1、地貌学及第四纪地质学地貌学及第四纪地质学讲授：王建平地貌学及第四纪地质学 概论概论概论 大陆及构造地貌大陆及构造地貌大陆及构造地貌 风化作用及重力地貌风化作用及重力地貌风化作用及重力地貌 流水地貌流水地貌流水地貌 岩溶地貌岩溶地貌岩溶地貌 冰川与冻土地貌冰川与冻土地貌冰川与冻土地貌 风成地貌与黄土风成地貌与黄土风成地貌与黄土 第一章 概 论地貌学与第四纪地质学 研究对象和性质地貌学的基本知识第四纪地质学的基本问题第一节 地貌学及第四纪地质学 的研究对象和性质一地貌学及第四纪地质学的研究内容二地貌学与第四纪地质学的联系三地貌学及第四纪地质学与其他学科的关系四地貌学及第四纪地质学的研究意义 地貌一
2、词由三个源自希腊语的词根 geo(地球)，morphe(外表形状、面貌)，logos(论述)所组成 表明这是一门研究地球表面形状的学科。一、地貌学及第四纪地质学的研究内容1、地貌学、地貌学(geomorphology)研究内容一、地貌学及第四纪地质学的研究内容1、地貌学、地貌学(geomorphology)研究内容 地球表面形状，指地壳表面由岩石构成的起伏形态(如平原、高原、山脉、山峰、丘陵、河谷、盆地、悬崖等)，简称为“地形”或“地貌”。一、地貌学及第四纪地质学的研究内容1、地貌学、地貌学(geomorphology)研究内容 地貌学的研究对象是地貌或地形地貌学的研究对象是地貌或地形(lan
3、dforms)，即各种规模的地表起伏的，即各种规模的地表起伏的总和。地貌学是研究地表的形态特征、成总和。地貌学是研究地表的形态特征、成因、分布及其发育规律的科学。因、分布及其发育规律的科学。地质学视地貌为地质作用的历史产物，通过地貌去认识地质，故较突出地貌成因的分析与发育历史的重建；自然地理学视地貌为一项自然环境要素，注重人类活动受地貌的影响以及对它的利用与改造，故侧重人地关系的研究。一、地貌学及第四纪地质学的研究内容2、地貌学学科性质学科性质 第四纪是地质发展历史的最新阶段。1839年英国地质学家莱伊尔(ChLyell)提出把第四纪分为更新世(Pleistocene)和全新世(Holocen
4、e)。1932年国际第四纪会议又把更新世分为早、中、晚三期。一、地貌学及第四纪地质学的研究内容3、第四纪地质学学科性质学科性质（Quaternary geology）一、地貌学及第四纪地质学的研究内容3、第四纪地质学学科性质学科性质（Quaternary geology）第四纪地质学第四纪地质学是历史地质学的一是历史地质学的一个分支，并已成为个分支，并已成为独立的学科，其下独立的学科，其下限年代为限年代为250万年万年前。前。第四纪地质学是研究在第四纪时期中地壳、气候和生物界发展历史与分布规律的学科。(1)第四纪沉积物的形成，第四纪地层的划分和对比，拟定第四纪地质年表。(2)研究第四纪环境，包
5、括地壳运动的特征、气候的演化及生物界的发展历史，并由此产生一系列分支学科：新构造运动学、古冰川学、第四纪古地理学、古人类学等。一、地貌学及第四纪地质学的研究内容4、第四纪地质学、第四纪地质学研究内容：1、地貌学与第四纪地质学均属于地球科学。它们阐述地球最近代的历史。地貌学的研究在很大程度上是研究剥蚀与堆积的关系，而目前地表形态大都形成于第四纪，第四纪地层正是近期地貌演变的天然记录，因此，地貌学与第四纪地质学有着不可分割的联系。在地表形态形成过程的同时，在地表形态形成过程的同时，也就形成了第四纪沉积物的形成过程。也就形成了第四纪沉积物的形成过程。二、地貌学与第四纪地质学的联系 2、地貌学与第四纪
