Question

第四纪地层划分对比的原则与方法

Answer 1

地层是过去地质历史中各种自然地理要素变化和地壳变动的记录。对它的研究和划分对比，有助于恢复第四纪地质历史，指导地下水和砂矿床勘查以及工程勘测设计。

在研究一个区域第四纪地层时，首先应根据沉积层接触关系、地貌位置高低和风化程度等，拟定区域地层形成的相对顺序。常见地层接触关系有连续接触、侵蚀接触、渐变（过渡）接触、假整合接触和不整合接触等。只有将地层形成的相对先后顺序搞清楚，才能为地层划分对比打下基础。

第四纪地层划分对比的目的是：在一定范围内，根据第四纪发生的主要事件，如气候变化、哺乳动物演化、人类及其文化发展、地貌变迁、新构造运动等方面的相似性与差异性，并配合年代学数据，对地层进行不同尺度的异时性（地层划分）和同时性（地层对比）综合分析，以确定第四纪地层的地质时代。

由于第四纪时间很短，生物和气候变化是逐渐的；沉积物以陆相为主，结构疏松；岩性岩相变化大；化石不易保存。因此，对于第四纪地层，只采用老地层的一般划分对比方法，往往不能客观、全面地反映第四纪地层的情况。还必须考虑沉积物形成时的地质作用，综合利用其他方法，如古气候法、古人类与考古法、古生物地层学法、岩石地层学法、地貌分析法、古地磁法、地层同位素年龄测定法等。当然，古气候法、古生物地层学方法和岩石地层学方法仍然是第四纪地层划分对比的基本方法。根据第四纪及第四纪地层的特点，第四纪地层划分对比的主要原则与方法有：

（一）古气候学原则与方法

第四纪全球性或大区域性气候冷暖（干湿）旋回变化既有时间先后，又有一定趋势特征，因此可以作为第四纪地层划分对比的原则。即利用在沉积剖面中多种冷暖（干湿）气候标志的交替出现来划分对比地层。

（二）古生物地层学原则与方法

第四纪哺乳动物群的成分，通常包括：第三纪残余种属、第四纪特有种属（已绝灭的）和现代种属。在第四纪的不同阶段，哺乳动物群中各种成分的比例有所不同，种属特征和组合特征也会发生变化，并将产生新种属。通常就根据哺乳动物群成分特点和一些具有断代意义的种属化石来划分对比第四纪地层。

第四纪各阶段哺乳动物群特征：

（1）早更新世：以现代种属的象、马、牛开始出现为标志，标志着第四纪开始；以更新世特有种属为主，有少数第三纪残余种属。

（2）中更新世：以更新世特有种属为主，大量出现现代种属，有极少或没有第三纪残余种属。

（3）晚更新世：以现代种属为主，有少数更新世特有种属，没有第三纪种属。

（4）全新世：全部为现生种属。

在第四纪地层中，往往难于找到一定数量并且具有鉴定价值和意义的化石，因此哺乳动物法在实际应用中较为困难。

（三）岩石地层学原则与方法

利用第四纪沉积物颜色、岩性、结构、构造、成因和风化程度的差异划分对比地层的方法，称为岩石地层学方法。这种方法是根据第四纪堆（沉）积物形成的气候与时间不同、堆积物的上述特征不同的原则来划分对比地层。其基本方法是综合研究堆积物颜色、砾石风化程度、重矿物组合所反映的风化系数、风化标志层结构构造特征，作为地层划分对比的依据。

（1）颜色 第四纪堆积物颜色受粒度、有机质、氧化物、钙质、沉积环境、古气候和时间等因素的综合影响。在同一地区，往往表现为从深红→红→红黄→黄色，具有从老到新的地层意义。但对埋藏地下未风化部分不适用。

（2）砾石风化程度 相同或相似岩性砾石风化程度（百分比）或砾石风化皮平均厚度与标准差，可作为地层划分对比的依据。

（3）重矿物组合风化系数（K）。第四纪沉积物重矿物组合特征，可以反映第四纪堆积物重矿物组合风化程度。其计算方法如下：

地貌学及第四纪地质学基础

K值越大，说明重矿物组合风化程度则越高，含这一组合的地层就越老。常见重矿物见表2-4。

表2-4 常见碎屑沉积物中重矿物抗风化能力分类表

（4）沉积物风化标志层结构构造 在第四纪地层剖面中，古土壤层类型及其厚度和间距、风化侵蚀面、网纹构造的疏密和大小等均可作为岩石地层划分依据。第四纪堆积物中的常见标志层有：古土壤、泥炭层、风化面、含（隔）水层、火山灰等。

（四）地貌学原则与方法

第四纪地壳运动的结果之一是形成各种地貌形态，特别是地壳垂直升降运动形成的各种层状地貌，可作为划分区域性第四纪地层的参考。按照不同时期内外营力差异沉积环境不同的原则，将层状地貌与其上的堆积物特征研究相结合，则可用于划分第四纪地层。可作为第四纪地层相对层序划分依据的层状地貌有：海岸阶地、湖岸阶地、河流阶地、不同高度夷平面和溶洞。

（五）古人类-考古学原则与方法

古人类演化、文化发展和人类历史所记录的变化都可以作为第四纪地层划分的原则和依据。

（六）年代学方法

主要包括物理年代学方法和放射性同位素年代学法。利用第四纪堆（沉）积物中的矿物岩石的物理性质（如磁性、发光性等）测量堆（沉）积物年龄，这就是物理年代学的方法。放射性同位素年代学法是指利用第四纪堆（沉）积物中矿物岩石和化石里含有微量放射性同位素（U、Th、K、Ra、¹⁴C等）的自行衰变计算第四纪堆（沉）积物年龄的方法。

年代学方法是目前国际上广泛应用的测量第四纪堆（沉）积物年龄的方法，它可以直接划分对比地层。

由于第四纪地质历史和堆（沉）积作用过程的复杂性，因此用单一方法对第四纪地层进行划分对比很难得出客观、正确的结果。在第四纪地层划分对比的实际工作中，必须在多角度地观察、研究第四纪堆（沉）积物和历史事件的基础上，综合运用上述原则，才能获得客观、正确的结果。