第四紀測年研究新進展

第四紀測年研究新進展一、本文概述隨著科學技術的快速發(fā)展，地質(zhì)年代測定的精度和范圍不斷提升，其中第四紀測年研究更是取得了顯著的進展。本文旨在全面概述第四紀測年研究的最新進展，涵蓋測年方法、技術應用、研究成果以及未來發(fā)展方向等方面。我們將重點關注全球范圍內(nèi)第四紀地質(zhì)時期的年代測定技術，包括放射性同位素測年、地磁極性年代學、古生物年代學等多種方法，以及這些技術在氣候變化、人類活動、環(huán)境演變等領域的應用。本文還將探討第四紀測年研究面臨的挑戰(zhàn)與問題，以及未來的發(fā)展趨勢和研究方向，以期為相關領域的研究者提供參考和啟示。二、第四紀測年的基本原理與方法第四紀測年研究，作為地球科學研究的重要領域，其目的在于揭示地球表面及其內(nèi)部在第四紀冰期與間冰期交替過程中的歷史變遷。測年的基本原理與方法多種多樣，各有其獨特的應用范圍和精度。放射性測年法：基于放射性衰變的原理，通過測量放射性同位素與其衰變產(chǎn)物的比例，推算出樣品的年齡。常用的有鈾系、釷系和鉀氬等測年方法。磁性地層學：根據(jù)地磁場的極性變化，結(jié)合地層的沉積序列，可以建立地層的時間框架。這種方法在海洋沉積和極地冰芯研究中尤為重要。生物地層學：通過化石的種類、分布和組合，可以推斷地層的時代和古環(huán)境。生物地層學在陸相沉積中尤為有效。光學測年法：如光釋光測年（OSL）和紅外釋光測年（IRSL），這些方法通過測量沉積物中石英和長石等礦物顆粒在埋藏過程中積累的輻射能量來推算年齡。電子自旋共振（ESR）測年：通過測量沉積物中自由基的電子自旋共振信號強度，可以推算沉積物的埋藏年齡。宇宙成因核素測年：如^10^Be和^26^Al等宇宙成因核素，它們在地表巖石和沉積物中的生成速率與宇宙射線通量有關，因此可以用來推算地表的暴露年齡和沉積物的沉積年齡。第四紀測年的基本原理與方法涵蓋了多個學科領域，從物理學到生物學，從地球化學到地質(zhì)學。這些方法的應用不僅為我們提供了豐富的地質(zhì)年代數(shù)據(jù)，也為我們理解地球歷史和環(huán)境變遷提供了重要的科學依據(jù)。隨著科技的進步和新方法的開發(fā)，第四紀測年研究的前景將更加廣闊。三、第四紀測年研究的新進展近年來，隨著科技的不斷進步和測年技術的不斷創(chuàng)新，第四紀測年研究取得了顯著的進展。這些新進展不僅提升了我們對地球歷史的理解，還為地質(zhì)學、環(huán)境科學、人類學等多個領域的研究提供了有力支持。在測年技術方面，新的測年方法如宇宙成因核素測年（CosmogenicNuclideDating）和地磁極性年表（GeomagneticPolarityTimeScale）等得到了廣泛應用。這些方法具有更高的精度和更廣的應用范圍，為第四紀地層的定年提供了更多可能。氣候變化研究：通過對第四紀地層的精確定年，科學家們可以更準確地重建過去的氣候變化歷史，揭示地球氣候系統(tǒng)的演變規(guī)律。這對于預測未來氣候變化和制定應對策略具有重要意義。人類起源和遷徙研究：第四紀是人類起源和發(fā)展的重要時期。通過精確的測年研究，科學家們可以更準確地確定人類化石和文化遺址的年齡，揭示人類的遷徙路線和文明發(fā)展歷程。地質(zhì)災害研究：第四紀地層中蘊含著豐富的地質(zhì)災害信息。通過對這些地層的精確定年，科學家們可以分析地質(zhì)災害的發(fā)生頻率、規(guī)律和影響因素，為地質(zhì)災害預警和防治提供科學依據(jù)。地球動力學研究：第四紀是地球動力學活動的重要時期。通過對這一時期地層的測年研究，科學家們可以揭示板塊運動、地震活動、火山噴發(fā)等地球動力學過程的特征和規(guī)律。第四紀測年研究的新進展為我們更深入地理解地球歷史、氣候、人類發(fā)展、地質(zhì)災害和地球動力學等領域提供了有力支持。隨著科技的不斷進步和新方法的不斷涌現(xiàn)，相信未來第四紀測年研究將取得更加豐碩的成果。四、第四紀測年研究的應用領域第四紀測年研究的應用領域廣泛而深遠，它不僅為地質(zhì)學、地球物理學、地球化學、環(huán)境科學、人類學和考古學等多個學科提供了基礎數(shù)據(jù)和理論支撐，也在資源勘探、災害防治、生態(tài)環(huán)境保護、歷史文化研究等方面發(fā)揮了重要作用。在地質(zhì)學和地球物理學領域，第四紀測年研究為理解地球表面形態(tài)的形成和演化、地球動力學過程、板塊構(gòu)造活動、氣候變化等提供了重要的時間標尺。