第四紀(jì)時期環(huán)境發(fā)展演變的科學(xué).doc

第四紀(jì)時期環(huán)境發(fā)展演變的科學(xué)，包括地殼運(yùn)動、氣候變化、沉積環(huán)境、地層劃分與對比、生物演替等方面。與地質(zhì)學(xué)、地貌學(xué)、氣候?qū)W、古地理學(xué)、古生物學(xué)、古人類學(xué)、考古學(xué)等學(xué)科聯(lián)系密切。19世紀(jì)早期，歐洲地質(zhì)學(xué)家研究了松散沉積物，先后提出洪積理論和冰川理論。人類從一開始，就和第四紀(jì)地質(zhì)結(jié)下了不解之緣，但真正對它進(jìn)行研究，卻起步很晚。最初，人們把地殼的發(fā)展歷史分為第一紀(jì)（原始紀(jì)）、第二紀(jì)和第三紀(jì)3個大階段。1829年，法國學(xué)者J.德努瓦耶在研究巴黎盆地的地層時，把第三系上部的松散沉積物劃分出來命名為第四系，其時代為第四紀(jì)。隨著地質(zhì)科學(xué)的發(fā)展，第一紀(jì)和第二紀(jì)因細(xì)分成若干個紀(jì)被廢棄了，僅保留下第三紀(jì)和第四紀(jì)的名稱，這兩個時代合稱為新生代。1839年，英國著名地質(zhì)學(xué)家C.萊爾（17971875）把第四紀(jì)分成了更新世和全新世。 第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)在歐洲主要是研究阿爾卑斯及斯堪的納維亞冰川遺跡的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。在中國，從19世紀(jì)末開始，一些外國學(xué)者對廣泛分布在黃河流域的巨厚黃土進(jìn)行了觀察。到20世紀(jì)初期，中國第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)的研究有了較大發(fā)展。目前已有許多專門研究單位和龐大的專業(yè)地形研究隊伍。1957年成立了中國第四紀(jì)研究委員會，現(xiàn)已加入國際第四紀(jì)聯(lián)合會。第四紀(jì)沉積物人們所觀察到的第四紀(jì)沉積物主要是陸相地層。陸相地層廣泛分布于地表，大都松散，厚度變化大，相變劇烈，成分復(fù)雜。因此，在第四紀(jì)地質(zhì)年代和地層劃分中一般采用多種多樣的標(biāo)志，例如生物標(biāo)志、古人類及古文化標(biāo)志、氣候標(biāo)志、地貌標(biāo)志、絕對年齡測定等。 第四紀(jì)沉積物按成因和巖相可以分為殘積物、坡積物、洪積物、沖積物、湖泊沉積物、冰川堆積物、海洋沉積物、生物沉積物、風(fēng)積物、火山堆積物、洞穴堆積物、人工堆積物等。1948年，地質(zhì)學(xué)家楊鐘健曾把中國第四紀(jì)沉積物分成4大類，即洞穴堆積、礫石及山麓堆積、河湖堆積和土狀堆積。第四紀(jì)氣候第四紀(jì)開始后，以北半球?yàn)槔厍蛏虾錃夂驇蚰线w移，使得高緯度地帶和高山地區(qū)廣泛發(fā)育冰蓋或冰川，出現(xiàn)冰期。冰期時，北半球副熱帶干旱地區(qū)的北緣落入西風(fēng)帶內(nèi)，降水量增加。兩個冰期之間稱為間冰期。間冰期由于氣溫回升，冰川消融，北半球副極地高壓帶向極地方向推移，北半球干旱地區(qū)的降水量則減少。 關(guān)于第四紀(jì)氣候的變遷，歐洲有不少人做了大量工作，特別是在阿爾卑斯地區(qū)和西北歐地區(qū)。目前普遍認(rèn)為在那里有5個冰期和4個間冰期，還有1個冰后期，最后一次冰期又細(xì)分為2個或3個冰段。在中國，地質(zhì)學(xué)家李四光根據(jù)江西廬山的冰磧物和冰蝕地貌，劃分出鄱陽、大姑和廬山3 個冰期，以后又有人將在云南研究確定的大理冰期和龍川冰期列入。這樣，中國也有5次冰期可以和歐洲的冰期對應(yīng)。非洲除了很少的山地發(fā)育過冰川，絕大部分地面沒有受到冰川的作用，但氣候的變化仍然是明顯的。在非洲，冰期因多雨濕潤稱之為雨期或洪積期；間冰期因少雨干旱稱之為間雨期或間洪積期。 明德里斯間冰期稱為“大間冰期”，持續(xù)的時間約30萬年之久。當(dāng)時的氣候比現(xiàn)在暖和一些，但在間冰段時期仍然是較冷的。在冰川活動最大的冰期中，地球陸地表面有32%的面積被冰川覆蓋，由于降水停滯在大陸上而致使海面大幅度下降，有時可下降 130米或更多。冰期時，年平均氣溫普遍比現(xiàn)在低37左右。第四紀(jì)生物概述第四紀(jì)是哺乳動物和被子植物高度發(fā)展的時代，人類的出現(xiàn)是這個時代最突出的事件。因此，有人也把第四紀(jì)稱之為人生紀(jì)或靈生紀(jì)，甚至還有人把它從新生代中獨(dú)立出來并列為人生代或靈生代。第四紀(jì)的哺乳動物具有明顯現(xiàn)代化的特征。早更新世時期，第三紀(jì)三趾馬動物群中的許多科，如鼬鬣狗、無角犀、長頸鹿等都絕滅了。有的第三紀(jì)的殘留種類如劍齒虎、蹄兔、乳齒象、劍齒象、三趾馬、爪獸、鼠等幾乎都處于絕滅的過程中。標(biāo)準(zhǔn)的第四紀(jì)種屬大量出現(xiàn)，如貓熊、真象、真馬、腔齒犀、板齒犀、牛、野牛、水牛、麗牛、四不象鹿等。 