中国第四纪地质学与地貌学的研究进展
第四纪地质学与地貌学的研究，不仅可以丰富地球科学的基础理论，而且在国民经济建设和生态环境保护和治理中发挥着重要作用，因此第四纪地质学与地貌学的研究既有理论意义，也有实际意义。下面重点论述它的实际意义，主要包括以下几个方面。
1. 矿产资源勘查
第四纪沉积物中蕴藏着各种砂矿，如金、金刚石、锡石、钨矿、独居石、金红石、钛铁矿、锆石等砂矿。砂矿的形成不同于原生矿产，由于砂矿的形成和赋存与第四纪沉积物及地貌关系密切，因此在第四纪砂矿的勘查过程中，必须应用第四纪地质学及地貌学的原理来寻找矿床，分析砂矿形成的条件，砂矿层的成因、岩性及分布，砂矿埋藏的古地貌特征，恢复现代水文网的发展和演变，并根据古代埋藏谷地、阶地、岩溶等为勘探砂矿提供可靠依据，弄清砂矿的物源和原生矿床的位置，正确地对砂矿进行评价。许多特殊的第四纪沉积物本身就是矿产资源，如泥炭、石膏、岩盐、钾盐、石英砂等。
2. 水文地质
第四纪地质和地貌是水文地质和工程地质的基础资料。随着国家经济建设和工业的发展，以及人们生活水平的提高，工农业用水和生活用水量日益增加，其重要的水源之一是地下水，而大量地下水储存于第四纪堆积物中。第四纪沉积物的岩性、厚度、成因和年代，对地下水的形成、分布、埋藏、水质、水量和运动规律都有直接影响。我国地域辽阔，环境复杂，不同地区存在不同性质的地下水资源的开发和利用问题，如华北平原的埋藏古河道问题，沿海平原地区在海平面升降交替过程对地下水水质的影响，我国西南广大岩溶地区的地下水利用等，都会遇到一系列的地貌与第四纪地质问题。
3. 工程地质勘探
第四纪沉积物是各种工程建筑的基础，如在水坝、水库、渠道、港湾、楼房、工厂和电站等建设中，都需要了解沉积地层的工程力学性质、岩性的三维变化、地基的稳定性、断层的活动性。各种工程的设计和管理，要求避开不利的因素，如滑坡、泥石流、地面塌陷、活动断层等。在大型工程修建之前，需要进行地震危险性研究，如断裂的活动性质、地壳的升降幅度、地震的危害性等，还要进行有关工程稳定性的第四纪地质研究。
4. 环境地质和灾害地质
第四纪以来的火山活动、地震活动和构造运动的研究，对预防自然灾害有重要意义。环境地质、地貌问题的研究对港口、城市规划与建设可以提供重要的基础地质资料。另外，一些地方性疾病与第四纪沉积物的成因、岩性以及地貌位置等密切相关，如碘缺乏症多发生在山区，氟中毒症多出现在干旱的平原区，肝炎和肝癌多分布在地形低洼水流不畅的沼泽和三角洲地带。近年来，人类活动对地质地貌动力的影响，以及对气候变化、海平面升降的影响也日益引起人们的注意。
5. 农业生产
不同地貌类型和第四纪沉积物对热量、光照、水分和土壤性状有着直接影响。地形高低、坡向和坡度、地面物质结构是形成不同农业生产类型的重要因素。农业生产的物质基础是土壤，而不同的气候带形成了不同的土壤类型，不同岩性决定了土壤的物质成分，不同地貌位置影响了土壤的厚度和含水性。因此，第四纪地质和地貌研究成果，往往可以对农业生产规划的编制、农田水利建设、水土保持等起到重要的指导作用。
1. 第四纪地质学的概念
第四纪(Quaternary)是地球发展历史中最新的一个纪，延续的时间比较短暂，按现今多数从事第四纪地质学研究者的观点，是指距今 2. 60Ma 以来的历史。如果把地球的历史缩短为365 天的话，那么第四纪即开始于除夕之夜的 19 点(图 1-1)。在地球演化的历史上，第四纪虽然时间短暂，但与人类的关系却非常密切。在这个时期，人类得到快速进化，成为地球上迄今最为高等和最为智慧的动物，而且还发生了很多重要的地质事件，如气候变迁、海平面波动、植被更替、火山喷发、青藏高原快速隆升等，这些事件都对我们赖以生存的环境和资源产生了重大的影响。第四纪这一名称曾在 2004 年出版的国际地层表中被取消了，但在 2008 年新出版的国际地层表中又恢复其名称，还是把它作为新生代中一个纪来处理。
图 1-1 地球历史的划分(按 365 天计算)