通過對第四紀沉積物的測年分析，科學家們能夠揭示出地球歷史上重大地質(zhì)事件的時序和過程，從而深化對地球科學的認識。在環(huán)境科學領域，第四紀測年研究對于理解全球氣候變化的規(guī)律、機制和影響至關重要。通過對第四紀冰期、間冰期等氣候事件的測年分析，科學家們可以重建過去的氣候變化歷史，預測未來的氣候變化趨勢，為應對全球氣候變化提供科學依據(jù)。在人類學和考古學領域，第四紀測年研究為探索人類文明的起源、發(fā)展和變遷提供了重要的時間線索。通過對人類遺址、文化層、墓葬等考古對象的測年分析，科學家們可以確定人類活動的時間序列，揭示人類文明的演進歷程和文化交流模式。在資源勘探、災害防治、生態(tài)環(huán)境保護等方面，第四紀測年研究也發(fā)揮著重要作用。通過對第四紀沉積物的測年分析，可以評估地下水資源、礦產(chǎn)資源等自然資源的分布和儲量，為資源開發(fā)提供科學依據(jù)。第四紀測年研究還可以為地震、火山等自然災害的預測和防治提供重要信息，有助于減輕自然災害對人類社會和生態(tài)環(huán)境的影響。第四紀測年研究的應用領域廣泛而深遠，它不僅推動了地質(zhì)學、地球物理學、環(huán)境科學、人類學和考古學等多個學科的發(fā)展，也為資源勘探、災害防治、生態(tài)環(huán)境保護、歷史文化研究等方面提供了重要的支持和幫助。隨著科學技術的不斷進步和研究的深入，第四紀測年研究的應用領域還將不斷擴大和深化。五、第四紀測年研究的挑戰(zhàn)與展望隨著科學技術的不斷進步，第四紀測年研究已經(jīng)取得了顯著的成果，但仍面臨著許多挑戰(zhàn)和展望。這些挑戰(zhàn)包括技術方法的局限性、樣品獲取的困難、環(huán)境變化的復雜性等，而展望則在于新技術的發(fā)展和應用、多學科交叉研究的深化以及全球變化研究的進一步推進。技術方法的局限性是目前第四紀測年研究面臨的主要挑戰(zhàn)之一。盡管目前已經(jīng)發(fā)展出了多種測年方法，但每種方法都有其適用的范圍和局限性。例如，放射性測年方法雖然精度高，但需要對樣品進行破壞性取樣，且對樣品的要求較高；光學測年方法雖然非破壞性，但受環(huán)境因素影響較大，精度相對較低。如何突破技術方法的局限性，提高測年精度和可靠性，是第四紀測年研究的重要方向。樣品獲取的困難也是第四紀測年研究面臨的挑戰(zhàn)之一。由于第四紀沉積物分布廣泛，且常常受到人類活動的影響，獲取合適的測年樣品十分困難。一些關鍵地區(qū)的沉積物可能已經(jīng)被破壞或消失，使得測年研究無法開展。如何獲取合適的測年樣品，以及如何保護和利用已有的沉積物資源，是第四紀測年研究需要解決的重要問題。環(huán)境變化的復雜性也是第四紀測年研究面臨的挑戰(zhàn)之一。第四紀時期地球經(jīng)歷了多次冰期-間冰期旋回，氣候變化復雜，生態(tài)環(huán)境也經(jīng)歷了多次變遷。這使得第四紀沉積物的形成和演化過程十分復雜，給測年研究帶來了很大的困難。如何深入理解第四紀環(huán)境變化的規(guī)律，以及如何將這些規(guī)律應用到測年研究中，是第四紀測年研究的重要任務。展望未來，隨著新技術的發(fā)展和應用，第四紀測年研究將有望取得更大的突破。例如，隨著光學測年技術的不斷改進和完善，其精度和可靠性將得到進一步提高；同時，隨著無人機、遙感等新技術的應用，樣品獲取的難度也將得到降低。隨著多學科交叉研究的深化，第四紀測年研究將能夠更深入地揭示地球歷史演化的規(guī)律和機制。在全球變化研究的背景下，第四紀測年研究也將發(fā)揮更加重要的作用。通過對第四紀沉積物的測年研究，可以深入了解地球氣候、環(huán)境、生態(tài)等各個方面的歷史變化，為預測未來全球變化趨勢提供重要參考。未來第四紀測年研究將更加注重與全球變化研究的結(jié)合，推動全球變化研究的深入發(fā)展。第四紀測年研究面臨著許多挑戰(zhàn)和展望。只有不斷創(chuàng)新技術方法、拓展研究領域、深化多學科交叉研究，才能更好地推動第四紀測年研究的發(fā)展，為地球科學和人類社會的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻。六、結(jié)論本文綜述了第四紀測年研究的新進展，包括多種測年技術的創(chuàng)新與應用，如宇宙成因核素測年、地磁極性年表、氧同位素分期、熱釋光測年、光釋光測年、電子自旋共振測年等。