段（1百万年前）：直立猿人（homo erectus）从非洲扩散到中国、爪哇，最著名的代表是北京猿人和爪哇猿人；
早期智人阶段（50万年前）：智人（Homo sapiens）在非洲出现并迁移到欧洲。
晚期智人（新人）阶段（25万年-3万5千年前）：现代人(Homo sapiens sapiens)在非洲南部出现，约5万年前，现代人类分布到中东地区，到3万5千年前，现代人类分布到达欧洲-克罗麦昂人（Cro-Magnon）；
在更新世晚期，大约3万-2万年前，现代人类通过白令陆桥进入北美洲并向南迁移。进入全新世后，现代人的分布到除南极洲以外的各个大陆，并且成为唯一生存至今的人科动物（hominids）。
2004年出版的国际地层表已取消了第四纪作为“纪”一级地质年代的地位，但是在国际第四纪学界引起了轩然大波，后又予以恢复。

7. 第四纪地质历史的综合特征

第四纪地质学（ geology）
第四纪地质学是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。地质学的一个分支。第四纪的时间范围从上新世末（距今约 248万年）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。

发展简史
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。其发展历史可分为 3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.彭克和E.布吕克纳研究阿尔卑斯山冰川沉积，提出第四纪经历了 4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4次冰期。中国地质学家李四光于 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,240万年以来，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，还应用同位素地质年代学方法，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、氧同位素测定、古土壤类型划分等方法，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。

8. 第四纪地质历史的基本特点

作为地球挽近发展阶段的第四纪的时间，虽然它的时间是最短的，但研究证明，其地质历史却是比较复杂的。第四纪地质历史，包括第四纪地形、第四纪堆积物以及其中所含的生物残骸的发育和形成历史，也包括第四纪构造运动、岩浆活动、变质作用等各种地质过程的发生和演化的历史。与前第四纪比较，第四纪各种地质过程的变化，具有比较明显的差异。也就是说，与前第四纪地质历史比较，第四纪的地质历史具有比较明显的特点。

第四纪地质历史是第四纪一般自然环境变化历史的一个组成部分，并且受着一般自然环境变化历史的控制。因此，第四纪地质历史的特点，也是第四纪总的自然环境的特点的一个方面，并且也是由第四纪总的自然环境的特点所决定的。第四纪地质历史的基本特点如下：

（一）地质历史记录保留得比较完整

由于第四纪的时间很短，所以，发生于第四纪的各种地质过程所产生的结果，即第四纪地形、堆积物及其中所含的生物残骸、地质构造、岩浆岩等等各种地质现象及其有关自然现象的保留，都比较好；并且，这些现象大部分分布在地表或近地表部分，易于进行观察研究，从而有利于恢复第四纪的地质历史。此外，现时正在进行着的各种地质过程，是第四纪地质历史的一种连续的过程，所以，可以直接对这些过程及其有关现象进行研究，并据以进行较确切地类比回溯第四纪地质历史。

（二）气候变化显著

第四纪地质历史的另一个基本特点是气候变化显著。始自新第三纪以来的气候变冷过程，在第四纪之初明显地加剧。第四纪的气候变化，在很大程度上控制着第四纪地形、海面变化、堆积物、土壤、生物群落以至人类的发生和发展。因此，自上一世纪中叶以来，地质工作者一直把气候的显著变冷并导致地球表面广大地区出现冰川，作为一个主要标志，以划分上新世与更新世之间的界限。而这一界限，也就是新第三纪与第四纪之间的界限。

图1-2中只画出了第四纪早期的气候变化。从图中可见，第三纪气候虽有变化，但却不如第四纪明显。

研究证明，第四纪的温度变化的幅度是比较大的，而且有反复的温度降低和升高的过程。第四纪温度变化是全球范围的，但在不同纬带和地区内存在着差异。温度变化最明显的是中纬度地带，两极和近赤道地区的变化幅度较小。第四纪的温度降低时期（冷期）与温度升高时期（暖期）之间的最大平均温度差计算为16—25℃。

