第四紀地貌學

第二章第四紀、地貌和地球環(huán)境變化動因概述第四紀：第四紀是指約2.4MaBP以來地球發(fā)展的最新階段。第四紀的特點：1、在短暫的地質(zhì)時期內(nèi)發(fā)生過多次急劇的寒暖氣候變化和大規(guī)模冰川活動2、人類及其物質(zhì)文明的形成發(fā)展3、顯著的地殼運動4、廣泛堆積陸相沉積物和礦產(chǎn)5、急劇和緩慢發(fā)生的各種地質(zhì)災害不斷改變?nèi)祟惿姝h(huán)境6、人類活動的范圍和強度與日俱增與前第四紀相比，第四紀有以下幾個顯著的特點：①人類的出現(xiàn)和人類文明的發(fā)展②氣候發(fā)生了顯著的降溫，并出現(xiàn)明顯的冷暖波動

第四紀分期：是指約240第四紀分期：是指約240萬年以來地球發(fā)展的最新階段。其中，全新世又分為全新世早期（Q41）、全新世中期（Q42）和全新世晚期（Q43）：全新世早期：11~7.5KaBP全新世中期：7.5~2.5KaBP全新世晚期：2.5~現(xiàn)在2、第四紀沉積物的特征：1、巖性松散，第四紀沉積物形成時間短，成巖作用微弱，絕少硬結(jié)成巖。2、成因多樣，由于第四紀氣候、外動力和地貌多種多樣，所以成因不同。3、巖性巖相變化快，由于形成時動力和地貌環(huán)境變化大，所以沉積物的巖性巖相結(jié)構(gòu)變化也大。4、厚度差異大，剝蝕區(qū)厚度?。◣资迕椎绞畮酌祝?，堆積區(qū)厚度較大（幾十米到幾百米）。5、具有不同程度的風化，由于沉積物多出露于地表，受到冷暖氣候交替變化影響，時代越老風化越深。6、含有化石及人類文化遺存，在有的第四紀陸相堆積物中，含有大量的動物化石和古人類化石等。成因標志：沉積學標志：第四紀沉積物的巖性、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、產(chǎn)狀和沉積體形狀等特征屬于沉積學標志。巖性：第四紀碎屑沉積物的巖性研究，除運用沉積巖石學的方法和經(jīng)驗外，針對第四紀沉積物松散、成熟度低、易風化和成巖作用微弱等特點，應該注意下列幾點的綜合分析。礫石：對大于2mm的礫石（或角礫），應盡量在野外統(tǒng)計研究其礫性、礫徑、礫向、礫態(tài)、表面特征和風化程度。砂和粘土：小于2mm砂土在野外可根據(jù)其外貌和物理性質(zhì)分為砂、亞砂土、亞粘土和粘土。應采集部分標本、通過室內(nèi)粒度分析（粒度特征研究、顆粒表面電子顯微鏡掃描特征研究）對野外命名補充修正。沉積構(gòu)造：沉積物結(jié)構(gòu)有大、中、小不同尺度特征。大指沉積無變形變位和接觸關(guān)系。中尺度指礫石和砂的排列特征。小尺度指鏡下沉積顆粒的排列和礫間關(guān)系等。流動營力結(jié)構(gòu)：定向結(jié)構(gòu)（疊瓦式排列）、非定向結(jié)構(gòu)（離散式）、彌散式（無數(shù)細小角礫散布在砂土中）、填充式（巨礫間填充無數(shù)細礫）。非流動營力結(jié)構(gòu)：定向結(jié)構(gòu)（冰楔式、多邊形式），非定向結(jié)構(gòu)（架堆式、層間式）沉積構(gòu)造：層理、楔狀體、結(jié)核。地貌標志：直接地貌標志：根據(jù)堆積地貌的形態(tài)可以判斷堆積物的成因，如洪積扇、河流階地分別指示起組成物屬于洪流成因和河流成因。如堆積地貌破壞嚴重，則要先恢復起形態(tài)特征。間接地貌：利用剝蝕地貌推斷起相關(guān)沉積物的成因和時代。