這些技術的不斷發(fā)展和優(yōu)化，使得我們能夠更準確地測定地質(zhì)事件的時代，進而更深入地理解地球歷史和環(huán)境變遷。在綜述過程中，我們發(fā)現(xiàn)各種測年技術都有其獨特的優(yōu)點和適用范圍，但也存在一些局限性。例如，宇宙成因核素測年對于測定年輕地質(zhì)樣品的年齡非常有效，但對于古老地質(zhì)樣品的測定則可能存在較大誤差。在實際研究中，我們需要根據(jù)具體的研究對象和目的，選擇最合適的測年技術。我們也注意到第四紀測年研究正逐漸向著多學科交叉的方向發(fā)展。例如，結(jié)合地質(zhì)學、地球物理學、地球化學等多學科的知識和方法，我們可以更全面地了解地質(zhì)事件的成因、過程和影響。這種多學科交叉的研究方法不僅有助于提升我們的研究水平，也有助于推動相關學科的發(fā)展。第四紀測年研究的新進展為我們提供了更多了解和認識地球歷史和環(huán)境變遷的工具和手段。未來，隨著科學技術的不斷進步和研究方法的不斷創(chuàng)新，我們有理由相信第四紀測年研究會取得更加豐碩的成果。參考資料：研究第四紀時期環(huán)境發(fā)展演變的科學，包括地殼運動、氣候變化、沉積環(huán)境、地層劃分與對比、生物演替等方面。與地質(zhì)學、地貌學、氣候?qū)W、古地理學、古生物學、古人類學、考古學等學科聯(lián)系密切。19世紀早期，歐洲地質(zhì)學家研究了松散沉積物，先后提出洪積理論和冰川理論。19世紀末、20世紀初，在歐洲建立的第四紀4次冰期學說，對冰川作用、氣候變化等方面的研究產(chǎn)生了廣泛影響。南斯拉夫數(shù)學家米蘭科維奇（M.Milanko-vich）1920年提出氣候變化的天文學說，地球軌道周期成為探討第四紀氣候變化及冰期形成的重要理論依據(jù)。1899年奧地利地質(zhì)學家休斯（E.Suess）建立海平面變化理論，經(jīng)過不斷充實、發(fā)展，1934年美國學者戴利（R.Daly）提出冰川—海面控制論。1961年費爾布里奇（R.W.Fairbridge）將海面變化歸為3種類型：①構(gòu)造—海面升降運動；②沉積—海面升降運動；③冰川—海面升降運動。20世紀50年代以來，放射性碳、鉀氬法、鈾系法、裂變徑跡法測年及氧同位素測溫等技術的應用，使第四紀地質(zhì)研究達到新水平。1963年考克斯（A.Cox）建立古地磁年表，為第四紀地層的劃分與對比提供了依據(jù)。大陸與大洋沉積序列研究，更新了傳統(tǒng)的4次冰期概念，支持了米蘭科維奇的氣候變化天文學說。1977年庫克拉（G.Kukla）等對捷克布爾諾黃土的研究證明，在奧爾杜韋古地磁事件以來的170萬年里出現(xiàn)了17次間冰期，平均每10萬年有1次冰期—間冰期氣候旋回。印度洋、赤道大西洋、加勒比海的海洋沉積研究，也得出相近的結(jié)論。中國第四紀黃土研究揭示出最近70萬年以來有13次氣候旋回。20世紀60年代以來實施的許多國際研究計劃，如DSDP（深海鉆探計劃）、CLIMAP（長期氣候研究、制圖與預測計劃）、IGCP（國際地質(zhì)對比計劃）等，已在第四紀古氣候、冰期形成、冰期氣候特點、海洋環(huán)境變化等方面取得重要成果，從而推動了第四紀地質(zhì)學的發(fā)展。人類從一開始，就和第四紀地質(zhì)結(jié)下了不解之緣，但真正對它進行研究，卻起步很晚。最初，人們把地殼的發(fā)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，把第三系上部的松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(zhì)科學的發(fā)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(zhì)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(zhì)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(fā)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(zhì)學的研究有了較大發(fā)展。已有許多專門研究單位和龐大的專業(yè)研究隊伍。