(完整版)地貌学及第四纪地质学

地貌学及第四纪地质学

一，绪论

第四纪地质学（Quaternary Geology）

是研究距今二三百万年内第四纪的沉积物、生物、气候、地层、构造运动和地壳发展历史规律的学科。

地貌学（Geomorphology）

是研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。 第四系/纪 (Quaternary system/period) 物质：地球表面松散的沉积物

时间：地质历史中最新的一个地质时期，最近约2.6百万年。 记两个数字：

全新世：1.17万年 第四纪：2.588百万年 第四季的特点

1.人类出现：由猿演化为人是哺乳动物演化中的重大事件，是最近几百万年的事，因此有人把第四纪称为“人类纪”或“灵生纪”

2.大规模冰川作用：第四纪时期，地球两极均存在大陆冰盖，因此第四纪又称“冰川时期”。 3.海平面变化：第四纪时期由于气候的冷暖波动，发生了频繁的、大幅度海平面升降。 4.活跃的地壳运动

水平运动

? 喜马拉雅山每年向青藏高原推进8cm/a； ? 德国巴伐利亚地区水平运动速度达18cm/a； ? 印度大陆向喜马拉雅山运动速度约为1-2cm/a。

垂直升降运动

? 芬兰南部沿海，上升速度0.1-0.4cm/a; ? 丹麦西部沿海以0.1cm/a速度下降;

? 天山的升降为1mm/a，最大达4.4mm/a。

? 青藏高原的强烈上升和华北平原等的大幅度下降。

地貌学

地貌：就是地球表层的形态，也就是我们常说的地形,地貌就是地表（地球表面）形态。风景是地貌发展的晚期结果

地貌学：地貌学则不同于地形学。地貌学是研究地表地貌形态特征、成因、分布和形成发展规律的学科。

地貌学(geomorphology)研究内容

? 地球表面形状，指地壳表面由岩石构成的起伏形态(如平原、高原、山脉、

山峰、丘陵、河谷、盆地、悬崖等)，简称为“地形”或“地貌” ? 地貌学的研究对象：地貌或地形(landforms)，即各种规模的地表起伏的总和 ? 地貌学的研究内容：地表的形态特征、成因、分布及其发育规律

地貌学及第四纪地质学在如下等方面有广泛的应用：

(1)地震研究 (2)环境地质 (3)工程地质 (5)找矿 (4)水文地质 (6)地质灾害 (7)建筑材料 第四纪地质研究内容：地层、生物、古气候、海平面变化、新构造运动等。

地貌学的研究内容：地球表面各种形态特征、塑造地表形态的动力、地貌发育演化规律以及地貌的内部结构及地貌的空间分布规律，并根据地貌发育演化的规律来利用改造自然。

二，地貌学基本概念

1. 地貌形态

地貌就是地表（地球表面）形态（landforms） 风景是地貌发展的晚期结果 地貌形态：指地面上具有一定几何形态的高低起伏。（地貌的形态分为基本形态和形态组合） 地貌的基本要素

地形面—— 地表面具不同坡度的面。古地形面——地质历史时期存在的、直观上看不出来的地形面，只有通过研究才能确定 地形线—— 指两种地形面相交而成的线 地形点—— 两条以上地形线相交的点

河谷：由河床，河漫滩，谷坡及阶地四个地貌基本形态有规律的排列在河流两侧构成。这四个地貌基本形态在成因上相互联系。 地貌形态测量指标

① 高度 绝对高度(即海拔高度)，从图上读取 相对高度(2种地貌的比高)

② 坡度：坡度主要反映在地形面上，一般的划分等级为：陡坡：坡角＞50°中等坡：坡角25～50°缓坡：坡角＜25°

在堆积地貌上，不同的坡度可反映不同的成因类型。 例如：崩塌堆积物、坡积物、冲积物形成的堆积地貌坡度依次递减。 在基岩组成的斜坡上，地貌的坡度反映了不同岩石的抗风化能力的强弱