6、地质学不仅研究的时空范时空范围一致围一致、研究对象和内容类同研究对象和内容类同，而且研究方法亦有研究方法亦有许多相似的地方许多相似的地方区域调查、沉积物岩性、岩相分析、动力分析、地球物理方法、同位素测年、遥感遥测等新技术等，都是两者共同的研究方法二、地貌学与第四纪地质学的联系 3、在理论和生产实践上它们也有紧密联系 地貌工作者必需具有较充实的第四纪地质理论基础，才有可能对地貌发展的趋向进行预测性的研究研究第四纪地层时又往往借助于地貌学的方法。相辅相成，互相促进，成为兄弟学科。相辅相成，互相促进，成为兄弟学科。二、地貌学与第四纪地质学的联系 地貌学与第四纪地质学则研究地球表面及其环境，重点研究地
7、表与其他圈层、特别是岩石圈层间的相互影响和相互作用。三、地貌学及第四纪地质学与其他学科的关系 1、地貌学是地质学与自然地理学之间的边缘学科 研究地貌形成的内动力不仅要研究各种构造型式(褶皱，断层)和岩石性质对地貌发育的影响，而且要研究造成地貌的机制、时代、性质和强度等，这些都与大地构造学、岩石大地构造学、岩石学，新构造运动学学，新构造运动学等地质学的分支学科紧密联系三、地貌学及第四纪地质学与其他学科的关系 2、地貌学的理论和方法又是新构造运动和新构造运动和地震地质研究地震地质研究的重要手段，所以地质界认为地貌学是动力地质学或物理地质学的一部分 地貌形成的外动力与地球外部圈层息息相关，因而地貌又
8、是地理环境的组成要素。研究地貌的外动力需要有较深的自然地理学基础；自然地理学自然地理学以及自然地理学的综合研究，地貌又是主要的因素和条件，因此地貌学又是自然地理学的一个分支。三、地貌学及第四纪地质学与其他学科的关系 3、第四纪地质学是历史地质学的一个分支，它把第四纪自然环境作为其研究的主要内容 在研究气候与海面变化、新构造运动、生物界与古人类的演化中，必须要有丰富的动力地质学、地史学、沉积岩石学，考古学及自然地理学等的基础知识，同时它本身又构成这些学科的研究基础。三、地貌学及第四纪地质学与其他学科的关系 地貌学，第四纪地质学与上述各地球学科地貌学，第四纪地质学与上述各地球学科密切相关，彼此都利
9、用对方有关的理论方法来密切相关，彼此都利用对方有关的理论方法来从事自身研究，相互促进学科的发展。从事自身研究，相互促进学科的发展。三、地貌学及第四纪地质学与其他学科的关系 地貌学与第四纪地质学的研究在生产实践上地貌学与第四纪地质学的研究在生产实践上有广泛的应用价值。农业生产、工业和民用建设有广泛的应用价值。农业生产、工业和民用建设等都在现代地表和第四纪地层上进行，农业区划、等都在现代地表和第四纪地层上进行，农业区划、农田水利建设、水土保持、水电工程、道路工程、农田水利建设、水土保持、水电工程、道路工程、厂矿和港口建筑、地下水勘探、砂矿勘测等都需厂矿和港口建筑、地下水勘探、砂矿勘测等都需要进行地
10、貌与第四纪地质勘察工作。要进行地貌与第四纪地质勘察工作。四、地貌学及第四纪地质学的研究意义 1、农业生产方面、农业生产方面 不同地貌类型和第四纪沉积物对热量、光照、水分再分配和土壤性状有着不同影响，因此，地形高低、地面坡度和坡向、地面的物质结构等是形成不同农业生产类型的重要因素。为此结合农业生产编制的地貌图是农业区划的基础图。四、地貌学及第四纪地质学的研究意义2、工程建设方面、工程建设方面 在进行道路工程，水库坝址选择、河道港口整治、城市规划及厂址选择时，地貌与第四纪地质研究是必要的前期工作。四、地貌学及第四纪地质学的研究意义三峡工程鸟瞰3、砂矿和油田的普查与勘探 砂金、砂锡、钨砂、独居石及金
