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第四紀(jì)
來源:互聯(lián)網(wǎng)

第四紀(jì)是新生代最新的一個紀(jì),包括更新世和全新世。

下限年代多采用距今258萬年。第四紀(jì)期間生物界已進(jìn)化到現(xiàn)代面貌。靈長目中完成了從猿到人的進(jìn)化。第四紀(jì)前是新近紀(jì)。它從約260萬年前開始,一直延續(xù)至今。

名稱由來

第四紀(jì)這個名稱最早是意大利地質(zhì)學(xué)家喬萬尼·阿爾杜伊諾(GiovanniArduino)于1759年研究波河河谷沉積情況時提出的。1829年,法國地質(zhì)學(xué)家儒勒·迪斯努瓦耶(JulesDesnoyers)引用了這個定義。他在研究塞納河低地的沉積層時發(fā)現(xiàn)了一層比新近紀(jì)更新的巖層。這個巖層一直延伸到地表。

第四紀(jì)的時期基本上與最近的冰河期(冰川回退期)相符。另一種分法是將300萬年前北極結(jié)冰的開始作為第四紀(jì)的開始,這樣的話上新世的最新的一部分也算作第四紀(jì)了。也有人不承認(rèn)第四紀(jì)的存在,而將它看作第三紀(jì)的一部分。

第四紀(jì)的260萬年中人類已經(jīng)存在。在這段時間里板塊運動小于100千米,因此可以被忽略。在這段時間里氣候不斷變化,冰河期與間冰期交換。在冰川期中冰川可以一直延伸到緯度40度的地方。在這段時間里只有很少新的動物種類產(chǎn)生(可能因為這段時間還比較短),在更新世末期,在北半球有不少哺乳動物(劍齒虎猛犸乳齒象、雕齒獸)滅絕。馬科駱駝科北美洲滅絕。

中國地理學(xué)家竺可楨指出,第四紀(jì)歐洲和北美洲北部經(jīng)歷了四個冰河期和四個間冰期:第一冰河期距今30萬年至27萬年;第二冰河期距今20萬年至18萬年;第三冰河期距今13萬年至10萬年;第四冰河期距今6萬5千年至1萬5千年。

地質(zhì)年代

6500萬年前那次生物大滅絕后,地球進(jìn)入了新生代。新生代是地球歷史的最新階段,而第四紀(jì)是新生代最后一個紀(jì)。第四紀(jì)還可以分為更新世全新世等。關(guān)于其下限一直存在爭議,支持較多的有1.8Ma和2.6Ma。雖然國際地層委員會推薦的第四紀(jì)的下界年齡為1.80Ma,但是由于2.6(開始認(rèn)為為2.48)Ma是黃土開始沉積的年齡,因而我國地質(zhì)學(xué)家,尤其是第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)家基本都采用后者。目前國際地層委員會公布的國際年代地層表(International Chronostratigraphic Chart)中使用的第四紀(jì)下界為2.58Ma。這一時期形成的地層稱第四系。第四系一名是法國學(xué)者J.德努瓦耶于1829年提出的(見新生代)。

從第四紀(jì)開始,全球氣候出現(xiàn)了明顯的冰期和間冰期交替的模式。第四紀(jì)生物界的面貌已很接近于現(xiàn)代。哺乳動物的進(jìn)化在此階段最為明顯,而人類的出現(xiàn)與進(jìn)化則更是第四紀(jì)最重要的事件之一。

哺乳動物在第四紀(jì)期間的進(jìn)化主要表現(xiàn)在屬種而不是大的類別更新上。第四紀(jì)前一階段——更新世早期哺乳類仍以偶蹄目長鼻類新食肉類等的繁盛、發(fā)展為特征,與第三紀(jì)的區(qū)別在于出現(xiàn)了真象、真馬、真牛。更新世晚期哺乳動物的一些類別和不少屬種相繼衰亡或滅絕。到了第四紀(jì)的后一階段——全新世,哺乳動物的面貌已和現(xiàn)代基本一致。

大量的化石資料證明人類是由古猿進(jìn)化而來的。古猿與最早的人之間的根本區(qū)別在于人能制造工具,特別是制造石器。從制造工具開始的勞動使人類根本區(qū)別于其它一切動物,勞動創(chuàng)造了人類。另一個主要特點是人能直立行走。從古猿開始向人的方向發(fā)展的時間,一般認(rèn)為至少在1000萬年以前。

