摘要:第四纪岩层作为与人类活动最密切相关的地层,在研究物种进化及人类活动中占据了重要的地位。本文以第四纪生物与人类活动为例探讨研究第四纪岩层的重要意义,同时指明了研究第四纪岩层对人类工程建设及灾害预防的重要性。
关键词:第四纪;第四纪生物;第四纪断层;人类活动;地震
中图分类号:P539 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)12-0108-02
1第四纪简介
自“国际地层表”(2004)将第四系从“国际地层表”中取消之后,反响强烈。由于国际地科联并没有批准取消第四系,所以有关第四系存在与否的不同意见还在激烈争辩中。2005年9月在比利时召开了国际地层委员会的工作会议,就这一问题再次进行了专题讨论,讨论的最后结果有待国际地层委员会正式公布。
第四系是地质史最年轻的一个系。法国学者德斯诺伊尔斯在研究巴黎盆地的底层时,将第三系之上的松散沉积物划分出来,命名为第四系。第四系延续时限相对于其它系很短,仅为2.48 Ma或1.64 Ma。
因为第四纪与现代相距最近,第四纪的生物总貌也与现代最为接近,高等植物与现代几乎没有区别,我们熟悉的植物如杉树、松树等在第四纪时广泛繁殖,并且繁衍至今。
哺乳动物的演化已经出现生种类:马、野牛、象等。而最为重要的是人类的出现,这更是第四纪最重要的事件之一,也是作为划分第四系低界的重要标志之一。2008年底,日本考古学家在马来西亚发现大量穴居人类使用过的非常古老的硅制工具——柄石英岩制成的斧头。经过东京地质年代鉴定委员会研究认为,该石斧距今已有180万年左右。这柄石斧的发现,佐证了人类起源于多地的说法——直立人演变成智人的过程几乎是同时在地球的各个地方发生,同时也反驳了目前所流行的非洲是人类起源地这一理论。
2第四纪的研究意义
由于第四纪与人类起源的密切关系,所以对其的研究就显得相当重要与有趣,其中包括第四纪的松散堆积物、生物活动、地质事件、第四系成因、第四系与地质灾害的关系等各个方面及其分支学科的研究。
同时,第四纪地层在矿产普查勘探、水文地质、工程地质勘探、环境地质、环境地貌研究等方面也有非常重要的意义。第四纪沉积物中蕴藏着各种砂矿,如砂金金刚石、钨矿、金红石、钛铁矿、独居石等,蕴藏有丰富的泥炭、石膏以及岩盐等;大量的地下水贮存于第四纪堆积物中,第四纪沉积物的岩性、厚度、成因和年代,对地下水的形成、分布、埋藏、水质、水量和运动规律都直接影响;第四纪沉积物是各种工程建筑的基础,修建交通线路和水利工程如水坝、水库、港湾、工厂和电站都需要了解第四纪沉积地层,以保障工程的稳定性。
如今,由于放射性碳的发展,氧同位素的应用进展加速,古地磁研究的进展以及钾——氩、铀系测年的应用,对第四系的研究,从过程到成因,都取得了飞跃式的进展。
3第四纪生物
我国第四系地层的确立和划分,是从古生物化石,特别是哺乳动物群的研究做起的,因此,研究第四纪生物的化石就显得至关重要。
由于整个第四纪时期曾遭受多次冰川,生物界的面貌有所改变。动物界的变化比植物界显著,陆生生物变化比海洋生物明显,脊椎动物的变化比无脊椎动物明显,特别是哺乳动物纲的各种动物。因此,对于第四纪生物的研究主要指哺乳动物的演化,主要是依靠统计各群组中的灭绝动物的百分比数来确定地层相对地质年代。
哺乳动物是脊椎动物中最高级的一个类群,从地质史上生物的演化来说,新生代是哺乳动物的时代。就化石数量来说,第四纪哺乳动物比其他脊椎动物都多。这对陆相地层时代的鉴定和对比、对说明当时的古地理和古气候条件、对研究原始人类的生活条件,以及说明现代哺乳动物的地理分布和现代生物的演化关系等方面,都起着特别重要的作用。
第四纪哺乳动物由于迁移和扩散,可以分布到广大地区。它们的演化、一个种的灭绝,或者从比较原始的种发展到进步的种,是逐渐发展的,并且在不同地区以及不同种类的这种变化不是同时进行的,延续时间的长短也有差别。因此,在应用地层分析时,必须考虑地层中所含各类哺乳动物化石的组合情况,即第四纪哺乳动物群的发展。这方面是从动物群的组成中、新种的出现、古老成分的残留和灭绝种出现与现生种所占比例,以及各种哺乳类演化的进步性质等来确定地层的相对年代,同时可以从组合中按其适应的生态环境来分析当时的古环境。
古生物学家提出,哺乳动物群里出了这样3个新的现代属之一便是第四纪的开始,它们是真象属、真马属和真牛属。这个标准被称为豪格线。
最为重要的是,由于人类的出现,第四系对于研究人类的起源、人类的活动与文明发展,当时生存的古环境起着重要作用。
由于自然环境的变化,特别是气候变迁,导致冰期的发展,或是地壳的巨变(如喜马拉雅山和亚洲高原的上升等),均可导致地理环境的巨变,使森林大面积消失,或因生长期变化,常绿林变成了落叶林,促使古猿下到地面,向人的方向发展。大量化石的出土,如西瓦古猿、腊玛古猿、我国的元谋人的牙化石、北京人头盖骨以及大量石器,都说明了人类的进化过程。第四纪地层中留下了大量的人类活动遗迹,这些化石为我们研究古人类提供了大量宝贵的资料。
