1. 第四纪地层划分（ 6 学时）

环境与土木工程学院College of Environmental and Civil Engineering

环境与土木工程学院College of Environmental and Civil Engineering 《地貌及第四纪地质》教学课件《地貌及第四纪地质》教学课件

1. 第四纪地层划分（ 6 学时）

（ 1 ）掌握第四纪地层划分方法（古气候、古生物、古人类与考古、构造和地貌；岩性和岩相、同位素年龄、古地磁等）；

（ 2 ）掌握第四纪划分及各世的绝对年代界限；（ 3 ）掌握中国第四纪地层的基本特征；（ 4 ）掌握华北及华南地区的第四纪地层系统；（ 5 ）了解东北、西北、西藏地区第四系基本特征。难点是中国不同地区第四纪地层系统的建立。



1.1 第四纪地层划分 <1> 划分方法 <2> 第四纪下限

1.2 第四纪的划分1.3 中国第四纪地层 1.3.1 华北地区第四纪地层

下更新统 -- 泥河湾组（ Q1 ）上更新统 -- 丁村组（ Q3 ）

中更新统 -- 周口店组（ Q2 ）全新统 -- 近代沉积（ Q4 ）

1.3.2 东北地区第四纪地层

（ 1 ）下更新统白土山组（ 3 ）上更新统诺敏河组（ 2 ）中更新统大青山组（ 4 ）全新统



1.3.3 南方地区第四纪地层

（ 1 ）下更新统 ( 元谋组 ) ( 二次冰期，一次间冰期 )

（ 2 ）中更新统 ( 一次冰期，一次间冰期 )

（ 3 ）上更新统 ( 一次冰期，一次间冰期 )

（ 4 ）全新统 ( 冰后期 )

1.3.4 西北地区第四纪地层

1.3.5 西藏地区第四纪地层

（ 1 ）下更新统（ 2 ）中更新统（ 3 ）上更新统（ 4 ）全新统



1.1 第四纪地层划分

• 第四纪地层划分主要依据 :

沉积物的岩石性质及地质年龄。

• 第四纪沉积物分布广，除岩石裸露的陡峻山坡外，全球几乎被第四纪沉积物覆盖。

• 第四纪沉积物形成晚，大多未胶结，保存较完整。



主要、次要• 第四纪沉积分类陆相、海相（ 1 ）主要和次要沉积（ 2 ）海相、陆相 ( 时有海陆交互相 ) 沉积　　①湖相沉积　　②洞穴 - 裂隙堆积 ③ 河流、洪流堆积　　④土状堆积



⑤ 冰川堆积

　　

云南玉龙雪山 1

云南玉龙雪山 2四川海螺沟 2

四川海螺沟 1



⑥ 火山喷发堆积

东北五大连池 1


东北五大连池 3东北五大连池 4



• 第四纪陆相沉积物特征：　　 ① 形成时间短或正在形成，松散或半固结，易流动和

破坏，对工程建筑不利。　　 ② 易于物理、化学风化。故可通过研究沉积物风化程

度，来研究第四纪地层划分。　　③ 成因复杂，岩性、岩相、厚度变化大。　　 ④ 粒径变化大。• 第四纪海相沉积物特征：

　 ①近岸沉积 ② 大陆架沉积　　③深海沉积



（ 1 ）岩石地层学方法

（ 2 ）生物地层学方法

（ 3 ）年代地层学方法（最可靠）

（ 4 ）地貌学方法

（ 5 ）气候地层学方法

<1> 划分方法



(6) 构造方法

(7) 比较岩石学方法（狭义的岩石地层学方法）

(8) 古人类与考古地层学法

(9) 地球化学方法

此外还有古地磁法、古土壤地层学法、海面地层顺序法等。



<2> 第四纪下限最初建议：• 第一次冰川作用的时间• 人类开始的时间第三纪与第四纪的界限位置，还有以下几种观点：（ 1 ）划在意大利剖面的 Astian 与 Piacenzian 层之

