第四纪是地球发展的最新阶段，它包括更新世和全新世。在第四纪时期内，地球上进行着的各种地质作用，显著的气候波动、人类的发展、哺乳动物的兴盛等等，不仅与人类的过去，而且与人类的现在和将来都有直接关系，而人类今天的活动反过来对第四纪自然地理条件的变化又起着重要影响。因此，研究第四纪地貌形态以及沉积物的类型和特征，对人类合理地开发地质环境，利用地质环境，使工程活动和地质环境协调发展，都是极其重要的。

一、第四纪地貌形态

由于内、外力地质作用的长期进行，在地壳表面形成的各种不同成因、不同类型、不同规模的起伏形态，称为地貌。地貌形态是由地貌基本要素所构成。地貌基本要素包括：地形面、地形线和地形点。地形面可能是平面、曲面或波状面，例如山坡面、阶地面、山顶面和平原面等，地形线是两个地形面相交组成线，或是直线，或是弯曲起伏线，例如分水线，谷底线等；地形点是两条（或几条）地形线的交点，例如山脊线相交构成山峰点。

第四纪地貌形态与第四纪所发生的各种地质作用密切相关。根据形成地貌时的地质营力不同，可将第四纪地貌形态划分为：风化壳、斜坡地貌、流水地貌、岩溶地貌、冰川地貌、冻土地貌、风成地貌、黄土地貌、海岸地貌、湖泊和沼泽地貌等等。

风化壳、流水地貌在前三节中已做了简单的介绍，岩溶地貌在下一章叙述。下面就其他几种典型地貌形态分别作一阐述。

1. 斜坡地貌

斜坡地貌是自然界分布最广泛的地形形态之一，其形态特征，成因和物质组成均十分复杂。斜坡地貌包括由崩塌、撒落和滑坡等各种地质现象所形成的地貌形态。

斜坡上的岩、土体在重力作用下，突然地、迅速地向坡下垮落的现象，称为崩塌。崩塌作用常发生在坡度很陡的斜坡地带。这些陡坡的组成物质一般是岩性坚硬而裂隙发育的岩石。崩塌作用的结果，一方面在坡的上部形成一个新的陡坎地带，其形状常切入山坡呈围椅状，称为崩塌壁。崩塌壁下由崩落的岩块刨出深沟，而崩塌产物则堆在山坡底部呈不规则的堆石坝状，称为倒石锥（见图 3.12）。倒石锥由未经分选的崩塌堆积物组成。它包括巨大的崩塌岩块、岩块碰撞及压砸而形成的碎石及岩粉以及斜坡上的其他松散堆积物等，其岩性成分与组成斜坡的岩性一致，碎屑呈角砾状，分选性极差。

图3.12 倒石锥形态结构示意图

斜坡上的岩体在强烈的机械风化作用下，不断地产生碎块及岩屑，它们在重力作用下向坡下坠落或滚动的现象，称为撒落。撒落形成于坡度为 30°～60° 的斜坡地带，在沿坡地带，风化岩屑以较崩塌缓慢的速度逐渐地、均匀地撒落于坡下，并形成倒石锥。撒落堆积物的岩块和岩屑由于经过滚动，棱角遭受磨蚀。大石块停留于坡角，造成具有下粗上细的粗略分选。撒落堆积物的厚度在倒石锥的上下缘最薄，最厚的部位在斜坡由厚变薄的地方。

滑坡是指斜坡岩体或土体在重力作用和其他因素的影响下，沿着一定的软弱面整体地缓慢滑动形成的一种地貌。滑坡多形成于泥质类岩层分布区，例如黏性土、黄土及各种成因的松散物堆积区。发育完全的典型滑坡有下面几部分组成：滑坡体、滑动面、滑坡床、滑坡壁、滑坡周界、滑坡台阶、滑坡舌、滑坡裂缝和滑坡洼地等。

2. 冰川地貌

在高纬度及高山地区，地表一定厚度的积雪，经过一系列物理变化，能成为具可塑性的冰川冰，冰川冰可在其本身的压力作用下沿山谷及斜坡流动。这种运动的冰川冰称为冰川。冰川地貌包括冰川侵蚀地貌和冰川堆积地貌。

