更新世

更新世（Pleistocene epoch），新生代第四纪的第一个世^[2]，其时间划分约为距今258万年~1.17万年前，延续时间约257万年。国际地质科学联合会将更新统（世）划分为四个阶，应建设四枚“金钉子”，^[3]现已建立三枚，底界划分来自于同位素测年为2.58Ma的更新统底界——杰拉阶“金钉子”，顶界划分来自于同位素测年为0.126Ma的上阶未设立“金钉子”。^[5]中国地层表中将更新统（世）划分为3阶。^[6]

更新世时期海陆格局基本确定，全球板块分布和现在相当，仅发生细微变化，主要发生在大陆冰盖发育时期。冰期全球海平面迅速下降，陆桥重新被海水淹没，^[5]来自海洋蒸发的降水以冰川的形式堆积于陆地、间冰期融化后又返回海洋，引起的全球海平面的变化升降幅度达到120米。^[7]更新世时期气候发生了冰期与间冰期交替，全球气候以多次周期性冷暖变化、冰期与间冰期变化为特征，大气二氧化碳浓度也发生了显著的周期性变化。^[8]

更新世生物面貌和现代生物面貌基本相同，首次出现了能够直立行走的古人类。在更新世哺乳动物化石中，有2个科30多个属，大约55个种已经绝灭，绝灭数量约占哺乳动物化石总数的30%，更新世未期一些大型哺乳动物的绝灭除环境变迁因素外还与石器时代人类狩猎活动有关。更新世气候周期性的变化引起动植物周期性迁徙，冰期时动植物也随之向低纬迁移，间冰期期间动植物向高纬迁移，冰期和间冰期植被带的移动范围最大可达30度纬度，在地层剖面中可明显地看到喜冷和喜暖动植物群的交替现象。^[8]

更新世（Pleistocene epoch）之名源自希腊语的“pleistos”（大多数，polys的最高级）加上词根-cene“最近”。^[9]起初更新世和第四纪是同义词，直到1885年在第三届国际地质大会上提出了全新世后，更新世才独立出现。^[8]

国际地质科学联合会公布的国际底层表中，将更新统（世）划分为四个阶段。^[3]

参考国际地层学研究基础，《中国地层表（2014）》将更新统（世）划分为三阶。^[6]

更新世时期全球海陆格局已基本确定，全球板块分布和现今相当，仅在局部细节存在差异。^[5]更新世是冰川作用活跃的时期，在几次冰期的最高峰，全球陆地面积的30%以上都有冰川覆盖。^[13]冰期全球海平面迅速下降，博斯普鲁斯海峡（Bosporus Strait）、斯卡格拉克海峡（Skagerrak Strait）、英吉利海峡（English Channel）和白令海峡（Bering Strait）均露出海平面，成为相邻陆地间的陆桥；在间冰期，陆桥重新被海水淹没。如博斯普鲁斯海峡，其沉积学和古生物学证据显示，在晚更新世至早全新世时期，河口沉积发育，此时黑海（Black Sea）和马尔马拉海（Sea of Marmara）中间存在陆桥，随后在中全新世再次被上升的海水淹没。^[5]冰期时期，来自海洋蒸发的降水以冰川的形式堆积于陆地、间冰期融化后又返回海洋，引起的全球海平面的变化升降幅度达到120米，由此弓起海陆面积的显著变化。在中国，在大约2万年前未次盛冰期，海平面下降导致中国东部的大陆架大多出露于海平面之上可东扩展近1000千米，面积达120万平方千米。^[7]末次冰期时期，北美格陵兰冰盖覆盖了格陵兰岛和冰岛，北美大冰盖掩埋了整个加拿大，向南延伸达北纬40°，冰盖厚度达1500~3000米；欧洲近一半陆地被斯堪的纳维亚冰盖所覆盖，西伯利亚冰盖则占据了西伯利亚北部地区；大陆冰盖覆盖区以外，南北半球许多高山区山地冰川面积明显增加，雪线普遍下降了约1000米。陆地冰盖的消长引起了海平面变化、海岸带变迁。末次盛冰期时全球海平面比现代平均海平面降低约120米。^[8]

此外，局部地区的海陆格局发生了变化。英吉利海峡更新世大部分时间是陆地，在大约45万年后遭受侵蚀逐步形成海峡。中国渤海和黄海形成于中更新世。黄海盆地从约80万年才发生大规模海侵而成为黄海。^[7]