下。距今 3.4 Ma 。（ 2 ）划在西欧 ( 法国 ) 的中 Vilafranchian 层之下，

大致为 2.5 Ma 。



（ 3 ） 1948 年伦敦第 18 届国际地质大会建议陆相沉积物以法国 Vilafranchian 的底界为界，海相沉积物以意大利北部含北极软体动物和底栖动物群的 Calabrian 为底界，距今 1.87-1.67Ma 前。这一边界得到许多地学者的认同。

（ 4 ）划在西欧的 Cromerian 层之下，接近 0.75Ma 。

（ 5 ）古地磁 Mammoth事件底部， 3.15-3.4Ma 。



1.2 第四纪的划分

第

四

纪更新统更新世（ Pleistocene ）（四次冰期和三次间冰期形成的堆积物）

晚更新世上更新统最近一次间冰期底部，距今 12.5万年中更新世中更新统第二次间冰期底部，距今 100万年早更新世下更新统 180~250万年

全新统全新世 (Holocene) （冰后期的堆积物）最末次冰期后，距今 1万年

第三纪



沉积环境

陆地环境

海陆过渡环境

海洋环境

地面环境

水下环境

滨海环境

残留海水环境 - 湖海浅海半深海深海

沙漠

冰川河流湖泊沼泽滨岸河口三角洲泻湖

侵蚀环境：山地、喀斯特第四纪沉积环境：

洞穴环境

大陆冰川

冰海 ( 有大量冰块、冰山漂浮 )