1957年成立了中國第四紀研究委員會，現(xiàn)已加入國際第四紀聯(lián)合會。人們所觀察到的第四紀沉積物主要是陸相地層。陸相地層廣泛分布于地表，大都松散，厚度變化大，相變劇烈，成分復雜。在第四紀地質(zhì)年代和地層劃分中一般采用多種多樣的標志，例如生物標志、古人類及古文化標志、氣候標志、地貌標志、絕對年齡測定等。第四紀沉積物按成因和巖相可以分為殘積物、坡積物、洪積物、沖積物、湖泊沉積物、冰川堆積物、海洋沉積物、生物沉積物、風積物、火山堆積物、洞穴堆積物、人工堆積物等。1948年，地質(zhì)學家楊鐘健曾把中國第四紀沉積物分成4大類，即洞穴堆積、礫石及山麓堆積、河湖堆積和土狀堆積。第四紀開始后，以北半球為例，地球上寒冷氣候帶向南遷移，使得高緯度地帶和高山地區(qū)廣泛發(fā)育冰蓋或冰川，出現(xiàn)冰期。冰期時，北半球副熱帶干旱地區(qū)的北緣落入西風帶內(nèi)，降水量增加。兩個冰期之間稱為間冰期。間冰期由于氣溫回升，冰川消融，北半球副極地高壓帶向極地方向推移，北半球干旱地區(qū)的降水量則減少。關于第四紀氣候的變遷，歐洲有不少人做了大量工作，特別是在阿爾卑斯地區(qū)和西北歐地區(qū)?，F(xiàn)今普遍認為在那里有5個冰期和4個間冰期，還有1個冰后期，最后一次冰期又細分為2個或3個冰段。在中國，地質(zhì)學家李四光根據(jù)江西廬山的冰磧物和冰蝕地貌，劃分出鄱陽、大姑和廬山3個冰期，以后又有人將在云南研究確定的大理冰期和龍川冰期列入。中國也有5次冰期可以和歐洲的冰期對應。非洲除了很少的山地發(fā)育過冰川，絕大部分地面沒有受到冰川的作用，但氣候的變化仍然是明顯的。在非洲，冰期因多雨濕潤稱之為雨期或洪積期；間冰期因少雨干旱稱之為間雨期或間洪積期。明德－里斯間冰期稱為“大間冰期”，持續(xù)的時間約30萬年之久。當時的氣候比現(xiàn)在暖和一些，但在間冰段時期仍然是較冷的。在冰川活動最大的冰期中，地球陸地表面有32%的面積被冰川覆蓋，由于降水停滯在大陸上而致使海面大幅度下降，有時可下降130米或更多。冰期時，年平均氣溫普遍比現(xiàn)今低3～7℃左右。第四紀是哺乳動物和被子植物高度發(fā)展的時代，人類的出現(xiàn)是這個時代最突出的事件。有人也把第四紀稱之為人生紀或靈生紀，甚至還有人把它從新生代中獨立出來并列為人生代或靈生代。第四紀的哺乳動物具有明顯現(xiàn)代化的特征。早更新世時期，第三紀三趾馬動物群中的許多科，如鼬鬣狗（Ictitheriidae）、無角犀（Aceratheriinae）、長頸鹿（Giraffidae）等都絕滅了。有的第三紀的殘留種類如劍齒虎（Machairodontinae）、蹄兔（Hyracoidea）、乳齒象（Mastodontidae）、劍齒象（Stegodontinae）、三趾馬（Hipparion）、爪獸（Chalicotheriidae）、（模）鼠（Mimomys）等幾乎都處于絕滅的過程中。標準的第四紀種屬大量出現(xiàn)，如貓熊（Ailuropoda）、真象（Elephantinae）、真馬（oelodonta）、板齒犀（Elasmotherium）、牛（Bos）、野牛（Bison）、水牛（Bubalus）、麗牛（Leptobos）、四不象鹿（Elaphurus）等。早更新世的代表動物群，中國北方有泥河灣動物群或西侯度動物群，南方有元謀動物群，歐洲有維拉弗朗動物群；美洲有布蘭科動物群。中更新世時期，第三紀的殘留種類，如劍齒虎、劍齒象的一些種屬還繼續(xù)生存著，乳齒象、三趾馬則僅在個別區(qū)域里有過很短時期的存在。早更新世出現(xiàn)的種類有相當一部分延續(xù)了下來，現(xiàn)代化的成分越來越多，真正的大角鹿（Megaloceros）、馬鹿（Cervuselaphus）、驢（Equushemionus）開始出現(xiàn)，貓熊在中國華南地區(qū)很繁盛。這個時期的動物群，中國有公王嶺動物群。周口店動物群、鹽井溝動物群等；歐洲有瓦爾動物群、克羅默動物群、荷爾斯泰因動物群、伊爾福德動物群等；美洲有歐文頓動物群。晚更新世時期，中更新世動物群中的成分大量減少，現(xiàn)生種增加很多，驢、馬鹿、原始牛（Bosprimigenius）等得到了大發(fā)展，猛犸象（Mammuthus）在北半球高緯度地區(qū)廣泛分布。這一時期代表性的動物群中國有丁村動物群、薩拉烏蘇動物群、山頂洞動物群等（見中國舊石器時代考古）；歐洲有埃姆動物群等；美洲有蘭喬拉布雷阿動物群等。