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1、第三章 第四纪沉积物研究,第四纪沉积物,第四纪形成的松散岩石一般称为“第四纪堆积物”、“第四纪沉积物”或“第四纪沉积层”。,矿产资源,农业种植,建筑材料,水资源,第三章 第四纪沉积物研究,一、第四纪沉积物的特征 二、第四纪沉积物的成因研究 三、第四纪沉积物的旋回性,一、第四纪沉积物的特征,1、基本特征 2、第四纪沉积物的命名 3、第四纪沉积物与地貌的相关性 4、第四纪沉积物时空分布规律,一、第四纪沉积物的特征,1、基本特征 （1）岩性松散 是确定第四纪沉积物的重要特征。除海滩岩、火山岩、强钙质胶结的沉积物外。,（2）成因多样 几乎包括了所以外力成因的沉积物。,1、基本特征,（3）岩性岩相变化快
2、,1、基本特征,eluvium,dl,pl,al,alp,l,（4）厚度差异大 厚度从0米到数百米。,1、基本特征,北京平原区第四系厚度等值线图,（5）不同程度地风化 早更新世：全风化到半风化 中更新世：半风化 晚更新世：薄的风化皮 全新世：未风化,1、基本特征,（6）含哺乳动物化石和古人类 尤其洞穴堆积。,1、基本特征,2、第四纪沉积物的命名,砾石、砂、粘土。 进一步细分采取二元法命名。 例如：据砂和粘土的含量划分 砂、亚砂土、亚粘土、粘土。,2、第四纪沉积物的命名,第四纪沉积物的二元法命名 （砂砾沉积物）,第四纪沉积物的三元法命名 （砂、粉砂、粘粒沉积物）,3、第四纪沉积物与地貌的相关性,
3、剥蚀区地貌发展的同时在相邻的堆积区一定有相应的堆积。 如何证明相关性？ （1）岩性成分是否来自供源区； （2）看每期沉积物的粒度变化；,4、第四纪沉积物时空分布规律,受气候、地形和构造运动等因素影响 受气候地带性规律控制，中国第四纪沉积物沉积有明显纬向和经向地带性； 地貌三大阶梯：纬向分布受干扰，而经向地带性得到加强； 新构造运动与沉积物分布：第四纪沉积物在时间上有继承性。,二、第四纪沉积物的成因研究,第四纪沉积物的成因类型（genetic type) 指在第四纪时期，由于某一种地质动力所造成的特有的沉积物。 1、第四纪沉积物的成因类型标志 2、第四纪沉积物成因类型确定的原 则和方法 3、第四
4、纪沉积物成因分析及其分类,1、第四纪沉积物的成因类型标志,能明显反映沉积物成因的标志，叫成因类型标志。包括以下三个方面的标志： （1）沉积学标志 （2）地貌标志 （3）环境标志,1、第四纪沉积物的成因类型标志,（1）沉积学标志 A、岩性 B、结构 C、构造 D、产状 E、沉积体形状,（1）沉积学标志,A、岩性 a、砾石 砾性 岩性单一/复杂？ 近源/远缘？ 砾径 （a、b、c轴） 砾向 （ab面 a轴） 砾态（圆度 球度 扁平度） 砾石表面特征（擦痕 擦口 压痕 撞痕 砸痕） 风化程度 （全风化 半风化 未风化,砾 石 特 征,砾态（圆度 球度 扁平度）,砾石的排列及ab面特征图,砾石统计,判
5、断古水流的流向 研究不同阶地之间的关系： 砾石组成 水流动力条件 长江三峡何时切开？ 砾石统计 大砾岩山三好砾岩成因,砾石测量记录表,年 月 日,测量人：,记录人：,不同沉积环境下的砾石特征,（1）沉积学标志,A、岩性 b、砂和粘土(2mm) 砂、亚砂土、亚粘土、粘土,粒度特征研究,方法：筛析法、激光粒度仪 图件： 直方图 频率曲线 累积频率曲线 正态概率曲线 C-M图 粒度参数,3,2,1,水流： 分选性：321 水动力条件：123 水动力稳定性：321,不同成因介质： 3：河流 2：片流 1：重力、冰川,不同沉积物的几种概率曲线图（P11）,粗三段型-河流 粗二段型-河流、洪流、风力、或海
