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1860~1868年，地質(zhì)學(xué)家K.F.瑙曼將它與C.萊伊爾1833年提出的中新世和上新世的概念合在一起，才產(chǎn)生了現今概念的晚第三紀。晚第三紀時(shí)期形成的地層叫上第三系。關(guān)于它的時(shí)限，根據最新的同位素年代測定和古地磁年表的校準,始于距今約2330萬(wàn)年,止于距今約164萬(wàn)年。中國地質(zhì)學(xué)家通常采用248萬(wàn)年為晚第三紀上限。

地層 晚第三紀地層的劃分與對比有其獨特而復雜的歷史。

上第三系分為中新統和上新統。這兩個(gè)統分別源于萊伊爾的地質(zhì)年代單元，即中新世和上新世。它們是根據地中海周?chē)Ｏ嚯p殼類(lèi)化石組合中現生種的含量確定的:中新世含現生種18%;上新世含現生種49%。萊伊爾定名時(shí)，沒(méi)有指定典型層位和地點(diǎn)，也沒(méi)有確定界線(xiàn)，更沒(méi)有考慮到它們是否能在全球適用。這是造成后來(lái)長(cháng)期爭論和混亂的根本原因。雖然如此，絕大多數地質(zhì)學(xué)家都同意，上第三系的統的劃分應以研究歷史最久的地中海周?chē)暮Ｏ嗟貙訛闇省?/p>

中新統的底界，即上第三系的底界應以阿基坦階的底界為準，它代表了漸新世末海退之后的一次廣泛海侵的開(kāi)始，大約發(fā)生于2400萬(wàn)年前。中新統的上限，即上新統的下限應在墨西拿階和贊克爾階之間。墨西拿階代表古地中海區域一次廣泛的海退，是有名的成鹽期。贊克爾階代表一次海侵。這一條界線(xiàn)，由于長(cháng)期來(lái)被錯誤地與陸相地層中的三趾馬動(dòng)物群的出現聯(lián)系在一起，而推定為距今約1200萬(wàn)年(這也是古哺乳動(dòng)物學(xué)家根據生物演化規律而推算出的結果)?，F在已有大量的證據證明對海相中、上新統的界線(xiàn)年齡的推斷是錯誤的。實(shí)際它距今只有大約550萬(wàn)年。

上新統的頂界,即上第三系的頂界在皮亞琴察階和卡拉布里亞階之間。第18屆國際地質(zhì)大會(huì )(1948)把這條界線(xiàn)定為上第三系與第四系在海相層中的界線(xiàn)。目前關(guān)于這一界線(xiàn)的年代的意見(jiàn)已趨于一致，即生物群總體面貌發(fā)生較大變化的界面與古地磁年表中松山反向期中的奧杜威正向亞期的上界大體同時(shí)，即距今約170萬(wàn)年。中、上新統在時(shí)限上太不均衡,上新統的時(shí)限太短(約300萬(wàn)年),而中新統的時(shí)限又太長(cháng)(約1900萬(wàn)年)。此外，這些統的界線(xiàn)不能反映全球性重大的地質(zhì)和生物事件。事實(shí)上，各大陸的晚第三紀的生物和地層年代劃分的界線(xiàn)大多與上述界線(xiàn)不相吻合。因此，這種統(世)的劃分已失去其作為全球性劃分單元的性質(zhì)。但是,至今也未能提出一個(gè)可被普遍接受的方案,當前只能遵循尊重傳統的原則，把建立在地中海區域海相地層基礎上的中新統和上新統作為國際對比標準。

上第三系的階只有地區意義。在古地中海周?chē)暮Ｏ嗟貙又?，中新統分為6個(gè)階,上新統只有兩個(gè)階。在中歐和東歐，上第三系主要以副地中海的海相、半咸水封閉內陸海和陸相互層為代表。這些地層在19世紀中期和后期曾是著(zhù)重研究的對象，出現過(guò)大量的地層名稱(chēng)。其中有些是相當著(zhù)名并被廣泛應用的，例如蓬蒂階等。副地中海有極為復雜的演變歷史。因此，它的地層單位之間以及它們和古地中海海相階的對比造成過(guò)極大的混亂。從20世紀60年代末開(kāi)始，經(jīng)過(guò)多學(xué)科長(cháng)年大量的工作，這些問(wèn)題已逐步得到澄清。在地中海晚第三紀地層分委員會(huì )第7次(1979，雅典)和第8次(1985，布達佩斯)大會(huì )上已經(jīng)提出了中副地中海和東副地中海兩個(gè)區域地層劃分方案，地層對比問(wèn)題也已基本解決。