在雪线以下，冰川地区强烈地进行着冰冻风化作用。冰冻风化作用的结果使基岩裂隙扩大，发生崩塌，在冰川流动区，由于冰层的静压力很大，在冰川运动中使床底基岩压碎并被冰川掘起，这种作用称为冰川的挖掘作用。冰川所携带的基岩碎块沿途对床底和两侧基岩进行磨锉，不断地挖深床底和开拓谷地，这种作用称为冰川的磨蚀作用。冰川进行挖掘、磨蚀作用的结果形成一系列冰川侵蚀地貌。冰川侵蚀地貌有角峰、刃脊、冰斗等（见图3.13）。

图3.13 冰斗、角峰和刃脊的发展

被冰川搬运和冰川一起运动的碎屑物质叫运动冰碛（见图 3.14）。根据运动冰碛在冰川中的位置，分别称为表碛、内碛、底碛和侧碛等。在冰川消融以后，运动冰碛堆积下来，形成一系列冰川堆积地貌。冰川堆积地貌包括基碛地形、终碛地形和侧碛地形。冰川融化以后，原来的表碛和内碛坠落到早已形成的底碛上合称基碛。由基碛组成的地形称为基碛地形。常见的基碛地形有冰碛丘陵和鼓丘，终碛地形即指终碛堤，是冰川末端补给与消融处于平衡时，冰碛物在冰舌前端堆积形成的弧形长堤；侧碛地形指侧碛堤，是冰川融化时，冰川两侧及冰川表面聚集的大量碎屑物质，以融坠的方式堆积在冰川谷两侧，形成与冰川平行的长堤状地形。

图3.14 终碛提和冰水扇

3. 冻土地貌

处在大陆性气候条件下的高纬度极地以及高山高原地区，由于缺少冰雪覆盖，土层直接暴露于地表，从而导致土层中热量不断散失，引起地温的逐步下降，于是在土层下部形成了多年不化的冻结层，称为冻土或水冻土。冻土的主要外力作用是融冻作用，以融冻作用为主形成的一系列地质、地貌现象总称为冻土地貌。常见的冻土地貌有石海和石川、冰冻结构土、泥流阶地等（见图3.l5）。

图3.15 冻土区地貌组合

在平坦而排水较好的山顶或山坡上，经冰冻风化形成的大小石块，直接覆盖在基岩面上。这种平坦山顶上布满石块的地形称为石海。

在不太陡的山坡和凹地中，大量的冰冻风化产物在重力作用下沿着下伏的湿润细粒土层表面整体地或部分地向下滑动，这移动着的石块群体称为石川。在冻土层表面，常出现碎石按几何图案作规则排列的现象，具有这种现象的冻土称为冰冻结构土。按照碎石排列的形态，冰冻结构土还可进一步划分为石环、石网、石多边形、石条等类型。

如果在冻土区平缓—中等坡度的斜坡上，覆盖有含水量很高的细粒土或含碎石的细粒土，由于冰冻作用，当每年冻土层上部融化时，就使上部土层充满了过饱和的水，水使土体变成一种具有可塑性的软泥，在重力作用下，软泥沿着下伏的冰冻层表面或基岩面向坡下缓慢地滑动。这种缓慢滑动着的土体即为融冻泥流。当土体在泥流作用下向下滑动的过程中遇到阻挡，就会停滞不前，积累成为台阶状小高地，这种台阶状小高地称为泥流阶地。

4. 风成地貌

风成地貌是干旱及半干旱地区常见的地貌形态，包括风蚀地貌和风积地貌。主要的风蚀地貌形态有：

风蚀壁龛 由于风沙对岩石表面的吹蚀和旋转磨蚀，在岩石陡壁上形成无数大小不等的凹坑，直径长约 20 cm，深 10～15 cm，使岩石具有蜂窝状外貌。

风蚀蘑菇石和风蚀柱 突出孤石或破裂的岩块、经风沙长期磨损。形成上粗下细的蘑菇形态；若岩块发育垂直裂隙，经风长期吹蚀后，即形成风蚀柱。

风蚀垅槽 沙漠区干涸湖底，因干缩形成裂隙，风沿着裂隙吹蚀，形成鳍形垅脊和宽浅沟槽。

风蚀谷 风沿着早期河谷（或盆地）吹蚀，使谷地进一步扩大，形成风蚀谷。

风城 在较软弱的水平（或缓倾斜）岩层分布区，风力吹蚀雕刻，塑成一些平顶残余小山颓壁残垣状如千载古城，称为风城（见图 3.16）。主要的风积地貌形态有：覆盖沙地各种形状分布的无定形沙地。

