第四纪是地球发展历史中的一页它延续的时间为250万年左右

第四纪是地球发展历史中最新的一页。它延续的时间为250万年左右，约占地球历史的0.56 ‰。在这一短崭的时期内，自然界发生了一系列重大的变化。如：气候的变冷、海面的升降、生物的演变、人类的出现、现代地貌的形成，等等。

第四纪地质学（Quaternary Geology) 是研究第四纪期间发生的主要地质事件及其演化历史的一门综合性的学科。

第四纪的特征

（1）气候显著变化：进入Q，地球显著降温，发生了地球历史上第四次大的冰期活动。受其影响，地球的表层系统发生了一系列重大的变化，如大气环流格局改变，气候带迁移，海面升降，沙漠扩大，生物大规模迁徙等。

（2）高等生物空前繁荣：高等生物（被子植物和哺乳动物）空前繁荣，在种属组成和生态特征上与第三纪均有显著的差别。

（3）人类的出现和发展：人类的出现是第四纪最重大、最具特征的事件，是地球演化历史的一次飞跃，具有划时代的意义。

（4）地壳运动活跃：第四纪地壳运动十分活跃，使地球表面形态大大改观，也给全球环境变化带来巨大的影响。

第四纪的时间标尺

确定Q下限的标准

1以人类的出现作为Q的开始：3.0e6 a.B.P. 。

2以古冰川的出现作为Q的开始：欧洲一直把Alps 山贡兹（Günz）冰期冰川的出现作为Q的开始，时间为1.1×106 a.B.P.。后来的研究表明还有更老的冰期。

3以冷水型有孔虫的出现为标志

4以古植物的演化为标志：我国不适用，因为我国仍然有现生属种

5以古动物演变为标志：一般以三趾马的绝灭和真马、真牛、真象的出现作为Q的开始，称为毫格（Haug）线。2.47e6 a.B.P

6以古海水温度变化为标志：把1.80×106 a.B.P.作为Q的下限。此线以下，海水平均温度为23～25°C，以上海水温度为15°C。

四种基本划分方案

归纳起来，主要有以下四种方案：

3.50×106 ～3.00×106 a.B.P. (高斯正极性/吉尔伯特负极性）

2.50×106 ～2.40×106 a.B.P. (松山反极性/高斯正极性）

1.80×106 ～1.60×106 a.B.P.(大致与松山反极性时中的奥尔都维事件相当(1.80×106 ）)

0.70×106 a.B.P. (大致与布容正极性时/松山反极性时相当，仅俄罗斯采用）

目前，争议仍然很大，多数采用 1.80×106 a.B.P.或2.50×106 a.B.P. 、 3.50×106 a.B.P. 作为Q的下限。

中国的第四纪下限：90年代以来，多数采用250万年（248万年）

第四纪的进一步细分

全新世（Holocene）

晚全新世（2.5×103 a.B.P. 至今）

中全新世（7.7×103 ～2.5×103 a.B.P.）

早全新世（9.8×103 ～7.7×103 a.B.P.）

始全新世（12×103 ～9.8×103 a.B.P.）

更新世（Pleistocene）

晚更新世（0.1×106或0.15×106 、0.14×106 a.B.P.)