全新世動物群以現(xiàn)生種為主，化石種比以往任何時候都少，只有披毛犀（Coelodontaantiquitatis）、猛犸象曾經(jīng)殘存過一段時間，驢、馬鹿等一直生活到現(xiàn)今。第四紀期間，軟體動物和微體動物分布廣泛，類型繁雜，多種多樣的植物遍及世界各個角落，隨著氣候和地理環(huán)境的變遷，它們不斷地發(fā)生變化。第四紀是地質(zhì)史上時間極短的一個紀，至今尚未終止。第四紀從什么時候開始，沒有一致的看法。過去一般認為它的年齡只有100萬年左右。近年來由于古人類學和舊石器時代考古學的新發(fā)現(xiàn)，以及年代測定技術的發(fā)展，人們普遍認為它的年齡要大得多，有的認為是180～200萬年，也有人認為是248萬年，還有人認為已經(jīng)超過了300萬年。長期以來，人們一直在努力尋求放之四海而皆準的第四系的標準地層，但是沒有能夠?qū)崿F(xiàn)。因為第四紀的沉積物具有很強的區(qū)域性，同一時期，在不同的自然環(huán)境里和不同的地貌單元上，可以形成各不相同的地層；不同時期，在相似的自然環(huán)境里和同樣的地貌單元上，可以形成彼此相似的地層。不可能單純依據(jù)巖石本身的性質(zhì)來劃分第四紀地層。第四紀通常以氣候的更替劃分為冰期和間冰期，或雨期和間雨期。但是世界上有許多地方古氣候的變化證據(jù)是很缺乏的，因此很多地方一直應用脊椎動物和海洋軟體動物的古生物方法確定第四紀的分期和地層劃分。在古人類和古文化材料豐富的地區(qū)，應用人類學和考古學的方法效果是比較明顯的。第四紀海洋動物群變化較慢，尤其是在大洋里，幾乎沒有什么改變，只有某些高緯度的內(nèi)海區(qū)域，如地中海、里海等地，存在群組的遷移，當冰期來臨時，北方寒冷生活條件下的種類向南遷移，而間冰期到來時，它們則又回到了北方。但脊椎動物特別是陸生哺乳動物，進化速度卻較快，而且在某一階段的一定自然地理區(qū)域里動物群具有相對的一致性。在第四紀脊椎動物化石中，搜集得最多的是第四紀哺乳動物，其研究也比較詳細。第四紀哺乳動物不僅對陸相地層的劃分和對比具有重要的意義，而且對恢復當時的古氣候和古地理環(huán)境，對探討古人類的生存時代和生活條件等都起著特別重要的作用。關于第四紀地層的劃分世界上沒有取得一致意見。中國第四紀地層的劃分，按照1959年全國地層會議討論的草案，第四系包括下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，其時代分別與第四紀的早更新世、中更新世、晚更新世和全新世各階段相對應。與考古學的關系第四紀地質(zhì)學是舊石器時代考古研究中必不可少的一項重要內(nèi)容。因為人類本身就是地質(zhì)歷史的產(chǎn)物，而早期人類的遺跡通常作為地質(zhì)現(xiàn)象被埋藏在地層之中。由于早期人類的生存幾乎完全趨附于自然環(huán)境，早期人類的遺跡在地層中的分布是有一定規(guī)律的。舊石器時代考古的野外調(diào)查，需要應用第四紀地質(zhì)知識，如恢復更新世古地理環(huán)境，確定在適合于古人類生存的條件下形成的第四紀地層等。發(fā)掘工作只有在充分認識第四紀地層的基礎上才能順利進行，特別是對于埋藏在河湖相沉積層里的古人類文化地點，只有采取第四紀地質(zhì)的工作方法才是有意義的。對古人類文化遺物時代的確定，第四紀地層的劃分對比和對哺乳動物的分析判斷在現(xiàn)今仍然是主要的方法。古人類文化遺物也是第四紀地層劃分的一項重要依據(jù)。ESR（電子自旋共振）年代學，作為一種無損的測年技術，在第四紀沉積物的研究中具有廣泛的應用。本文將詳細介紹ESR年代學的基本原理，以及其在第四紀沉積物研究中的最新進展。電子自旋共振（ESR）是一種物理現(xiàn)象，其原理是某些自旋電子的原子或分子在特定磁場中可以吸收特定頻率的電磁輻射，導致能級躍遷。這種現(xiàn)象的頻率或“共振”與電子自旋的磁矩和所處環(huán)境的磁場強度有關。通過測量共振信號，可以推斷出樣品中自由基的壽命，從而確定沉積物的年代。冰川和冰蓋研究：ESR年代學被廣泛用于冰川和冰蓋研究，以了解冰川的流動速度、冰蓋的形成和消融過程。通過測量冰川沉積物的ESR信號，可以確定這些沉積物的年代，從而揭示冰川活動對氣候變化的影響。湖泊沉積物研究：湖泊沉積物中的有機物質(zhì)可以提供關于湖泊歷史、氣候變化和人類活動的重要信息。