图3.16 风蚀城堡

沙丘 具有一定形态的堆积体（见图3.17）。

沙垅 沿一个方向延伸的沙质高地，有横向沙垅和纵向沙垅。

图3.17 金字塔形沙丘（新疆乌尔禾）

5. 黄土地貌

黄土地貌是中国半干旱地区的主要地貌。按主导地质营力分有黄土堆积地貌、黄土侵蚀地貌、黄土潜蚀地貌和黄土重力地貌。黄土堆积地貌和黄土侵蚀地貌是黄土地貌的主体，黄土潜蚀地貌和黄土重力地貌重叠发生在前两者之上。

6. 海岸地貌

陆地和海洋间的分界线，即海洋水体与大陆交互作用的地带，称为海岸带。海岸带由海岸、潮间带以及水下岸坡3部分组成（见图3.18）。

图3.18 海岸带地形结构图

1—海岸带；2—海岸；3—潮间带；4—水下岸坡； 5—高潮位；6—低潮位(www.daowen.com)

根据海岸组成物质的不同，可将海岸地貌划分为岩岸、平原海岸及生物海岸三大类。下面就岩岸地貌形态作一阐述。

岩岸剖面线呈凸形，地势险峻，起伏较大，水下岸坡宽度小而坡降较大，海水在近岸处往往有较大的深度。从平面上看，海岸线蜿蜒曲折，岬湾交错，港湾分歧，岛屿星罗密布。岩岸地带由拍岸浪对海岸基岩的冲蚀，波浪携带粗碎屑物的磨蚀，以及海水对海岸基岩的溶蚀，塑造成一系列海蚀地形——海蚀穴、海蚀崖、岩滩、海蚀柱、海蚀拱桥等。海蚀穴（见图 3.19），位于高潮海水面与陆地交接处，是由击岸浪的海蚀作用或海水的溶蚀作用，形成的呈带状分布的龛状凹穴。海蚀崖见图 3.19R，系海蚀穴不断扩大时，其顶部基岩失去支持而发生重力崩坠，海岸不断后退形成的陡崖。

图3.19 岩岸地貌

A—海蚀拱桥；B—海滩；N—海蚀穴；P—海蚀台； R—海蚀崖；S—海蚀柱；T—水下堆积阶地

岩滩见图 3.19P，又称海蚀台，是海蚀崖不断后退中，在崖壁前形成的具有平缓坡降、呈微微上凸，微向海倾斜的基岩平台面。

海蚀柱见图 3.19S，是由于海岸带基岩岩性及裂隙发育的不均一性，在海岸后退的过程中，蚀余而凸立于岩滩上的石柱或孤峰。

海蚀拱桥见图 3.19A，是在击岸浪的作用下，两个相反方向的海蚀穴被蚀穿互相贯通，形成的拱门状形态。

在潮间带的某些地区，如海湾，波浪的作用相对较小，而潮汐作用很强，从而形成了各种岩岸堆积地貌：海滩、水下阶地、沙嘴、沙坝、泻湖等。

海滩见图3.20（1），是由沉积物堆积而成的比较平坦的海滨。

沙嘴见图 3.20（3），位于海湾外，是由沙粒组成的垅岗，一端与岸相连，另一端伸入水中。

沙坝见图3.20（6），是平行海岸但离岸有一定距离的由沙粒组成的垅岗。

泻湖见图 3.20（10），沙嘴与沙坝的伸长，常常连接起来，构成滨海带的障壁，在其内侧形成一个与外海隔绝或联系较少的浅水域。

图3.20 岩岸堆积地貌

l—海滩，2—角滩，3—沙嘴；4—翼状沙嘴，5—箭状沙嘴；6—环状沙坝；7—拦湾坝（7a湾口坝、 7b湾中坝、7c湾内坝），8—连岛坝；9—离岸堤；10—泻湖；11—三角洲；12一泥滩