第四纪地质学(Quaternary geology)是研究在第四纪时期发生在地球表层的各种地质事件及其动力机制的一门学科。第四纪是地球历史中一个环境很不稳定的时期，地球表层的环境发生过巨大的变化，有些地区的面貌与现今大相径庭，如中国东部的渤海、黄海、东海等在第四纪的某些时期完全出露海面，是一片陆地景观，而有些时期，海岸线可深入到北京，上海是一片汪洋; 在某些时期，华北和西北地区为亚热带气候，曾有象群的分布，而有些时期，气候却非常的寒冷，在中国的东部山地可能有冰川发育，北美的大部地区被厚厚的冰川所覆盖，北欧也是一片冰原景观。第四纪地质学就要研究这些地质事件发生的背景、演变过程、驱动机制等，弄清这些地质事件发生的规律，以便预测地球表层未来可能发生的地质事件和环境变迁。
2. 地貌学的概念
地貌学(Geomorphology)是研究固体地球表面的形态特征、成因、演化和分布规律的一门学科。固体地球表面的形貌千姿百态，成因也各不相同。有海拔 8844. 43m 高的珠穆朗玛峰，也有位于海平面以下-11034m 深的马里纳亚海沟; 在陆地上，有高低起伏的崇山峻岭，也有一望无际的大平原; 在海底，有绵延 70000 多千米的巨大山脉(大洋中脊)，也有呈孤立状的海山; 在中国，有沟壑纵横的黄土高原，也有一马平川的华北平原。所以固体地球的表面是一幅由各种地貌镶嵌而成的美丽 “画卷”，同时也记录了固体地球表面的演变过程。地貌学不仅要研究这些地貌的形态特征和变化，而且还要研究各种地貌的分布规律和演变过程，研究地貌的形成和演变与各种动力的关系，以及地貌的未来发展。
图 1-2 第四纪地质学与地貌学的关系
按照现今的学科分类，第四纪地质学属于地质学的范畴，为地质学下属的一个二级学科; 而地貌学属于地理学的范畴，作为自然地理学的一个分支。尽管如此，第四纪地质学与地貌学关系密切，它们是从两个不同的角度研究地球表层的性质(图1-2)。任何一种外力地质作用，在塑造地貌的同时，也形成第四纪堆积物。第四纪地质学主要是从沉积物的角度研究地球表层的特性，如沉积物的形成和特点、构造运动、气候变迁、环境记录等，而地貌学是从地表形貌的角度研究地球表层的特性，如地形的高低、起伏、分布、演化等。在实际工作中，研究地貌的同时，也必须研究相关的第四纪沉积物，它们的研究成果互为补充，互为验证。
中国第四纪地质学与地貌学的形成与发展凝聚了我国老一辈第四纪地质学家和地貌学家的心血，其中李四光、杨钟健、袁复礼、任美锷、刘东生、施雅风等一批中国第四纪地质学与地貌学的奠基人做出了巨大贡献。
中国第四纪地质与地貌的研究主要集中在第四纪冰川和地貌、海岸带第四纪和地貌、西北黄土地区第四纪地质和地貌、古人类、活动构造等方面。
1. 第四纪冰川及古环境研究
在第四纪冰川研究方面，自 20 世纪 80 年代以来取得巨大进展，其中包括南极冰盖和北极冰盖的考察研究，青藏高原冰心研究，山岳冰川编目以及冰川融水径流研究，中国西部的冰川地貌，中国东部第四纪冰川遗迹与环境的新认识等等。
中国科学家对南极的研究起步较晚，1982 年谢先楚首次在澳大利亚凯西站越冬考察，对末次冰期冰心做了大量细致研究。到 2008 年，中国已组织了 24 次南极考察，并建立了长城站和中山站。1990 年秦大河首次横穿南极大陆做科学考察，研究深入到稳定同位素 δ18O，δD 和过量氘(ex D)分布特征变化及其与古气候记录的意义。这些相关研究表明我国南极冰川学研究登上新的台阶。2004 年 7 月在挪威的斯匹次卑尔根群岛的新奥尔松建成了我国北极第一个科学考察站———黄河站。
与此同时，在 80 年代中期展开了对祁连山敦德冰帽的冰心研究，取得了比孢粉等其他资料更加详细的全新世气候波动的证据。1992 年，姚檀栋等又对西昆仑山古里雅冰帽(6300m，中亚最大的冰帽)进行了冰心研究，钻取了时间跨度 10 万年以上的冰心，这对于重建青藏高原晚更新世以来的气候和环境变化具有重要意义。