高度 + 坡度 能反映地貌形态 高度大、坡度大－－－地形陡峻 高度小、坡度小－－－地形平缓 高度大、坡度小 —— ？ 高度小、坡度大？ ③地面破坏程度

割切深度：指一种地貌的最高点和最低点之间的距离

地面切割程度：地面破坏面积的%。水域面积/总面积 切割深度 + 切割程度 = 起伏度 地貌的形态类型

与周围地貌的关系:正形态：高出周围地貌 (阶地、垅、丘) 负形态：比周围地貌低 (谷地、洼地、坑、穴) 描述 + 照相 + 素描 2. 地貌的相对等级

相对等级：可分为5级:Ⅰ.巨型地貌 Ⅱ.大型地貌 Ⅲ.中型地貌 Ⅳ.小型地貌 Ⅴ.微型地貌 Ⅰ. 巨型地貌

地球表面可以分为两大地貌单元：大陆、洋盆

形成发展始于中生代：T之前为一超级大陆（泛大陆）由于板块运动而裂解形成现代大陆和大洋

大陆：由硅铝层和硅镁层的大陆壳组成，平均海拔875m。遭后期破坏严重。目前地貌学的主要研究对象

洋盆：由单一的硅镁层的大洋壳组成，其上覆盖松散沉积物。地貌因受水体保护，形态原始。洋底平均深度-3794m

大陆边缘：是陆壳的延伸部分，具有与大陆相似的结构，包括大陆架、大陆坡 Ⅱ. 大型地貌

在巨型地貌基础上进行划分。大陆又可分为山地、平原、盆地。是地貌学的主要研究对象 山地：由山岭和山谷组成。山地高度分类见表。成因上可以分为构造山地、剥蚀山地 丘陵：海小于500m的高地与洼地相间排列的地貌组合。成因上与山地有密切联系

平原：地势平坦、高差小，或略有起伏的大面积地貌组合。高度分类见表。成因分类包括构造平原、剥蚀平原、堆积平原

Ⅲ.中型地貌：山地又可进一步划分为河谷、分水岭 Ⅳ.小型地貌：河谷分为谷坡（包括阶地）、谷底

Ⅴ.微型地貌：在小型地貌基础上进一步划分。为在小型地貌中更低一级的地形起伏

例如:大陆→山地→河谷→阶地→前缘 Ⅰ－－Ⅱ－－Ⅲ－－Ⅳ－－Ⅴ

地形的等级与成因是有一定联系的。所以，地形等级的划分，是地形成因分析的前奏和基础

地貌等级的研究：宏观观察和制图：巨、大型－Ⅰ、Ⅱ级，利用卫星、遥感的手段。微观研究和制图 在野外，从小型地貌入手，然后扩展大中型地貌 3. 地貌的成因

地貌是内外地质营力相互作用的结果：原因——内外地质营力 基础——岩石和地质构造 过程——地貌形成发展会经历一定的时间过程

内营力 －－ 发生于地壳内部、深部，即内部的物质运动

水平运动：本世纪板块运动学说，喜山板块由于南美板块的推进，始新世以来，0.33～0.27cm/y，造成喜山的上升

地壳升降：主要是新构造运动对塑造现代地貌起了主导作用，地壳升降主要形成中小型地貌

岩浆活动：岩浆上升形成火山地形，溢出的熔岩填平地形，形成熔岩高原或平原 外营力作用有2个过程 削高—— 产生剥蚀地貌 补低—— 造成堆积地貌 外营力主要来自太阳能、风能、流水、风化、冰川等能量

不同等级的地貌内外力相互关系：从图上可以看出，两头的作用力比较单纯，仅一种营力，复杂的是中小型地貌，既有外力作用，也有内力作用

影响地貌形成发展的因素

气候：同一岩性在不同气候条件下形成地貌的时间、尺度不同；同一地质作用在不同气候条件下作用程度不同；不同气候带内有不同地貌组合。 植被：植被发育减弱地貌的形成；否则加速地貌的形成。 人工活动：加速地貌的形成。

地质构造：顺构造地貌：背斜或地垒形成正地貌 逆构造地貌：背斜成负地貌，向斜成正地形

内外地质营力在地貌上的表现

地壳的连续上升：作用强度越来越大，造成大峡谷，稳定期短 地壳间歇性上升：分水岭与河谷高度不变，形成多级阶地或夷平面

长期稳定：随时间延伸，分水岭降低，河谷降低，分水岭接近河谷，宽河谷，低小丘陵 抬升加快剥蚀速率

剥蚀速率增加导致地形高度降低，并加快沉积速率

地形的高程 = 构造抬升和剥蚀的平衡

? 小结

– 内营力：造成地形的高低起伏 – 外营力：产生削高补低

岩性不同、地质构造不同、作用营力不同、经受作用的时间长度或发育所处的阶段不同，都会导致地貌形态不同。反过来说，地貌形态的差别，可从岩性、构造、营力、历史或阶段等方面得到解释，地貌形成的内因是岩石与构造，外因是外营力，其形成过程需要一定的时间和阶段

