【第四纪地质】
拼译：quaternary geology
第四纪是地球历史上最新的一个时代。1759～1760年，意大利Arduino将地质历史划分为第一纪(相当于现今的晚古生代)、第二纪(晚中生代)、第三纪和第四纪，但未引起广泛注意。1829年法国Desnoyers重新起用了第四纪这个词，开始广泛传播。1833年法国Reboul用第四纪来代表含现生种化石的地层，以区别于化石都是绝灭种的第三纪地层。1846年英国E．Forbes首次将冰期与现代动植物群联系起来。1856年Morlot用冰期来定义第四纪。1863年Ch．Lyell首先将人类及石器的出现归于第四纪。由此可见，在19世纪的中叶，已经形成了关于第四纪内涵的概念，即第四纪是年青沉积物的时代，大冰期的时代，近代动植物的时代，人类生存及其文化发展的时代。
1839年Lyell提出了更新世(pleistocene)一词，其现生种软体化石达70%以上。而其后的一个时期被他称为“现代”(recent)，定义为：“所有贝壳及哺乳动物化石全为现生种的地层”。1869年Gervais提出“全新世”(holocene)一词来代替“现代”。后者还逐渐与“冰后期”成为同义语。于是第四纪便由更新世与全新世组成。早在1779～1786年间，H．B．S．de Saussure便使用过灵生代(psychozoicera)一词称呼第四纪。1806年Gruner提出人类纪(anthropogene)一词。但在前苏联的文献中则多称这一名词是A．P．Pavlov，1922年创立的。然而，第四纪究竟从何时开始，第四纪的下界或第三纪与第四纪的界线(N／Q界线)在哪里，却一直在长期争论着，甚至到现在也没有完全解决。人们所提出的方案大体可归为以下几组：3．5～3．0Ma．B．P、2．8～2．4Ma．B．P、1．8～1．6Ma．B．P、0．7Ma．B．P等，分岐颇大。关键在于各家所持标准不同。以冰川出现来说，南极冰盖在25Ma．B．P已经形成。而人类的出现在埃塞俄比亚已达3．8～2．9Ma．B．P，并已发现3．1Ma．B．P的石器，1911年E．Haug．提出以真牛(Bos)、真马(Equus)、真象(Elephas)的出现为第四纪的开始。现已查明，真马在3．7Ma．B．P已在北美出现，真象于4Ma．B．P发源于非洲。2．8～2．5Ma．B．P，二者都扩散到了印度西瓦里克(Lindsay et al，1979)。1932年国际第四纪研究联合会(International Union for Quaternany Research，INQUA)决议将此界线划在意大利陆相 Villafranchian阶与当时认为与之相当的海相Carabrian阶的上界面处。相当于英国的Cromer ForestBed和中国的周口店组的下界，年龄为0．73Ma．B．P，1948年伦敦18届国际地质大会将之下移至Villafranchian与Carabrian阶的下界处(后来证明，后者只相当于前者的上部)。会议并提出了以“第1次气候恶化”为确定第四纪下界的标准。1965年丹佛INQUA第7届大会决定以意大利南部Le Castella剖面上Hyalinea balthica之初现层位为第四纪下界。1977年Selli建议以距Le Castella 18km的Vrica剖面中Cytheropteron testudo之初现层位为第四纪下界。1982年莫斯科INQUA 11届大会正式通过了Pasini等人的研究报告，以Cytheropteron testudo这个冷水种的初现层位为第四纪下界，其年龄为1．7Ma．B．P，但据Jenkins(1987)报导，经Whatley R．C．检查，认为该化石鉴定有误，它是广泛分布于中新世至现代的深海和半深海的一个介形虫新种，可能发源于西南太平洋，因而它也不是“北方种”或“冷水种”。此外对于地中海何时开闭，冷水种是否与外海同时进入地中海以及该剖面测年数据的解释，人们颇有怀疑，看法尚不一致。在国内外，有相当一部分人采用古地磁年表中松山反向时与高斯正向时的界线(M／G界线)作为第四纪下界，年龄为2．48Ma．B．P，它是一个大的地磁场转换事件，不具穿时性而有着全球一致的优越性。在这个界线附近，气候、古生物、岩性(如红土与黄土)都有较大变化，还有微玻璃陨石所代表的天文事件等。更新世分为早、中、晚3期，1973年Wenner Grem推荐以布容／松山(B／M)界线为早／中更新世的界线，它与传统的Carabrian，Cromer Forest Bed和周口店组的下界是一致的，争议不大。中／晚更新世的界线一般认为以深海氧同位素曲线上第5／6阶段的界线为界，年龄为0．128MaB．P，它也应是末次间冰期的开始和相当时期海平面上升或海进的起始点。但巴哈马和新几内亚最后一个高海面的年龄为0．15Ma．B．P，而欧洲的末次间冰期Eemian间冰期的下界年龄好像还要早些。因此这个问题还未完全肯定。更新世与全新世的界线，1969年INQUA全新世研究委员会定为10000a．B．P，(14C半衰期5570a)。但主张11000a、12000a或更早的也不乏其人。第四纪地质学或第四纪学是研究地球，包括其岩石圈、水圈、大气圈、冰雪圈和生物圈在第四纪时期发展变化的科学，是研究第四纪地质事件的科学。就其性质，它属于历史地质学的范畴。