（相關(guān)沉積物：外力作用在剝蝕區(qū)塑造剝蝕地貌的同時，將破壞下來的巖屑搬運到相鄰地區(qū)堆積）。環(huán)境標志：環(huán)境標志有物理環(huán)境標志（對沉積形成有重要影響的氣溫、降水、外動力作用類型、強度及其方向、古地磁環(huán)境等參數(shù)）、化學環(huán)境標志（有關(guān)水體、大氣、土壤和地下水等的化學成分和區(qū)域地球化學性質(zhì)）和生物環(huán)境標志（與沉積物形成有關(guān)的指示性動植物化石和遺跡）三類。第四紀沉積成因類型及其分類：一般劃分為殘積物（el）、崩積物（col）、滑積物（dp）、重力堆積物、坡積物（dl）、洪積物（pl）、沖積物（al）、湖積物（l）、沼澤沉積物、海洋沉積物、地下水沉積物、冰川沉積物（gl）、風成沉積物、生物沉積物、風積物（eol）、人工堆積物等成因類型，火山碎屑沉積物是一種特殊的成因類型。每一種成因類型可根據(jù)不同情況劃分為不同亞類，如湖泊沉積物根據(jù)湖水的礦化度可劃分為淡水湖沉積物與咸水湖沉積物。不同的成因類型間還有一些中間類型或過渡類型，如三角洲沉積物是一種沖積+湖泊沉積物或沖積+海洋沉積物，冰水沉積物是一種冰川+河流沉積物等。地貌形態(tài)：指地面上具有一定幾何形態(tài)的高低起伏。地貌的基本要素：地形面（地表具有不同坡度的面），地形線（指兩種地形面相交而成的線），地形點（2條以上地形線相交的點）。與坡向近垂直。第四章流水、湖泊和沼澤地貌與沉積物河流階地：過去不同時期的河谷底部（河床及河漫灘部分），由于河流下切作用的加強被抬升超出一般洪水面以上，呈階梯狀分布于河谷谷坡上，這種地貌稱為河流階地。河漫灘：河流洪水期淹沒河床以外的谷底部分，稱為河漫灘。沖積物：河流的沉積物統(tǒng)稱為沖積物。沖積物的成因：沖積物碎屑來自上游的集水區(qū)、河底及河岸基巖、谷坡上的重力堆積物、坡積物、老沖積物和冰磧物。沖積物的特點：①礫石成分復雜,往往具疊瓦狀排列。砂和粉砂的礦物成分中不穩(wěn)定組分較多。②分選性較好。③磨圓度較高。④層理發(fā)育，一般傾向河流下游⑤常呈透鏡狀或豆莢狀，少數(shù)呈板片狀。⑥往往具有二元結(jié)構(gòu)，下部為河床沉積，上部為河漫灘沉積河流階地的分類與特點：侵蝕階地：階地的階面和階坡由基巖組成，階面上保存有不厚的沖積層或殘余沖積礫石?；A地：階面和階坡上部為沖積物組成，階坡下半部露出基座。以上兩種階地是在侵蝕基準面下降時，河流都深切到河床沖積層以下的基巖中并使其露出于水面以上。堆積階地（嵌入階地、內(nèi)疊階地、上疊階地、掩埋階地）。泥石流：泥石流是洪水侵蝕山體，夾帶大量泥、砂、石塊等固體物質(zhì)沿著陡峻的山間溝谷下瀉而成的特殊洪流。泥石流的形成條件：A、地形條件：大面積的匯水區(qū)；溝谷具有一定的比降，一般10～30%，最小3.8%，最大一般不超過50%，太大或太小的比降都不利于泥石流的形成。B、物源條件：源區(qū)或溝谷有豐富的松散巖塊、巖屑。主要來源：a。構(gòu)造破碎帶提供b。崩塌、滑坡堆積物c。巖石風化形成的碎屑物質(zhì)d。高山區(qū)的厚層冰磧物e。人工棄渣、礦產(chǎn)棄渣C、水源條件：強降雨或其他水源補給。a.強降雨b.大量快速的冰雪融水c.湖水或滑坡壩潰決此外，泥石流的形成尚與溝谷流域面積、流域高差、切割程度等因素有關(guān)洪積物：由洪水堆積的物質(zhì)，簡稱洪積物，它是組成洪積扇的堆積物。