主要包括微体动物及软体动物化石。第四纪研究比较多的微体古生物是有孔虫和介形虫。第四纪的绝大部分有孔虫和介形虫都是现生种，因而从生物地层学的原则来研究这些微体动物化石，常常是难以奏效的。然而这些生物对于环境的反映却很灵敏，它们所反映的生态环境以及由此而揭露的气候条件，常常是研究沉积岩相和古气候的重要依据。从气候地层学原则出发划分地层，特别是对深海沉积的研究，这些生物具有很重要的意义。

（一）第四纪有孔虫

有孔虫是原生动物，具有能保存成为化石的壳体（钙质、瓷质、砂质）。有孔虫全部为海相，或与海相有关连（可从海水中冲入），因此是研究海相地层的重要生物标志。有孔虫的生活方式，一部分营底栖生活；一部分是浮游生活。

底栖有孔虫随海水深度变化有不同的组合群体。因此，可以根据地层中有孔虫化石组合，划分地层形成时的环境及所处的大陆架部位。例如我国南海底栖有孔虫，可以划分出下述各带：

滨海—浅海为假轮虫-星轮虫带；

浅海为小泡虫-葡萄虫带；

大陆坡为砂环虫-圆形虫-幼体虫带。研究不同海域现代底栖有孔虫的深度分带，有助于分析第四纪有孔虫的生态环境，并恢复其古地理。底栖有孔虫具深度分带性见表10-3。

表10-3　底栖有孔虫的深度分带

（据Walton 1964）

（优势①：指个体最多的一个种在组合中所占百分比）

近年来，我国东部第四纪有孔虫的研究对于确定海浸的次数及范围，正确划分第四纪地层起了重要作用。例如华北平原的有孔虫，目前已知多达120种，其中绝大部分营底栖爬行生活。其化石以希望虫科（Elphidiidae）、小粟虫科（Miliolidae）、九字虫科（Nonionidae）、轮虫科（Rotiliidae）、圆盘虫科（Discorbidae）的化石比较丰富，占全部有孔虫的95%以上（图10-54）。这些有孔虫大多生活于海水较浅的环境中。根据其属、种的组合情况，可以将其分为三种不同的生态环境类型，即浅海类型、淡化的近岸浅海海湾类型和边滩潮浦类型。这三种类型有孔虫群在一次海浸过程中，依次侵入和退出，在剖面上呈平放的“V”字形楔状侵入陆地，有时还有若干分叉。从它们的分布不仅能圈定海进范围，而且可以判别海面升降的波动状况。

图10-54　我国第四纪常见的有孔虫

1—阿卡尼五块虫，圆形亚种（a为多室面视，b为口视×100）；2—块虫.cf.三角种（a为多室面视，b为口视×100）3—普拉特块心虫（a为侧视，b为口视×45）；4—挪威抱环虫（a为侧视，b.口视×60）；5—强壮箭头虫（侧视×60）；6—凹陷圆形虫（a为背视.b为壳缘视，c为腹视×80）；7—施罗特假轮虫（a为背视，b为壳缘视×30）；8—毕克卷转虫（a为背视，b为壳缘视×80）；9—多角口室虫（a为背视，b为壳缘视×60）；10—多瘤九字虫（a为侧视，b为壳缘视×80）；11—江苏筛九字虫（a为侧视，b为壳缘视×80）；12—小九字虫（a为背视，b为壳缘视×80）；13—异地希望虫（a为侧视.b为壳缘视×80）

浮游有孔虫主要分布于大陆架以外，其化石的丰度随着远离大陆架而增大，在大陆坡以外，浮游有孔虫占绝对优势，其含量超过90%以上。浮游有孔虫的活动范围较少受地带性因素的影响，因此对比时所受的局限性也较少。

有孔虫中大多数种、属是广域性的，它对水温及咸度的反映并不明显，但有一部分有孔虫生活于冷水海域的如饰带透明虫（Hyalina bolthica）、具瘤先希望虫（Protelphitium tuberculatum）、异地依格尔虫（Eggerella advena）、鳞砂轮虫（Trochaminina）、泡抱球虫（Globaigerina bulloides）等。在太平洋西部，随着寒流在日本海西部分布着一个冷温区系，以秀箭虫（Sagittaelegans）、北方抱球虫（Globigerinabo realis）等冷水种为代表。这一区系对这国第四纪时期组合群体的构成，有很密切的关系。冷水有孔虫常与广域性有孔虫共生。有些有孔虫可能发现于冷水中，但也见于温带水域中，因而不具典型的示冷性质。如冷水面颊虫（Buccellatepida）多数学者曾认为它是冷水种，但研究我国海域的现代有孔虫以后，发现它是优势种，所以不能作出它是冷水种的结论。