7. 湖泊和沼泽地貌

湖泊是由储水洼地和水体两部分组成的陆地上的较大集水洼地。根据其成因不同，湖泊可分为风成湖泊、岩溶湖泊、海成湖泊、泻湖湖泊等。湖泊的地质作用也有剥蚀、搬运和沉积作用。湖泊中的水体除表面和靠近湖岸的部分外，运动很微弱。因此，湖泊的剥蚀和搬运作用都比较微弱，一般均以沉积作用为主。湖泊是大陆上良好的沉积场所，可接纳周围的地面流水、地下水和风等动力带来的物质，同时有的湖泊可大量繁殖生物，形成生物沉积。湖泊的沉积作用过程也就是其发展和消亡的过程。在不同的气候区，由于湖泊的流泻和蒸发状况以及湖水的成分均不相同，其沉积特征也不一样。

图3.21 潮湿气候区泄水湖的发展示意图

Ⅰ—发展初期，三角洲很少；Ⅱ—过渡阶段，湖泊淤浅，面积显著缩小；Ⅲ—晚期，形成湖积三角洲平原，湖泊消失

在潮湿气候区，沉积作用既有机械的，也有化学的和生物的，但往往以机械碎屑沉积和生物沉积较为显著。机械沉积作用使得粗粒碎屑物沉积于湖岸附近，形成平行湖岸的浅滩，称为湖滩；细小的呈悬浮搬运的物质，沉积于湖水较平静的湖心，形成湖泥；由河流携带来的泥沙，入湖后因流速骤减大部分的物质可沉积下来，形成湖三角洲（见图3.21）。湖三角洲的伸展扩大，可延伸到湖心，使湖泊逐渐淤浅，最终成为河流所贯通的湖积三角洲平原（见图 3.22）。化学沉积作用可在湖底形成褐铁矿、黄铁矿等矿床。生物沉积作用使得大量低等生物死亡后和湖泥沉积在一起，在缺氧和 H2S 多的环境中，经过细菌的分解，形成含 C 量为 40%～50%、H 为 6%～7%、O 为34%～44%及 NO＜6%的有机物质，分散在湖泥细小颗粒间，组成呈胶冻状态的黏泥，称为腐泥；湖泊中大量植物的堆积被埋在深处缺氧条件下，经细菌作用，使植物遗体中的氢、氧成分减少，放出CO2、CH4等气体，而碳的成分相对增多，最后形成富含碳（含碳59%）、质体疏松而呈棕褐或黑色的物质称为泥炭。

图3.22 湖泊机械沉积物分布示意图

A—湖泥；B—湖三角洲；C—湖滩

在干旱气候区，湖泊的沉积以化学沉积为主，机械沉积退居次要地位。湖泊中含有的盐类，在湖泊中发展的不同阶段，可按盐类溶解度的大小依照一定的顺序沉积下来。一般的沉积顺序自下而上依次为：碳酸盐沉积物、硫酸盐沉积物、氯化物沉积物。

沼泽是大陆上被水充分湿润的，其上面生长有大量嗜湿性植物，并有有机质或泥炭堆积的地段。沼泽的成因较多，可以由湖泊发展演变而形成沼泽，也可以在排水不良的广阔平地面上，有足量水的供应下形成沼泽。此外，有大量喜湿性植物生长的地段也可以形成沼泽。不论沼泽是如何形成的，富有有机质或泥炭的堆积是沼泽重要的标志。沼泽的地质作用只有沉积作用，而且主要是生物的沉积。沼泽发展的过程也就是其沉积作用形成有机质或泥炭的过程。

二、第四纪沉积物成因类型

一般把第四纪地层称为“沉积物”或“沉积层”，例如河流“冲积物”或“冲积层”、“残积物”或“残积层”等。第四纪沉积物主要有陆相和海相两大类。

1. 第四纪陆相沉积物

与前第四纪岩层相比，第四纪沉积物形成时间很短，或正处于形成之中，普遍成松散或半固结状态。第四纪陆相沉积物分布于起伏不平的地表，处于不同气候带，受到各种地质营力影响，故其成因复杂，岩性、岩相、厚度变化大。地面上（除陡崖地形外）虽然都覆盖有一层厚薄不等的第四纪连续沉积物，但通常它的厚度只有几米到几十米（甚至只有几厘米），只是在地壳下降区才达到几百米。第四纪大陆沉积的岩性，主要有碎屑沉积、有机沉积和化学沉积，另有少量火山堆积物。第四纪碎屑沉积按粒径分为：砾石、沙、粉沙和黏土4类。具体的分类详见《土力学与地基基础》教材。在第四纪陆相沉积物中，各种粒径的比例变化范围较大，常表现为沙砾层、砾质沙土、砾质黏土、含泥质碎石和碎石土块等混合碎屑层类型。第四纪有机沉积物按形成条件分为原地沉积和异地沉积两类，这两类有机沉积又都可分为：泥炭、有机质淤泥和有机质碎屑沉积。