板块名称典型地区地层特点中国青藏地区七个泉组的中、下更新统剖面：分布于盆地的中部和东部，为土黄色厚层岩、浅灰色或灰黄色泥岩、砂质岩互层，富含介形类、腹足类及轮藻等化石^[14]华北地区马兰组的上更新统剖面：一般构成Ⅲ级阶地，下部由冲积的砂砾及砂质粘土组成，常见的哺乳类化石有原始牛等十余种。上部为灰黄色风成黄土，富含腹足类化石中国带状锅牛、河安带齿螺等^[14]离石组的中更新统剖面：广泛出露于河谷两岸，构成高级阶地。其下部为冲积、湖积的灰黄、灰绿、灰黑色泥灰岩、砂砾与粘土、细砂等呈互层状或夹层，富含淡水双壳类化篮蚬、豆蚬；腹足类豆螺、萝卜螺、小旋螺、钻螺等。上部为灰黄略带灰红色的黄土，富含成层的钙质结核（埋藏土），产有牛科、鹿科、猪科、熊科及象类、类等大量哺乳类化石。本层黄土即总厚数十米至百余米离石黄土，又称红色土、红色黄土、老黄土^[14]泥河湾组的下更新统剖面：湖泊沉积，由灰色、灰绿色、黑色的细砂、粘土及亚粘土组成，半胶结状，有些地方为固结的砂砾岩^[14]西南地区歌乐山洞穴堆积的中、下更新统剖面：分布于高出河床300m的溶洞之内，为灰黄色之粘土及砾石，含丰富的哺乳类化石，即大熊猫-剑齿象动物群^[14]瓦扎菁组的上更新统剖面：分布于陇川江和金沙江的Ⅱ级阶地上，由深灰色粘土及灰白色粉砂组成^[14]上那蚌组的中更新统剖面：布于元谋盆地，为黄灰色砾石、砂及棕红色粘土^[14]元谋组的下更新统剖面：分布于元谋盆地及其邻近地区，由含石膏的紫灰色碎屑岩组成含有云南狼、鸡骨山狐、德氏缟鬣狗等，即元谋动物群，具有明显的第三纪残留分子，并带有北方动物群的某些特征，尚发现元谋人牙齿^[14]东南地区莲花组的上更新统剖面：分布于河谷、山前地带的冲积物，构成Ⅰ级阶地，有些地方有洞穴堆积，有鹿、犀、牛、肉食类化石^[14]之江组的中更新统剖面：分布于河谷的Ⅱ级阶地，由冲积-洪积的黄棕色、灰黄色的砂砾层组成，若干地点有洞穴堆积，产哺乳类化弥猴、黑鹿、巨貘、水牛、豪猪、熊等^[14]汤溪组的下更新统剖面：棕黄色砂砾及细砂、粉砂透镜体，含植物化石碎片，以冲积主，混有洪积特征，常构成山谷间的Ⅱ级阶地^[14]南欧意大利卡拉布里组的下更新统剖面：以砾石开始，离岸较远处为海相白色泥灰岩，向陆上则变为冲积的砂层，称维拉方组。海相层内含有孔出化石构成100m高程的阶地^[14]北美——内布拉斯加冰期（Nebraskan glacial stage），属早更新世，距今约180万年，冰物中含有布兰肯动物群（Blancan faunas）分子。阿夫唐间冰期（Aftonian interglacial stage），属早更新世，使内布拉斯加冰碛物土壤化，当时气候转暖，并有火山灰堆积，距今1.6~1.35M，含有伊尔文登动物群（Irvingtonian faunas）。堪萨斯冰期（Kansan glacial stage），冰碛物位于阿夫唐间冰期的火山灰之上，距今约60万年。耶蒙斯间冰期（Yarmouth interglacial stage），使堪萨斯冰碛物土壤化，气候比现在温暖而干燥。伊利诺斯冰期（Illinoian glacial stage），残留的冰碛物风化不强烈，冰川擦痕尚清楚，距今40万年。桑加蒙间冰期（Sangamon interglacial stage），分布广泛，其沉积物与伊利诺斯冰碛物的土壤化作用相当清楚，距今约37~12万年。威斯康辛冰期（Wisconsin glacial stage），冰碛物分布很广，冰川地貌清楚。当时曾有三次小冰期：12~0万年前、6~4.4万年前和2.8~1.9万年前^[14]

更新统沉积物中富集了各种砂矿、盐湖化学沉积、泥炭和少量褐煤。世界上一些重要稀有金属多来自滨海和河流沉积中的更新统砂矿，如砂金矿、钴镍铬砂矿、锡钨砂矿、金刚石砂矿等。中国盐湖中锂和硼的蕴藏量居世界首位。^[7]