在冷期中，在较为潮湿的地区内，降雪量超过融雪量，降雪长年累积、部分地消融、压实，并转变成为冰川。地球上大规模出现冰川的时期，叫做冰期（glacial age）。冰川首先由两极地区和中纬乃至低纬带的高山顶部发生。伴随着气候的继续变冷，冰川的厚度不断增大，其分布范围也不断向周围扩大，这种过程叫做冰进。冰期中，冰川的最大规模达到覆盖地表面积的1/3。冰川的出现，进一步加剧了气候的变冷。计算证明，冰期中冰川地区的平均温度，较现时低8—13℃。

图1-2中纬带第三纪和第四纪平均温度变化图（据Teichmuller）

在暖期中，气候较现时平均温度高8—13℃。冰期中所累积的冰川，在暖期中大量消融。在冰川的边缘和末端，消融量最大。消融使冰川的厚度变小，并由其边缘和末端向冰川中心和发源地收缩。冰川的厚度持续减小以及冰川边缘和末端的持续退缩。这种由于冰川消融所引起的冰川厚度变薄以及冰川边缘和末端向着中心及源头退缩的过程，叫做冰退。冰退使陆地表面冰川的总面积和总体积逐渐缩小。而冰退过程持续进行的结果，则是导致陆地表面冰川在大范围内消失。

两次冰川之间的温暖时期叫做间冰期（Interglacial Age）。

包括现时在内的全新世冰川，占陆地表面面积的大致1/10。被认为，这是一种冰期与间冰期之间的过渡时期，叫做冰后期（postglacial Age）。冰后期的气候处于冰期与间冰期之间的过渡位置，比较地接近于间冰期。

第四纪是一个冰期与间冰期互相交替的时期。为表示这一特点，在一些地质文献中，把第四纪叫做冰川纪。

冰期和间冰期是第四纪气候的周期性大幅度变化的结果。在同一个冰期中，还可以分出一些较小的气候变化的周期，即分为几个气候变化幅度较小，时间较短的变冷和变暖的时期。这些时期引起小范围的较短时间的冰进和冰退，叫做冰阶（glacial stage或stadial）和间冰阶（Interglacial stage或Interstadial）。详细的研究，还可以进一步分出由更小的气候变冷和变暖的周期性变化，形成规模更小的冰进和冰退。

地球大部地区的研究认为，第四纪出现过四个比较明显的冰期和介于这些冰期之间的三个间冰期，以及一个冰后期。但这个问题目前尚有不同意见。

（三）第四纪生物界

根据在第四纪地层中所收集的第四纪生物残骸资料，已经得出了较为清晰的第四纪生物界的分布、分类和发展的轮廓。这些资料包括陆地和海洋生物残骸。由于第四纪的时间短，生物的发展，不如其它各地质纪那样显著，但却具有自己的特点。

第四纪生物界的变化是由第四纪生态环境变化引起的。而生态环境变化，又主要取决于气候和构造运动两个因素。第四纪气候反复变冷和变暖所引起的冰期和间冰期的交替，引起了海面的反复下降和升高；而海面变化又使从而发生反复的一定范围的海陆变迁，其中包括一些陆桥的出现和消失。与此同时，剧烈的第四纪构造运动以及伴生的岩浆活动，也剧烈地改变着陆地和海洋地形。所有这些自然变化，都影响着第四纪生态环境的剧烈变化。

第四纪生态环境的变化，引起了第四纪生物界的迁徙、重新组合、形态变异，以及一些种属的灭绝和一些新种属的出现。

由于生态环境变化随地区而不同，而且第四纪生物界各个门类的适应能力也有差异，所以，第四纪生物界的变化，在各个地区和各个门类之间，都是不平衡的。

第四纪气候变化及其伴生的生态环境变化，是一种随纬度不同而具带性的现象。这种变化，在中纬度地带，较两极和赤道带更为明显；并且，陆地上的变化，较海洋中的变化更为明显。所以，第四纪生物界的变化，也是中纬度地带较高纬度地带和低纬度地带更为明显；陆地生物群的变化较海洋生物群的变化更为显著。