相反,对于古人类年代的确定也可以作为划分第四纪地层的依据。在这些方面也有着很多研究。如对新旧石器时代的考古意义。人类的出现和进化史是第四纪的主要研究内容之一,但在新旧两个石器时代内,其在发展速度上有着巨大的差异,从而出现了在年代测定研究中的不同面貌和要求。新石器时代发展速度快,人对自然的改造剧烈而显著,所以在年代测定上要求高精度。新石器遗址一般是人类活动形成的文化堆积,文化遗物和地层堆积之间的关系比较明显,堆积延续的时间短,遭受后期侵蚀、搬运和再堆积的可能性较小,可以用14 C测年法。但旧石器文化延续时间长,变化慢,年代测定精确度不高。地层方面是原因之一,古人类化石和旧石器一般是在洞穴堆积或河流阶地中发现的,不少发现地点称不上是考古意义上的人类活动遗址,而属于自然营力的堆积。这类堆积本身的延续时间可能很长,因此,地层上部和下部沉积物的年龄就各不相同,其差异的大小取决于沉积的厚度和速度。另外,地层中采取的测年用样品的形成年龄并不一定能代表所在地层的堆积年龄。一些样品是在所在地层堆积完成以后才沉积形成的。由此可见,研究地层学对确定考古年限具有重要意义。
此外,第四纪地层中含有大量当时植物留下的孢粉,孢粉分析技术方法对第四纪地层的划分、恢复古地理环境、植物气候变化、找水工作等提供了大量的科学资料。
可见生物对研究第四纪地层划分及第四系有重要意义。
4第四纪与地震
一般来说,第四纪断层,尤其是活断层,是导致强震发生的主要因素。一次大震的破坏程度从震中起,由近及远逐渐变弱。地震等烈度线多数呈椭圆形,长轴方向与发震断层延伸方向一致。
以汶川大地震为例,地震对整个龙门山地区造成了巨大的人员和财产损失。但这次大震后在几个关键地点的现场详细调查表明,问题远不像以往认识的那么简单。分析认为第四纪断层,特别是活断层,具有双重作用,既是地震发生的根源,又是地震发生时的一道屏蔽带。此次汶川地震,如果没有前山断裂的保护作用,那么,位于断裂带东侧的绵阳市、成都市等重要城镇的破坏程度应该比现在大得多。第四纪断层是宽达几米,十几米、几十米甚至上百米的断层破裂带。带内的构造物质是由断层角砾、断层泥等组成,一般都呈松散或半胶结状态,与断层两侧基岩的物理性质具有明显的差别。除了发震断层上断错运动之外,地震能量的传播和释放主要是以波的形式进行的。当震源区的地震波到达断裂带时(如前山断裂带),就会在断裂带的分界面上发生反射和折射,由于断裂有一定宽度,且带内物质呈疏松状态,在带内还会发生波的散射。因而大量的地震能量波在断裂带内被吸收和释放,那么,跨越断裂带继续向远处传播的能量就会大大减弱,这在客观上对断裂带之外的地区起到了保护作用,地震破坏较轻,如茶园坪等地;当断层的几何结构复杂时,就成了能量释放的主要场所,如北川县城、龙池等地。
第四纪断层的这种双重特性不但通过地震现场调查得到证实,而且还可以通过野外人工地震实验和室内模拟实验进行验证。展开这方面的深入研究,能正确认识第四纪断层的作用和地震破坏的规律及特点,从而科学的进行地震安全性评价和经济建设规划都有重要意义。
5结论
关于第四纪及其分支学科还有许多值得关注的部分。第四纪含有古人类化石和石器,与人类和人类社会出现密切相关,沉积物松散、时代较年轻,含有大量沉积学、古生物学和气候学的信息,其基本特点在于第四纪北半球大冰期多旋回的出现,表明了第四纪气候频繁变化的基本特征。在第四纪地层中虽然会有第三纪的残余生物种属,但可能大部分具有现代种属的基本特征。第四纪地层,尤其是陆相沉积,是人类社会经济和生存发展的主要场所。因此,第四纪的重要性和特殊性日益突出。因此,是否取消第四纪,第四纪研究都会不可阻挡地发展。
但目前我国第四纪地层研究中还存在不规范和地层混乱现象,主要表现是:长期忽视第四纪岩石地层单位的建立和研究,将岩石地层单位与年代地层单位混用,过分强调多重地层单位界线的一致性等等,当前第四纪(系)划分方案也存在不妥之处。因此,我们还不能松懈。随着更多的人力、物力的投入,科技的进步,对于第四纪的探讨将生生不息。
参考文献
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11 地层学教材
The Quaternary Period Rock Stratum and the Research
Meanings of Relevant Branch"s Disciplines in China
Chen Ying
Abstract:Quaternary Period rock stratum and stratum that is most closely related with as moving about with the mankind, occupied the important status in studying species evolving and human activity. This text moves about and probes into the important meaning which studies the rock stratum of Quaternary Period for the example with Quaternary Period living beings and the mankind, pointed out that studies the importance that the rock stratum of Quaternary Period prevents to human engineering construction and calamity at the same time .
Key words:Quaternary Period; Quaternary Period living beings; Quaternary Period fault; human activity; earthquake