早更新世代表早更新世的代表動物群，中國北方有泥河灣動物群或西侯度動物群，南方有元謀動物群，歐洲有維拉弗朗動物群；美洲有布蘭科動物群。中更新世時期，第三紀(jì)的殘留種類，如劍齒虎、劍齒象的一些種屬還繼續(xù)生存著，乳齒象、三趾馬則僅在個別區(qū)域里有過很短時期的存在。早更新世出現(xiàn)的種類有相當(dāng)一部分延續(xù)了下來，現(xiàn)代化的成分越來越多，真正的大角鹿、馬鹿、驢開始出現(xiàn)，貓熊在中國華南地區(qū)很繁盛。這個時期的動物群，中國有公王嶺動物群。周口店動物群、鹽井溝動物群等；歐洲有瓦爾動物群、克羅默動物群、荷爾斯泰因動物群、伊爾福德動物群等；美洲有歐文頓動物群。晚更世期時期，中更新世動物群中的成分大量減少，現(xiàn)生種增加很多，驢、馬鹿、原始牛等得到了大發(fā)展，猛犸象在北半球高緯度地區(qū)廣泛分布。這一時期代表性的動物群中國有丁村動物群、薩拉烏蘇動物群、山頂洞動物群等（見中國舊石器時代考古）；歐洲有埃姆動物群等；美洲有蘭喬拉布雷阿動物群等。 全新世動物群全新世動物群以現(xiàn)生種為主，化石種比以往任何時候都少，只有披毛犀（Coelodonta antiquitatis）、猛犸象曾經(jīng)殘存過一段時間，驢、馬鹿等一直生活到現(xiàn)在。此外，第四紀(jì)期間，軟體動物和微體動物分布廣泛，類型繁雜，多種多樣的植物遍及世界各個角落，隨著氣候和地理環(huán)境的變遷，它們不斷地發(fā)生變化。 第四系的劃分基本簡介第四紀(jì)是地質(zhì)史上時間極短的一個紀(jì)，至今尚未終止。第四紀(jì)從什么時候開始，沒有一致的看法。過去一般認(rèn)為它的年齡只有100萬年左右。近年來由于古人類學(xué)和舊石器時代考古學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，以及年代測定技術(shù)的發(fā)展，人們普遍認(rèn)為它的年齡要大得多，有的認(rèn)為是 180200萬年，也有人認(rèn)為是248萬年，還有人認(rèn)為已經(jīng)超過了300萬年。 長期以來，人們一直在努力尋求放之四海而皆準(zhǔn)的第四系的標(biāo)準(zhǔn)地層，但是沒有能夠?qū)崿F(xiàn)。因?yàn)榈谒募o(jì)的沉積物具有很強(qiáng)的區(qū)域性，同一時期，在不同的自然環(huán)境里和不同的地貌 第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)單元上，可以形成各不相同的地層；不同時期，在相似的自然環(huán)境里和同樣的地貌單元上，可以形成彼此相似的地層。因此，不可能單純依據(jù)巖石本身的性質(zhì)來劃分第四紀(jì)地層。 氣候的更替劃分第四紀(jì)通常以氣候的更替劃分為冰期和間冰期，或雨期和間雨期。但是世界上有許多地方古氣候的變化證據(jù)是很缺乏的，因此很多地方一直應(yīng)用脊椎動物和海洋軟體動物的古生物方法確定第四紀(jì)的分期和地層劃分。在古人類和古文化材料豐富的地區(qū)，應(yīng)用人類學(xué)和考古學(xué)的方法效果是比較明顯的。 第四紀(jì)海洋動物群變化較慢，尤其是在大洋里，幾乎沒有什么改變，只有某些高緯度的內(nèi)海區(qū)域，如地中海、里海等地，存在群組的遷移，當(dāng)冰期來臨時，北方寒冷生活條件下的種類向南遷移，而間冰期到來時，它們則又回到了北方。但脊椎動物特別是陸生哺乳動物，進(jìn)化速度卻較快，而且在某一階段的一定自然地理區(qū)域里動物群具有相對的一致性。在第四紀(jì)脊椎動物化石中，搜集得最多的是第四紀(jì)哺乳動物，其研究也比較詳細(xì)。因此，第四紀(jì)哺乳動物不僅對陸相地層的劃分和對比具有重要的意義，而且對恢復(fù)當(dāng)時的古氣候和古地理環(huán)境，對探討古人類的生存時代和生活條件等都起著特別重要的作用。 評價關(guān)于第四紀(jì)地層的劃分世界上沒有取得一致意見。中國第四紀(jì)地層的劃分，按照1959年全國地層會議討論的草案，第四系包括下更新統(tǒng)、中更新統(tǒng)、上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)，其時代分別與第四紀(jì)的早更新世、中更新世、晚更新世和全新世各階段相對應(yīng)。 與考古學(xué)的關(guān)系 第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)是舊石器時代考古研究中必不可少的一項重要內(nèi)容。因?yàn)槿祟惐旧砭褪堑刭|(zhì)歷史的產(chǎn)物，而早期人類的遺跡通常作為地質(zhì)現(xiàn)象被埋藏在地 層之中。由于早期人類的生存幾乎完全趨附于自然環(huán)境，因此，早期人類的遺跡在地層中的分布是有一定規(guī)律的。 重要意義舊石器時代考古的野外調(diào)查，需要應(yīng)用第四紀(jì)地質(zhì)知識，如恢復(fù)更新世古地理環(huán)境，確定在適合