第四纪海洋生物群的变化，主要表现在地理分布和组合方面。除分布和组合的变化而外，还发生了较为显著的形态变异，一些种属灭绝，出现了一些新的种属。在第四纪开放海和大洋中，海生生物群的变化很小；在一些内陆海或封闭海盆中，例如黑海、波罗的海和地中海等，变化比较明显。

第四纪海洋生物群的研究，主要是无脊椎动物和微体生物的研究。第四纪海洋无脊椎动物群的历史，是一种定居和迁移，并伴有某些种的绝灭和新生的历史。这一结论主要是根据北海和地中海等内海地区的研究推定的。地中海第四纪动物群与现时动物群基本上是类似的，具有某些遥远的北方喜冷动物的外来种属，说明了第四纪海洋动物的迁徙。

第四纪陆地生物群受到气候变化的影响比较明显。第四纪陆地生物群虽然都在冰期和间冰期的交替过程中发生迁移、重新组合、灭绝、新生和变异，但在脊椎动物、无脊椎动物和植物等不同生物中的反映是有差异的。

在一个地区内，由较暖时期至较冷时期或由较冷时期至较暖时期的动物群变化，一般是由于当气候变得不适宜于动物群生存时，其分布缓慢地持续地向着更为有利的居住地区迁移引起的。由于混居而引起了动物群的不同的分布变化。当冰川收缩和消失时，一个生活于冰盖附近的冰种—冰缘动物群的某些成员，向冰川的退却的方向迁移；而其它一些成员，却保留在原地，变成非冰川动物群的一部分。当冰川发生和扩大时，喜冷动物群发生并随着冰进而扩大其分布范围，从而使非冰川地区的动物群中，包含着冰川动物群遗留下来的外来种属。在第四纪冰期与间冰期交替过程中，动物群的这种混合过程，反复地进行了几次，以致一般顺序的冰期和间冷期的哺乳动物群中，都含有一些混合的成分。

第四纪陆地植物群特点的形成，更多是由于两极向赤道方向的反复往返地迁移，而不是由于植物本身的演化的原因。第四纪冰期中的冰川作用，中断了极地植物带的发展，而在间冰期中，植物带又再度恢复起来。

在中纬度地带，冰期中的冰川并不是连续的，而是分散、孤立和多中心的。中纬度地带冰川地区的气候不利于植物的生长。所以，植物群在各个地区的变化颇大。冰期的一般趋势是中纬度地带的植物群向赤道方向迁移；间冰期的植物群重新由赤道向两极方向返回。

在赤道附近地带，第四纪气候变化对植物群的影响较小。

由于植物群的迁涉是缓慢和困难的，所以，在第四纪冰期和间冰期交替过程中，一些植物不能返回原地带，一部分为了适应新的气候环境，发生变异；另一部分不能适应新的环境，因而灭绝。

一般来说，植物和无脊椎动物群的适应能力较差，迁移缓慢，易于灭绝和变异，其化石对气候的反映比较灵敏；但哺乳动物，特别是陆地哺乳动物，大部分种属适应能力较强，迁移迅速，因而对于气候的反映不甚灵敏。所以，在某种场合下，虽然可以根据单一植物种属做出关于第四纪气候环境的推测，但对于哺乳动物却不能简单地这样做，必须研究整个哺乳动物群的特征，才能减少来自不同种属对气候反映的误差。在第四纪冰期和间冰期，大多数哺乳动物的区系，都是如同现时一样地互相超复的。例如，在同一地点的单一地层中，可以出现混合的草原和苔原动物群，并且还可以含有林原动物。

生物区系一般是连续的，但由于冰期的干扰，也可出现不连续。这也是第四纪生物界的一个特点。

（四）第四纪沉积环境的基本特点

1.大陆沉积环境第四纪冰川的出现和消失，在大陆地区内，形成了三种沉积环境，即冰川环境、冰缘环境和非冰川环境。在每一环境中，都出现一些特定的沉积过程和沉积物的共生组合。

