(2025年)第四纪地质学与地貌学试题及答案

(2025年)第四纪地质学与地貌学试题及答案一、名词解释（每题5分，共25分）1.冰后期：指末次冰期最盛期（末次冰盛期，LGM）结束后至今的地质时期，起始于约1.17万年前全新世开始，以冰川大规模退缩、气候转暖为标志，是第四纪研究中人类活动与自然环境相互作用最显著的阶段。2.黄土-古土壤序列：第四纪陆相风尘堆积中由黄土层（冷干气候下的风成堆积）与古土壤层（暖湿气候下的成壤作用产物）交替组成的地层序列，在中国黄土高原发育最典型，是重建第四纪古气候旋回（如冰期-间冰期交替）的关键载体。3.夷平面：由长期的风化、流水等外动力剥蚀作用形成的近似平坦的地面，代表区域构造相对稳定时期的地貌演化终点。夷平面的变形（如抬升、倾斜）可反映新构造运动的性质与强度。4.构造地貌：由地壳构造运动（如断裂、褶皱、升降）直接控制或间接影响形成的地貌类型，包括断层崖、断块山、构造盆地等，其形态与分布直接记录了构造活动的时空特征。5.热释光测年（TL测年）：基于矿物（如石英、长石）在自然环境中因辐射积累的能量，通过加热释放光子（热释光）的强度与辐射剂量的关系，测定样品自最后一次受热（如沉积或灼烧）以来的时间，适用于第四纪中晚期（数百年至数十万年）的沉积物测年。二、简答题（每题10分，共50分）1.简述第四纪气候旋回的主要证据及其对应的研究载体。第四纪气候旋回的核心特征是冰期-间冰期的周期性交替（周期以10万年为主，次为4万年、2万年），其证据与研究载体包括：（1）深海沉积：深海岩芯中的有孔虫壳体氧同位素（δ¹⁸O）记录，δ¹⁸O值高对应冰期（大量水以冰盖形式储存，海水中¹⁸O富集），低则对应间冰期；（2）黄土-古土壤序列：黄土层（冷干）与古土壤层（暖湿）的交替直接反映东亚季风的强弱变化；（3）冰芯：极地或高山冰芯中的δD（氢同位素）、气泡气体成分（如CO₂、CH₄）记录，可重建高分辨率的温度与大气成分变化；（4）湖泊沉积：湖泊岩芯的粒度、有机质含量、生物化石（如介形虫）指示湖面升降与区域干湿变化；（5）海平面变化：冰期时海平面下降（可达-120m），间冰期回升，珊瑚礁阶地、海岸沉积层序可记录此波动。2.河流阶地的主要类型及其形成机制。河流阶地按成因可分为四类：（1）侵蚀阶地：由河流下切侵蚀基岩形成，阶地面为基岩，上覆薄层冲积物，多发育于构造抬升强烈、河流下切速率大于侧蚀的山区；（2）堆积阶地：阶地由冲积物组成，可进一步分为上叠阶地（新阶地冲积物叠置于老阶地冲积物之上，下切深度小于前期）和内叠阶地（新阶地冲积物下切至老阶地基座，下切深度接近前期），反映构造抬升速率与气候波动的协同作用；（3）基座阶地：阶地由基岩基座与上覆冲积物组成，表明河流下切已切穿前期冲积层，暴露基岩，常见于构造抬升与河流下切交替的区域；（4）埋藏阶地：早期形成的阶地被后期河流冲积物掩埋，多发育于构造下沉或气候湿润、河流堆积增强的地区。3.冰缘地貌的主要类型及其成因。冰缘地貌（冻土地貌）以冻融作用为核心动力，主要类型包括：（1）石海与石河：基岩在冻融风化作用下崩解为巨石，堆积于平缓山顶（石海）或沿坡地滚动形成石河；（2）冻融泥流：冻土表层在夏季融化，融水饱和的细粒土沿缓坡缓慢蠕动，形成舌状或片状堆积体；（3）多边形土（石环、土环）：地表因冻融收缩产生裂隙，融水渗入后冻结膨胀，反复作用使砾石向裂隙迁移，形成规则多边形，中心为细粒土（土环）或砾石（石环）；（4）冰楔与冰楔假型：地表裂隙中反复注入融水并冻结成冰，形成楔形冰体（冰楔）；若冰楔融化，填充物（砂、土）因体积收缩形成类似冰楔的裂隙（冰楔假型），是古冻土存在的标志；（5）热融地貌：冻土因温度升高或覆盖层破坏而融化，导致地表沉陷，形成热融湖塘、热融洼地等。