由施雅风主编出版的 《中国冰川与环境》(2000)一书总结了我国西部地区第四纪冰川和环境研究的重要成果。关于中国东部第四纪冰川遗迹的争论，在这一个时期也做了些工作。李四光于 20 世纪 20 年代提出在太行山、庐山、黄山等中低山存在第四纪冰川遗迹，并可划分为4 次冰期。他的冰期划分一直作为中国东部冰期划分的标准沿用至今。1980 年开始，部分冰川学家通过大量野外考察，并联系黄土沉积、孢粉分析、古脊椎动物、红色风化壳等研究，提出了不同的认识(施雅风等，1989)，其成果反映在 《中国东部第四纪冰川与环境问题》一书中。近年来关于中国东部第四纪冰川的争论已经逐渐冷却下来。
2. 西北黄土地区第四纪地质研究
中国第四纪研究的突破在于中国黄土研究方面的进展，建立起第四纪环境变迁的时间序列。目前全球变化研究中已建立了多种多样的环境变化时间序列，其中中国黄土、深海沉积和极地冰心是第四纪研究中的三大支柱。而黄土由于其特殊的地理位置和形成方式，成为一种第四纪古环境、古气候信息的非常理想的载体。中国的黄土研究，大致经历了如下 4 个大阶段。
近代黄土研究 中国黄土研究的开端与外国地质学家的参与密不可分。19 世纪，庞培利(R. Pumpelly)打开了中国黄土研究的大门，他提出了黄土湖泊沉积说。李希霍芬(F. VonRichthofen)否 定 了 庞 培 利 的 湖 泊 沉 积 说， 成 为 黄 土 风 成 说 的 鼻 祖。 奥 勃 鲁 契 夫(B. A. Obruchev)将黄土分为热黄土和冷黄土，第一次揭示了黄土的二元性和区域性意义。中国地质学家从1920 年开始黄土研究。1930 年，德日进(P. Teilhard de Chardin)和杨钟健对黄土做了地层与古生物方面的研究。在这一开创性的工作中，他们将黄土划为两大部分: 上部马兰黄土，下部红色土 A、B、C 带; 并按其中所含古脊椎动物化石将第四纪划分为早、中、晚期。
20 世纪 50 年代，中国黄土研究的新高潮 为中国黄土研究做出巨大贡献的刘东生院士在这个时期做了很多工作。1957 年，刘东生院士等分出老黄土(早于马兰黄土)和新黄土(马兰黄土及其以后黄土)，他与张宗祜院士(1962)将早、中更新世黄土命名为午城黄土和离石黄土，并于 1964、1965、1966 年分别出版了 《黄河中游黄土》、《中国的黄土堆积》和 《黄土的物质成分和结构》，奠定了中国黄土研究的基础。朱显谟、石元春等研究表明，黄土层所夹的红色条带，实质上是一种褐色土型的古土壤层。这一成就，使人们对黄土有了一个全新的认识，从而确认了巨厚的黄土高原是由 260Ma 以来沙尘暴的形式沉积而成的; 而干旱的沙尘暴时期中间又有多次气候变得温暖湿润的时期，形成古土壤。在这个时期，张宗祜院士对黄土高原黄土的工程性质进行了细致的研究。
20 世纪 70 年代以来，测量实验阶段 随着古地磁学、地球化学、同位素地球化学、年代学等新学科新技术的发展，黄土的研究从肉眼观察进入到观察与测量实验相结合的阶段。磁化率开始被当作反映第四纪环境变化的气候替代性指标，并进一步促使将黄土与深海沉积、冰心进行全球对比。
20 世纪 80 年代中期以来，定量化和对比研究阶段 安芷生院士提出黄土和古土壤分别代表古气候环境冬季风和夏季风的模式，将研究的主要方向对准了黄土与古土壤的形成以及解译其环境信息。其后，丁仲礼院士利用黄土和古土壤中粒径为 0. 002～0. 010mm 的颗粒含量比值作为冬季风搬运强弱的代用指标; 并得到与深海氧同位素吻合的粒度曲线。郭正堂利用黄土与古土壤中的 FeO 和 Fe2O3所代表的风化强度比值作为夏季风的代用指标，亦可与深海氧同位素进行对比。丁仲礼院士经过对比研究发现: 黄土与古土壤序列的变化自 180 万年以来，与深海沉积物氧同位素的旋回几乎可以一一对比，从而将大陆冰盖和海冰同内陆气候变化联系起来。在 1985 年，刘东生等出版了 《黄土与环境》一书，是对这个阶段早期研究的总结。后来，张宗祜等出版了 《中国黄土》(1989)一书。孙建中出版了 《黄土学》(2005)，论述了黄土的各个方面。