11、刚石等，是经各种外动力和坡积、冲积、洪积或冰川堆积等作用才富集成矿的。镍和铝土矿大多分布在古夷平面上的风化壳中；可依据砂矿分布特点来追溯原生矿床。在油田勘探和开发方面，利用河流、三角洲和湖泊沉积的特征和规律，研究油田沉积的环境，用岩相与古地理方法对比含油层，已作出有效的成绩。四、地貌学及第四纪地质学的研究意义竹叶状灰岩4、水文地质与工程地质 地下水的补给、循环和排泄密切受到地貌条件、沉积物的性质和地质构造的控制。浅层地下水的赋存于河床相的砂砾层中，除了与地貌条件有关外，主要取决第四纪堆积物的性质及其成因类型。第四纪堆积物的成分和岩相资料，能够提供找寻和评价地下水、工程建筑原料和工程地基的依据。
12、四、地貌学及第四纪地质学的研究意义济南豹突泉 四、地貌学及第四纪地质学的研究意义 研究地质学的一个非常重要的现实主义原理是“将今论古”，即用研究现代地质作用和现象的方法去了解地质历史时期的地质过程。为研究前第四纪的地质历史，第四纪地质学和地貌学的研究，乃是必须的。5、理论意义 第二节：地貌学的基本知识一 地貌形态二 地貌成因三 地貌分带一、地貌形态1、地貌基本形态 自然界的地貌形态常以单个形态或形态组合的形式存在。把地貌形态中较小较简单的形态，例如冲沟、沙丘、冲出锥等称为地貌基本形态。2、地貌形态组合 范围较大包括若干地貌基本形态的组合体称为地貌形态组合。一、地貌形态3、地貌形态特征 地形的形
13、态是多种多样的。按地形的形态特征对其进行描述和分类的学科，叫做形态描述学(Morphography)。高原、平原、斜坡、悬崖、丘、冈、阜、山高原、平原、斜坡、悬崖、丘、冈、阜、山(巅巅)峰；脊、桌地、盆地、垭、谷、阶地、穹、洞等等。峰；脊、桌地、盆地、垭、谷、阶地、穹、洞等等。4、形态测量特征 高度（绝对和相对）、坡度、地面切割程度等 5、地貌等级：第一级地形是大陆和洋盆。它主要是由于岩圈结构和岩圈运动的差异所造成的地形。第二级地形是在大陆和洋盆内，由于(新)构造运动类型和强度不同所形成的山岳、高原、平原等大规模的构造地形。一、地貌形态 5、地貌等级：第三级地形是由于外力作用对构造地形的改造所
14、形成的各种剥蚀地形和堆积地形；由各种地质构造形态(褶皱、断层等)所形成的地形。还可以以营力作用为指标分出四级、五级地貌形态类型。一、地貌形态例如：陆地平原流水地貌冲积平原河漫滩、阶地。地形的等级与成因是有一定联系的。所以，地形等级的划分，是地形成因分析的前奏和基础。一、地貌形态二、地貌的成因二、地貌的成因戴维斯三要素说戴维斯三要素说地质结构地质结构(岩石与地质构造岩石与地质构造)营力营力发育阶段发育阶段(时间和阶段时间和阶段)“地形是构造、作用和时地形是构造、作用和时间的函数间的函数”。岩性不同、地质构造不同、作用营力不同、经受作用的时间长度或发育所处的阶段不同，都会导致地貌形态不同。反过来说
15、，地貌形态的差别，可从岩性、构造、营力、历史或阶段等方面得到解释，或找出原因。三要素说的提出，明确了地貌形成的内因是岩石与构造，外因是营力，以及其形成过程需要一定的时间和必然经过不同的阶段。戴维斯三要素说戴维斯三要素说(一)地貌形成的物质基础 地质构造和岩石1地质构造地质构造 地貌对构造的适应性：地貌的发育与构造线相一致或部分一致 大地构造单元是地貌发育的基础。中国的大地貌单元，即山地、高原、盆地、平原等在平面上的排列组合形式，其形成主要受大地构造的控制。地质构造是地貌形态的骨架，在地质构造影响下，出现各类构造地貌，如褶皱山、断块山等。顺构造地形顺构造地形 正向构造（背斜、穹隆、地垒）与高地相