第四纪沉积物特点： 1 、松散或半固结；

2 、生物化石丰富；

3 、地层性质、厚度及空间分布变化大；

4 、人类化石与文化遗址。



第四纪沉积物（松散堆积物）类型1 、残积（ el ）：基岩遭受风化（物理、化学及生

物）作用后，残留原地的产物（残积物、土壤与风化壳），一般未经搬运。剖面至下而上分为基岩带、弱风化带、中至强风化带。

2 、坡积（ dl ）：重力作用下，由雨水与雪水冲刷搬运，在山坡与山脚下堆积的风化产物。

3 、重力堆积（ xd ）：重力作用下，崩塌的巨大石块与乱石，搬运至山坡或山脚堆积的粗碎屑物。



4 、滑坡堆积（ del ）：重力、地下及地表水作用，使整个岩体沿斜坡下滑，产生的堆积物。

5 、土溜 ( 泥流 ) 堆积 (s 或 df) ：斜坡土层经雨水充分渗透成塑状，重力作用下，沿坡面向下滑动，形成堆积物。

6 、冲积（ al ）：河流堆积，又称淤积物，分布在河谷。7 、洪积（ pl ）：暂时洪水形成的堆积物。分布在山谷

口或山前平原。8 、湖积（ l ）：湖盆里的堆积物。有机械、化学及生物

作用所形成的各种堆积物。9 、沼泽堆积（ h ）：由生长茂盛的植物，在经常积水

的沼泽地，以生物与化学作用为主形成的堆积物。



10 、海相沉积（ m ）：由波浪或海流搬运、化学与生物作用形成的堆积物。

11 、冰碛（ gl ） : 冰川堆积物。无层理，砾石无定向排列，大小混杂，无分选，磨圆差，常有磨光面

12 、风积（ eol ）：由风力吹扬，形成风成砂和风成黄土堆积物。

13 、洞穴堆积（ gr ）：由洞穴中重力堆积的角砾及地下水机械和化学作用在岩石裂隙和溶洞内沉积的石钟乳、石灰华和地下河和砂砾粘土等构成。

还有：冰水沉积（ fgl ）、火山堆积 (β) 、人工堆积 (a) 、冰湖堆积 (lgl) 、化学堆积（ ch ）



1.3 中国第四纪地层

23 个省4 个直辖市（北京、天津、上海、重庆） 5 个自治区（广西、内蒙古、西藏、宁夏、新疆） 2 个特别行政区（香港特别行政区、澳门特别行政区）



长江

黄河



秦岭大别山

黄河

长江



中国地理位置分区

昆仑山阿尔金山贺兰

山

祁连山

秦岭大别山

华北地区

西藏地区

南方地区

东北地区

北方地区西北地区



我国第四纪沉积物分为三个区域：

1 、青藏高原及其邻近地区。

2 、秦岭大别山以北的西北、华北、北方和东北区，以黄土堆积黄土堆积为主。

3 、秦岭大别山以南的广大南方地区（华南、西南）。



1.3.1 华北地区第四纪地层

华北区东至滨海，西达甘肃，北起内蒙古，南抵河南中部。

气候： Q1 开始气候温暖湿润；

Q2 气候湿润温凉；

Q3 后期气候变干。



地层：第四系各统发育齐全，以黄土堆积为主，西北部分区有冰川、湖泊及山麓 -

冲积等。

下更新统下更新统为泥河湾组（午城黄土）及其同期沉积；中更新统中更新统为周口店组（离石黄土）及其相当地层；上更新统上更新统为丁村组（马兰黄土）及其相当地层；全新统全新统为近代堆积层。



下更新统 ---- 泥河湾组（ Q1 ）

• 标准剖面（ 1954 ）在河北阳原县泥河湾村，一套河湖相沉积。河湖相沉积。泥河湾层位于黄土之下，“三趾马红土”之上。内有大量旧石器。

• 沉积厚度沉积厚度 500-600m500-600m 。。• 分上、下两段其间有一侵蚀间断面。



•下段称绿泥河湾组，为浅红、棕及微绿色砾石层及砂层，夹粉砂和粘土层，含淡水蚌壳。

•上段称黄泥河湾组，为浅红、黄棕、浅绿、灰白色砂层及粘土层。含三趾马―真马动物群及大量软体动物化石，第三纪动物少量残留。



中更新统 ---- 周口店组（ Q2 ）

• 位于北京房山县西山的龙骨山上，中国猿人产地，以发育在奥陶纪石灰岩中的洞穴洞穴

堆积堆积为代表。

• 该组分为上、下两段上、下两段。下段为含薄层钟乳薄层钟乳砂层和灰烬的红色风化灰岩角砾堆积；砂层和灰烬的红色风化灰岩角砾堆积；上段为含厚层砂层和灰烬的灰岩角砾堆积。厚层砂层和灰烬的灰岩角砾堆积。



扁角肿骨鹿（Ｑ２）

河套大角鹿（Ｑ３）

步氏鹿（Ｑ１）



周口店北京猿人洞穴堆积

（引自杨怀仁等）

1-角砾岩 ;2-灰烬 ;3- 石灰华 ;4-砂 ;5-红色土 ;6- 泥砂 ;7-砾石 ;8-石灰岩

粗角砾层

灰烬层

硬灰和钙板角砾岩层

深灰色砂层

角砾岩层

角砾岩层红色砂层

泥砂层

红色土层

揭露地层 40m ，共为 13 层



• 与周口店组同期沉积的地层有泄湖组、离石黄土及龙骨山冰碛层。

• 泄湖组标准地点在陕西蓝田的塬上和灞河的第 III 、 IV

级阶地上，该组产据今 1Ma

的 “蓝田猿人”，由于蓝田公王岭人化石 ( 蓝田猿人）较“北京猿人”老一些，所以泄湖组下部的形成时代可能要比周口店组老一些。离石黄土

黄土塬



• 龙骨山冰碛层 ( 相当于南方大姑冰期 ) ：主要出露于北京地区周口店和西山潭寺一带。在北京东郊的平原底部，冰碛物最远延至双桥附近，向东则大部分为冰水沉积。孢粉组合中出现大量松科花粉，以云杉为主，属针叶林类型，气候寒冷潮湿。



• 标准剖面在山西襄汾县丁村至柴庄的汾河两岸，剖面中有大批脊椎动物化石、人类化石及文化遗物。发现的古人颅骨，是介于北京猿人和现代人之间的人类，即古人阶段，命名为“丁村人”。石器经过二次加工，并有两面打制和使用的薄石片等，属旧石器中期旧石器中期。