第四紀(jì)的海生無脊椎動物仍以瓣鰓綱腹足類動物、小型有孔蟲、六射珊瑚等占主要地位。陸生無脊椎動物仍以雙殼類、腹足類、介形亞綱為主。其它脊椎動物真骨下綱和鳥類繼續(xù)繁盛,兩棲類和爬行綱變化不大。

高等陸生植物的面貌在第四紀(jì)中期以后已與現(xiàn)代基本一致。由于冰期和間冰期的交替變化,逐漸形成今天的寒帶溫帶亞熱帶和熱帶植物群。微體和超微的浮游鈣藻對海相地層的劃分與對比仍十分重要。第四紀(jì)包括更新世和全新世,相應(yīng)地層稱更新統(tǒng)和全新統(tǒng)。第四紀(jì)下限的確定,意見分歧較大。1948年第十八屆國際地質(zhì)大會確定,以真馬、真牛、真象的出現(xiàn)作為劃分更新世的標(biāo)志。陸相地層以意大利北部維拉弗朗層,海相以意大利南部的卡拉布里層的底界作為更新世的開始。中國以相當(dāng)于維拉弗朗層的泥河灣層作為早更新世的標(biāo)準(zhǔn)地層。其后,應(yīng)用鉀氫法測定了法國和非洲相當(dāng)于維拉弗朗層的地層底界年齡約為180萬年。因此,許多學(xué)者認(rèn)為第四紀(jì)下限應(yīng)為距今180萬年。1977年國際第四紀(jì)會議建議,以意大利的弗利卡剖面作為上新世與更新世的分界,其地質(zhì)年齡約為170萬年。對中國黃土的研究表明,約248萬年前黃土開始沉積,反映了氣候和地質(zhì)環(huán)境的明顯變化,認(rèn)為第四紀(jì)約開始于248萬年前。還有學(xué)者認(rèn)為,第四紀(jì)下限應(yīng)定為330~350萬年前。

地層劃分

第四紀(jì)地層的劃分主要依據(jù)沉積物的巖石性質(zhì)及地質(zhì)年齡。第四紀(jì)沉積物分布極廣,除巖石裸露的陡峻山坡外,全球幾乎到處被第四紀(jì)沉積物覆蓋。第四紀(jì)沉積物形成較晚,大多未膠結(jié),保存比較完整。第四紀(jì)沉積主要有冰川沉積、河流沉積、湖相沉積、風(fēng)成沉積、洞穴沉積和海相沉積等。其次為冰水沉積、殘積、坡積、洪積、生物沉積和火山沉積等。

傳媒

簡介

《第四紀(jì)》傳媒,由中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)校團(tuán)委主辦,隸屬于第四紀(jì)傳媒辦公室,是一個集網(wǎng)絡(luò)和《第四紀(jì)》雜志為一體的校園媒體。

《第四紀(jì)》傳媒,以青年題材為主,是展示地大共青團(tuán)工作的重要陣地,也是反映地大青年學(xué)生精神風(fēng)貌的重要載體。面向?qū)ο鬄榈卮髮W(xué)生、各兄弟高校共青團(tuán)以及上級部門。

辦刊理念

《第四紀(jì)》傳媒堅持以“服務(wù)青年成長,拓展青年視野,引導(dǎo)青年輿論”為辦刊理念,把思考當(dāng)做一種學(xué)習(xí)方式,追求教育引導(dǎo)和信息服務(wù)相結(jié)合,堅持“以人為本”,服務(wù)廣大青年成長成才,拓展青年視野,引導(dǎo)青年輿論,加強溝通交流。洞悉新聞本質(zhì),解讀政策走向,關(guān)注地大青年,展現(xiàn)校園文化,把信念提升為價值觀,形成統(tǒng)一的指導(dǎo)思想和共同的發(fā)展目標(biāo)。

論壇

第四紀(jì)論壇,是一個以時尚為依托的社區(qū)論壇,包括時尚生活的點點滴滴。第四紀(jì),是一個地理名詞,簡單的說就是恐龍滅絕后至今,地球所處的時代。第四紀(jì)論壇正是借助這個名詞來提倡大家珍惜生活,追求美好,追求時尚,如果我們都有美好時尚的追求,就沒有人會成為所謂的“恐龍”,所以,時尚是第四紀(jì)論壇的主題。