关于第四纪沉积物的成因分类，E·D·桑泽尔分类方案目前被广为采用（见表 3.3）。E·D·桑泽尔方案中提出了成因类型和成因系列两个概念。他认为成因类型是“一组特殊风化剥蚀作用所产生的堆积物”。而“成因系列”则是成因类型的共生组合，这些成因类型在剖面上相互更替。

表3.3 第四纪沉积成因类型综合表

注：据《工程地质手册》第三版，1992 年。

由第四纪沉积成因分类表可以看出，第四纪沉积物大致可分为：残积物、坡积物、冲积物、洪积物、湖积物、化学沉积盐、风积土、有机质和泥炭沉积物、混合沉积物等几种类型。除风积土外，其他类型的沉积物的特征，在前面已作过介绍。现就风积土的特征进行描述。

风积土是在干旱的气候条件下，岩石的风化碎屑物被风吹扬，搬运一段距离后，在有利的条件下堆积起来的一类土。风积土包括风成沙和风成黄土。风成沙具有以下特征：分选良好，是陆相沉积中分选最好的一种，颗粒主要集中在 0.01～0.5 mm 之间；矿物成分以石英为主；沙粒磨圆良好；颗粒受气候影响，被铁质染成黄、浅红或黑色；具有弧形斜层理（28°～24°）。风成黄土的特征有：颗粒以粉粒（0.05～0.005 mm）为主，含量达 50%以上；矿物成分复杂（包括岩浆、沉积和变质矿物）；化学成分主要有 SiO2（＞50%）、Al2O3（＞10%）、CaO（＞7.9%），其次为Fe2O3（4%～5%）、MgO（2%～3%）和K2O（2%）；富含钙质结核；垂直节理发育；多孔洞；具湿陷性。湿陷性是指黄土受水浸润后，粗粒变化小，细粒黏土：矿物和易溶盐类发生溶解和分散，使黄土强度降低，进而体积缩小，孔隙加大，出现空洞，造成地面塌陷的现象。

2. 第四纪海相沉积物

虽然第四纪海相沉积一般属于海洋地质学研究范围，但从第四纪地质研究角度，应当对第四纪海相沉积物有一个概括了解，以便对比那些陆地上发生的事件。

海洋随深度和地貌条件不同，其动力条件（潮汐、海流、海浪、浊流）、压力、光照和含氧量均不同。根据海洋地貌和动力条件，第四纪海相沉积可分为：近岸沉积、大陆架沉积和深海沉积。

近岸沉积 分布于从海岸到海底受波浪作用显著的水下岸坡部分。岩岸沉积宽带仅数十米，泥岸可达几十千米。由于此带动力多样性，形成沉积物具有复杂性，有砾石、沙、淤泥和生物贝壳堆积。碎屑物主要来自陆源。沙质沉积是近岸沉积中分布最广泛的一种，由于海岸沙受到波浪影响，具有很高的移动性，常分选堆积成有价值的沙质体，如石英沙、独居石等。泥炭也是海侵地区沿岸沼泽化地段和泻湖常有的堆积。

大陆架沉积 大陆架范围内有粗粒沉积，沙质沉积和淤泥沉积。粗粒碎屑沉积主要来源于水下岸坡破坏和河流或冰川搬运物质，通常分布于远离海岸几十千米，水深几十米处。沙质沉积主要是河流挟入物，世界上许多大油气田，都和这种水下冲积体有密切关系。淤泥质沉积分布极广，淤泥沉积中常含有有机质、硫化铁、氧化锰和绿泥石，而呈现不同颜色。

深海沉积 深海水深、低温、压力大，大型软体生物很少，河流挟入物不能到达，故其沉积以浮游性动植物钙质或硅质为主，其次为火山灰沉积、化学沉积（锰结核等）和局部的浮冰碎屑沉积。深海沉积缓慢广泛，由于气候和海洋水循环动力条件的不同，海洋沉积速率变化范围在 1～10 mm / ka 之间不等。故深海第四纪沉积厚度不大，一般几米或几十米就记录了几百万年的历史。

【专业词汇】 风化作用、风化壳、阶地、岩溶。