• Q3 可分早期的丁村组，中晚期的萨拉乌苏组和晚期的山顶洞洞穴堆积，以及广泛分布的马兰黄土马兰黄土

上更新统 ---- 丁村组（ Q3）



• 萨拉乌苏组：在内蒙古河套的萨拉乌苏，河湖相河湖相沉积沉积。以黄、灰黄、灰绿色粉细砂为主，夹含钙质结核的黄土状砂质粘土及粘质砂土，具水平层理和交错层理。

地层中有“河套人化石”，“纳玛象 - 晚期鬣狗动物群” ，后者又称萨拉乌苏动物群，是中国北方晚更新世标准动物群。

萨拉乌苏遗址



山顶洞洞穴堆积——山顶洞组：

位于周口店北京猿人化石产地龙骨山的顶部，洞内堆积物为灰色土、石灰岩碎块、石灰岩块的崩落体、山顶洞人及完整的动物骨骼化石、石器、骨器。 14C测年为据今 18,340±410 年，所含脊椎动物化石的特点是：（ 1 ）有较多的现代种属和更新世特有种，无第三纪残留种。（ 2 ）“山顶洞人”不仅能制作石器，还能钻孔和磨光。（ 3 ）有大量的装饰品。（ 4 ）有埋葬的习俗。（ 5 ）有双叉状骨器和大量的鱼骨等，说明已会捕鱼。



• 马兰黄土因北京西山斋堂村对岸的马兰阶地而得名。在华北地区分布广泛，尤其在黄土高原地区。灰黄色、疏松多孔，厚度不超过 10米，与午城、离石黄土最显著区别是不含具红色条带的土壤层，而含与近代土壤相似的黑垆土型土壤层。



全新统 ---- 近代沉积（ Q4）

主要为河流冲积层，分布在河谷中，为砾石、

砂及土状堆积物。黄河等水系从西部、北部的高原

地区带来大量泥沙，堆积在华北平原上，使平原中、

东部普遍分布灰色和灰黑色的淤泥层和泥炭层。代

表湖相沉积湖相沉积。高原区为洪积物和坡积物及风成堆积洪积物和坡积物及风成堆积

和湖沼堆积和湖沼堆积。。



据北京郊区埋藏泥炭层孢粉分析，从晚到早划分为：

①肖家河组 (( 晚全新世晚全新世 )) ：泥炭层上部，以松属花粉

为主，气候温凉。华北平原以湖相沉积为主。

②尹各庄组 (( 中全新世中全新世 )) ：泥炭层中部，阔叶花粉大量出现，气候温暖。华北平原以河湖相和海相为主。

③刘斌屯组 (( 早全新世早全新世 )) ：泥炭层下部，以松属花粉为主，气候温凉。 14C测年为 9515±230 年。华北平原以河湖相为主。



在渤海湾地区也可划出相应三层：

①沼泽沉积层 (( 晚全新世晚全新世 )) ：埋深 5.0(2.0)―0m ，天津巨葛庄第三贝壳堤 14C测定为 3400±115 年。

② 海相层 (( 中全新世中全新世 )) ：埋深 14.7(9.5)-5.0(2.0)m ，海侵范围大致相当于天津至黄骅一带的 4m 等高线地区。天津静海四党口淤泥层 14C测年为 7920±

655 年。山东海兴高湾上泥炭层为 5030±150 年。

③ 泥炭或沼泽沉积层 ((早全新世早全新世 )) ：埋深 16.2(12.

1)-14.7(9.5)m ，南排河口上淤泥层 14C测年为 912

0±175 年。



1.3.2 东北区第四纪地层

• 东北（黑龙江、吉林、辽宁省）区。该区沉积物成因类型复杂，高山区有冰川和冰缘堆积，河谷平原边缘及河流两岸出露冲积的砂砾和粘土沉积。沉积物特点是黑土广泛分布黑土广泛分布，地表一般有 2m 厚黑土堆积；火山活动频繁火山活动频繁。松辽平原第四系较厚，达数十至 200余米，湖相和湖沼相堆积为主。大兴安岭冰积为主。分下更新统白土山组，中更新统大青山组，上更新统诺敏河组。



（ 1 ）下更新统白土山组分布于松辽平原，埋深 100-120m 。上部为棕褐色砂质粘土、含少量铁锰结核、砂砾和碎石；下部为砖红色砂砾、卵石及白色细砂层，夹高岭土透镜体，厚 5-80m 。