時期特征

人類出世

第四紀(jì)是人類出世并迅速發(fā)展時代,人類的發(fā)展經(jīng)歷了以下主要階段:

1.早期猿人階段(2百萬年-1百75萬年前):能人(Homohabilis)在東非坦桑尼亞出現(xiàn),這可能是早期的直立人(Homoerectus)

2.晚期猿人階段(1百萬年前):直立猿人(homoerectus)從非洲擴散到中國、爪哇,最著名的代表是北京猿人爪哇猿人

3.早期智人階段(50萬年前):智人(Homosapiens)在非洲出現(xiàn)并遷移到歐洲

4.晚期智人(新人)階段(25萬年-3萬5千年前):現(xiàn)代人(Homosapienssapiens)在非洲南部出現(xiàn),約5萬年前,現(xiàn)代人類分布到中東地區(qū),到3萬5千年前,現(xiàn)代人類分布到達(dá)歐洲-克羅麥昂人(Cro-Magnon)

5.在更新世晚期,大約3萬-2萬年前,現(xiàn)代人類通過白令陸橋進(jìn)入北美洲并向南遷移。進(jìn)入全新世后,現(xiàn)代人的分布到除南極洲以外的各個大陸,并且成為唯一生存至今的人科動物(hominids)。

生物進(jìn)化

第四紀(jì)生物與第三紀(jì)相比,在分布和組成上發(fā)生了明顯的變化。哺乳動物與上新世相比有很大進(jìn)化,如歐洲及鄰近的亞洲部分現(xiàn)生的119個種中只有6個在上新世生存過。植物界的進(jìn)化比較緩慢,西北歐的植物約80%在第四紀(jì)開始時即已存在。第四紀(jì)冰期時,大陸冰蓋向南擴展,動植物也隨之向南遷移。間冰期期間動植物向北遷移。冰期和間冰期植被帶的移動范圍最大可達(dá)緯度30°,在地層剖面中可明顯地看到喜冷和喜暖動植物群的交替現(xiàn)象。第四紀(jì)后期,大型陸生哺乳動物發(fā)生過大規(guī)模絕滅。在北美,大型哺乳動物的屬有70%絕滅,歐洲和非洲比例小得多。這一大規(guī)模絕滅發(fā)生于距今15000~9000年。發(fā)生大規(guī)模絕滅的原因主要是人類的狩獵活動,其次是自然環(huán)境的變遷。第四紀(jì)不同時期出現(xiàn)不同的動物群。歐洲更新世具代表性的是維拉弗朗動物群,出現(xiàn)了真馬、真牛、真象;中更新世以克羅默爾動物群為代表;晚更新世時出現(xiàn)了許多極地動物。北美早更新世有布朗克動物群,中更新世有伊爾文頓動物群,晚更新世有蘭錯伯累動物群。中國北方則有早更新世泥河灣動物群,中更新世周口店鎮(zhèn)動物群,晚更新世薩拉烏蘇動物群

地震火山活躍

第四紀(jì)的構(gòu)造運動屬于新構(gòu)造運動。在大洋底沿中央洋脊向兩側(cè)擴張。對太平洋板塊移動速度測量表明,平均每年向西漂移最大達(dá)到11厘米,向東漂移6.6厘米。陸地上新的造山帶是第四紀(jì)新構(gòu)造運動最劇烈的地區(qū),如阿爾卑斯山、喜馬拉雅山脈等。地震和火山是新構(gòu)造運動的表現(xiàn)形式。地震集中發(fā)生在板塊邊界和活動斷裂帶上,如環(huán)太平洋地震帶加利福尼亞州斷裂帶、中國郯廬斷裂帶等。火山主要分布在板塊邊界或板塊內(nèi)部的活動斷裂帶上。中國的五大連池、大同盆地、雷州半島、海南、騰沖、臺灣等地都有第四紀(jì)火山。