（1）冰川环境冰川环境是指第四纪冰期和冰后期的冰川地区的环境。在冰川环境内，出现一种以冰川作用为主的剥蚀和沉积作用系统，其中包括风力、机械风化、重力、冰川和冰水的剥蚀和堆积作用等等。在这种环境下的上述过程，形成了风积物、机械残积物、重力堆积物、冰川堆积物、以及冰水堆积物的共生组合。

（2）冰缘环境冰缘环境指第四纪冰川外围或冰川地区以外的寒冷环境。这种环境的地质作用包括冻融、机械风化、生物、冰水、湖沼、风、泥（石）流的剥蚀和堆积作用等等。由这些作用所形成的堆积物有冻土、机械残积物、泥（石）流堆积物、生物堆积物、湖沼堆积物、风积物等等。

（3）非冰川环境非冰川环境是指间冰期和冰后期内陆地区无冰川的广大地区的环境。在冰期，这种环境也可出现于冰期较温暖的低纬度地带。非冰川环境又可分为冷湿地区、干旱地区和湿热地区三种环境。

冷湿地区在这类地区内，在第四纪冰期曾发生过冰川作用；但在间冰期和冰后期内，伴随着气候转暖和冰川的消失以及冻土的融解过程，却再次恢复了类似于冰期以前的剥蚀和沉积环境。流水、湖沼、生物、化学风化等作用发育，它们在改造冰期形成堆积物的同时，形成了一种带有温暖潮湿气候特点的堆积物共生组合。其中包括冲积物、湖沼堆积物、生物堆积物（泥炭、腐植泥等）和化学残积物。此外，在这一时期，生物对第四纪松散堆积物的剧烈作用，还形成了土壤层。这种非冰川环境第四纪堆积物的共生组合和土壤层，也可出现于第四纪冰期中的低纬度地带。

在有第四纪冰川作用的地区，冰期和间冰期的交替，形成了冰期堆积物共生组合与间冰期堆积物（土壤）共生组合互相交替的顺序。

干旱地区在这类地区内，即使气候寒冷，也由于干燥而不能形成第四纪冰川。这种地区多位于大陆内部。干旱地区的许多湖泊的湖岸与湖底沉积物之间的关系，以及这些湖泊地形和沉积物与冰川和冰水地形和沉积物之间的关系说明，湖泊涨缩时期，是与冰期和间冰期相对应的；这些地区湖涨的主要原因，是降水量增大和蒸发量减小。这正是冰期气候在这些地区的表现特点。在冰期，由于气温降低和气温梯度增大，邻接地区冰盖的产生和扩大，以及冷气团和暖气团强度和接触频度增大从而导致降水量增大；由于温度的降低和暂时的零散的雪层的覆盖又可使蒸发量减小。其结果是使冰雪融解的水量增多，河流排水量增大，因而在一些封闭的湖泊，出现水面上涨，和一些无水的干旱盆地内集水形成湖泊的现象。降水量增大时期，叫做（多）雨期。由于降水量的增大，可引起洪流的增大和大量洪积物的产生，所以，多雨期又叫做洪积期（Pluvial Age）。降水量减少时期为间雨（干旱）期，由于干旱和洪积物的减少，又被叫做间洪积期（Interpluvial Age）。这样以来，在干旱地区就出现了雨期（洪积期和湖涨期）与冰期相对应，间雨期（干旱期、间洪积期和湖缩期）与间冰期和冰后期相对应的现象。非冰川环境干旱的沙漠地区，特别是沿我国北部、中亚、北非和南北美的沙漠边缘以及赤道附近，上述现象表现得最清楚。

应当注意的是湖泊的变化，也可由其它一些原因引起，其中包括湖盆所在区地壳的上升和下降运动、断裂运动、火山活动以及侵蚀和堆积作用的变化等等。因而在研究湖泊的变化时，需要将这些原因所引起的变化与气候原因所引起的变化加以区分。