4.简述风尘堆积的环境指示意义。风尘堆积（如黄土、沙漠边缘的古风成砂）是第四纪重要的陆相沉积类型，其环境指示意义体现在：（1）物源与搬运动力：黄土的粒度（粗粒端）、矿物成分（如石英、长石）可追溯源区（如戈壁、沙漠），指示盛行风（如东亚冬季风）的方向与强度；（2）气候干湿变化：黄土层（未风化或弱风化）对应冷干气候（风动力强，堆积速率高），古土壤层（黏化层、钙结核）对应暖湿气候（成壤作用强，堆积速率低）；（3）粉尘的全球循环：亚洲风尘可跨太平洋输送至北美，影响海洋生产力（提供铁等营养元素），是连接陆地-海洋-大气系统的关键纽带；（4）人类活动影响：晚更新世晚期以来，风尘堆积中可能混入人类活动产生的粉尘（如农业开垦、聚落扰动），可用于重建人地关系演变。5.新构造运动对地貌发育的控制作用体现在哪些方面？新构造运动（新近纪以来的构造运动）通过以下方式控制地貌发育：（1）垂直升降运动：区域抬升区（如青藏高原）河流下切强烈，形成深谷、高山；下沉区（如华北平原）接受厚层沉积，发育平原、盆地；（2）水平挤压与拉张：挤压区形成褶皱山系（如喜马拉雅山脉）、逆断层崖；拉张区形成断陷盆地（如汾渭地堑）、正断层崖；（3）断裂活动：活动断裂带控制山脉、河流的走向（如沿断裂带发育的河谷），断裂的差异升降导致同一河流阶地高度在断层两侧显著不同；（4）构造-气候耦合：构造抬升（如青藏高原隆升）改变大气环流（加强东亚季风、南亚季风），进而影响外动力（流水、风力）的强度与分布，间接塑造地貌（如黄土高原的形成与高原隆升导致的冬季风增强密切相关）；（5）构造地貌的继承性：古构造格局（如基底断裂）可控制现代地貌的发育方向（如长江三峡沿古断裂带下切）。三、论述题（每题15分，共30分）1.论述末次冰盛期以来中国东部季风区环境演变的阶段性特征及驱动机制。末次冰盛期（LGM，约2.65万-1.9万年前）以来，中国东部季风区环境演变可分为以下阶段：（1）末次冰盛期（2.65万-1.9万年前）：特征：气候冷干，冬季风极强，海平面下降约120m，海岸线东移至东海陆架边缘（如现今-130m等深线）；黄土堆积南界南推至长江中下游（如南京下蜀黄土）；东部平原区河流下切强烈，形成深切河谷（如长江下游的“古深槽”）；植被以草原-荒漠草原为主，森林大幅退缩。驱动机制：全球冰量达到最大值（北半球劳伦泰德冰盖、斯堪的纳维亚冰盖扩张），大气CO₂浓度低（约180ppm），太阳辐射（岁差周期）处于低值，主导冰期气候。（2）冰消期（1.9万-1.17万年前）：特征：气候快速转暖，冰盖消融，海平面回升；1.47万年前进入Bølling-Allerød暖期（BA事件），东部季风区降水增加，湖泊扩张（如内蒙古岱海），森林（落叶阔叶林）向北、向高海拔扩展；但1.29万-1.17万年前发生新仙女木事件（YD事件），气候短暂冷干，植被退回草原，湖泊收缩。驱动机制：冰盖消融导致淡水注入北大西洋，减弱大西洋经向翻转环流（AMOC），引发YD事件；太阳辐射增加与冰盖反馈（反照率降低）推动整体升温。（3）全新世（1.17万年前至今）：早全新世（1.17万-8.2千年前）：气候持续变暖，8.2千年前因劳伦泰德冰盖溃决，发生短暂冷事件；中全新世（8.2千-4千年前）为“全新世大暖期”，夏季风最强，降水充沛，长江中下游发育大范围湖沼（如古云梦泽），北方温带落叶阔叶林北界北推至东北南部；晚全新世（4千年前至今）：夏季风减弱，降水波动增大，旱涝事件频发，人类活动（农业开垦、聚落扩张）成为重要环境驱动因素（如黄河中游的土壤侵蚀加剧）。