冰川運動

第四紀(jì)大冰川期,距今約200萬年。地球史上次大冰川期。冰川的發(fā)生是極地或高山地區(qū)沿地面運動的巨大冰體。由降落在雪線以上的大量積雪,在重力和巨大壓力下形成,冰川從源頭處得到大量的冰補給,而這些冰融化得很慢,冰川本身就發(fā)育得又寬又深,往下流到高溫處,冰補給少了,冰川也愈來愈小,直到冰的融化量和上游的補給量互相抵消。一般冰川為舌狀,冰川面往往高低不平,有的地方有深的裂口,即冰隙。冰川可分為冰蓋和山岳冰川兩大類。第四紀(jì)時歐洲阿爾卑斯山脈山岳冰川至少有5次擴張。在我國,據(jù)李四光研究,相應(yīng)地識別出鄱陽縣、大姑、廬山大理白族自治州4個亞冰期。現(xiàn)代冰川覆蓋總面積約為1630萬平方公里,占地球陸地總面積的11%。我國的現(xiàn)代冰川主要分布于喜馬拉雅山脈(北坡)、昆侖山脈天山祁連山脈橫斷山脈的一些高峰區(qū),總面積約57069平方公里。?

海平面升降

第四紀(jì)期間由于氣候變化、地殼運動等原因引起的海平面升降。包括絕對變化和相對變化兩方面含義。如今的研究多從相對變化入手,即以陸地為基準(zhǔn),按不同時期海平面與陸地基準(zhǔn)的相對高度關(guān)系來判別海平面的變動。其變化原因很多。1841年麥克拉倫(C.Maclaren)首先提出更新世海平面的振蕩性,認(rèn)為海平面變化是氣候變化所致,并稱之為冰川型海面變化。1865年杰米森(T.Jamieson)提出冰川均衡運動理論,認(rèn)為氣候變化引起冰蓋消長,使地殼發(fā)生變形。他將地平線變化曲線主要歸結(jié)于區(qū)域構(gòu)造運動的性質(zhì)和幅度,以及沉積物壓縮性等原因。1906年,休斯(E.Suess)提出(全球)海面升降(eustasy)理論,認(rèn)為沉積物增加會引起全球性海面上升;地殼沉降形成洋盆時,則引起海面下降。意指,海侵海退是洋盆容積變化的結(jié)果,全球性海面變化并不包括海水量的增減。20世紀(jì)50年代末至70年代早期,海平面變化研究工作迅速地由定性階段發(fā)展到定量階段。大量14C數(shù)據(jù)表明,最后一次冰川作用始于70000年前,距今18000年左右達(dá)到最盛期,約止于10000年前。冰川最盛期的最低海面位置,隨著冰蓋厚度研究的深入而有較大進(jìn)展:1950年以前估算值為-100米左右;1969年弗林特(R.F.Flint)根據(jù)1953年以后南極大冰蓋厚度,修正為-132米

中國黃、東海大陸架,距今15000年前的最低海面為-150~-160米。對全新世早期海平面迅速上升運動,已獲得比較一致的看法;對近6000多年來的海面變化,主要有3種不同的觀點:①大西洋期結(jié)束時海平面比如今高約3米;②全新世不存在高海面;③3600年來海平面是穩(wěn)定的。有人從地球流變學(xué)觀點出發(fā),認(rèn)為地球是粘彈性體,冰蓋消長引起的冰川均衡作用(glacio-isostasy)對遠(yuǎn)距離地區(qū)也是重要的;冰蓋消長引起的洋盆水體積變化,——水力均衡運動(hydro-isostasy),對海底也有作用;地球內(nèi)部和表面質(zhì)量的重新分布造成大地水準(zhǔn)面變形:大地水準(zhǔn)面—海面變化(Geoidedeustasy)。克拉克(J.A.Clark,1980)提出的粘彈性地球體海面變化數(shù)值模型,將世界大洋劃分為6個具有不同海面變化曲線帶,認(rèn)為全球不存在統(tǒng)一的海平面曲線,這為研究全新世海面變化提出新的思路。

氣候狀況

第四紀(jì)時,地球氣候出現(xiàn)過多次冷暖變化,240萬年以來至少經(jīng)歷了24個氣候旋回。晚新生代冰期開始于距今1400~1100萬年前,但在第四紀(jì)才出現(xiàn)冰期和間冰期的明顯交替。冰期極盛時,北半球高緯地區(qū)形成大陸冰蓋,格陵蘭冰蓋覆蓋了格陵蘭和冰島,勞倫大冰蓋掩埋了整個加拿大,并向南延伸至紐約辛辛那提一帶。歐洲將近一半被斯堪的納維亞半島冰蓋覆蓋。西伯利亞地區(qū)冰蓋則占據(jù)了西伯利亞北部地區(qū)。