4. 地貌的成因分类

基本成因分类（单因素分类）按形成地貌的地质作用分类

外力地貌：每种地质作用形成两种地貌，侵蚀地貌、堆积地貌 内力地貌：构造运动所造成的地貌

人工地貌：古运河、修大寨田、围海造田、红旗渠 内力地貌：构造运动所造成的地貌

新构造运动直接造成地貌：N2以来，青藏高原隆起，三峡地形；

剥蚀构造地貌：在山区和丘陵地区多。指已经形成的地质构造，经过外力风化剥蚀后，把其构造揭露出来

特点：必定有一大部分地质构造(折皱、断层、地层面)反应在地形面 上，构成地面的一部分

火山地貌：由于火山地质作用形成的地貌

形态组合分类（多因素分类）复杂，是一种多成因分类，关键是要找出形态组合形成的主要原因，要考虑：形态特征，动力因素，地质构造基础，地貌发展史 目前这仍然是一难题，尚无统一的地貌形态组合分类方案

一般来讲时代较新的褶皱，往往形成顺构造地貌，即地貌形态与岩石的构造形态是一致的，如 背斜成山，向斜成谷。

时代较老的褶皱，往往形成逆构造地貌，即地貌形态与岩石的构造形态 是相反的，如向斜成山，背斜成谷。

地质构造是地貌形态的骨架，在地质构造影响下，出现各类构造地貌，如褶皱山、断块山等

5. 地貌的年代及发展

概念：地貌的年代主要指地貌的主要特征形成以后的年代。只有等基本要素固定下来以后方能算年代，任何地貌，随着时间的推移，总是有一个发生、发展和消亡的过程

例如：坳谷发展的阶段性

– 切沟 冲沟 坳谷

↓

现代地貌与古地貌

现代地貌—— 指全新世(≤1万年)的地貌，和当地的气候一致。 古地貌—— 指地质历史上形成的地貌，参与现代地形，和当时的古气候一致。如江汉平原的丘陵之上，多堆积风化红土，为炎热气候条件下形成(N2)，现在的气候为温暖较湿

注意：千万不能把组成地貌的岩层时代作为地貌的年代，尤其是侵蚀地貌 复习资料：地质年代确定的基本原理

? 地层层序律

– 沉积岩和喷出岩等成层产出的岩石，其原始产状是水平或接近水平的

– 沉积物层层叠置，较老的岩层在下面，较新的岩层在上面。只要岩层没有发

生倒转，上面岩层的形成时代一定比下面的岩层新。这称为地层层序律。

? 生物层序律

– 岩石中的生物遗体或遗迹称为化石，它是在岩层中保留下来的古生物记录。

由于生物进化总是由低级向高级发展，这种演化规律是不可逆的。因此，可利用一些演化 较快、存在时间短、分布较广、特征明显的生物化石和生物化石的组合，作为划分相对地质年代的依据。每一个地质时代都有其特征的标准化石或化石组合。下图为 根据化石确定不同地区地层是否为同一时代的地层的示意图。

? 接触和穿插关系

– 这一原理主要用于岩浆岩

– 一种岩浆岩穿插、贯入另一种岩浆岩，则显然被穿插的岩石形成较早 – 类似的，这一原则也可应用于一般的地质界面，如根据断裂面的穿插切割关

系判断其形成顺序

? 放射性同位素年龄

– 放射性同位素测年的原理是基于放射性元素都具有固定的衰变常数（λ），

且矿物中放射性同位素蜕变后剩下的母体同位素含量（N ）与蜕变而成的子体同位素含量（D）可以测出，这样，根据公式：

t =1/λ* Ln( 1 + D/N )

– 就可计算出该放射性同位素的年龄（t）。即包含该同位素的矿物的形成年龄，

其相当于包含该矿物并和该矿物一起形成的岩石的绝对年龄。

– 可以用来进行放射性同位素测年的同位素应具备具有较长的半衰期；在岩石

中有足够的含量；易于保存等条件。

地貌年代的确定方法

①地貌年代相对顺序的确定：主要依据各个地貌单元之间的相互关系

a.切割关系：地貌发展中，新地貌切割老地貌 b.过渡关系:同一时期、不同地点形成不同的地貌或沉积物 c. 掩埋关系:地貌发展中，新的地貌或沉积物掩埋老的地貌或沉积