ESR測年可以用于確定這些沉積物的年代，進而了解湖泊的演變歷史。海洋沉積物研究：海洋沉積物中包含了大量關于地球歷史、氣候變化和生物演化的信息。通過ESR測年，可以了解海洋沉積物的形成年代，進而揭示地球歷史的細節(jié)?？脊艑W研究：在考古學研究中，ESR年代學也被用于確定遺址的形成年代，例如古人類活動的年代、建筑物的建造時間等。高靈敏度ESR譜儀的開發(fā)：近年來，高靈敏度ESR譜儀的開發(fā)大大提高了測年的精度和范圍。這使得ESR測年技術可以應用于更多類型的樣品，包括一些低放射性樣品。交叉定年技術：為了解決單個樣品中可能存在的年齡不確定性問題，研究者們開發(fā)出了交叉定年技術。這種技術通過比較多個具有相同或相近放射性歷史的樣品的ESR年齡，來提高定年的精度和可靠性。ESR與其他測年方法的比較研究：為了更準確地評估ESR年代學的精度和誤差，研究者們進行了大量的比較研究，將ESR與其他測年方法（如放射性碳定年、熱釋光等）進行對比。這些研究表明，在大多數(shù)情況下，ESR定年的結(jié)果與其他方法是一致的。ESR定年結(jié)果的解釋：對于ESR定年結(jié)果的解釋，研究者們正在發(fā)展更復雜的地質(zhì)模型和解釋方法。這些模型和方法可以幫助我們更好地理解沉積物的形成過程和地質(zhì)歷史。第四紀沉積物ESR年代學的研究進展表明，ESR是一種可靠、無損的測年技術，在冰川、湖泊、海洋和考古等領域的研究中具有廣泛的應用前景。隨著技術的不斷發(fā)展和改進，我們期待在未來看到更多的研究成果和應用實例。下限年代多采用距今258萬年。第四紀期間生物界已進化到現(xiàn)代面貌。靈長目中完成了從猿到人的進化。第四紀前是新近紀。它從約260萬年前開始，一直延續(xù)。第四紀這個名稱最早是意大利地質(zhì)學家喬萬尼·阿爾杜伊諾（GiovanniArduino）于1759年研究波河河谷沉積情況時提出的。1829年，法國地質(zhì)學家儒勒·迪斯努瓦耶（JulesDesnoyers）引用了這個定義。他在研究塞納河低地的沉積層時發(fā)現(xiàn)了一層比新近紀更新的巖層。這個巖層一直延伸到地表。第四紀的時期基本上與最近的冰河期（冰川回退期）相符。另一種分法是將300萬年前北極結(jié)冰的開始作為第四紀的開始，這樣的話上新世的最新的一部分也算作第四紀了。也有人不承認第四紀的存在，而將它看作第三紀的一部分。第四紀的260萬年中人類已經(jīng)存在。在這段時間里板塊運動小于100千米，因此可以被忽略。在這段時間里氣候不斷變化，冰河期與間冰期交換。在冰川期中冰川可以一直延伸到緯度40度的地方。在這段時間里只有很少新的動物種類產(chǎn)生（可能因為這段時間還比較短），在更新世末期，在北半球有不少哺乳動物（劍齒虎、猛犸、乳齒象、雕齒獸）滅絕。馬科、駱駝科在北美洲滅絕。中國地理學家竺可楨指出，第四紀歐洲和北美洲北部經(jīng)歷了四個冰河期和四個間冰期：第一冰河期距今30萬年至27萬年；第二冰河期距今20萬年至18萬年；第三冰河期距今13萬年至10萬年；第四冰河期距今6萬5千年至1萬5千年。6500萬年前那次生物大滅絕后，地球進入了新生代。新生代是地球歷史的最新階段，而第四紀是新生代最后一個紀。第四紀還可以分為更新世、全新世等。關于其下限一直存在爭議，支持較多的有8Ma和6Ma。雖然國際地層委員會推薦的第四紀的下界年齡為80Ma，但是由于6（開始認為為48）Ma是黃土開始沉積的年齡，因而我國地質(zhì)學家，尤其是第四紀地質(zhì)學家基本都采用后者。國際地層委員會公布的國際年代地層表(InternationalChronostratigraphicChart)中使用的第四紀下界為58Ma。這一時期形成的地層稱第四系。第四系一名是法國學者J.德努瓦耶于1829年提出的（見新生代）。從第四紀開始，全球氣候出現(xiàn)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于現(xiàn)代。哺乳動物的進化在此階段最為明顯，而人類的出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)展為特征，與第三紀的區(qū)別在于出現(xiàn)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。