暖水种有孔虫有暖水卷转虫（Ammonia tepida）、红拟抱球虫（Globigerinoidesrubra）、门氏圆球虫（Globorotalia menardii）、星轮虫（Asterotalia）、施罗德假轮虫（Pseudorotalia schroeteriana）、罗索设尼卷转虫（Ammonia rolshauseni）等，以及各种大有孔虫如货币虫（Nummulites）等。

我国南海、东海外海广大水域的浮游有孔虫群属于热带区系，门氏圆球虫、肥胖箭虫（Sagitta en flata）、六翼箭虫（S.hexaptera）为区系代表种。这一区系分布范围与黑潮流系的分布密切相关。分布区北界约相当于冬季表层15℃等温线，或表层年平均20℃等温线，大致与黑潮的锋面相符合。这一有孔虫群对我国东部第四纪海相层中有孔虫群的构成，有很大影响。也对研究第四纪海相层中有孔虫群的构成，有很大影响。也是研究第四纪时期环太平洋暖流变化历史及探讨全球性气候格局变迁的重要资料。

黄海、渤海位于中纬度带，大部分水域远离黑潮，又有黄海冷水团存在其中，冬季表层水温1℃—10℃（渤海—南黄海）。其浮游有孔虫属于暖温带区系，以强状箭虫（Sagitat crassa）为代表，缺少特别喜暖与喜冷的属、种。

近年来的资料表明，同一种有孔虫的壳旋方向不一致，可能代表其生活的水温情况不同。例如截锥圆球虫（Globorotalia truncatulinoides）其左旋壳代表温暖水域，右旋壳代表寒冷水域；而厚壁抱球虫（Globigerina pachyderina）右旋壳在温暖海域中居多。也有人研究有孔虫壳质变化用来判断温度，如G.O.格里尔（Greiner）研究墨西哥湾底栖有孔虫的壳质。这是一种尝试，但并未获得普遍证实。同时有人认为有孔虫的壳质与环境及有孔虫种、属关系密切。各种研究表明，从有孔虫的生态习性研究恢复古气候及古地理环境，是当前第四纪有孔虫群研究的重要动向。

在研究有孔虫的生态环境时，近年来人们非常注意一种广盐性的，可生活于淡化或极度淡化水域的半咸水有孔虫。这种半咸水有孔虫组合具有下述特征：①所见有孔虫都是广盐性的，适于淡化水域中生活；②种属单调，但个体很多；③壳型变异很普遍，壳体普遍小而薄；④与半咸水域广域性介形虫共生。例如我国最早发现的第四纪半咸水有孔虫化石是山西运城盆地的山西九字虫（Nonion shansiensis），后来这一种有孔虫又发现于泥河湾及怀来后郝窖的泥河湾层之中，成为我国第四纪古地理研究中一个新的课题。

半咸水有孔虫的出现，代表这一沉积与海洋有着密切的关系，可能是河口、边滩、潮浦、泻湖中残留的种属，在淡化水域中变异、繁殖而成，也可能是其它原因（如生物、台风等）带来的。这是近年来研究有孔虫生态环境中的一个重要方面。

现将属于半咸水中的有孔虫，列表说明之（表10-4）。

表10-4　主要半咸水有孔虫的盐度分布范围

（据Murray 1968 Levy 1971等改编）　（摘自“地层古生物论文集”第二辑1975.2）

半咸水有孔虫群的研究对第四纪过渡相沉积的研究很有意义。

（二）第四纪介形虫

介形虫是一种微体节肢动物，它生活在较固定的水域中，分布十分广泛，从其生活环境来看，有淡水介形虫，也有半咸水、咸水介形虫。介形虫不同属的生活习性，侯佑堂曾作过一个简要概括的归纳（图10-55），他把介形虫的生活环境分为淡水湖环境，半咸水湖及河口半咸水环境，海相环境。海相介形虫又分为底栖及浮游两大类，底栖介形虫按其生活深度再进一步加以划分。

