基础地质学全书重要知识点

地质笔记

黄土是第四纪风力作用形成的土状堆积物，按其沉积物的来源又分为冷性和暖性黄土；按其沉积时代不同又分为午城黄土、离石黄土、马兰黄土。地质时期气候变化形成黄土区黄土——古土壤序列。

目前深海沉积、冰芯、黄土、树轮、石笋等载体由于蕴藏了丰富的过去气候信息，常被用来进行古气候的重建研究，中国黄土分布广、沉积连续、保存的环境信息丰富，已成为环境演变研究的支柱之一。黄土中可作为主要替代性气候指标的主要有黄土粒度、黄土磁化率、蜗牛化石、碳氧同位素等。

全球变化研究是当今地球科学最前沿的课题，要了解地球系统长期演变的动力过程，预测未来气候变化，就必须首先研究和重建地球过去高分辨率的气候变化历史,从而更好的研究未来的气候变化。而研究这一课题首要任务是要找到具有高分辨率的替代性指标。它们被誉为古环境的指示物：

一、冰芯

一层薄冰记录着一个久远的年代；一片冰雪代表了一个真切的“冰河世纪”。层层堆积起的冰芯，就像树的年轮，无言地吐露了冰雪年代的气候隐私。冰是寒冷区的降雪经成冰作用形成，在这一过程中，大量尘粒、孢粉、宇宙射线及空气被完整地保存与其中。通过研究钻探获得的冰芯中的各成分含量变化，便可获取古气候信息。

研究表明：

1.冰芯中粉尘浓度的增加表明干燥的大陆内部或裸露的冰川堆积物区风蚀作用增强；

2.冰期时，冰芯中温室气体（CO2.CH4)浓度与间冰期相比降低；

3.冰芯记录的水分子中氧同位素（氧16.氧18）的不同组成反映温度变化；

4.冰芯中10Be同位素的丰度与降水量成反比。如中科院院士姚檀栋以高分辨率冰芯记录（50年时间间隔）阐明了青藏高原过去10多万年来气候变化特征。揭示了冰芯记录的过去一系列重大气候突变事件。揭示了冰芯记录的全新世以来的气候变化特征，以年际变化的分辨率揭示了冰芯所记录的过去2ka来气候变化的重要特征。另外冰芯具有保真性好、分辨率高、记录序列长和信息量大等特点。

二、海底沉积

全球71%的面积被海洋所覆盖，生物圈的绝大部分生物也生活在海洋之中，海洋环境的变化特征是揭示古环境的天窗之一。

研究表明：

1.由沉积的珊瑚礁化石可以提取海平面变化的历史特征，因为海面下降对珊瑚生长不利，因此无法得到海平面高程最低时的记录；

2.珊瑚完全溶解的深度（ACD)可以灵敏地记录海洋CO2含量的变化，总之，对海底沉积的生物遗体化石的研究阐明过去海洋表面水体的特征；

3.岩芯中有孔虫样同位素组分的差异可以确定海水表温及海水总量的变化。

三、黄土

中国黄土分布广，趁机连续，与海底沉积冰芯一起成为环境变化研究的支柱，也为第四纪古气候变迁历史提供了宝贵材料。

研究表明：

1.黄土沉积时的气候条件要比古土壤形成时干旱、寒冷；

2.黄土沉积中的粒度组成是季风——沙漠系统变化的替代性指标；

3.古土壤磁性在增强，但其增强机制还有争议，在一定温度和降水量范围内，磁化率随年平均温度和年降水量的增加而增加，但当年平均温度超过15摄氏度、年平均降水量超过1200mm时，结果相反。黄土研究的重要成果之一是重建了东亚古季风的演化。

四、石笋

1993年，英国科学家安迪·贝克（Baker A.）博士采用定年精度较高、而所需测试样品量又很小的热电离质谱仪（TIMS）对采自英国的一个石笋进行了铀系定年和微生长层计数对比，确认了这个石笋的生长层是年生长层。安迪·贝克这个发现的意义在于，从此科学家就可以满怀信心地到洞穴中去寻找新的高分辨率气候记录档案了。

我国著名的第四纪地质学家和环境地质学家刘东生院士早在20世纪80年代就注意到洞穴沉积物的古气候研究价值。2007年科学家在房山区石花洞发现了一块逐年连续记录北京地区2650年温度变化的石笋，被确认为世界上“石笋逐年记录温度时间最长”。

研究方法：采用石笋微层定年、利用石笋微层厚度变化定量重建气候历史。气候动力和土壤过程的年季旋回造成石笋碳酸盐沉积不连续界面(如有机质)或矿物(如文石与方解石) 、结构(如疏松层和致密层)交替转换从而形成了石笋微生长层。石笋微层不但为古气候时间序列提供了高分辨率的时间标尺，而且其本身的厚度变化在一定条件下也记录了气候变化，成为高分辨率的气候代用指标。

五、树轮

树木年轮的宽度与气候变化有密不可分的关系。树木年轮宽度的增加与温度.降水.太阳辐射等气候因子有复杂的相关关系。

研究方法：利用高分辨率的光扫描仪获取树轮信息（宽度密度等)，采用统计学手段确认它与气候要素的相关关系，建立回归方程，将树轮指数序列校准到此气候要素序列的水平上，再借用均一性原理由树轮指数的变化来推断过去的气候变化状况。

六、孢粉

由沉积物中各种孢粉的含量，运用统计学手段绘出相应的孢粉图谱，进而恢复地质时期或历史时期的植被类型变化，反推过去全球气候变化，随着测年精度的提高，高分辨率的孢粉学将在地学研究中扮演重要的角色。

补充：湖泊沉积，湖泊沉积也是重建环境的一种重要载体，可以提取其中的物理指标如粒度、磁化率等，还可以通过微量元素、稳定碳氧同位素、微量元素及元素之比等化学元素恢复古气候，古生物指标如孢粉、植硅体、介形类化石作为环境演化的指示物。（修改于2012/12/5)

确定不整合存在的标志有哪些？及不整合时代的确定？

（1）确定不整合：（其标志）

①古生物：上下两套地层中化石代表的时代有大的间断

②沉积侵蚀：有古侵蚀面、古风化壳、古土壤、底砾岩、残积矿床（铁帽、铝土矿、磷矿、沙金）等

③构造变形：上下两套地层产状不同，构造线变化，褶皱样式、断层类型、变形程度差异，下部地层中的断层被上覆地层截切

④岩浆活动：上下两套地层中岩浆岩系列的成分、产状、规模、强度积热液矿床差异

⑤变质程度：上下两套地层变质程度差异

（2）不整合时代的确定：

①缺失地层的年代

②下伏最新地层之后；上覆最老地层之前

③侵入的岩浆时代之前；剥蚀的岩浆时代之后

④被截切断层之后；贯穿上下两套地层的断层之前

⑤古风化壳的年代

2017.10.22

2015年中国地质大学(武汉)地质学基础试题库

地台

五、问答题：