洪積物的特征：①洪積物具有明顯的分帶現(xiàn)象，在洪積扇頂部，堆積有粗大的礫石；在洪積扇邊緣，沉積物主要為砂、粘土，并具有層理。在扇頂與扇緣之間，沉積物既有礫石，又有砂及粘土。洪積物這種分帶現(xiàn)象是粗略的，各帶之間沒有截然的界線。②洪積物分布有明顯的地域性,其物質(zhì)成分較單一,不同沖溝中的洪積物巖性差別較大；③洪積物分選性差，往往礫石、砂、粘土混積在一起；④洪積物的磨圓度較低,一般介于次圓狀和次棱角狀之間；⑤洪積物的層理不發(fā)育；⑥洪積物在剖面上呈現(xiàn)出多元結(jié)構(gòu)。礫石、砂、粘土的透鏡體相互交疊.坡積物與洪積物區(qū)別：①由于坡積物來自附近山坡，一般比洪積物成分更單純，另外坡積物中礫石含量少，一般為細碎屑物，如亞砂土、亞粘土等，常見到小的礫石透鏡體，而洪積物礫石豐富；②坡積物的分選性比洪積物差；③坡積物比洪積物的磨圓度低，礫石的棱角較明顯；④坡積物略顯層狀,不具洪積物的分帶現(xiàn)象；⑤坡積物多分布于坡麓，分布較廣，構(gòu)成坡積裾地形，但其厚度小。而洪積物分布于溝口形成洪積扇地貌，厚度較大。第五章巖溶地貌及巖溶堆積物巖溶形成條件：1、巖石的可溶性：主要取決于巖石成分和結(jié)構(gòu)（巖石的結(jié)晶顆粒的大小、結(jié)構(gòu)類型及原生孔隙性）、構(gòu)造（）。2、巖石的透水性：（1）成分純、剛性強的巖石透水性好（2）厚層的可溶性巖石較薄層可溶性巖石的透水性好（3）構(gòu)造發(fā)育的地段巖溶作用強，褶皺和斷裂作用使巖石的破裂程度加大，透水性增強。3、水的溶解性：水的溶解性主要取決于水中二氧化碳的含量，含量越高，溶解性越強。4、水的流動性：滯留的水容易飽和，溶解能力有限，流動性越好，不容易飽和，溶解能力強。各種巖溶地貌：（一）地表巖溶：1、牙溝和溶溝。2、石林與巖溶漏斗。3、峰林、峰叢與溶蝕洼地。4、孤峰與巖溶平原。5、盲谷、斷頭河與干谷。6、落水洞與豎井。（二）地下巖溶：1、溶洞。2、地下河、伏流與地下湖。第六章：冰川和凍土地貌與堆積物冰川的類型：（1）山岳冰川A．冰斗冰川及懸冰川冰斗冰川：冰斗（雪線附近的橢圓型洼地）內(nèi)發(fā)育的小型冰川。懸冰川：冰斗內(nèi)積雪量大于消融量，冰從冰斗擠出，呈小型冰舌懸掛于冰斗口外的陡坎上。B．山谷冰川：冰斗口外的懸冰川不斷伸長達到山谷中，并沿山谷流動形成山谷冰川。C．山麓冰川：一條或幾條巨大的山谷冰川從山地流出，在山麓擴展或匯合成廣闊的冰川（2）大陸冰川A．冰原在微弱切割的分水嶺及高原上，發(fā)育面積較大，地面平坦或下凹的冰體。面積幾百Km2。B．冰帽隨著冰雪的積累，冰原表面由下凹轉(zhuǎn)變?yōu)轳沸紊贤?，稱為冰帽。面積最大可達5萬Km2。C．冰蓋面積超過5萬Km2的冰體稱為冰蓋。山岳冰川剝蝕地貌：冰斗定義：冰川在雪線附近塑造的橢圓型基巖洼地。組成：峻峭的后壁、深凹的斗底、冰坎。研究意義：古雪線位置、古溫度波動的重要標志。刃脊、角峰刃脊：相鄰的兩個冰斗冰川或山谷冰川的后壁或側(cè)壁發(fā)生節(jié)節(jié)后退，使兩相鄰冰斗或山谷之間的山脊變得越來越窄，形成兩側(cè)陡峻、頂部尖銳的山脊。角峰：當3個或3個以上不同方向的冰斗，在冰川的刨蝕作用下，冰斗的后壁不斷后退，它們之間的距離不斷縮小，最終圍成一個尖銳、似金字塔形的山峰。冰槽谷與懸谷冰槽谷:山谷冰川塑造的線型谷地。A．縱剖面上：起伏較大，冰蝕湖盆，串珠狀湖泊B．橫剖面上：呈“U”型C．平面上：較平直D．谷壁：光滑，形成三角或冰溜面，其上發(fā)育擦痕或刻痕。懸谷：支谷冰川谷底高懸于主冰槽谷的坡上，稱為懸谷。