目前黄土研究的领域，主要集中在粒度、古生物学、地球化学、环境磁学等方面。这些方面的进展标志着中国黄土的研究已经处于世界领先地位。
3. 青藏高原第四纪地质和地貌研究
虽然在 20 世纪 50 ～60 年代我国 4 次组织了对青藏高原的科学考察，并取得了一些显著的成果，但限于当时的条件，考察的地区和内容都比较局限。1973 年，中国科学院再次组织了队伍庞大且考察内容广泛的青藏高原综合科学考察，并出版了 《青藏高原科学考察丛书》。其中相关的第四纪地质与地貌的考察成果主要反映在 《西藏第四纪地质》、《西藏冰川》、《西藏地貌》、《青藏高原隆起的时代、幅度和形式问题》等书中，这是新中国成立以来最重要的成果之一。
1993 年，由诸位院士领导的 “青藏高原形成演化、环境变迁与生态系统研究” 的国家攀登项目，再次把青藏高原研究推向高潮，并取得了一系列的重大进展，又出版了 《青藏高原研究丛书》。总结了青藏高原的隆升过程及其环境变化、青藏高原隆升过程对中国的季风形成和发展的影响，提出了 340 万年以来的 3 次构造运动(青藏运动、昆黄运动、共和运动)，青藏高原在第四纪时期不同阶段的高度，在距今 80 万～60 万年全面进入冰冻圈，才真正发育成为地球上的第三极。青藏高原隆起引起了其周边的新构造运动，形成了一系列的活动断裂，其中东缘的断裂活动异常强烈，形成了我国地震活动强烈的南北地震带，2008 年 5 月 12 日的汶川 8. 0 级大地震就发生在该带上。
有关青藏高原在第四纪是否存在大冰盖的问题一直存在争议，其焦点是: 一是否存在过?二如果存在，那是在什么时代? 这些问题还有待今后的深入工作来解答。
4. 长江和黄河的研究
青藏高原的研究也带动了对我国两大河流———长江和黄河的形成演化研究。长江发育的历史一直是地貌学家关注的问题，沈玉昌(1965)对长江上游河谷地貌进行了研究，总结了金沙江河谷地貌的特征，袁复礼(1958)、任美锷(1959)等对金沙江石鼓湾是否由河流袭夺而成进行了研究。长江三峡的切穿是实现长江全线贯通的关键河段，研究表明三峡的切穿时间应在早更新世晚期到中更新世的初期，研究还表明金沙江的全线贯通也大体发生在这个时期。2006 年，杨达源等出版了 《长江地貌过程》 一书，对长江地貌和形成过程进行了总结。
黄河的研究在这个时期也取得一系列的进展。黄河三门峡的贯通与长江三峡的贯通具有同等的意义，虽经过众多的科学家研究，但在贯通的时间上尚没有达成一致的意见，不少的学者认为三门峡的切穿发生在早更新世晚期到中更新世初期，与长江三峡的切穿时间基本同时。其次是黄河上游地区的几大峡谷的切穿，龙羊峡在约 15 万年前切穿，若尔盖的古湖消失在晚更新世晚期，在晚更新世末期黄河延伸到现今的黄河源区。在晚更新世，黄河上游地区发生了水系的重大调整。
这个时期还研究了长江和黄河的演化过程与青藏高原隆升的关系。
5. 古人类的研究
在20 世纪初，北京周口店地区 “北京人”的发现被认为是我国在20 世纪古生物化石研究方面最重要的两大发现之一，她的发现不仅填补了东亚地区古人类化石的空白，而且把人类的历史向前推进了几十万年，更有意义的是发现了最早的人类用火痕迹。后来，钱方在云南元谋发现了 “元谋人”(1965)，把人类的历史推进到距今约 170 万年。
在 20 世纪 70 ～90 年代，在湖北、重庆、安徽、江苏、陕西等地发现了丰富的直立人化石和石器，尤其是在湖北建始发现的 “建始人”和重庆巫山发现的 “巫山人”，揭示我国人类历史超过了 200 万年。这些发现确立了中国东部地区在人类演化历史中占有重要的地位。在百色盆地、汉水流域、蓝田盆地发现了手斧，从而否定了 “莫氏线”的存在，证实在东亚地区同样存在手斧文化。
思考题
1)第四纪地质学与地貌学研究的价值?