到了第四紀的后一階段——全新世，哺乳動物的面貌已和現(xiàn)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(qū)別在于人能制造工具，特別是制造石器。從制造工具開始的勞動使人類根本區(qū)別于其它一切動物，勞動創(chuàng)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(fā)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、六射珊瑚等占主要地位。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(xù)繁盛，兩棲類和爬行類變化不大。高等陸生植物的面貌在第四紀中期以后已與現(xiàn)代基本一致。由于冰期和間冰期的交替變化，逐漸形成寒帶、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(tǒng)和全新統(tǒng)。第四紀下限的確定，意見分歧較大。1948年第十八屆國際地質(zhì)大會確定，以真馬、真牛、真象的出現(xiàn)作為劃分更新世的標志。陸相地層以意大利北部維拉弗朗層，海相以意大利南部的卡拉布里層的底界作為更新世的開始。中國以相當于維拉弗朗層的泥河灣層作為早更新世的標準地層。其后，應用鉀氫法測定了法國和非洲相當于維拉弗朗層的地層底界年齡約為180萬年。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，以意大利的弗利卡剖面作為上新世與更新世的分界，其地質(zhì)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(zhì)環(huán)境的明顯變化，認為第四紀約開始于248萬年前。還有學者認為，第四紀下限應定為330～350萬年前。第四紀地層的劃分主要依據(jù)沉積物的巖石性質(zhì)及地質(zhì)年齡。第四紀沉積物分布極廣，除巖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(jié)，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。1．早期猿人階段（2百萬年-1百75萬年前）：能人（Homohabilis）在東非坦桑尼亞出現(xiàn)，這可能是早期的直立猿人（Homoerectus）。2．晚期猿人階段（1百萬年前）：直立猿人（homoerectus）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。3．早期智人階段（50萬年前）：智人（Homosapiens）在非洲出現(xiàn)并遷移到歐洲。4．晚期智人（新人）階段（25萬年-3萬5千年前）：現(xiàn)代人(Homosapienssapiens)在非洲南部出現(xiàn)，約5萬年前，現(xiàn)代人類分布到中東地區(qū)，到3萬5千年前，現(xiàn)代人類分布到達歐洲-克羅麥昂人（Cro-Magnon）。5．在更新世晚期，大約3萬-2萬年前，現(xiàn)代人類通過白令陸橋進入北美洲并向南遷移。進入全新世后，現(xiàn)代人的分布到除南極洲以外的各個大陸，并且成為唯一生存的人科動物（hominids）。第四紀生物與第三紀相比，在分布和組成上發(fā)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(xiàn)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(xiàn)象。第四紀后期，大型陸生哺乳動物發(fā)生過大規(guī)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(guī)模絕滅發(fā)生于距今15000～9000年。發(fā)生大規(guī)模絕滅的原因主要是人類的狩獵活動，其次是自然環(huán)境的變遷。第四紀不同時期出現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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。第四紀的構(gòu)造運動屬于新構(gòu)造運動。在大洋底沿中央洋脊向兩側(cè)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厘米。