中更新世（0.73×106 或0.70×106 a.B.P.）

早更新世（2.50×106或2.48×106 a.B.P.）

第四纪沉积物

第四纪的沉积物质由于大多是松散的，所以习惯上称为“沉积物”，而非“岩石”。

沉积物与堆积物的异同：一般情况下二者的含义一致。有时沉积物指动力条件为水或风，堆积物指重力或人工等形成的物质。

第四纪沉积物的一般特征

与前第四纪的地层相比，第四纪沉积物主要有以下特点：

⑴松散性形成的时代新、时间短，覆于地表，所以一般呈松散或半固结状态。

⑵复杂性复杂的空间分布——到处都有但不连续。

复杂的厚度变化——0至千余米。（地貌条件）

复杂的岩相和岩性变化。（陆相）

⑶易变性直接与水圈、气圈、生物圈接触，极易遭受后期各种外营力的改造。

第四纪沉积物的成因标志

⑴地貌标志⑵环境物理、化学标志⑶岩石学标志⑷生物标志

多数沉积特征/成因标志可形成在多种环境中，即是多解的，如砾石的磨圆度。所以，成因推断必须运用综合分析的方法。

第四纪地层的划分方法

古生物学方法：主要依据生物的演化特征或进化特征（不可逆的）。

但由于Q的时间比较短，生物的进化特征不明显，缺乏标准化石，所以主要利用动物群的组合特征。

Q1：马、牛、象三个现代属的出现为标志，少量N残余种；

Q2：主要是Qp的特有种，有大量现代种；

Q3：现生种为主，少数Qp的特有种；

Q4：主要是现生种属。

古人类及考古学方法（特有）

人类及其物质文化的出现和发展；

人类化石本身进化明显，可以划分地层；

人类文明：石器、骨器、陶器、装饰品、用火遗迹等演化明显，可以划分地层。地貌学方法：主要是依据新构造运动造成的各种层状地貌，往往具有区域性地层对比的意义。岩石学方法：第四系分布于地表且一般是松散的，所以容易遭受风化。故年代越古老风化越深，通过对比沉积物的风化程度，可以建立地层的相对顺序。不是特有的，但是有独到之处。

年代学方法（绝对年代测定法）

古气候地层学方法

古地磁法

层型剖面：地层剖面中岩层序列的一个特殊间隔或一个特定的点，它们构成一个命名地层单位或两个命名地层单位之间界线的定义和认识标准。

维拉弗郎层（Villafranchian)：世界性的界线层型剖面，它以陆上哺乳动物群中出现新的种属，如真马、真牛、真象和孢粉指示的气候明显变冷为标志确定第四纪和第三纪的界限。卡拉布里层（Calabrian）：也是一个世界性的界线层型剖面。

中国第四系的特征

⑴沉积类型：Q时期，受构造、地貌及古气候的影响，中国第四系的岩性及岩相十分复杂，主要特点有：

·湖相沉积发育

·洞穴堆积发育且颇具代表性

·“土状”堆积十分发育——黄土

·冰川堆积发育

⑵空间分布：Q时期，受全球气候变冷及强烈的构造运动两大因素制约，中国第四系的空间分布具有明显的分带性：

·青藏高原的隆起-中国三大地貌阶梯的格局形成-促进了季风环流的形成和发展

·大型山间盆地的持续断陷接受了巨厚的沉积

中国的黄土

定义：黄土系指浅黄色（土黄、褐黄、桔红色）的，以粉砂为主、富含碳酸钙、质地均一，无层理、垂直节理发育的松散堆积物。

特点：物质均一（以粉砂为主），松散，垂直节理、古土壤、钙质结核发育。

实际工作中，人们又常把黄土分为：

典型黄土——具典型特征的风成黄土，也称原生黄土。

黄土状岩石——其他成因的黄土，也叫做次生黄土。

分布面积：

中国：原生黄土约38万km2, 次生黄土约25万km2，总计63万km2。

全球：约1300万km2。

?黄土的厚度

?中国黄土的厚度中心位于径河、洛河流域，向东向西减薄。

?黄土厚度的大小与下覆古地形有关，古洼地较厚，古高地较薄。

?黄土厚度的大小与坡向有关，西、北坡较厚，东、南坡较薄。

?Q 2的黄土最厚，Q1 、Q 3的黄土较薄，Q 4的黄土最薄。

注意：最大厚度:≤200m(185m)；

黄土高原：100－200m；

午城黄土（Q1):

标准地点：山西显县午城镇。

时代：2.48×106 ～0.73×106 a B.P.。

厚度：一般<10m（？）。

化石：长鼻三齿马、三门马、丁氏鼢鼠等。

特点：黄土地层中颜色最深（棕红）；颗粒最细（粘土含量高、细砂含量少）；4条红褐色古土壤（褐色土）；钙结核少且成形不好。

离石黄土（Q2):