羊背石冰槽谷的底部和大陸冰川的冰床上，由于冰川的磨蝕作用與拔蝕作用形成的石質(zhì)小丘。冰磧物：由冰川直接形成的沉積物稱為冰磧物冰磧物的特點：(1)巖性，既有遠源成分，又有近源成分，以近源為主。(2)粒度，粒度差異懸殊，分選差，頻率曲線特征（不服從一般的正態(tài)分布）。(3)結(jié)構(gòu)構(gòu)造，巖塊和礫石無定向排列，雜亂無章，亦無層理，有時具有粗略的分層(4)礫石磨圓度，冰磧物磨圓度極差，以棱角狀、次棱角狀為主，少數(shù)具有較好的磨圓。(5)礫石形狀及表面特征，礫向，礫態(tài)，擦痕。石英砂表面特征，棱角狀殼狀斷面，圓形的刻蝕坑槽或擦痕。冰磧地貌：底磧（基磧）及底（基）磧地形，底磧丘陵、鼓丘當氣候轉(zhuǎn)暖，冰運物隨著冰前的后退廣泛堆積在冰床上，這部分冰磧稱為底磧。側(cè)磧堤當氣候條件穩(wěn)定時，冰川將冰運物源源輸送到冰前堆積，形成弧形的垅崗，稱為終磧堤或終磧垅。終磧堤山谷冰川的兩側(cè)在冰川退縮時，可堆積成側(cè)磧堤。凍土：高緯度或高山地區(qū)的降水少，溫度低（年均氣溫零度以下），氣候干冷，不足以形成冰川的地區(qū)，地面僅有不厚的雪層，土層持續(xù)大量散熱，地溫不斷下降，地面形成的凍結(jié)層。凍土類型：類型：季節(jié)凍土（每年冬凍夏融）永久凍土（多年不融）結(jié)構(gòu)：活動層、永凍層。凍土地貌石海、石川和巖屑坡A、凍土地區(qū)常年處于負溫，物理風化強烈，巖石長期處于負溫條件下被冰劈作用破壞，地面廣泛裸露凍裂的巖塊和碎石，稱石海。B、巖塊受重力作用往溝谷地集結(jié)成帶，因凍脹、收縮和春季底土解凍等石塊整體往下蠕動，稱石河。C、不對稱谷地緩坡上的寒凍風化崩解巖屑，沿坡下移，堆積成巖屑坡。凍融泥流階地凍脹丘和冰核丘A、由于凍土區(qū)內(nèi)土層粒度和水分的分布不均勻，含水多的細土比周圍土層具有更高的凍脹率，形成局部隆起的丘狀地形，稱凍脹丘。B、土層凍結(jié)時，若土層中的某些部分不斷接收凍結(jié)層間水或?qū)酉滤难a給，將形成一個地下冰核，冰核使地面隆升成丘，叫冰核丘。熱熔地形第七章風力地貌和堆積物與黃土風蝕作用（aeolianerosion)：風以其自身力量和所挾帶的沙石對地表巖石、松散物的破壞作用。風蝕地貌的類型：風蝕小形態(tài)風蝕壁龕：風沙吹蝕巖壁所形成的蜂窩狀小形態(tài)。風棱石:由風沙流長期磨蝕形成的由幾個磨光面組成棱角明顯的礫石風蝕壟槽（雅丹）在干旱地區(qū)、干涸的湖底常因干縮而裂隙發(fā)育，風沿著裂隙不斷地吹蝕，形成壟槽地形。風蝕洼地和風蝕湖由松散物質(zhì)組成的地面，經(jīng)風吹蝕而形成的洼地。風蝕谷和風城風沿著暫時性洪水所形成的沖溝吹蝕，使谷地進一步擴大，形成風蝕谷。在較軟弱的水平巖層分布區(qū)，風蝕作用常形成一些平頂層狀山丘，類似斷壁殘垣的千載古城，稱之為風城。黃土侵蝕地貌：（1）黃土區(qū)大型河谷（2）黃土區(qū)沖溝黃土潛蝕地貌：黃土碟黃土碟平緩的黃土地面上的一種碟形凹地，深數(shù)米，直徑10～20米，稱為黃土碟。它是由于地表水下滲浸濕黃土后，在重力作用下黃土發(fā)生壓縮或沉陷使地面陷落而成的。黃土陷穴和暗穴黃土陷穴是黃土碟進一步發(fā)展、沉陷、形成深度大于寬度的負地形。（3）黃土井（4）黃土柱和黃土橋黃土柱分布在溝邊的柱狀黃土體。它是由流水沿黃土垂直節(jié)理潛蝕作用和崩塌作用殘留的黃土部分。黃土柱有時可高達十幾米。