更新世时期气候发生了冰期与间冰期交替。地球发展历史上曾经历了3个明显的寒冷期，即晚前寒武纪冰期、石炭-二叠纪冰期和第四纪冰期，第四纪冰期主要发生于更新世，在更新世期间，全球气候以多次周期性冷暖变化，冰期与间冰期变化为特征，大气二氧化碳浓度也发生了显著的周期性变化。^[8]

中更新世革命

在中更新世时，全球气候的主导周期从早更新世的4万年转变为此后的10万年周期的气候转型且全球冰量在这一时期可能增加了5%，是第四纪气候变化最重要的特征之一。^[15]

在中国黄土记录中，距今90~80万年的全球性的气候转型变表现为冬、夏季风的显著增强；而距今85万~60万年可看作是一个转变的过渡时期。在转型过程中，宝鸡黄土粒度记录谱分析显示了该时段较强的4.1万年和10万年周期；而60万年以来气候周期强烈地集中在10万年，该周期在所有变量中占45%。非洲植被表现为干湿气候的交替，周期从4万年转向10万年。大洋钻探ODP1144站、南海南部ODP1143站和西太平洋暖池ODP807站的有孔虫同位素的对比研究，发现南海北部气候在中更新世距今约90万年之后10万年的偏心率周期明显增强；在中更新世气候转型之前，中国南海北部、南海南部和赤道西太平洋都呈现出典型的热带气候特征，具有岁差和半岁差的气候周期；转型之后，随着北半球冰盖的进一步扩张，南海北部受东亚冬季风增强的影响而导致温度下降、温跃层变深，但南海南部与赤道西太平洋的温度变化较小且温跃层变浅，说明同属季风区的南海北部和南部对中更新世气候转型的响应可能有所不同。^[15]

更新世气候周期性的变化引起动植物周期性迁徙，冰期时动植物也随之向低纬迁移，间冰期期间动植物向高纬迁移，冰期和间冰期植被带的移动范围最大可达30度纬度，在地层剖面中可明显地看到喜冷和喜暖动植物群的交替现象。^[8]

更新世的植物开始同现代的植物相似，被子植物特别是落叶的种类在温和的和较冷的区域中迅速繁殖。热带森林缩小，草原在酷寒的北方高纬度地区发展，繁殖出地衣、苔藓以及小型柳树和桦木等适应酷寒的植物群落。^[16]

更新世生物面貌和现代生物面貌基本相同。与上新世相比，哺乳动物发生了较大的变化。欧洲及其邻近的亚洲部分，现有的哺乳动物119个种中，仅有6个在上新世生存过。根据化石材料的研究，在更新世哺乳动物化石中，有2个科30多个属，大约55个种已经绝灭，绝灭数量约占哺乳动物化石总数的30%。更新世未期一些大型哺乳动物的绝灭除环境变迁因素外，还与石器时代人类狩猎活动有关。^[8]

更新世时期的动物一定程度上受到三个因素的影响：1.气候普遍凉爽，更干旱，受到周期性波动的影响；2.新的迁徙路线主要是由于海平面较低时期洲际联系的出现；3.由于高原和山地建设的隆起而导致的地理变化。期间生活在北极条件的大型哺乳动物包括猛犸象、犀牛、麝牛、驼鹿、驯鹿和其他栖息在寒冷的冰周地区的动物。栖息在温带地区的大型哺乳动物包括大象、乳齿象、野牛、河马、野猪、鹿、巨型海狸、马和地懒。^[17]

南方古猿在上新世已经出现，更新世出现了能够直立行走的古人类。能人主要出现于早更新世，此后出现了直立人和智人。中国北京猿人、欧洲海德堡猿人属于直立人；中国的丁村人、山顶洞人，欧洲的尼安德特人等属于智人。晚期智人已经能制作精细的石器，有了雕刻、绘画等艺术品，为人类向现代人进化奠定了基础。^[8]

早期猿人阶段

“早期猿人”包括坦桑尼亚的能人（Homwo habilis）和肯尼亚的“1470”号人。能人于1960年发现于坦桑尼亚西北部的奥杜威河谷（Olduvai Gorge）。头骨壁薄，眉不明显，平均脑量为637毫升。颊齿相比于非洲南方古猿（Australopithecines africanus）较窄，下肢直立行走，手指能对握，身高约1.2至1.3米，还能制造石器，称“奥杜威文化”。还发现堆砌的房基及宰杀动物遗骨。^[14]

晚期猿人阶段

晚期猿人包括中国的元谋猿人、蓝田猿人、北京猿人、大荔人、印尼的Homo errectus（直立猿人）、坦桑尼亚的利基猿人（Homo erectus leakeyi）、北非的毛里坦猿人（Homo erectus mouritanicus）、德国的海德堡人（Homo heidelbergensis）。^[14]

