1、1第第3 3章地质年代与第四纪地质概述章地质年代与第四纪地质概述v3.1 3.1 地质年代地质年代v3.2 3.2 第四纪地质概述第四纪地质概述23.1 3.1 地质年代地质年代 1.1.相对年代与绝对年代相对年代与绝对年代 相对地质年代相对地质年代是指地层形成的先后顺序和地层的相对新是指地层形成的先后顺序和地层的相对新老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相老关系，是由该岩石地层单位与相邻已知岩石地层单位的相对层位的关系来决定的。对层位的关系来决定的。 绝对地质年代绝对地质年代（同位素年龄）是指地层形成到现在的实（同位素年龄）是指地层形成到现在的实际年数，是用距今多少年以前来表示
2、，目前，主要是根据岩际年数，是用距今多少年以前来表示，目前，主要是根据岩石中所含放射性元素的蜕变来确定。石中所含放射性元素的蜕变来确定。 3（1 1）相对年代的确定）相对年代的确定 地层层序律地层层序律 地层层序律是确定地层相对年代的基本方法。未经过构造地层层序律是确定地层相对年代的基本方法。未经过构造运动的层状岩层大多是水平岩层。水平岩层的层序为每一层运动的层状岩层大多是水平岩层。水平岩层的层序为每一层都比其下伏的相邻层新而比它上覆的相邻层老，这就是地层都比其下伏的相邻层新而比它上覆的相邻层老，这就是地层层序律的基本内容。层序律的基本内容。 4 最新地层最新地层最老地层最老地层 56 生物层
3、序律生物层序律 地质历史上的生物称为古生物。沉积岩中保存的地质时期地质历史上的生物称为古生物。沉积岩中保存的地质时期生物遗体和遗迹以化石方式保存下来。在相同地质时期的相生物遗体和遗迹以化石方式保存下来。在相同地质时期的相同地理环境下形成的地层，如果原先的海洋和陆地是相通的，同地理环境下形成的地层，如果原先的海洋和陆地是相通的，则都含有相同的化石，这就是生物层序律。则都含有相同的化石，这就是生物层序律。 78切割律切割律 上述两条准则主要适用于确定沉积岩或层状岩石的相对上述两条准则主要适用于确定沉积岩或层状岩石的相对新老关系，但对于呈块状产出的岩浆岩或变质岩则难以运用，新老关系，但对于呈块状产出
4、的岩浆岩或变质岩则难以运用，因为它们不成层，也不含化石。但是，这些块状岩石常常与因为它们不成层，也不含化石。但是，这些块状岩石常常与层状岩石之间以及它们相互之间存在着相互穿插、切割的关层状岩石之间以及它们相互之间存在着相互穿插、切割的关系，这时，它们之间的新老关系依地质体之间的切割律来判系，这时，它们之间的新老关系依地质体之间的切割律来判定，即较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体，或者说定，即较新的地质体总是切割或穿插较老的地质体，或者说切割者新、被切割者老，这就是生物层序律。切割者新、被切割者老，这就是生物层序律。 91011（2 2）绝对年代（）绝对年代（同位素年龄）同位素年龄）的确定的
5、确定 绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律，绝对地质年代的确定一般根据放射性同位素的蜕变规律，来测定岩石和矿物年龄。来测定岩石和矿物年龄。 一般可根据公式：一般可根据公式： 计算出该矿物从形成到现在的实际年龄，即岩石的绝对年计算出该矿物从形成到现在的实际年龄，即岩石的绝对年代。式中：代。式中： tt某一放射性同位素的年龄某一放射性同位素的年龄 衰变常数衰变常数, ,每年每克母体同位素能产生的子体同位每年每克母体同位素能产生的子体同位素的克数素的克数; ; N N矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量; ; D D蜕变而成的子体同位素
6、含量。蜕变而成的子体同位素含量。1ln(1)DtN12 用于测定绝对地质年代的放射性同位素用于测定绝对地质年代的放射性同位素132.2.地质年代表地质年代表 以地球演化的阶段性为依据，配合同位素地质年龄的测以地球演化的阶段性为依据，配合同位素地质年龄的测定，对漫长的地质历史进行系统性的编年与划分，编制出一定，对漫长的地质历史进行系统性的编年与划分，编制出一个在全球范围内能普遍参照对比的年代表，即地质年代表。个在全球范围内能普遍参照对比的年代表，即地质年代表。 地质年代表的建立是地质学研究的重要成果，它为推进地质年代表的建立是地质学研究的重要成果，它为推进地质学的发展起到了重要作用，成为现代地质