介形虫对于气候环境也有一定反映，但对它的研究较有孔虫大为逊色。这项研究工作必须从现生介形虫的生活环境及地理分布着手，可惜这方面的工作在我国十分薄弱。

在研究有孔虫及介形虫组合时，不仅需要鉴定其属、种，而且还应注意区别它们的保存状态。作为生态环境的研究，应注意区别它们属于异地埋藏还是原地生活的，这是对生物群所代表的生态环境作出正确判断的重要前题条件。因此，在利用微体古生物作生态环境分析时应该认真判断它：是否有经过搬运分选的证据；壳体的完整性及冲蚀的痕迹；以及不同生态环境的种属混杂情况等。同时，应当尽可能采用定量样品分析，作出数量的统计，以便确定属、种的优势度及古生物的丰度。

（三）第四纪软体动物

软体动物有的生活于海滨；有的生活于湖泊、沼泽、河流等水体中；也有的生活于旱地。在第四纪地层中经常可遇到斧足纲及腹足纲的介壳（图10-56图10-57）。在缺乏哺乳动物化石的情况下，这些软体动物的遗骸对于研究与对比第四纪地层就显得很有用了。

图10-55　介形类属的生活假想图（据侯佑堂）

1—淡水湖；2—河口淡水及半咸水；3—半咸水湖；4—海水0-20m;5—20-50m,6—50-100m;7-100-200m;8—200m以上；9—浮游动物群

由于第四纪时间短促，大洋海生软体动物演化很不显著，种、属绝灭很少，绝大多数为现生种、属。在内陆水盆和半封闭海盆中的软体动物，由于环境变迁频繁，所以演化与变化也比较明显。如欧洲的北海、黑海、地中海、黑海等，根据软体动物群的变化，比较详细地研究了这些水盆地的历史。陆生软体动物也有变化，但系统的研究却较少。总的来看，第四纪的软体动物绝灭属、种较少，愈接近现代，绝灭种愈少，所以单凭个别化石难以确定地层的时代，常常需要用统计的办法，统计绝灭属、种的百分比来确定地层时代的先后顺序。这种统计方法仍然是基于生物地层学原则的百分比法。例如华北地区早更新世与泥河湾动物群共生的有塘螺（Limnaeus）、平卷螺（Planosbis）、对丽蚌（Lamprotula antiqua）、大楔蚌（Cuneopsis mazimus）、河蚬（Corbicula fluminen），其它地区还有丁氏丽蚌（Lmamprotula tingi）、巴氏楔蚌（Cuneopsis barbeuri）、新楔蚌（C.nanginensis）。中更新世黄土中有直隶扁卷螺（Planorbis chihliensis）、周口店蜗牛（Helix choukoutiensis）、小扁螺（Pupamiora）等，其中对丽蚌、大楔蚌、直隶扁卷螺都已绝灭。N·H·俄德诺在研究华北下更新统软体动物化石组合后指出，其现生种占76%。这都是采用百分数统计法描述第四纪地层中软体动物化石群的实例。

图10-56　华北常见的第四纪软体动物化石之一

1—瓦变蜗牛；2—截口土螺；3—方格短沟蜷；4—扁旋螺；5—琥珀螺

对软体动物的生态环境及其所代表的气候条件的研究，在第四纪研究中有重要意义。例如，利用海相软体动物化石鉴定海相层，确定潮间带及古海岸线位置，其准确性很大而且利于在野外观测。也有人利用不同生态类型的陆生软体动物及淡水软体动物的含量百分比，说明沉积环境，并根据软体动物现生种的地理分布，恢复其生态环境，探讨沉积时的古地理、古气候状况。对陆生及淡水软体动物，有人划分为静水型（如圹螺、平卷螺）、动水型（如大楔蚌、对丽蚌）、沼地型（如瓦娄蜗牛）、旱地型（如周口店蜗牛、小蛹螺等）。采用百分比法统计，可以看出生态环境变化的界线，有助于据此划分地层。

对第四纪海相软体动物的研究，可以划分出一些冷水种和暖水种，这也是根据现生种的地理分布作出的判断。例如生活于欧洲北海-波罗的海域的一些软体动物，如美人蛤（Cyrpina）、刀蚌（Joldia）、绞蛤（Candium）等，都被视为冷水种。其中冰岛美人蛤［Arctica（Cyprina）islaodica］是一种营钻孔生活的北方典型冷水种软体动物。在第四纪初期，发现于地中海岸的意大利“卡拉布里”阶地层中，并以此作出了第四纪初期中欧气候显著变冷的结论。

有些软体动物是暖水种，例如在华北平原的第四纪地层中发现生活于我国黄海以南至福建沿海的雪蛤（Chione sp.）、伊萨伯利雪蛤（Cisabellium）、短齿蛤（Brachydontess sp.）不等蛤（Anomia sp.）、扁玉螺（Neverita sp.）等，在现在的渤海海域内并无这些生物。因此可以判断，这些海相层沉积时气候温暖，与现今黄海、东海沿岸相似。对于软体动物群中化石组合的气候类型进行数量统计分析，也是一种划分地层的有效方法。