北京猿人或称“中国猿人”，1927年于北京周口店先发现一颗牙齿而得名，1929年发现完好的头盖骨，遂闻名于世，后续有发现。其主要特征有：头骨最宽处位于左右耳孔稍上（现代人更高），额后倾，脑量平均为1059毫升（现代人为1400毫升)，眉脊粗壮而向前突出，左右相连，在眼眶上连成屋檐状，颅顶正中有明显的矢状脊，其后有发达的枕外隆起，头骨比现代人厚一倍，牙齿粗大；上、下肢与现代人基本相似，但骨壁厚，北京猿人身高约1.56至1.57米。北京猿人留有许多灰烬、烧骨、烧石以及烧过的树籽，可见已能用火。石器其多，达数万件，已有分化类型：砍砸器、尖状器、刮削器等。^[14]

早期智人阶段

早期智人，也称“古人”，在欧、亚、非各洲均有发现。最早的古人化石于1856年在德国杜塞尔多夫（Dusseldorf）附近的尼安德特（Neanderthals）河谷中发现，亦称为“尼安德特人”或“尼人”。中国的此期人类化石有马坝人、长阳人、桐梓人、丁村人、许家窑人、新洞人（北京周口店）。其中特征最清楚的是发现于广东曲江的马坝人，其颅顶高度、顶骨厚度、前倾斜度等均介于北京人与现代人之间，眉脊则较北京人低，如一般尼人。此阶段的石器以丁村人所在地发现者最多，类型多，器型固定，可见有不同用途的分工。^[14]

典型尼人以1908年发现于法国圣沙拜尔村（The village of Saint-Chabar）附近山洞里一具老年男性完整骨架为准，身高1.6米，眉脊尚明显，头顶低平，额倾斜但不缩狭，头骨最宽处低于现代人，但高于人，尼人的石器有很多改进，能狩猎犬兽，制兽皮衣服，能用火。^[14]

在地球生物演化历史中，曾发生过多次大的集群灭绝事件，晚更新世大型动物灭绝事件是距离当代最近的一次，也是与人类关系最密切的一次。^[18]

晚更新世大型动物的灭绝事件在各个大陆发生时间不一，影响程度也各不相同。^[18]

北美洲

北美洲是大型动物灭绝事件持续时间最短、影响程度最深的地区，也是开展大型动物灭绝事件研究最早的地区。在距今1.15万~1万年，45个属的大型动物中就有33个属灭绝，占原有动物群总数的73.3%。北美洲大型动物的灭绝与人类抵达该大陆的时间极为吻合。^[18]

南美洲

南美洲比北美洲大型动物灭绝率稍高，在过去10万年以来先后有约46个属灭绝，占原有动物群的79.6%，其中17个属是最近1.6万~1.15万年灭绝的，其灭绝原因尚不明确。^[18]

大洋洲

灭绝时间早于其他大陆，且持续时间较长，澳大利亚的大型动物灭绝率最高，达86.4%。因为人类抵达澳大利亚的时间是距今7.2万~4.4万年，而澳大利亚大型动物灭绝时间发生在距今5.12万~3.98万年，因此澳大利亚大型动物的灭绝可能与人类活动有关。^[18]

欧洲

在更新世末，欧洲有15个属灭绝，其灭绝率高达60%，当时几乎所有大型有蹄类和大型猫科动物已在欧洲消失殆尽，仅残存花豹、马、野牛和原始牛等动物的小居群。灭绝时间主要发生在距今5万~1万年，灭绝过程持续时间最长。^[18]

非洲

非洲是晚更新世大型动物灭绝最不显著的地区，仅有7~8个属灭绝，只占原有动物群的14.3%，是地球上现今巨型野生动物保存最为丰富的大陆。^[18]

亚洲

亚洲地区晚更新世灭绝的大型动物较多，但由于幅员辽阔和生态类型差异较大等因素，研究不够系统，只有北亚、日本、中国及东南亚的资料得到初步整理。中国晚更新世大规模灭绝的动物有剑齿象、狗、巴氏大熊猫、巨貘、披毛犀、大角鹿、野牛、原始牛、古菱齿象和猛犸象等，但在个别地点上述属种延续到了全新世。^[18]

引起晚更新世大型动物灭绝的原因有很多，可能是环境因素，如大干旱、快速降温、外来物撞击、生态域的丧失或碎片化以及动-植物之间生态失衡等，以及人类的过度猎杀、人类其他活动影响，外来物种及病毒的传播，或者是上述因素的共同作用引发大型动物的灭绝事件。^[18]