7、学必不可少的地质学的发展起到了重要作用，成为现代地质学必不可少的重要基础。重要基础。 ( (相对相对) )地质年代单位地质年代单位 年代地层单位年代地层单位 宙宙-宇宇 代代-界界 纪纪-系系 世世-统统1415新生代的进一步划分：新生代的进一步划分：163.3.地方性岩石地层单位地方性岩石地层单位 有些地区，常因化石依据不足或研究种度不够等原因，有些地区，常因化石依据不足或研究种度不够等原因，只能按地层层序、岩性特征及构造运动特点来划分地层单位，只能按地层层序、岩性特征及构造运动特点来划分地层单位，称为地方性地层单位或岩石地层单位。称为地方性地层单位或岩石地层单位。 岩石地层单位一般包括群、
8、组、段岩石地层单位一般包括群、组、段3 3级。级。“群群”是最大是最大的岩石地层单位，其范围可相当于统的岩石地层单位，其范围可相当于统系不等，有时甚至可系不等，有时甚至可大于系，群与群之间常有明显的地层不整合面分开；大于系，群与群之间常有明显的地层不整合面分开；“组组”一般是指岩性较均一或几种岩性有规律组合在一起形成的岩一般是指岩性较均一或几种岩性有规律组合在一起形成的岩石地层单位，其范围通常小于或等于统；石地层单位，其范围通常小于或等于统；“段段”是最小的岩是最小的岩石地层单位，通常反映一个组中具有相同岩性特征的某个特石地层单位，通常反映一个组中具有相同岩性特征的某个特殊层位。殊层位。 在岩
9、石层序律建立的基础上通过古生物化石研究和同位在岩石层序律建立的基础上通过古生物化石研究和同位素年龄测定后素年龄测定后, ,可建立地方性岩石地层表或地层柱状图可建立地方性岩石地层表或地层柱状图。174.4.我国地史概况我国地史概况18 中生代除南方部分地区和西藏等地为海洋外，我国大部分地区形成陆地。中生代除南方部分地区和西藏等地为海洋外，我国大部分地区形成陆地。而新生代第三纪大部分时间台湾和喜马拉雅地区仍为海洋包围，到第三纪末期而新生代第三纪大部分时间台湾和喜马拉雅地区仍为海洋包围，到第三纪末期和第四纪初期的喜马拉雅运动，使台湾和喜马拉雅地区上升为陆地和山脉。和第四纪初期的喜马拉雅运动，使台湾和
10、喜马拉雅地区上升为陆地和山脉。19 早古生代二叠纪末期地壳运动，造成内蒙、天山、昆仑山上升成山，部分早古生代二叠纪末期地壳运动，造成内蒙、天山、昆仑山上升成山，部分地区上升成为陆地。地区上升成为陆地。20 元古界主要分布在华北及长江流域，还分布在塔里木盆地及天山、昆仑山、元古界主要分布在华北及长江流域，还分布在塔里木盆地及天山、昆仑山、祁连山等地。祁连山等地。21 太古界主要分布在华北地区。太古界主要分布在华北地区。223.2 3.2 第四纪地质概述第四纪地质概述 1 1、第四纪地质概况、第四纪地质概况 第四纪地壳有过强烈的活动，为了同第四纪以前的地壳运第四纪地壳有过强烈的活动，为了同第四纪以
11、前的地壳运动相区别，把第四纪以来发生的地壳运动称为新构造运动。动相区别，把第四纪以来发生的地壳运动称为新构造运动。 第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰川。第四纪气候多变，曾多次出现大规模冰川。 第四纪大约第四纪大约200200多万年前，地球上出现了人类。多万年前，地球上出现了人类。23（1 1）第四纪气候与冰川活动）第四纪气候与冰川活动 第四纪是最近一次大冰川期，大冰期由冷暖干湿交替出第四纪是最近一次大冰川期，大冰期由冷暖干湿交替出现的冰期和间冰期组成。在第四纪最大一次冰期中，世界大现的冰期和间冰期组成。在第四纪最大一次冰期中，世界大陆有陆有3232的面积被冰川覆盖，在高山地区（如阿尔卑斯山、
12、的面积被冰川覆盖，在高山地区（如阿尔卑斯山、喜马拉雅山等）都出现了大量的冰川，此时，气候寒冷，干喜马拉雅山等）都出现了大量的冰川，此时，气候寒冷，干燥，海平面下降，沙漠面积扩大，平均气温比现在低燥，海平面下降，沙漠面积扩大，平均气温比现在低8 81212；在间冰期中，气候温暖，北极气温比现在高；在间冰期中，气候温暖，北极气温比现在高1010以上，以上，低纬度地区也比现在高低纬度地区也比现在高5.55.5。 第四纪冰川作用有第四纪冰川作用有2020次左右（有的学者认为是次左右（有的学者认为是2424次），次），近近8080万年每万年每1010万年有一次冰期和间冰期。万年有一次冰期和间冰期。242