16、一致，负向构造（向斜、构造盆地、地堑）与低地相一致，此两者称为顺构造地形。逆构造地形逆构造地形 正向构造与低地相一致，负向构造与高地相一致，称为逆构造地形2岩石性质岩石性质 岩石性质对地貌的影响，实质上就是指岩石对来自外界的物理作用和化学作用的反映。通常在地貌研究中所说岩性的坚硬和软弱，或者岩石抵抗侵蚀能力的强和弱，就是这种影响程度的表现。一般说来，砂岩、石英岩、玄武岩、砾岩等属于坚硬岩石，泥岩、页 岩等属于软弱岩石。由于岩性所引起的差别风化和差别侵蚀的结果，坚硬岩石通常表现为突出的正向地貌(山地、丘陵等)，相对软弱岩石出露之处，地貌上形成负向地貌(谷地、盆地等)。岩性对地貌的影响，在那些经历
17、了长时期剥蚀的地区表现最明显。岩石坚硬和软弱，抗侵蚀能力的大小都只是一个相对概念，它与岩石所处的自然环境有很大关系。花岗岩，分布在我国北方常呈高大险峻的山地(如华山、泰山、黄山等)，而在华南地区则成馒头状丘陵；前者地形起伏明显，后者地势变化和缓。花岗岩球状风化(二)地貌形成的动力 地貌形态千姿百态，但形成地貌的动力主要有两类，即内力作用和外力作用。地貌的形成发展是内外力相互作用的结果。1、内力作用造成地壳的水平运动和垂直运动，并引起岩层的褶皱、断裂、岩浆活动和地震等。除火山喷发、地震等现象外，内力作用一般不易为人们所觉察，但实际上它对于地壳及其基底长期而全面地起着作用，并产生深刻的影响。地球上
18、巨型、大型的地貌，主要是由内力作用所造成的。2、外力是指地球表面在太阳能和重力驱动下，通过空气、流水和生物等活动所起的作用。它包括岩石的风化作用，块体运动，流水、冰川、风力、海洋的波浪、潮汐等的侵蚀、搬运和堆积作用，以及生物甚至人类活动的作用等。外力作用非常活跃，而且易被人们直接观察到。3、人类活动在现代技术社会里已成为一种重要的地貌营力，能产生许多新的人工(为)地貌，如堤坝、人工湖、护岸工程、城镇建筑群等，也能夷平破坏一些地貌。内、外力作用的时间也是引起地貌差异的重要原因之一。作用时间长短不同，则所形成的地貌形态也有区别，显示出地貌发育的阶段性。急剧上升运动减弱初期出现的高原，随着时间的推移
19、，高原在外力侵蚀下，破坏殆尽，成为崎岖的山区；再进一步发展，则可转化为起伏和缓的丘陵。(三)影响地貌形成发展的时间因素 在一个地带内，地形的发展表现出一种与其他地带不同的特点，叫做地形发展的地带性。主要有大地构造地带性大地构造地带性和气候地带性气候地带性三、地貌的地带性三、地貌的地带性 气候是地貌形成的重要因素之一。气候(主要为温度和降水量)决定着外力的性质和强度，从而影响到其塑造的地貌。(一)气候与地貌 在不同的气候条件下，风化作用的性质和侵蚀作用的强度都有明显差异。现代流水侵蚀强度最小的气候区：降水少的中纬度干旱区；降水少且低温的极地和亚极地冰缘区；高温多雨但植被繁茂的热带区。现代流水侵蚀
20、强度最大的气候区在雨量中等植被并不茂密的中纬度温湿区。气候也直接影响风沙作用、冰川作用和岩溶作用等的强度。形成地貌的外力受气候控制，地球上气候呈现分带性，故地貌的空间分布亦具分带性。(二)气候地貌分带1冰雪气候地貌带 、冰川气候地貌区 为高纬极地和高山雪线以上的地区，年平均温度在0以下，终年为冰雪覆盖，冰川作用占绝对优势，其次还有冰冻风化，发育冰川地貌和冰水地貌。冰川气候地貌区 、冰缘气候地貌区 为年平均温度在0 上下的无冰盖的极地和亚极地以及雪线以下、森林线以上的高山带，冰雪融水渗入土层，形成多年冻土层。冻土表层发生日周期性和年周期性的解冻，故冻融作用占优势，其次是雪蚀作用；由于高压反气旋中