陸地上新的造山帶是第四紀新構(gòu)造運動最劇烈的地區(qū)，如阿爾卑斯山、喜馬拉雅山等。地震和火山是新構(gòu)造運動的表現(xiàn)形式。地震集中發(fā)生在板塊邊界和活動斷裂帶上，如環(huán)太平洋地震帶、加利福尼亞斷裂帶、中國郯廬斷裂帶等?；鹕街饕植荚诎鍓K邊界或板塊內(nèi)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、臺灣等地都有第四紀火山。第四紀大冰川期，距今約200萬年。地球史上次大冰川期。冰川的發(fā)生是極地或高山地區(qū)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(fā)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岳冰川兩大類。第四紀時歐洲阿爾卑斯山山岳冰川至少有5次擴張。在我國，據(jù)李四光研究，相應地出現(xiàn)了鄱陽、大姑、廬山與大理4個亞冰期?，F(xiàn)代冰川覆蓋總面積約為1630萬平方公里，占地球陸地總面積的11%。我國的現(xiàn)代冰川主要分布于喜馬拉雅山（北坡）、昆侖山、天山、祁連山和橫斷山脈的一些高峰區(qū)，總面積約57069平方公里。第四紀期間由于氣候變化、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。如今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蕩性，認為海平面變化是氣候變化所致，并稱之為冰川型海面變化。1865年杰米森（T.Jamieson）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(fā)生變形。他將海平面變化曲線主要歸結(jié)于區(qū)域構(gòu)造運動的性質(zhì)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(jié)果，全球性海面變化并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(fā)展到定量階段。大量14C數(shù)據(jù)表明，最后一次冰川作用始于70000年前，距今18000年左右達到最盛期，約止于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(jù)1953年以后南極大冰蓋厚度，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(jié)束時海平面比如今高約3米；②全新世不存在高海面；③3600年來海平面是穩(wěn)定的。有人從地球流變學觀點出發(fā)，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(qū)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(nèi)部和表面質(zhì)量的重新分布造成大地水準面變形：大地水準面—海面變化（Geoidedeustasy）?？死耍↗.A.Clark，1980）提出的粘彈性地球體海面變化數(shù)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(tǒng)一的海平面曲線，這為研究全新世海面變化提出新的思路。第四紀時，地球氣候出現(xiàn)過多次冷暖變化，240萬年以來至少經(jīng)歷了24個氣候旋回。晚新生代冰期開始于距今1400～1100萬年前，但在第四紀才出現(xiàn)冰期和間冰期的明顯交替。冰期極盛時，北半球高緯地區(qū)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，并向南延伸至紐約、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(jù)了西伯利亞北部地區(qū)。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。第四紀全球氣候曾有數(shù)次冷暖變化。氣候寒冷時，陸地上的一部分水凍結(jié)，發(fā)育大規(guī)模冰川，叫冰期；氣候變暖，冰川消退，叫間冰期。北半球在第四