13、5（2 2）板块构造）板块构造 板块学说认为，地球刚性岩石圈分裂成板块学说认为，地球刚性岩石圈分裂成6 6个大的板块（另个大的板块（另外还有外还有6 6个小的板块），各板块边缘结合地带是相对活动的个小的板块），各板块边缘结合地带是相对活动的区域，表现为强烈的火山、地震和构造变形。这区域，表现为强烈的火山、地震和构造变形。这6 6个大的板个大的板块是：块是：1 Pacific Plate(太平洋板块太平洋板块) 2 American Plate（美洲板块）（美洲板块）3 India Plate （印度洋板块）（印度洋板块）4 Eurasian Plate（欧亚板块）（欧亚板块）5 African
14、 Plate（非洲板块）（非洲板块） 6 Antarctic Plate（南极州板块）（南极州板块） 262728相邻板块间的结合情况有三种类型：相邻板块间的结合情况有三种类型：岛弧与海沟：表现为大洋地壳沿海沟插入地下，构成消减带，岛弧与海沟：表现为大洋地壳沿海沟插入地下，构成消减带，并引起火山作用、地震以及挤压应力作用。并引起火山作用、地震以及挤压应力作用。洋中脊：又名大洋中脊、中隆或中央海岭。在地貌上，是一洋中脊：又名大洋中脊、中隆或中央海岭。在地貌上，是一条在大洋中延伸的海底山脉；在地质上，是一种巨型构造带，条在大洋中延伸的海底山脉；在地质上，是一种巨型构造带，断裂特别发育。表现为拉张应
15、力。断裂特别发育。表现为拉张应力。 转换断层：是横穿过洋中脊的大断裂，表现为剪切应力作转换断层：是横穿过洋中脊的大断裂，表现为剪切应力作用。用。2930 太平洋西侧的岛弧与海沟太平洋西侧的岛弧与海沟31 洋中脊示意图洋中脊示意图 3233 2 2、第四纪沉积物、第四纪沉积物 第四纪沉积物形成时间短，胶结时间不足，成岩作用不第四纪沉积物形成时间短，胶结时间不足，成岩作用不充分，常常成为松散、多孔、软弱的物层覆盖在前第四纪坚充分，常常成为松散、多孔、软弱的物层覆盖在前第四纪坚硬岩层（岩体）之上。硬岩层（岩体）之上。 常见第四纪沉积物如下：常见第四纪沉积物如下：34（1 1）残积物（土）残积物（土）
16、 岩石经物理和化学风化后未被岩石经物理和化学风化后未被 搬运的那部分碎屑物。其特点：搬运的那部分碎屑物。其特点：v分布受地形控制分布受地形控制v颗粒未磨圆或分选，呈棱角状，颗粒未磨圆或分选，呈棱角状， 无层理构造。细小颗粒被冲刷无层理构造。细小颗粒被冲刷 带走，孔隙度大。带走，孔隙度大。v与基岩之间无明显界限，经基岩风化带过渡到新鲜基岩，成分与基岩之间无明显界限，经基岩风化带过渡到新鲜基岩，成分和结构呈过渡变化和结构呈过渡变化v因原始地形变化大，岩层风化程度不一，所以土层厚度、组成因原始地形变化大，岩层风化程度不一，所以土层厚度、组成成分、结构及物理力学性质在很小范围内变化很大，均匀性很成分、
17、结构及物理力学性质在很小范围内变化很大，均匀性很差。加上孔隙度较大，作为建筑物地基容易引起不均匀沉降。差。加上孔隙度较大，作为建筑物地基容易引起不均匀沉降。3536（2 2）坡积物（土）坡积物（土）3738（3 3）洪积物（土）洪积物（土） 是由大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟的是由大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流带来的碎屑物质在山沟的出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出出口处或山前倾斜平原堆积形成的洪积土体。山洪携带的大量碎屑物质流出沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积体，称洪积扇。离山口近处堆积了沟谷口后，因水流流速骤减而呈扇形沉积
18、体，称洪积扇。离山口近处堆积了分选性差的粗碎屑物质，颗粒呈棱角状。离山口远处，因水流速度减小，沉分选性差的粗碎屑物质，颗粒呈棱角状。离山口远处，因水流速度减小，沉积物逐渐变细，由粗碎屑土积物逐渐变细，由粗碎屑土( (如块石、碎石、粗砂土如块石、碎石、粗砂土) ) 逐渐过渡到分选性较逐渐过渡到分选性较好的砂土、粘性土。好的砂土、粘性土。 洪积物颗粒虽有上述离山远近而粗细不同的分选现象，但因历次洪水能洪积物颗粒虽有上述离山远近而粗细不同的分选现象，但因历次洪水能量不尽相同，堆积下来的物质也不一样，因此洪积物常具有不规划的交替层量不尽相同，堆积下来的物质也不一样，因此洪积物常具有不规划的交替层理构造