湿热地区在赤道附近的湿热地区，第四纪气候变冷，只在局部的高山地区引起冰川的发生；在大部分地区，一般都是非冰川环境，自然环境的变化不甚显著。湿热地区冰期与间冰期的交替，表现为与冰期相当的多雨期和与间冰期相当的少雨期的交替。湿热地区的这种多雨期和少雨期的交替，除引起这里的流水和湖泊堆积物的变化外，在作为这类地区典型沉积物之一的残积红土剖面中，也清楚地反映出来。在多雨期内，发育着残积红土；在少雨期内，残积红土常常停止发展，或者发展的速度变得缓慢。

2.海岸沉积环境海岸地形、堆积物、生物残骸及其它方面的研究证明，第四纪的海面，曾经发生过反复的大幅度的上升和下降。

引起海面变化的原因很多，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构造运动、岩浆活动、海底堆积物的累积、海水温度变化、均衡调节运动等等。这些因素并非第四纪专有的，而第四纪海面变化的特殊的控制因素，就是冰期和间冰期的交替。在冰期中大量水以固态形式被封闭在陆地，陆地流向海中的水量减小，因而引起海面下降。相反，在间冰期中，由于降雪量减少，陆地冰被大量融解，冰融水返回海中，因而导致海水面上升。经计算，现时陆地冰川融解后，可使海面上升50m左右。在第四纪间冰期中，陆地基本上没有冰川。所以间冰期海面应较现时海面高50m上下。第四纪冰期中的冰川体积和面积都较现时大得多。在第四纪冰期中，计算海面下降幅度可达为80—150m。

第四纪冰川控制的海面上升和下降的交替，在海滨地区产生了海滨及浅海堆积物和陆地堆积物互相交替的顺序。在冰期海面下降的过程中，海滨和浅海底部的一部分浮出海面，并沉积陆相堆积物，其中包括冰川及冰水堆积物、湖泊堆积物、冲积物、风积物、残积物等。在间冰期海面上升的过程中，冰期中沉积下来的陆地沉积物被海水淹没，并为新的海滨堆积物和浅海堆积物所覆盖。所以，在海滨地区内，冰期堆积物和间冰期堆积物顺序，表现为海退堆积物和海进堆积物的交替。

3.海洋沉积环境如果说大陆的第四纪地质事件记录，常常由于沉积间断和剥蚀作用而不完整或被破坏，那么，在深海和洋床中的一些地区内，这种记录却是连续的并且保留得相当完整。这些记录的研究证明，海洋沉积环境的变化，不像大陆环境那样剧烈，海水的沉积作用在颇大程度上是连续的。但是，在许多海洋地区，第四纪沉积作用受到大陆棚、大陆坡的浊流、崩塌、地滑、海底洋流、掘土动物的干扰和剥蚀，也会造成正常的海积物的沉积顺序不连续现象，沉积物的分布和类型也会变得较复杂。

海洋沉积物包括陆源碎屑沉积物、化学沉积物、有机沉积物和火山沉积物。

第四纪冰期和间冰期的交替，虽不能像大陆那样剧烈地改变海洋环境，但却影响着海洋的沉积环境。第四纪冰期和间冰期的交替，在一定程度上影响着海水的深度、温度和密度，并因而改变着海水的成分、咸度、海生生物的生活环境，从而也改变着沉积环境。在大陆的冰进期间一部分海水由海中抽出，以冰的形式封闭于大陆表面；冰退时，冰雪融化，水又可从大陆返回海中。在冰期，由于海水的温度降低、密度和咸度增大、化学沉积增多、喜冷生物沉积增多，在陆源沉积物中出现冰筏沉积物和冰棚沉积物的成分，一些浅海沉积物中含有大量冰水沉积物。在间冰期，由于海水增多、海面升高、深度增大、水温升高、海水密度和咸度减小、化学溶解度升高，其化学沉积会减少，一些冰期中的化学沉积甚至被溶解，喜暖生物沉积增多。冰期和间冰期的交替产生，在海洋沉积物中，则表现为冷期沉积物和暖期沉积物交替现象。