礦物沉積

第四紀(jì)沉積富集了各種砂礦、鹽湖化學(xué)沉積、泥炭和少量褐煤礦。世界上一些重要的稀有金屬多來自濱海和河流沉積中的第四紀(jì)砂礦,如沙金礦、鈷鉻砂礦、錫鎢砂礦、金剛石砂礦等。中國鹽湖中鋰和硼的蘊藏量居世界首位。

對地貌影響

第四紀(jì)冰期及其對地貌發(fā)育的影響

第四紀(jì)全球氣候曾有數(shù)次冷暖變化。氣候寒冷時,陸地上的一部分水凍結(jié),發(fā)育大規(guī)模冰川,叫冰期;氣候變暖,冰川消退,叫間冰期。北半球在第四紀(jì)時期一般劃分為四個冰期和三個間冰期,還有一個冰后期。有些地區(qū)受區(qū)域性氣候的差異影響,可劃分為更多的小冰期和間冰期,但各個地區(qū)長時期的寒冷期與溫暖期的變化大致是相同的。

第四紀(jì)冰期中冰川規(guī)模最大時,世界陸地面積的1/3被冰川覆蓋,由于大量冰體積聚于陸地,使海面下降約150m,當(dāng)時的海陸輪廊和自然環(huán)埦都發(fā)生較大的變化。在歐洲大陸冰流曾達(dá)到北緯50°,在北美曾向南推進(jìn)到北緯38°,全球平均氣溫比現(xiàn)在低5?7C。由于地球上出現(xiàn)大面積的冰蓋,改變了全球大氣環(huán)流的形勢,北半球氣候帶南移,中緯地區(qū)沙漠面積縮小,低緯及赤道地區(qū)沙漠?dāng)U大,大陸季風(fēng)盛行,海洋季風(fēng)衰退。

最后一次冰期開始前,距今約8.5萬年,海面比現(xiàn)在高16m左右,渤海一帶的海岸線比現(xiàn)在的岸線向陸伸入80~100km。大約3.6萬年前的末次冰期的最冷階段,海面下降,海岸線移到現(xiàn)在黃海水深70m處。此后,有一個溫暖期,海岸線又向陸推移,在2.5萬年前,長江下游的海岸位置在今江口以西160km左右處。大約23700土900年前的又一次小冰階,海水退出現(xiàn)在的渤海、黃海地區(qū),海岸線東移到東海大陸架水深110m處,到了冰期最盛時期,即距今14780±700年左右,中國海岸在東海大陸架邊緣水深155m處,其位置在今長江口以東600km。如考慮到大陸架冰后期的地殼下降量為14m,則最后一次冰期最盛期的海平面也要比現(xiàn)在低140m。由于冰期時海面降低,大陸面積不斷擴大,增強了中國氣候的大陸性程度,這可能是當(dāng)時氣候干燥的原因之一。那時的降水量可能比現(xiàn)在少一百至數(shù)百毫米,華北和東北平原有暗針葉林和草原分布。當(dāng)時的風(fēng)成黃土分布范圍到達(dá)長江下游,如南京的下蜀黃土。中國西北部地區(qū)出現(xiàn)大面積的風(fēng)成沙丘,柴達(dá)木盆地在最后一次冰期的晚期尤其顯得干旱,蒸發(fā)強盛,在2.1萬年和1.3萬年前,是柴達(dá)木鹽湖的形成期。

冰期時,大陸冰蓋的厚度平均為2000~3000m,巨厚冰蓋對地殼形成巨大壓力,引起地殼沉陷;冰川消失后,地殼迅速回升。第四紀(jì)的冰期間冰期冰川負(fù)荷與卸荷使地殼升降變化稱為冰川均衡作用。這種作用對地貌發(fā)育的影響極大,例如,冰后期冰川消融,地殼普遍上升,瑞典北部現(xiàn)代上升速度達(dá)9mrn/a;芬蘭在冰后期地殼均衡上升,每年新生的陸地有7km^2格陵蘭冰后期地殼上升速度為0.9~l.0mm/a,使幾十年前的風(fēng)暴海灘與現(xiàn)在正在形成的風(fēng)暴海灘已有相當(dāng)長的一段距離。哈得遜灣由于冰川卸荷造成現(xiàn)代地殼不斷上升,如上升達(dá)到均衡時,哈得遜灣將不復(fù)存在。

參考資料 >

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