21、心的存在，风力作用也很重要。此区发育各种冻土地貌。冰缘气候地貌区 主要分布在中纬度，年平均温度在10 左右，降水量约800毫米。本带流水作用占优势，流水地貌发育。此带沿纬向变化较大，地貌发育也有较大差别。2温湿气候地貌带 在副热带高压带和温带大陆中心，气候极端干燥，降水极少。年降水量一般在250毫米以下，且降水非常集中，而蒸发量则远大于降水量(大几倍、几十倍甚至百倍)，所以相对湿度和绝对湿度都很低。在温度方面，则有两种情况：一种是温带干旱区，冬寒夏热(如我国新疆北部)，年温差和日温差都很大，年温差可达60 70 以上，日温差可达 35 -50 ；另一种是热带亚热带干旱区(如非洲北部)，寒冷月份
22、的平均温度不低于 0 ，所以年温差较小，仅日温差较大。3干旱气候地貌带干旱气候地貌带 干旱气候地貌带植被极为贫乏，地面裸露，物理风化作用强烈。经常性水流缺乏，只有由暴雨形成的暂时性水流(洪流)。风力作用盛行。风力作用和干燥剥蚀作用成为这里的主导外力。风成地貌大规模发育，形成大面积沙漠和戈壁。在干旱区与湿润区之间的过渡带，为半干旱区，年降水量约400毫米，降水比较集中，片流、冲沟发育，广泛分布黄土并发育特有的黄土地貌。位于赤道和低纬，降水量和蒸发量都很大，但前者要超过后者。年平均降水量在 1 000毫米以上；最冷月温度大于18 ，没有真正的冬天。由于气候高温多雨，地面植被茂密，生物化学风化作用极
23、其突出，使基岩受到强烈分解，广泛发育深厚的砖红土型风化壳，如巴西结晶岩上的红色风化壳厚度普遍超过100米。本带虽降水丰富，但由于化学风化盛行，植被繁茂，河流中碎屑物质含量少，因而侵蚀作用反不如温湿气候区强烈。4湿热气候地貌带湿热气候地貌带 湿热带的可溶盐(主要是石灰岩)分布区，高温多雨、植被茂盛的生物气候条件十分有利于岩溶作用，岩溶地貌得到充分的发育，形成了大规模的峰林地貌。海滨，生长着热带生物红树林和珊瑚，通过它们的生命活动，形成特有的热带生物海岸红树林海岸和珊瑚礁海岸。红树林海岸红树林海岸第三节 第四纪地质学的基本问题一 第四纪的基本特点二 第四纪地质年代表三 第四纪沉积环境和沉积物成因类
24、型一、第四纪的基本特点 人类的出现一、第四纪的基本特点 大规模的冰川作用一、第四纪的基本特点一、第四纪的基本特点十分活跃的地壳运动二、第四纪地质年代表地质时代气候分期第四纪全新世(Q4)冰后期更新世晚更新世(Q3)玉木冰期里斯玉木间冰期里斯冰期中更新世(Q2)民德里斯间冰期民德冰期早更新世(Q1)民德群智间冰期群智冰期群智多脑间冰期多脑冰期 三、第四纪沉积环境和沉积物成因类型1、第四纪沉积物的沉积环境 第四纪沉积环境指形成松散碎屑物的水动力条件、生物、地貌、物理与化学条件等。因为沉积环境包括堆积和侵蚀环境，沉积物来源于侵蚀区，而侵蚀区具有不同的风化过程、搬运条件等，使沉积物的成分、结构和构造也
25、不相同。“将今论古”的研究方法。即从现代沉积环境研究人手，查清在一定环境下形成的沉积物特征，从而与古地理环境相对比，恢复其古地貌与古动力条件。因此，对现代沉积物的研究，是解决古代沉积环境的物质基础。1、第四纪沉积物的沉积环境1、第四纪沉积物的沉积环境 第四纪沉积物和其他地质历史时期的沉积物不同，具有以下特征。陆地上第四纪沉积物除在特殊条件下固结坚硬之外，一般呈松散状态或半固结状态。在松散堆积物中，生物化石保存较丰富，在海相地层中，微体生物遗体化石分布广泛。2、第四纪沉积物特征 第四纪陆相堆积物因受内、外力地质作用，地貌、岩石性质、气候，水文等因素影响，形成不同类型的堆积物，所以无论是在地层性质