（五）第四纪堆积物的基本特点

第四纪堆积物的形成发展历史，是第四纪地质历史中的一个重要组成部分，并且受着整个第四纪地质历史的控制。第四纪堆积物的基本特点，是由上述第四纪地质历史的基本特点所决定的。

第四纪堆积物具有如下一些基本特点：

1.第四纪堆积物普遍覆盖于大陆地表，在大多数场合下，都与下伏前第四纪地层呈不整合或假整合关系。在海洋与一些湖泊的底部，第四纪堆积物的沉积与前第四纪沉积物是连续的。

2.第四纪堆积物的空间分布，与现代地形联系密切。在山岳、大陆坡等陡峭凹凸的地形中，第四纪堆积物的分布，在水平延展方向上，是零散的不连续的或斑块式的。在陆地平原、湖盆和海盆平原中，第四纪堆积物的延展是比较连续的。

3.由于第四纪时间短暂，在大多数场合下，第四纪堆积物所经受的剥蚀破坏及构造变形比较轻微。第四纪堆积物的大部分，基本上没有构造变形，一般都保留着与地形密切联系的原始产状。第四纪堆积物的成因类型和年代，都与地形有着密切联系。

4.第四纪堆积物的厚度，与第四纪构造运动和地形起伏有联系。在正向运动发展的高凸地形中，第四纪堆积物的厚度小而不均匀，甚至缺乏；在负向运动发展的低凹地形中，第四纪堆积物的厚度较大，并且较为均一，其厚度可达数百乃至数千公尺（我国华北平原有些地区第四纪堆积物的厚度就可达2—3000m），但在大多数场合下，其厚度在数公尺至数十公尺之间。

5.第四纪堆积物由于形成的时间短，成岩作用未能充分进行，所以，绝大部分第四纪堆积物都是松散的。但在第四纪堆积物一词中，也包含着硬结的火山岩、胶结的角砾岩、化学岩等等坚硬的岩石。

6.第四纪堆积物中所含生物残骸的石化程度较浅。

7.由于沉积环境的变化剧烈和频繁，所以，在第四纪沉积物的沉积过程中，特别是在陆相堆积物的沉积过程中，存在着许多间断。这些间断表现为剥蚀面、构造不整合面，以及各种不同成因类型的变化和置换（如第四纪冰期堆积物与间冰期堆积物的互相交替等等）等。

8.第四纪堆积物的形成过程，当前仍在进行。

9.第四纪堆积物的成因类型复杂。由于第四纪冰川的出现，使第四纪沉积物的沉积环境大大复杂化，与第三纪的沉积环境比较，第四纪增加了冰川-冰缘环境。第四纪冰川-冰缘、干旱、湿热、海滨和海洋环境都分别有自己的地质作用组合，并产生一定第四纪堆积物的共生组合。所以，第四纪堆积物的成因类型是多种多样的，而且在空间分布和时间分布方面也是变化显著、频繁而复杂的。

（六）第四纪构造运动

第四纪地质历史的另一个特点是构造运动活动剧烈，与以前各纪比较，第四纪的地球表面的山岳是相对高大的；并且大陆的一般高度，也较前第四纪时期大得多。大量研究资料证明，现代地形的基本轮廓主要是由新第三纪—第四纪时期的构造运动所决定的；第四纪构造运动在其中占有颇为重要的地位。一些大的地形单位（如山系、平原）和一些次级的地形单位（如山间盆地之类）的发展与新构造运动所形成的新构造单位基本上是吻合的。

第四纪构造运动，还伴有火山和地震活动。特别是在环太平洋带和阿尔卑斯-喜马拉雅带以及一些大陆裂谷和海洋中脊裂谷带内，火山和地震活动极为频繁。

由于第四纪构造运动控制着第四纪地形的形成和发展，所以也间接地控制着第四纪堆积物和生物区系。

9. 应用第四纪地质研究的主要内容

全球变化与未来环境研究 主要研究第四纪以来的全球气候变化和地壳运动以及引起全球环境的改变，尤其是晚更新世以来环境演化与未来生存环境变化趋势预测、人类活动对全球变化的影响等问题。