2)从第四纪地质学和地貌学的发展历程我们能得到哪些启示?
3)中国对第四纪地质学与地貌学的贡献?
地貌学及第四纪地质学的研究对象和内容
答：综上所述，第四纪地质学的研究对象是第四纪堆（沉）积物。目的是通过对第四纪堆积物的观察研究，认识第四纪堆积物的岩性特征、成因类型、时代划分，揭示第四纪气候、生物、地层、新构造运动和地壳发展历史的规律性。（三）地貌学与第四纪地质学的联系 地貌是研究地表形态的，而大部分地貌又是第四纪形成的，...
中国第四纪地质学与地貌学的研究进展
答：中国第四纪地质学与地貌学的形成与发展凝聚了我国老一辈第四纪地质学家和地貌学家的心血,其中李四光、杨钟健、袁复礼、任美锷、刘东生、施雅风等一批中国第四纪地质学与地貌学的奠基人做出了巨大贡献。 中国第四纪地质与地貌的研究主要集中在第四纪冰川和地貌、海岸带第四纪和地貌、西北黄土地区第四纪地质和地貌、古人类、活...
地貌及第四纪地质
答：地貌学及第四纪地质学是在人类长期的生产实践中发展起来的,它在国民经济的生产建设中具有重要作用。在进行水文地质和工程地质工作时,必须先研究地区的地貌条件和第四纪地质情况,这是水利及各种工程建设必不可少的基础工作之一。 地貌学是研究地球表面形态及其成因、发展和分布规律的科学。 地球表面的各种地貌组合中,规模...
第四纪地质学和地貌学的研究对象、任务和内容
答：因此,第四纪沉积物的研究是第四纪地质研究的基础。 2)第四纪气候变迁和海平面波动的研究。第四纪时期的一个非常显著的特征是气候在总体降温的背景下发生剧烈的波动,由此引发冰期(冷期)与间冰期(暖期)、湿润期与干旱期、高海面与低海面之间的频繁波动。第四纪地质学要研究气候波动的空间尺度、时间尺度和变化幅度,及其...
第四纪地质学与地貌学的研究意义
答：第四纪地质学与地貌学的研究，不仅可以丰富地球科学的基础理论，而且在国民经济建设和生态环境保护和治理中发挥着重要作用，因此第四纪地质学与地貌学的研究既有理论意义，也有实际意义。下面重点论述它的实际意义，主要包括以下几个方面。1. 矿产资源勘查 第四纪沉积物中蕴藏着各种砂矿，如金、金刚石、锡石...
第四纪地质学及地貌学的实践和理论意义
答：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。土壤的形成与第四纪气候、地形、堆积物、水文和植物群落直接相关。所以，第四纪地质学和地貌学的研究，也可为...
第四纪地质与地貌调查的工作程序
答：图 1-4 工作流程图 第四纪地质学与地貌学的研究对象同样是固体地球表面，研究内容大都属于地质学的内容，故其工作方法与地质学的工作方法基本相同，工作程序可分为如下 3个阶段(图 1-4)。1. 准备工作阶段 在野外工作开始之前，必须详细收集前人研究成果和资料，并编写工作计划书。收集资料包括研究区和...
地貌学及第四纪地质学-外地质营力作用下的沉积物(堆积物)的特征
答：地貌学与第四纪地质学：探讨外地质营力作用下的沉积物特性 风化地貌与残积物的交流 风化作用的结晶，我们称其为残积物，它是基岩经过长时间风化后的产物，具有独特的性质。残积物的成分紧密相连，包括岩石、矿物和化学成分，与下伏的基岩息息相关。它们是未经搬运和磨圆的原地风化物质，保持了基岩的原始...
第四纪地质学及地貌学的研究内容
答：(2)与第四纪地质现象的特点相适应,有一些不同于前第四纪地质历史的研究方法。例如,冰期和间冰期划分的方法、地貌学的方法以及考古学和古人类的研究方法等等。 (3)第四纪地质现象与人类的关系特别密切,因而具有特殊的实践意义。 (4)第四纪地质现象保留完好,而且其地质过程仍在继续进行。研究这些现象和过程,有助于揭示...
第四纪地质学与地貌学的发展阶段
答：从 20 世纪 50年代末开始，美国、法国、前苏联等国家的一些科学家在北极、南极和一些高山地区进行冰心的古气候研究，获得了很好的古环境记录，并发现了一些重要的气候事件，如 D-O 循环，大大地推动了第四纪地质学的发展。我国的冰心研究始于 20 世纪 80 年代。另外，在古气候记录研究方面也得到扩展，...