第四纪地质学研究的对象首先就是第四纪堆积物，它包括海洋沉积、陆相沉积、湖河沉积、风成黄土、洞穴沉积等。大陆冰盖的冰雪体也是一种特殊的沉积物。还有火山喷出的岩浆与火山灰以及外星进入地球的陨石等。这些实物便是地质信息的载体。研究它们的形态、结构、构造、物理、化学特性，便能恢复古气候、古环境，阐明各种地质事件。那么，首要的任务就是把地层的顺序理清，就要用岩石地层学、古生物地层学和年代地层学等方法进行区域的和全球的地层对比。第四纪地层中含有大量生物化石，如哺乳动物、软体动物、介形虫、有孔虫、放射虫、钙质超微化石、植物遗体、孢子、花粉和硅质体。于是便有古生物学中各个门类的研究。人类化石和文化遗物具有特别重要的意义，因而有人类学与考古学的研究。古生物学的研究，一方面有其生物进化和分类上的意义，另方面作为地层划分的工具。例如哺乳动物化石的研究，无论在中国还是在全球，都对地层划分起着重要的作用，是传统第四纪研究中的重要内容，杨钟健、裴文中在这方面作出了卓越的贡献。近来兴起的现代年代学方法，如：14C、热释光、古地磁、铀系法、裂变径迹法、钾－氩法、电子自旋共振法等，它们能使过去用岩石地层学方法和古生物方法所定的时代定量化、数字化，从相对走向“绝对”，为研究地质事件变化提供一个精确的时间标尺。第四纪是人类生活的时代，包括我们现代人类生活的时期。现在的环境是过去第四纪以来环境演变的结果。所以第四纪古气候、古环境的研究就成为当前第四纪研究中的热点。目前正在执行着一个国际性的庞大研究计划叫作“全球变化”或“国际地圈－生物圈计划(IGBP)”，有许多国家的科学家参加，各国政府也都给以大力支持。经过19世纪的热烈争论与研究，1909年A．Penk和E．Briickner建立了阿尔卑斯区的4次冰期模式，并被后人发展为6次冰期。但经M．Vrey(1947)、C．Emilliani(1955)和Shackleton(1967)等人的研究，从深海氧同位素曲线说明第四纪有20次以上冰期和间冰期，冰期具有10万、4万和2万年的周期，而且各冰期与间冰期气温波动是等幅的。从而证明了南斯拉夫M．Milankovitch(1920)关于地球气候变化受控于地轴倾角、岁差和地球轨道偏心率的天文学说，这就为预测未来气候变化奠定了基础。如果说已往的地质学主要运用了“将今论古”(Lyell)的现实主义方法。那么，我们今天可以根据过去和现在推知未来。为了预测未来，短周期的3万、2万、1万、5000、2000和数百年的气候变化的研究就显得十分重要。这里要特别注意人类活动的影响，如CO2等气体引起的温室效应，以及氟里昂对臭氧层的破坏等。海洋学研究，特别是在近海地区的研究，也是一个十分活跃的领域。例如，已经获知第四纪以来海平面曾经多次大幅度变动。中国东部平原曾发生10次海进(刘泽纯，1983)，深入陆地达250km。海退到可达大陆架前缘，距海岸600km，当18ka．B．P，末次冰期鼎盛时，气候极端寒冷，海平面下降150～160m，大陆架上形成广泛的沙漠，陆缘海大部出露为陆，美洲以陆桥与欧洲大陆相连，为动植物和人类文化的扩散提供了通道。据此，发展了海平面变化的冰川控制论。冰期时海水大量移向大陆冰盖，海水体积缩小，海平面下降，海岸线后退。间冰期时气候转暖，发生了相反的过程。化石燃料所生成的大量CO2温室气体，温暖大气，促使海面上升，威胁海滨城市，雨量增加，造成洪涝灾害。中国黄土面积达63万km2，厚度达505m，居世界之冠。黄土发育最典型的黄土高原区，处于“季风三角”之内，冰期干冷的冬季风盛行，形成黄土；间冰期湿热的夏季风盛行，形成古土壤。因此黄土与古土壤的交替记录了第四纪气候的变化。现已查明，黄土地层是在陆地上最连续的一种古气候记录，发育古土壤32层，黄土33层，堪与深海沉积媲美。人们正在用各种物理、化学、生物的指标来发掘这种气候记录，并使之定量化(如磁化率、铁含量、碳、氧同位素、孢粉等)，进而从季风之变迁、大气环流的运动、青藏高原的影响等方面来深入研究气候变化的驱动机制。黄土研究是中国第四纪研究的一大特色。火山以其爆发威胁着人类的生存，火山灰进入大气遮掩阳光形成“阳伞效应”影响气候。地震主要是通过破坏房屋危害人身，只要能提前预报就可避免损失。我国在世界上首次成功地预报了辽宁海城1975年2月4日19日36分发生的7．3级地震，大大减轻了损失。活断层与地裂缝对城市、水工、核电站等影响极大，成为近年研究的又一热点。山崩、滑坡、泥石流、河流和海浪的侵蚀等地质作用也常常威胁人类的安全。第四纪沉积物经常成为建筑工程的地基与介质(如隧道)，也常常是重要的含水层。在特定第四纪沉积及地理条件下发生的地方病，如克山病、大骨节病、氟中毒症、甲状腺肿大、克汀病等给人民健康造成很大危害。由于人工抽取地下水、天然气和石油引地面沉降，采矿引起地面塌陷。所有这些就成为火山学、地震学、新构造学、工程地质学、水文地质学、灾害地质学和环境地质学研究的对象。第四纪地层中常含有一些矿产，如砂金、泥炭、盐矿等，还有一些正在形成的矿床，如大洋中脊海底火山不断喷出形成特殊的热液矿床。这不但提供了一种新的矿产，而且为论证古代矿床的成因提供了证据。由此可见，第四纪科学牵涉到了极其广泛的多种学科，成为一个庞大的科学体系。这是任何其他地质时代的研究所不可相比的。【参考文献】：1 日本第四纪学会．日本の第四纪研究，その
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