19、，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造。相邻山口处的洪积扇常常相互理构造，并具有夹层、尖灭或透镜体等构造。相邻山口处的洪积扇常常相互连接成洪积裙，并可发展为洪积平原。洪积平原地形坡度平缓，有利于城镇、连接成洪积裙，并可发展为洪积平原。洪积平原地形坡度平缓，有利于城镇、工厂建设及道路的建筑。工厂建设及道路的建筑。v洪积土作为建筑材地基，一般认为是较理想的，洪积土作为建筑材地基，一般认为是较理想的，v尤其是离山前较近的洪积土颗粒较粗，地下水位埋藏较深，具有较高的承载尤其是离山前较近的洪积土颗粒较粗，地下水位埋藏较深，具有较高的承载力，压缩性低，是建筑物的良好地基。力，压缩性低，是建筑物的良好地基。v在离
20、山区较远的地带，洪积物的颗粒较细、成分较均匀、厚度较大，一般也在离山区较远的地带，洪积物的颗粒较细、成分较均匀、厚度较大，一般也是良好的天然地基。是良好的天然地基。v但应注意的是上述两地段的中间过渡地带，常因粗碎屑土与细粒粘性土的透但应注意的是上述两地段的中间过渡地带，常因粗碎屑土与细粒粘性土的透水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体，因此土水性不同而使地下水溢出地表形成沼泽地带，且存在尖灭或透镜体，因此土质较差，承载力较低，工程建设中应注意这一地区的复杂地质条件。质较差，承载力较低，工程建设中应注意这一地区的复杂地质条件。3940洪积扇地形洪积扇地形41（3 3）冲积物（
21、土）冲积物（土） 冲积土是由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓的地冲积土是由河流的流水作用将碎屑物质搬运到河谷中坡降平缓的地段堆积而成的，它发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积段堆积而成的，它发育于河谷内及山区外的冲积平原中。根据河流冲积物的形成条件，可分为：物的形成条件，可分为：v河床相：河床相冲积土主要分布在现河床地带，河流上游大多是粗大的河床相：河床相冲积土主要分布在现河床地带，河流上游大多是粗大的石块、砾石和粗砂；中下游或平原地区沉积物逐渐变细，但厚度变大。石块、砾石和粗砂；中下游或平原地区沉积物逐渐变细，但厚度变大。冲积物由于经过流水的长途搬运，相互磨蚀，所以颗粒
22、磨圆度较好，没冲积物由于经过流水的长途搬运，相互磨蚀，所以颗粒磨圆度较好，没有巨大的漂砾。有巨大的漂砾。v河漫滩相：河漫滩相冲积土是在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物河漫滩相：河漫滩相冲积土是在洪水期河水漫溢河床两侧，携带碎屑物质堆积而成的，土粒较细，覆盖于河床相冲积土之上，形成常见的上细质堆积而成的，土粒较细，覆盖于河床相冲积土之上，形成常见的上细下粗的冲积土的下粗的冲积土的“二元结构二元结构”。v牛辄湖相：牛轭湖相冲积土是在牛轭湖静水中沉积成的淤泥和泥炭层；牛辄湖相：牛轭湖相冲积土是在牛轭湖静水中沉积成的淤泥和泥炭层；v河口三角洲相：在河流入海或入湖口，所搬运的大量细小颗粒沉积下来，河口
23、三角洲相：在河流入海或入湖口，所搬运的大量细小颗粒沉积下来，形成面积宽广而厚度极大的三角洲沉积物，这类沉积物通常含有淤泥质形成面积宽广而厚度极大的三角洲沉积物，这类沉积物通常含有淤泥质土或淤泥层。土或淤泥层。424344130926130926（4 4）湖泊沉积物湖泊沉积物4546（5 5）海洋沉积物海洋沉积物4748（6 6）冰碛和冰水沉积物）冰碛和冰水沉积物冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水冰积土和冰水沉积土是分别由冰川和冰川融化的冰下水进行搬远堆积而成。其颗粒以巨大块石、碎石、砂、粉土及进行搬远堆积而成。其颗粒以巨大块石、碎石、砂、粉土及粘性土混合组成。一般分选性极差，无层
24、理，但冰水沉积常粘性土混合组成。一般分选性极差，无层理，但冰水沉积常具斜层理。颗粒呈棱角状，巨大块石上常有冰川擦痕具斜层理。颗粒呈棱角状，巨大块石上常有冰川擦痕。49（）风积物（土）（）风积物（土） 在干旱气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运在干旱气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。 颗粒主要由粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙大，颗粒主要由粉粒或砂粒组成，土质均匀，质纯，孔隙大，结构松散。结构松散。 最常见的是风成砂及风成黄土，风成黄土无层理最常见的是风成砂及风成黄土，风成黄土无层理, ,空隙空隙大大, ,具湿陷性。具湿陷性。