6、浪 细一段或细二段-片流 一段式曲线-滑塌浊积砂 高角度的直线型-风暴浊积砂 (约45度),C-M图解,、,粒 度 参 数,平均值（Mz）：反应沉积物的平均粒度 标准差（1）：反映沉积物分选程度 偏态（Sk）：有正偏（偏粗）、正常、负偏（偏细） 峰态（KG）：越大，频率曲线的中央峰值越窄,1分类及其分选性,据福克和沃德，1957,北京颐和园昆明湖CK3孔石英砂表面形态特征,B、沉积结构-营力结构,a、流动营力结构 定向结构 叠瓦式 河流 非定向结构 离散式 （无定向结构）急流快速堆积 弥散式 无数细小角砾弥散分布在砂土中 充填式 巨砾间充填无数后续水流的细砾 河流和洪流 b、非流动营力结构 定
7、向结构 冰楔式 冻融作用挤压 多边形式 冻融作用 非定向结构 架堆式 重力堆积 以点接触 层间式,C、沉积构造,层理,第四纪沉积物中几种主要楔状体沉积图,第四纪沉积物中的沙楔类型,第四纪沉积物的多边形构造,第四纪沉积物几种主要的钙质结核产状图,网纹构造（蠕虫构造）,中国南方亚热带第四纪红土中的一种普遍次生构造。 是亚热带湿热气候（间冰期）条件下强氧化的湿热化作用形成的。,图2 网纹白色部分的中心含有根系中柱(Stele)遗迹 根据实物绘制, 图中标尺为1 cm, 样品采自江西九江. (a), (b)为纵切面, (c)为横切面,图1 剥离红土后的网纹显示出根系特征 根据照片绘制, 图中标尺为10
8、 cm. (a) 九江, (b) 赣州, (c) 宣城,1、第四纪沉积物的成因类型标志,(2)地貌标志 a.直接地貌标志 河流阶地 洪流洪积扇 b.间接地貌标志 相关沉积：地貌与沉积物的相关性,海 岸 阶 地,河 流 地 貌,洪 积 扇 及 其 形 态,b.间接地貌标志-相关沉积图,（3）环境标志（The environment marks),A、有机环境标志 a.海相化石 b.淡水化石 c.其他陆相生物化石 B、无机气候标志 a.黄土、岩盐、石膏干旱 b.红土风化壳温暖、潮湿 c.粘土矿物,2、第四纪沉积物成因类型确定的原则和方法,（1）原则： 根据所造成沉积物的主要动力条件。 单一成因 一
9、种动力 al 复合成因 两种以上动力dlp、alp、pld 成因不明 pr （2）方法： A、综合分析法； B、比较分析法； C、数学地质定量法。,3、第四纪沉积物成因分析及其分类,（1）第四纪沉积物成因类型分析过程图,第四纪沉积物成因类型分类,第四纪沉积物成因类型分类,续1,第四纪沉积物成因类型分类,续2,三、第四纪沉积物的旋回,1、气候旋回 2、侵蚀旋回 3、构造旋回 4、沉积旋回,三、第四纪沉积物的旋回气候旋回,1、气候旋回 各种有机生物及化学元素含量的变化，如孢粉、有孔虫、氧同位素等；,0,12,-12,缓,陡,对称重复出现的规律是划分气候旋回的重要依据,气候旋回,四次冰期理论：主导了
10、20世纪前半叶 第四纪有四次冷、暖交替（旋回）Gunz, Mindel, Riss, Wurm 米兰柯维奇天文周期 （1）偏心率：表示运动轨道的形状 10万年（41.3万年） （2）黄赤夹角：表示转动轴的倾斜程度， 4.1万年 （3）岁差：表示某季地球太阳的距离 1.9万年与2.3万年两个变化周期,三、第四纪沉积物的旋回侵蚀旋回,2、侵蚀旋回： 没有构造运动，主要是沉积间断，通过沉积间断面（erosion surface)反映出来。,S2,S3,S1,三、第四纪沉积物的旋回构造旋回,3、构造旋回 由于构造运动所引起。通过2方面反映出来： A、在不同的地层中以角度不整合出现； B、沉积盆地中出现多层同成因沉积的韵律层；,三、第四纪沉积物的旋回沉积旋回,4、沉积旋回 成因类型和岩性发生有规律的变化(不同的成因)。,l,al,l,al,l,al,构造旋回,References,程捷. 哺乳动物群指示的气候旋回以周口店早更新世哺乳动物群为例. 地学前缘，1997，4（1-2）：275-279. 王张峤，陈中原，魏子新等. 长江口第四纪沉积物中构造与古气候耦合作用的探讨. 科学通报，2005，50（14）：1503-1511. 赵志中，田明中，曹伯勋等. 第四纪沉积环境重建中多元统计方法的应用. 成都理工学院学报，1998，25（2）：296-302.,