对于有孔虫、介形虫和软体动物群进行数量分析，以判定第四纪地层。除在少数情况下可以利用生物的绝灭种及现生种的比例关系进行地层划分外，多数情况下，都是对生物的气候类型及生态类型进行数量统计并进行地层划分。前者是基于生物地层学原则，后者是基于气候地层学原则。按气候类型划分的地层单位属于气候地层组，不是生物地层单位，不能作为建立生物地层标准剖面的依据。

图10-57　华北常见的第四纪软体动物化石之二

6—长萝卜螺；7—纹沼螺；8—楯螺；9—河蚬；10—丽蚌；11—榧螺；12—缘螺；13—笔螺14—泥蚶；15—光滑蓝蛤；16—缢蛏；1—陆生软体动物；2-10—淡水软体动物；11-16—海相软体动物

第四纪是地质史上时间极短的一个纪，至今尚未终止。第四纪从什么时候开始，没有一致的看法。过去一般认为它的年龄只有100万年左右。近年来由于古人类学和旧石器时代考古学的新发现，以及年代测定技术的发展，人们普遍认为它的年龄要大得多，有的认为是 180～200万年，也有人认为是248万年，还有人认为已经超过了300万年。
长期以来，人们一直在努力寻求放之四海而皆准的第四系的标准地层，但是没有能够实现。因为第四纪的沉积物具有很强的区域性，同一时期，在不同的自然环境里和不同的地貌单元上，可以形成各不相同的地层；不同时期，在相似的自然环境里和同样的地貌单元上，可以形成彼此相似的地层。因此，不可能单纯依据岩石本身的性质来划分第四纪地层。 第四纪通常以气候的更替划分为冰期和间冰期，或雨期和间雨期。但是世界上有许多地方古气候的变化证据是很缺乏的，因此很多地方一直应用脊椎动物和海洋软体动物的古生物方法确定第四纪的分期和地层划分。在古人类和古文化材料丰富的地区，应用人类学和考古学的方法效果是比较明显的。
第四纪海洋动物群变化较慢，尤其是在大洋里，几乎没有什么改变，只有某些高纬度的内海区域，如地中海、里海等地，存在群组的迁移，当冰期来临时，北方寒冷生活条件下的种类向南迁移，而间冰期到来时，它们则又回到了北方。但脊椎动物特别是陆生哺乳动物，进化速度却较快，而且在某一阶段的一定自然地理区域里动物群具有相对的一致性。在第四纪脊椎动物化石中，搜集得最多的是第四纪哺乳动物，其研究也比较详细。因此，第四纪哺乳动物不仅对陆相地层的划分和对比具有重要的意义，而且对恢复当时的古气候和古地理环境，对探讨古人类的生存时代和生活条件等都起着特别重要的作用。 关于第四纪地层的划分世界上没有取得一致意见。中国第四纪地层的划分，按照1959年全国地层会议讨论的草案，第四系包括下更新统、中更新统、上更新统和全新统，其时代分别与第四纪的早更新世、中更新世、晚更新世和全新世各阶段相对应。
与考古学的关系 　第四纪地质学是旧石器时代考古研究中必不可少的一项重要内容。因为人类本身就是地质历史的产物，而早期人类的遗迹通常作为地质现象被埋藏在地层之中。由于早期人类的生存几乎完全趋附于自然环境，因此，早期人类的遗迹在地层中的分布是有一定规律的。

在古老的洞穴中发现的人类骨骸和古石器，与洞穴的形成、洞穴中的堆积物以及其中所含有的动物植物残骸、洞穴周围的地形变化和水系等一些同时代的地质和其它自然事件顺序的联系，证明了人类出现于第四纪初期。人类的化石和古石器的发展，是以与第四纪的自然事件相关联的，第四纪古人类和古石器的发生和发展顺序，在第四纪地质研究中得到证实；古人类和古石器的顺序，又可被用来确定相关地质事件的年代。十七世纪之前，J.G.Eckah等就已提出人类经过了石器、青铜和铁器三个时期的概念。但是，这些时期却一直到1836年才被肯定下来。当时，丹麦的C.J.Thomson等人为这种三分法建立了年代学的基础，将这三个时期的年龄与树木的顺序关联起来，而后又对这三个时期做了进一步的划分：将石器时期分为两个阶段；铜器时期分为两个阶段；铁器时期分为三个阶段。石器时代的二分是早期的片状石器和晚期的研磨石器，后由法国Jolubbock（1872）分别命名为旧石器和新石器阶段。法国考古学家B.Perthes（1847）和E.Lartet（1864）首次辨认出不同时期文化的叠置。每一种文化都有其特殊的造型，并且工艺都超过其前者。以后Mortillet等把欧洲许多国家的资料综合起来，建立了欧洲文化顺序。旧石器时代再分为上部和下部。下部旧石器时代再按石器制作的手段和精致程度，分为Abbevillen（或cheulean）阶段、Acheulian阶段和Mousterian阶段；上部旧石器时代再按照磨石器和骨器的进化程度，分为Awignacian、Soluter和Magdalenian阶段。