第四纪区域环境地质问题研究 区域地质环境调查、评价和预测，是其基本的内容之一，主要包括区域第四纪地质环境背景值调查、地质环境质量现状综合评价、各种第四纪环境地质问题的调查与研究。在此基础上，对区域第四纪地质环境的演化趋势进行预测，为国民经济建设服务。

资源开发与环境地质问题的研究 主要研究人类与资源、第四纪地质环境之间的相互作用和相互制约的关系，研究各种资源(矿产资源、水资源、土地资源、生物资源、风景资源等)的分布格局及其与地质环境的关系，研究资源的可开采性和可利用性以及资源开发利用对生态系统物质循环和能量循环的影响，研究资源开发的综合调控机制和优化技术，保证地质环境向良性循环方向发展。

地质灾害研究与防治 研究第四纪以来的在内、外动力地质作用下所产生的各种地质灾害，研究其发生机制、时空分布规律与生成关系，开展第四纪地质灾害风险评估，建立区域或重点地区第四纪地质灾害监测预警系统，制定科学、经济、合理的地质灾害防治规划与措施，制定减灾、防灾、灾后恢复与重建方案等。

城市环境地质研究 由于城市建设速度快、人口增长迅速，人类活动集中，对城市环境的影响作用强烈，常形成特殊的环境地质问题，如 “三废”污染、水资源枯竭、地基沉陷、水资源开发引起的地面沉降和海水入侵等。因此，必须研究城市环境污染与破坏的原因、机制和防治措施，建立城市地质环境监测系统，开展城市地质环境质量综合评价和变化趋势预测，编制城市环境地质图，提出城市环境地质问题的防治对策，为城市规划和建设提供依据。

重大工程建设的环境地质研究 目前，人类大规模工程建设活动对地质环境的影响越来越显著。对人口聚集、经济建设活跃地区的环境影响更为严重。因此，必须研究人类各种工程活动(建筑工程、采矿工程、水利工程等)与第四纪地质的相互关系，重点研究人类工程活动对第四纪地质环境的反作用，以及由此而诱发的各种地质灾害，开展地质环境容量评价、地质灾害风险评价和移民工程地质环境质量损益评价等。

医学环境地质研究 探索第四纪地质环境对人体健康的影响，特别要研究可能使人类某些疾病的发病率和死亡率增高的地质因素。同时，要研究各种污染物质直接或间接影响人体健康或危及人类生命的机制及防治措施。目前环境地球化学研究已不限于地方性疾病，开始涉及人体必需元素或有害元素对生命作用的多方面研究。因此，环境地球化学、环境水文地球化学将在与生命科学的结合中不断丰富和发展。

第四纪生态环境地质研究 第四纪生态环境地质研究是国土资源规划与管理的基础，研究的内容具有综合性，包括第四纪地质环境的状态性质、生态地质环境对人类生存的制约作用、第四纪地质环境变化对生态系统平衡的影响和作用、人类活动对生态系统的影响、地质环境与生态系统之间的关联性规律等。

现代科学技术在应用第四纪地质中的应用研究 应用第四纪地质是一门高度综合性的交叉性新兴学科，涉及内容广、研究领域多，地质环境监测数据量大。计算机及网络通信、卫星遥感(RS)、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、虚拟现实(VR)、海量数据存储等高新技术的发展，为地质灾害监测数据的自动化传输、管理、分析和可视化提供了极大的方便。利用这些先进科学技术，国际上已建立了全球环境观测系统、地震灾害监测网、全球陆地观测系统等监测网络。基于地理信息系统，建立环境地质信息数据库、研究各类环境地质信息处理技术、模拟分析各种环境地质灾害的演化过程也是环境地质学研究的关键课题之一。非线性科学理论与方法在研究地震、滑坡、崩塌等环境地质问题的渐变性与突变性以及人类工程活动与灾害过程 “自组织临界”特性的关系等方面的应用也越来越受到重视 .

研究开发或引入先进的工艺技术处理城市垃圾、治理地下水和土壤污染、开展矿山环境综合整治等更体现了应用第四纪地质学的应用学科性质。