标准地点：山西离石县陈家崖。

时代：上部0.19×106 ～0.10×106 a B.P.；

下部0.73×106 ～0.19×106 a B.P.。

厚度：一般100m 左右。

化石：肿骨鹿、丁氏鼢鼠等。

特点：黄土地层中厚度最大；古土壤（褐色土）最多（上部5～6条，下部多于10条）；颜色下部棕红、上部棕黄；钙结核上部多而小且成形好，下部少而大，成形较好。

马兰黄土（Q3):

标准地点：北京西山斋堂。

时代：0.10×106 ～0.01×106 a B.P.。

厚度：一般<30m。

化石：方氏鼢鼠、鸵鸟蛋碎片等。

特点：黄土地层中颜色最浅（灰黄或土黄色）；颗粒最粗（粘土含量低、细砂含量高）；1～2条灰黑色古土壤（黑垆土）；钙质结核少，钙质假菌丝常见。

第四纪古气候

第四纪古气候的信息源：

1.气象仪记录：200-300年

2.历史文献记录：3000a——来源，可靠性判断

3.地质记录：沉积物，古生物，地貌

第四纪气候的基本特征

第四纪气候的主要特征：

1. 全球显著变冷

·气温的大幅下降：Q古气温主要是根据各种温度指标来求取的。依据Q 沉积中保存的古气候信息与现代环境进行对比，恢复当时的古地理环境，再反推当时的古气候。

·冰川的大规模扩张：全球气候变冷的结果是大陆冰盖（冰舌向低纬地区大规模前进）和山地冰川的扩张（冰舌前进，高度下降）。全球雪线下降的平均幅度达1000m，其中：高纬度360～600m; 中纬度900～1200m; 低纬度600～900m

·气候带的大幅度移动：由于气候的变化和大陆冰盖的扩张，全球气候带也相应明显地迁移。

2.周期性的波动

表现为:温度：冷、暖变化；湿度：干、湿交替

研究表明，在一个冰期——间冰期旋回中气候冷暖、干湿的变化过程十分复杂（图1）。

冰期‖间冰期

湿冷——干冷——干凉或干温——干凉——温湿——温凉

冰期与间冰期的交替，雨期与间雨期的交替，冬季风与夏季风的交替

冰期时：冬季风盛行——干冷间冰期：夏季风主导——温湿

季风气候：指季风影响下的气候。夏季受从低纬度洋面来的海洋气流夏季风的影响，冬季主要受从高纬度大陆地区来的冬季风影响，气候冬干夏湿。在季风转变的同时，云、雨和天气系统都随着发生明显的变化。伴随夏季风来临，云量增多，湿度加大，雨量猛增，这时进入雨季；冬季风来临，则云量减少，湿度下降，雨量剧减，转为旱季。季风气候最显著的地区有：亚洲南部、东南部与东部，非洲中部和西部，澳大利亚北部等地。

全球气候变化的原因

气候变化是大气和海洋活动的直接结果。

太阳辐射又是引起大气、海洋和生命活动的主要能源。来自地球内部的热量和其他星体的辐射仅为太阳的万分之一至亿分之一。所以，全球气候变化主要取决于抵达地球表面的太阳辐射量。

主要影响因素有三：

·太阳本身辐射强度的变化；

·地球运动轨道状态的改变，引起地球上不同时间、不同地点接受太阳辐射量的变化；

·地球表层系统各圈层相互作用引起到达地球表面太阳辐射量的变化.火山活动；海

陆分布；地表粗糙度，反射率；动植物生命活动；人类活动

影响方式

1下垫面性质的改变：人类活动的影响最大：

砍伐森林、破坏草场，改变下垫面的粗糙度；

修件水库、填湖造田，使区域温度场、压力场发生变化。

2改变大气成份

大气是地球的保护伞，人类的破坏作用削弱了大气的保护作用。

CO2排放——温室效应增温

灰尘排放——阳伞效应降温

氟里昂——破坏臭氧层增加紫外线

3释放热量

消耗各种能源，释放大量热能，使地面升温。如：热岛效应、火炉效应等。

全球气候变化概况

1冰期划分方案

2晚冰期气候波动：（15～14×103a B.P. — 11～10×103a B.P.），

3冰后期气候波动

4近五千年来气候变化

5近六百年来气候变化

第四纪全球变化的基本规律

总结世界近年来的工作，有如下初步认识:

·基本特征：显著变冷，周期性变化，具有等频性；（深海、冰芯、黄土－古土壤等记录）·表现形式：多样性—冰川进退，降雨量的增减，湖、海面升降，沙漠扩张，动植物迁徙等；·以1.2×106 a B.P. 为界，此前为前冰川期，气候波动以冷期和暖期交替为特征；此后以有节奏的冰期、间冰期气候波动为特征；

·全球最显著的冰期：北欧为里斯冰期；北美为勘萨斯冰期；

·全球最冷的冰期：玉木冰期；

·全球最显著的间冰期：民德－里斯间冰期；

·气候波动过程中，由暖变冷为渐变过程，由冷变暖为突变过程；

·冰后期全球气候变暖，最适宜期为大西洋期。

第四纪生物界：

哺乳动物的一般特征：主要是大脑发达、恒温和胎生哺乳

第四纪哺乳动物的迁徙和绝灭以及新种属的出现，是哺乳动物生活和演变的主要特征哺乳动物进化特征最明显的部位是头骨、牙齿和角，利用哺乳动化石划分和对比地层，一方面是根据标准化石（时间上延续短，空间上分布广），另一方面是根据动物群组合的分析。标准化石如华北早更新世的长鼻三趾马、步氏大角鹿，中更新世的肿骨鹿，晚更新世的河套大角鹿、赤鹿等。

通过研究第四纪哺乳动物群体来确定第四纪古地理环境，进行地层对比和划分，比研究个别种属更为重要。

中国的第四纪生物群

如保德期（相当于欧洲的篷蒂期，时代为早上新世），在我国华北是以三趾马、大唇犀、四棱齿象为代表的森林草原动物群。这一动物群向西分布到柴达木盆地、喜马拉雅直到中

亚伊朗及东欧。

北方型哺乳动物群

1早更新世泥河湾动物群

又称长鼻三趾马——真马动物群，标准地点在河北省北部阳原县的泥河湾村。

基本特点：

有少量第三纪末期演化出来的特化种属，如长鼻三趾马、板齿犀等；

出现了一些更新世的主要代表：三门马、剑齿虎、中国貉、步氏大角鹿等；

这一时期演化出的现代哺乳动物的种属，如马、象、骆驼、野牛、羊等，都

是初次出现，标志着第四纪的开始。

分布：西可达青海，北至阴山山前，南可达淮河平原。温带森林草原

2中更新世周口店动物群

又称中国猿人——肿骨鹿动物群，以中国猿人化石产地周口店动物群为代表。

基本特点：

第三纪残余种属全部绝灭；

早更新世一些种属作为残余种保留的有三门马、居氏大河狸、剑齿虎等；

出现了相当数量的代表中更新世的哺乳动物，如肿骨鹿、纳玛古象、中国鬣

狗、洞熊等；

出现了一些较进步的也是最早出现的现生种属，如狼、豺、狐等。

周口店动物群总的是生活在温带气候条件下，其中虽有气候波动，但整体来看，温暖的程度比偏冷的程度更为鲜明。从生态学的观点看来，不同生活习性的动物，出现于同一层位之中，说明周口店附近不是单一的自然景观。多数习惯栖息于森林—草原环境，少数种类为水陆两栖或靠近水域生活者，还有极少数习惯生活于草原或干燥地区者，亦有个别习惯生活于无林山地或较高地区者。

3晚更新世萨拉乌苏动物群

过去，常把我国北方晚更新世动物群称为黄土期动物群，但在黄土地层中，哺乳动物化石甚少，除常见的啮齿类外，只有原始牛、纳玛古象、赤鹿和驼鸟蛋等。因此，目前一般以内蒙河套南部萨拉乌苏一带河湖相沉积中发现的大量化石为代表，称为萨拉乌苏动物群，亦叫赤鹿——最后斑鬣狗动物群。