我国的古人类和旧石器时期分为西候度人文化、元谋人文化、蓝田人文化、北京人文化、丁村人文化、河套人文化、山顶洞人文化和紥赉诺尔人文化。我国的新石器时代为仰韶文化。

但是，考古学所建立的却只是一种石器的顺序。这种顺序虽然可以用于各个地区，但是这一顺序的各个阶段，在各个地区内，却未必是同时的，而且常常是局部地同时的。所以，每一文化阶段，都具有一定的当地时间价值，但却未必是全球同时的。

第四纪人类是由于类人猿脑髓的进一步发展演化产生的。从人类本身或从广泛的意义上讲，它都是第四纪气候变化的一种主要产物。气候变化提供了人类出现的机会，人类科可能是在中新世和上新世时期，在某些地方，由类人猿群遗传下来。从古生物学上看，无疑在第三纪晚期已经存在着人类。老第三纪是否有人类存在，尚缺乏支持。然而在地层中，却没有发现骨骼以证明早于更新世人的存在。所以，第三纪有人类的远祖，但却没有人类本身。

第四纪人类本身形态和智能的发展分为猿人时期、尼人时期和真人时期。猿人是猿与现代人的一种过渡类型。已发现的猿人有中国南部巨人、爪哇猿人、北京猿人、海德堡人四种。尼人较接近于现代人，真人的形体已经接近现代人的形体。

如同考古学中的石器一样，人类的发展，也可以是随地区而不同的。第四纪的气候变化和冰川作用对古人类的影响，首先是在分布方面。旧石器人类已有直立行走的态势，他们的手可以自由地用来猎取和拿取并切割和剥取猎物，并采取某些为防止气候的侵袭的措施。根据已经发现的古人类残骸判断，他们的寿命是短暂的，很少是自然死亡的。它们的寿命主要取决于其食物和衣料（马、牛、驯鹿等的肉和皮）的补给。

第四纪冰川的出现和消失，不仅改变了陆地表面环境，而且也改变了陆地与海盆的分布和联系。冰期海面下降和间冰期海面上升，引起大陆的扩大和缩小；陆桥的浮出和沉没，改变了各大陆之间的联系，从而迫使、促进和有利于古人类的迁移。

冰期和间冰期的交替，也改变了人类的生活环境，从而促进了古人类的发展。在冰期，古人类居住于洞穴和适宜于生活的地下掩体内。与冰期有联系的黄土，广泛地被古人类利用。寒冷气候对于火的应用也有促进，用火使古人类可在夜间捕食动物，并可以进入较冷的地区。在间冰期，古人类居住于开放的平原和森林谷地中，酷热又促使人类利用防热的遮挡物。

由第四纪延继下来的冰川、冰缘和非冰川环境，现在仍然在非常大的程度上决定着人类的生活环境，并影响着人类的发展。冰川的消失和扩大与人类的关系是直接的。例如，陆地冰量的变化可以引起海面的明显改变。如陆地上所有的冰体被融解，可使海面升高50m以上，使陆地的一部分城市、乡村和平原耕地被淹没。除非人类的严重干涉，这种可能性似乎还是较长时期内才能发生的。但气候的一些短周期性韵律的小幅度变化也会引起海面的升降。例如，自1920年至1950年的变暖，引起世界冰川的后退和海面上升（1mm/a）。一些小幅度的气候变冷和冰川的再生，对于人类同样是重要的。迄今为止，人类生活的基本原料，大部分还与第四纪现象直接相关。

第四纪地质现象，特别是当前正在形成的一些地质现象，保留得较之任何地质纪中的现象都要完整。这些现象非常有利于据以推定和理解第四纪以前第四纪地质的过程和历史。当前正在进行着的地质过程的测定，尤其是类比过去地质过程和历史的一种直接根据。