26、、厚度以及空间分布上都多变化。有时在很短的距离内，同一时代的堆积物，相变化较大，有时在同一层位中，所含的化石也很不稳定 第四纪堆积物在形成时，同时遭受外界营力破坏，很难保存其原始状态。由于地貌部位遭受到破坏，使得第四纪堆积物处于不同高度，增加了地层对比的困难。2、第四纪沉积物特征第四纪是人类出现与发展的时代。人类的活动，给第四纪增添了光彩，给第四纪沉积物带来明显的特色。人类化石与文化遗址成为第四纪地层的重要标志之一，是研究第四纪地质的重要内容。2、第四纪沉积物特征3、第四纪沉积物的成因类型残积(el)：基岩遭受风化作用后(包括物理、化学与生物风化作用)，残留原地的产物，一般未经搬运。包括残积物
27、、土壤与风化壳。风化剖面一般由下至上分为基岩带、弱风化带、中等风化带和强风化带。3、第四纪沉积物的成因类型坡积(dl)：在重力作用下，由雨水与雪水冲刷搬运，在山坡与山脚下堆积起来的风化产物。3、第四纪沉积物的成因类型重力堆积(xd)：在重力作用下，崩塌的巨大石块与乱石，搬运至山坡或山麓堆积的粗粒碎屑物，又称坠积物。3、第四纪沉积物的成因类型滑坡堆积(del)：在重力、地下水和地表水作用下，整个岩体沿斜坡下滑，产生的堆积物。3、第四纪沉积物的成因类型长江新滩滑坡.土溜堆积(又称泥流堆积)(s或df)：斜坡的土层经充分渗透雨水浸湿后，成塑性状态，在重力作用下，沿着坡面向下滑动，形成堆积物。3、第四
28、纪沉积物的成因类型冲积(a1)：河流堆积，又称淤积物，主要分布在河谷地带内。3、第四纪沉积物的成因类型洪积(p1)：暂时洪水形成的堆积物。主要分布在山谷口或山前平原o 3、第四纪沉积物的成因类型湖积(l)：湖水在湖盆里的堆积物，包括机械、化学与生物的作用所形成的各种堆积物。3、第四纪沉积物的成因类型.沼泽堆积(h)：由生长茂盛的植物，在经常积水的沼泽地，以生物与化学作用为主形成堆积物。3、第四纪沉积物的成因类型.海相沉积(m)：由波浪或海流搬运作用、化学作用与生物作用形成的堆积物。包括滨海、浅海、深海和泻湖等地区的沉积物。如珊瑚礁与海滩岩、海成淤泥质堆积物等。3、第四纪沉积物的成因类型化学堆积
29、(eh)：由各种化学作用形成的沉淀物。3、第四纪沉积物的成因类型.冰碛(gl)：是冰川搬运和堆积的物质。一般分两大类：冰川在运动过程中搬运的物质，叫运动冰碛；经冰川搬运后堆积下来的物质叫堆积冰碛。一般所说的冰碛，即指堆积冰碛。3、第四纪沉积物的成因类型冰水沉积(fgl)：是冰川融水沉积物，由砾石和砂粒组成。它不同于冰碛，有一定分选性和层理结构，与一般河流冲积层不同之处，在于其中夹有大漂砾和冰碛透镜体，并且同冰碛层有紧密的接触关系。常是地下水的良好含水层。3、第四纪沉积物的成因类型冰湖沉积(lgl)：冰湖又叫冰川湖。由冰川掘蚀或冰碛堵塞等原因形成的凹地积水而成的湖泊。前者称冰蚀湖，后者叫冰碛湖。
30、冰水搬运的物质在冰湖中沉积，叫冰湖沉积 3、第四纪沉积物的成因类型3、第四纪沉积物的成因类型风积(cal)：由风力吹扬作用，形成风成砂和风成黄土等堆积物。火山堆积()：火山熔岩流与火山喷发碎屑在地表的堆积物，如火山弹、火山碎屑物、火山砂与火山灰等。3、第四纪沉积物的成因类型人工堆积(a)：由人工作用所形成的堆积物。现在人类活动已成为物理变化，化学变化的一个十分活跃的营力，有些变化，在正常的地质作用下，需要几千年，上万年才能实现，人为的作用能缩短到几天时间就能实现。3、第四纪沉积物的成因类型洞穴堆积(gr)：由洞穴中重力堆积的角砾，及地下水机械和化学作用在岩石裂隙和溶洞内沉积的石钟乳、石灰华和地下河、湖沉积的砂砾粘土等。3、第四纪沉积物的成因类型