驱动机制：早-中全新世主要受太阳辐射（北半球夏季辐射高值）与冰盖消失的影响；晚全新世构造运动（如华北平原沉降速率变化）、海气相互作用（如ENSO增强）与人类活动共同作用。2.对比分析第四纪沉积物的岩性-气候旋回与深海氧同位素阶段（MIS）的对应关系及其科学意义。第四纪沉积物的岩性-气候旋回（如黄土-古土壤序列、湖泊沉积的粗-细粒交替）与深海氧同位素阶段（MIS）均记录了冰期-间冰期旋回，但二者的对应关系及科学意义存在差异：（1）对应关系：-深海δ¹⁸O主要反映全球冰量（冰期时δ¹⁸O值高，对应MIS奇数为间冰期、偶数为冰期），如MIS1为全新世（间冰期），MIS2为末次冰期（冰盛期），MIS5为末次间冰期。-黄土-古土壤序列中，古土壤层（如S₀对应全新世黑垆土，S₁对应末次间冰期古土壤）对应间冰期（MIS1、MIS5），黄土层（如L₁对应末次冰期黄土，L₂对应倒数第二次冰期黄土）对应冰期（MIS2、MIS6）。-湖泊沉积的粗粒（风成或洪水输入）-细粒（静水沉积）旋回与冰期（冷干，风力强）-间冰期（暖湿，降水多）交替一致，可与MIS阶段对比（如MIS3的暖湿波动对应湖泊细粒层）。（2）科学意义：-跨载体对比验证气候旋回的全球性：黄土、深海、冰芯等不同载体的气候记录在轨道尺度（10万年、4万年、2万年）上高度一致，证明冰期-间冰期旋回是全球气候系统的协同响应，受米兰科维奇轨道参数（偏心率、地轴倾角、岁差）驱动。-区域气候差异的揭示：深海δ¹⁸O反映全球冰量，而黄土-古土壤序列反映东亚季风的强弱（夏季风对应古土壤，冬季风对应黄土），二者的相位差（如MIS3阶段深海δ¹⁸O仍为冰期值，但黄土中出现弱古土壤）表明区域气候（季风）对全球冰量变化的响应存在滞后或独立驱动因素（如青藏高原隆升对季风的调制）。-高分辨率事件的关联：如YD事件在深海δ¹⁸O中表现为短暂的δ¹⁸O值升高（冷事件），在黄土中表现为黄土层的短期堆积增强，在冰芯中表现为δD值降低，多载体对比可精确限定事件的起止时间与传播路径（如从北大西洋向东亚的气候信号传递）。四、综合分析题（15分）某研究区位于华北平原西部，跨太行山与平原过渡带，出露一套第四纪沉积剖面（自下而上）：-底部（30-25m）：灰绿色黏土夹粉砂层，含淡水螺类化石，水平层理发育；-中部（25-10m）：黄色粉砂质黄土，具垂直节理，含钙质结核，局部见古土壤层（黏化层）；-上部（10-0m）：灰黄色砂砾石层与棕褐色黏土互层，砂砾石磨圆中等，分选较差，可见冲刷面。结合地貌图（图中显示研究区西侧为海拔1000m以上的太行山，东侧为海拔50m以下的平原，现代河流（A河）自西向东流经剖面点），分析该区域第四纪沉积环境演变与地貌发育过程。答案要点：1.底部灰绿色黏土（30-25m）：沉积环境：静水湖泊或沼泽（水平层理、淡水螺类化石），形成于构造相对稳定或下沉阶段（接受细粒沉积），对应第四纪早期（如早更新世），区域气候暖湿（利于湖泊发育）。2.中部黄色粉砂质黄土（25-10m）：沉积环境：风成堆积（黄土的粉砂级、垂直节理、钙质结核），反映气候转向冷干（冬季风增强，风尘输入为主）；古土壤层的存在表明期间有短暂暖湿期（成壤作用），对应中更新世至晚更新世的冰期-间冰期旋回（如L₁黄土对应末次冰期，S₁古土壤对应末次间冰期）。3.上部砂砾石与黏土互层（10-0m）：沉积环境：河流冲积（砂砾石磨圆中等、分选差、冲刷面），反映构造抬升（太行山隆升）导致河流下切增强，携带粗粒物质（来自山地侵蚀）进入平原；黏土与砂砾石互层