（ 2 ）中更新统大青山组分布于松辽平原，为灰绿色细粉砂层，夹薄层高岭土透镜体，水平和交错层理较发育。

在黑龙江省东北部的高平原地区，为淡黄色、棕黄色或黄褐色的粘土、砂和砾石―荒山组。



（ 3 ）上更新统诺敏河组

• 分布于大兴安岭东麓，属冰川、冰水堆积。同期沉积还有广布于黑龙江东部和北部高平原的哈尔滨组（以黄色亚粘土为主）、见于黑龙江西南部低平原区的林甸组（黑色淤泥质亚粘土为主）、广布于松辽平原的顾乡屯组（黄色和灰绿色中、细砂或粉、细砂，距今 2.2-4万年）。



（ 4 ）全新统

• 现代冲积层、湖沼堆积、风成砂堆积。主要分布在河床、河漫滩，由中、细砂组成，在下游为细、粉砂夹泥炭，厚 5-15m 。

• 在黑山地区有玄武岩形成；辽河平原黑土广布。分布于德都五大连池的老黑山玄武岩。 1719 年和1721 年曾两度爆发，岩性为黑色碱性玄武岩，还有火山角砾岩与火山弹等组成的火山碎屑岩。



1.3.3 南方地区第四纪地层 • 南方区包括秦岭、大别山以南的华南和青藏高原以

东的西南广大地区。华南区气候湿热，第四纪以来

大多没经历过冰川作用，红壤化很深，无论是残积、

坡积或冲积，其颜色多呈红色。西南区为高山、深

谷和小型盆地，高山区第四系以冰川及冰水沉积为

主，盆地以湖沼沉积为主。



（ 1 ）下更新统• 龙川组冰碛层位于云南元谋组之下，具擦痕和压裂等现象的泥砾，已半成岩，经构造变动而变形，磁性年龄为 3Ma左右。

• 元谋组位于云南元谋盆地大那乌村北约500m的山腰，以粘土、砂层、砂砾层为主的河湖相沉积，厚 695m 。上部含“元谋猿人”，旧石器和哺乳动物化石。它是迄今所发现的中国最早老祖先遗址。距今 1.5-3.1Ma 。　　



• 鄱阳冰期冰碛层见于江西庐山，为一套降色泥砾，胶结紧密，砾石风化很深，剖面网纹发育，白色高岭土条带小而密集，氧化铁和铝土约占 13% 以上，硅石含量 65%左右。

• 鄱阳―大姑间冰期堆积是南方地区河湖相堆积或红土化发育的一个主要时期。

• 大姑冰期冰碛层庐山地区为红色泥砾，条纹石极多，较鄱阳冰期的泥砾松散，颜色及风化较浅，也有网纹发育。



（ 2 ）中更新统• 大姑―庐山间冰期堆积是第四纪以来中国南方湿热化最高时期，促进了富硅铝化和富铝化红色风化壳发展，堆积形成网纹红土，或使前期的冰碛及其它堆积经湿热风化而具网纹红土化现象。