基本特点：

中更新世非常繁盛的动物已不多见，如中国鬣狗、三门马等；

中更新世已有的少数种属得到充分的发展，数量增多、体型增大，如洞穴鬣

狗，披毛犀、猛犸象、鄂尔多斯大角鹿、转角羚羊等；

一些现代种属出现，如野驴、鹿、牛等。

当时内蒙河套一带应该是湿生草原或疏林草原环境，代表着晚更新世一个偏温暖的阶段。

我国东北地区演化出代表寒冷气候的猛犸象——披毛犀动物群

该动物群中具有特征意义的是猛犸象与披毛犀的出现。它们的分布范围与冰川的扩张与消退密切相关。

南方型哺乳动物群

1元谋动物群

该动物群是我国南方第四纪最老的哺乳动物群，标准地点在云南省北部，金沙江南岸支流龙川江流经的元谋盆地。上部发现了迄今我国最早的人类化石，定名为直立人元谋亚种。时代不会晚于早更新世，很可能比泥河湾动物群更早一些。元谋动物群与华南大熊猫——剑

齿象动物群的关系远不如北方上新世晚期和早更新世动物群亲近。

2盐井沟动物群

又名大熊猫——剑齿象动物群，标准地点在四川万县，其时代为中更新世，与华北周口店动物群时代相当。

基本特点：

有许多特殊的类型，如大猩猩、大熊猫、巨貘等；

出现了典型的南方种类，如猪、豪猪、竹鼠、水鹿等；

有少数华北中更新世常见的种属，如纳玛象、晚期鬣狗等；

部分种属具现代种属面貌，与现代还生活在当地的动物相似。

古人类及文化期

第四纪的主要特点之一是人类及其生产活动、物质文化的出现和发展。

人是由猿演化而来的，这个演化过程经历了一个长期复杂的过程。在这一演化过程中，直立行走和劳动起决定性作用。

人类演化一般分四个阶段：

早期猿人（南方古猿）阶段

晚期猿人（猿人）阶段

早期智人（古人）阶段

晚期智人（新人）阶段

1.早期猿人阶段

现代人类学把髋骨结构明显显示能直立行走的古猿划入人科。早期猿人的代表是以非洲坦桑尼亚、肯尼亚发现的大批南方古猿化石为代表。南方古猿的一支，发展成为能制造工具的人类。

“东非人”脑容量为637毫升，K－Ar法年代为1.75×106 a B.P.。1972年，在东非肯尼亚特米纳湖东岸发现的“1470号人”脑容量为700毫升以上，年代测定为2.8×106 a B.P.。

南方古猿不仅能用两足直立行走，还会使用天然工具（石块、木棒），在奥尔都维文化层种还发现了一些“砸击石器”，在“1470号人”地点附近也发现有几百块粗制的砾石石器，所以有人认为早期猿人已能制造简单的石器。

我国南方早更新世及中更新世早期的巨猿，其体质特征介乎于人与猿之间，可能是古猿向人发展过程中一个绝灭的旁支。

2.晚期猿人阶段

最早发现的猿人化石是印尼的爪哇猿人（杜步亚，1892）。我国发现的有北京猿人（1929）、蓝田猿人（1963）、元谋猿人（1973）等。

北京猿人：头骨的最宽处在左右耳孔稍上处，而现代人的头骨最宽处则在较高的位置。头骨低平，下颚粗壮，颌部后缩，眉骨突起，并在鼻腔之上联在一起，头骨的厚度比现代人几乎大一倍。这些特征比较原始，具有猿的性质。北京猿人的人类学特征比爪哇猿人进步，有比较发达的大脑（已发现的六个头骨的平均脑量为1059毫升），手足高度分化，能制造工具和用火，具有人的性质。