黃土橋兩個陷穴之間或從溝頂陷穴到溝壁之間由于地下水作用使它們溝通，并不斷擴大其間的地下孔道，在陷穴間或陷穴到溝床間殘留在頂部的土體就形成黃土橋。第八章海洋和陸海交替帶地貌和沉積物河口區(qū)：入海河流與海水相互作用的地區(qū)，稱為河口區(qū)。河口區(qū)通?？梢詣澐譃榻诙?、河口段和口外海濱段。近口段：從潮區(qū)界到潮流界的河段；河口段：從潮流界到口門的河段；口外海濱段：從口門（陸上三角洲的邊緣）向外海到水下三角洲前緣坡折處。近口段盡管受到潮汐的頂托，但仍然以河流作用為主；河口段河流與潮流共同作用，雙向水流和河床不穩(wěn)定是河口段的特點；口外海濱段以海洋作用為主，除潮流作用外，還有波浪和海流的作用。三角洲：在河流與海洋（或湖泊）的匯合處沉積形成的平面上大致呈三角形的堆積體。第九章第四紀沉積物年齡測定與古環(huán)境參數(shù)研究方法概述一．物理年代學方法概念：利用礦物巖石的物理性質(zhì)（如熱、電、磁性等）測定沉積物年齡的方法。種類：古地磁法：古地磁學方法是利用巖石天然剩余磁性的極性正反方向變化，與標準極性年表對比，間接測量巖石年齡的方法。、熱釋光（TL）、光釋光(OSL)、電子自旋共振（ESR）：這是基本原理相似而測試對象及方法不同的3種年代學方法。基本原理：三種方法不同之處在于：TD是通過不同的激活手段（加熱、光照、加磁場）使其釋放出來的。裂變徑跡法：可以利用徑跡密度和長度的變化特征，恢復樣品的受熱歷史，因此該方法廣泛應用于古地溫及構(gòu)造熱史等方面的研究。等。放射性同位素年代法利用礦物和巖石中含有微量放射性同位素的自行衰變計算年齡的一大類方法。1、宇宙成因同位素法（14C法等）2、非宇宙成因同位素法：K-Ar法、U系法3、人工核放射性沉降法。三．其他方法歷史考古法沉積學方法樹木年輪法第十章第四紀氣候變化和海平面變化第四紀氣候變化的標志1．宏觀氣候標志（1）巖石氣候標志（2）地貌氣候標志（3）生物化石氣候標志2．微觀氣候標志(1)氧同位素（O18/O16）測溫法冰期:海洋沉積物中O18/O16__高極地冰蓋中O18/O16--低(2)粘粒分子率:SiO2/Al2O3、SiO2/Fe2O3比值低——濕熱、比值高——干冷(3)CaCO3：海洋中：冰期——CaCO3高間冰期——CaCO3低（4）微量元素在溫暖氣候條件下，植物生長繁茂，植被生長過程中從土壤水溶液中吸收部分微量元素，并富集在土層中。干冷氣候條件下，植物生長勢衰，土層中大部分微量元素流失。（5）粘土礦物：高嶺土——濕熱伊利石——干冷（6）沉積物粒度參數(shù)（7）磁化率：磁化率大——溫濕、磁化率小——干冷冰期——第四紀時期全球性的降溫期。特點：1、發(fā)生大規(guī)模的冰川活動；2、大陸冰川從高緯向中緯擴大；高山上部的山岳冰川向山下或向山外圍擴大；3、引起生物群從極地向赤道遷移，從高山向低地遷移。間冰期——兩次冰期之間全球性的增溫期，地表大量的冰雪消融以致消失，大陸冰川消失或向高緯后退，高山區(qū)由山下向山上后退，但有大量的新生種產(chǎn)生。第十一章第四紀生物、古人類與生物地理區(qū)古文化－－按照原始人的生產(chǎn)工具劃分的發(fā)展階段。文化遺存－－原始人使用的工具、村社遺址、用火痕跡等。文化層－－含有文化遺存的地層。文化期－－和一定的文化相適應的時代。第十二章第四紀地層第四紀地層劃分對比的原則與方法：（一）局部地層層序（相對順序）的擬定1.自然分層根據(jù)第四紀沉積物的顏色、巖性、粒度、風化程度、磨圓度、鏡下特征、結(jié)構(gòu)面（不整合面）等變化進行自然分層，只要有變