• 庐山冰期冰碛层庐山地区为棕黄色泥砾，无高岭土条带或白斑，上覆黄褐色粘土，结构疏松，未经湿热风化。



（ 3 ）上更新统 • 庐山―大理间冰期堆积河湖相和泥炭堆积，或形

成风化壳。地层普遍含有大熊猫―剑齿象动物群。• 大理冰期冰碛层以滇西北玉龙雪山海拔 4000-5000

m 的冰碛为代表，其特点是冰蚀和冰碛形态保存完整，堆积物风化程度低，分布面积小，仅在云贵及川西高山地区零星分布。

• 在川西、三峡和长江下游的南京附近，有风成的黄土状粘土（成都粘土）、亚粘土（巫山黄土）和粉砂土（下蜀粘土）堆积。



(4) 全新统

• 主要形成现代河床，河漫滩，一级阶地和其它成因的最新堆积。以四川为例，可以划分以下几个时期：资阳期阶地沉积、江北期次生胶结砂、砾石层、现代沉积。



• 资阳期阶地沉积长江及其主要支流的一

级阶地，以资阳人化石产地所在的资阳阶

地和北培黄桷 (jue)树阶地为代表，共同

特征是阶地形态保存完整，砾石排列整齐，

砂或亚砂土充填，常具规则的斜层理和水

平层理，二元结构极明显。



• 江北期次生胶结砂、砾石层在长江及其主要支流的沿岸，洪枯水位边幅带和地下水滥出带内，为砾石、角砾、砂和亚砂土等松散沉积。

• 现代沉积即晚全新世亚大西洋期以来的沉积。在主要河谷带内河床和河漫滩的表层沉积，平原区常有湖沼沉积。



1.3.4 西北区第四纪地层

• 西北区指昆仑山、阿尔金山、祁连山以北，贺兰山以西的广大地区。包括新疆及青海、甘肃和宁夏的一部分。区内第四系十分发育，厚度甚大。区内第四纪初期为湖相堆积，晚期为风积。

• 下更新统新疆为西域砾岩（祁连山北麓称玉门砾岩，柴达木盆地称七个泉组）；中上更新统称高阶地堆积（河西走廊称酒泉组，柴达目盆地称盐湖组）。



中国地理位置分区

昆仑山阿尔金山贺兰

山

祁连山

秦岭大别山

华北地区

西藏地区

华南地区

东北地区

北方地区西北地区



• 西域砾石层 (Q1) 新疆库车一带最为典型。为一套灰绿色粗大砾石层夹黄色粉砂层，由钙质胶结，半成岩，与下伏地层呈角度不整合或连续沉积。属冰川堆积。

西域砾石层（西域砾岩）（甘肃敦煌）



西域砾石层（西域砾岩）（甘肃敦煌）



• 高阶地堆积 (Q2 、 3 ）指高出最大戈壁

平原和与其相当的河谷阶地以上的阶地（或山麓残余的大面积老洪积扇）堆积。二元结构，下为灰色砾石层，上为黄土状砂壤土。该堆积分布于盆地四周的山区、山前及山间河谷地带，较西域砾石为广，遍及全疆。



1.3.5 西藏地区第四纪地层 • 西藏地区第四系最典型的特点是，代表寒冷气候的冰川作用和代表温暖气候的间冰期堆积在剖面上交替出现，这一特点是划分西藏第四系的基本依据。从老到新，可以划分出西夏邦马冰期 Q1 冰碛、帕里间冰期 Q1 堆积、聂聂熊拉冰期 Q2 堆积、加布拉间冰期 Q2 堆积、珠穆朗玛冰期 Q3 堆积。

1.3.5 西藏地区第四纪地层



（ 1 ）下更新统 (Q1)

• 西夏邦马冰期西夏邦马冰期冰碛物分布于西夏邦马北坡和丘顶，为砂砾层夹湖相粉砂岩和粘土岩，厚 210.7m 。砾石表面具冰川擦痕。

• 帕里间冰期堆积帕里间冰期堆积堆积物为湖相 , 为灰白―黄灰色砂砾岩，夹粘土及砂质粘土和黑褐色炭质层，含孢粉和植物化石，植被属于温暖气候条件下的针阔叶混交林，厚 26.2m 。



（ 2 ）中更新统 (Q2)

• 主要分布喜马拉雅山北坡到波曲河谷、雅鲁藏布江河谷一带，下部下部为聂聂熊拉冰期冰碛砾石层，属巨型的山麓冰川堆积。上部上部为加布拉间冰期湖相的亚粘土及湖滨相砂层、细砂层；顶部顶部为红色风化壳，由枯黄色、红色粘土带组成，属温暖湿润气候。



（ 3 ）上更新统 (Q3)

• 珠穆朗玛冰期冰碛层珠穆朗玛冰期冰碛层分布于热久藏布河东西两岸，为山谷冰川。冰碛砾石层构成300m左右的宽大侧积垄。

（ 4 ）全新统 (Q4)

• 下部下部为亚里期石灰华堆积，含新石器和哺乳动物化石；中部中部绒布德寺小冰期冰碛；上部上部为冰川终碛、湖相淤泥、泥炭及河流相砂砾等。

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