石器，包括砍砸器、刮削器和尖状器。斑鹿和肿骨鹿是猿人狩猎的主要对象。

推测它们可能已有男女的劳动分工：男人狩猎，女人采集

猿人洞里的灰烬层，有的厚达6米，表明北京猿人已有了长期用火的经验，已能较好地管理和控制火。北京猿人是已知的最早的用火者。

北京猿人化石产出的层位为50－23万年，而北京猿人使用过的石器的年代可提前到70万年。

蓝田猿人元谋人

3.早期智人阶段

尼安德特人，这一阶段相当于晚更新世早期，也有人将这一阶段称为“尼人阶段”。

尼人下颌粗壮，齿系呈马蹄形，近似于猿；颈椎骨和脑量（达1350－1500毫升）与现代人接近。尼人能将碎石片修制成各种工具，惯用三角形石尖。在欧洲，尼人是最早用火的人类。

我国发现的古人有陕西“大荔人”（1978）、广东马坝人（1958）、湖北长阳人（1951）、山西丁村人（1954）和内蒙萨拉乌苏河套人。大荔人发现于陕西大荔县段家乡解放村附近的甜水沟，是世界上罕见的完整头骨化石标本。它代表智人的一个新亚种，它的系统位置介于北京猿人和马坝人之间。马坝人的头骨特征相当于早期尼人，所以大荔人对于研究智人起源问题有着重要意义。

4.晚期智人阶段

晚期智人亦称新人。

大约出现在五万年以前，相当于晚更新世晚期。新人的代表是1868年发现于法国多尔多涅洲洞穴中的克鲁玛农人。新人在形态上已经非常象现代人，一切猿的特征均已消失。克鲁玛农人具有相当发达的文化，除能制作精致的石器外，还能制作各种骨器，从事雕刻和绘画。

广西“柳江人”、四川“资阳人”、山西“峙峪人”、云南“西畴人”、周口店“山顶洞人”等。其中柳江人是我国迄今已发现的最早的新人化石。所发现的文化遗迹地点则更多，均属于旧石器时代文化，并开始出现“细石器”。

山顶洞人：脑量已达1300－1500毫升。这些特征与现代人很一致，具有原始的黄种人的特征。其年代为18865±420 a B.P.，属于更新世末期。

山顶洞人的石器并不多，却有骨针、角器以及钻孔的石珠、石坠、兽牙等装饰品。山顶洞人还学会生火和缝制皮衣，可以御寒。在山顶洞人的遗骸附近，发现有赤铁矿粉染色的砾石，可见当时有了原始的染色技术和葬品，说明山顶洞人已经有了原始宗教的信仰

从新人阶段开始，现代各主要人种开始分化。全新世以后的现代人，人种分化已经完成。

在人类发展的一定历史时期内，分布在一定范围内有共同特征的人类文物遗存（如石器、骨器、陶器、村社遗址等），谓之文化遗址。含有人类文化遗存的地层称为文化层。与一定文化相对应的时代称为文化期。

劳动创造了人类，劳动的标志是从制作工具开始的。

原始人类最早使用的工具是石器，是用石块敲击另一石块，使其具有尖或刃，并以此作为生产工具

石器时代划分为旧石器时代、中石器时代和新石器时代。人类使用打制石器的阶段称为旧石器时代，约占整个第四纪的95﹪的时间。经过漫长的生产劳动实践，古代人类发现把石头打制成一定的形状，然后再用磨的方法，将尖和刃口磨光更有利于生产，于是开始采用磨制技术制作石器。人类使用磨制石器的阶段称为新石器时代，相当于全新世的中期。中石器时代是其间的一个过渡阶段，只占全新世初的一个短暂时期。

中国猿人文化：周口店

中国旧石器时代中期文化：山西丁村文化

中国旧石器时代晚期文化：山顶洞文化

中石器时代文化：细石器为代表，哈尔滨附近的“顾乡屯文化”、满洲里附近的“扎赉诺尔文化”

新石器时代文化：磨制精细的石器（如石斧、石锛、石刀等）外，陶器亦相当发达，并出现了原始的农耕器，反映人类已开始从事原始农业和饲养业。仰韶文化和龙山文化。

铜器时代：

铜、石并存的时代。

红铜（天然铜）

公元前6000－4000年。

代表文化有：西亚的哈拉夫文化、中国的齐家文化。

青铜器时代：

仍未完全排斥石器。

铜和锡或铅的合金。

公元前4000－1000年。

铁器时代：

早期仍有石器使用。

晚于公元前2000年。