在歐洲，陸相上第三系也很發(fā)育，而且富含哺乳動(dòng)物化石。但是陸相地層相變大，連續沉積少，層序關(guān)系常常不清(例如裂隙堆積)，與海相交互沉積少，化石多富集于少數層位和地點(diǎn)，這就使海、陸相的對比十分困難。在相當長(cháng)的一段時(shí)期內，歐洲的陸相上第三系沒(méi)單獨的階。古生物學(xué)家越來(lái)越感到有建立獨立的陸相地層劃分順序的必要。西班牙有較連續的陸相沉積，這一工作首先由西班牙人M.克魯撒馮開(kāi)始，于20世紀50年代末建立了瓦里西和土洛里兩個(gè)階。1975年，西歐一些古哺乳動(dòng)物學(xué)家在德國慕尼黑聚會(huì ),提出了以7個(gè)"期"為基礎的歐洲陸相地層劃分方案。把它們主要稱(chēng)作"期"，而不是"階"，是因為這些單元大多都不是建立在地層實(shí)體的劃分上，而是建立在不同的哺乳動(dòng)物組合上。在這次會(huì )上以P.曼為首的一些古生物學(xué)家，仿效近年研究洋底鉆芯微體古生物學(xué)家的辦法，把晚第三紀的哺乳動(dòng)物分成17個(gè)帶，稱(chēng)作MN帶。每一個(gè)帶都列出了代表性動(dòng)物群名稱(chēng)，特征屬種，首次和末次出現的分子等。這兩種劃分已經(jīng)成為當前陸相地層的全球性對比的標準。

北美的上第三系以陸相為主，從一開(kāi)始就是以哺乳動(dòng)物的演化為基礎劃分的。1941年，伍德委員會(huì )正式確立了一個(gè)劃分為 6個(gè)哺乳動(dòng)物期的北美上第三系的劃分方案。這一方案一直沿用至今，只是這些期的內涵、界限及與歐洲的對比都已經(jīng)大大前進(jìn)了。

非洲，除地中海沿岸海相地層沿用經(jīng)典的階和統的名稱(chēng)外，內陸陸相地層還沒(méi)有正式建階，還處在資料集累階段。

印巴次大陸的上第三系以喜馬拉雅山南麓巨厚磨拉石相的西瓦利克巖系為代表。在20世紀初，在巖性基礎上建立的階已經(jīng)提出，但是它們和歐洲劃分的對比關(guān)系，直到近年才確定下來(lái)。

上第三系廣布全國，絕大部分屬陸相沉積。海相沉積僅分布在臺灣、海南島及沿海極個(gè)別的地段。中國上第三系研究起步晚，從20世紀20年代才開(kāi)始，而且主要限于晚第三紀中后期的哺乳動(dòng)物化石方面。在30~40年代，曾發(fā)表大量有關(guān)三趾馬動(dòng)物群方面的專(zhuān)著(zhù)。但在地層劃分方面工作不多。80年代以前，中國一直沒(méi)有一個(gè)獨立的上第三系階一級的劃分體系;三趾馬動(dòng)物群和泥河灣動(dòng)物群分別借用了歐洲的蓬蒂期和維拉弗朗期的名稱(chēng);其他動(dòng)物群只是籠統地劃歸中新世或上新世;而且一直沒(méi)有發(fā)現早中新世的哺乳動(dòng)物。1984年，李傳夔等首次提出一個(gè)與歐洲大體對應的 7個(gè)期(階)的劃分方案。最近的工作表明，中國至少也能劃分出15個(gè)哺乳動(dòng)物帶來(lái)。

中國下中新統目前僅發(fā)現于青海 西寧、甘肅 蘭州、河西走廊、新疆 準噶爾盆地等處，主要為河湖相碎屑沉積;中中新統發(fā)現于寧夏同心、陜西藍田、江蘇泗洪、內蒙古通古爾、山東山旺和云南開(kāi)遠等地。大部分屬河湖相沉積，也有煤和硅藻土等湖沼沉積。晚中新統廣布全國，只華南和東北尚未發(fā)現哺乳動(dòng)物化石。黃河以北、汾河以西主要為土狀堆積，即所謂的三趾馬紅土，汾河以東為河湖相沉積;黃河與長(cháng)江之間發(fā)現較少，在鄭州和襄樊一帶有灰巖;云南則多沼澤相，有褐煤。70年代在西藏希夏邦馬峰北坡也發(fā)現三趾馬化石。上新統發(fā)現較少，僅零散分布于陜西、山西、河北等省和盆地中。

植物界已基本上由現生屬組成，并有大量現生種，只是北半球的喜暖植物的分布更向北延伸。晚第三紀初期北歐還有熱帶常綠植物，西伯利亞還有溫帶闊葉林。至上新世末喜暖植物明顯南退。

無(wú)脊椎動(dòng)物中大量屬種也是現生的。一些早第三紀特有的門(mén)類(lèi),最著(zhù)名的如貨幣蟲(chóng)等,已完全滅絕。雙殼類(lèi)、腹足類(lèi)和介形類(lèi)大量衍生。海洋中各種原生動(dòng)物，如有孔蟲(chóng)、放射蟲(chóng)等極為繁盛，在海相地層劃分中起著(zhù)非常重要的作用。哺乳動(dòng)物中，歐亞大陸早第三紀的特征門(mén)類(lèi)，如有袋類(lèi)、肉齒類(lèi)，奇蹄目中的雷獸、原始貘類(lèi)、兩棲犀、巨犀，偶蹄目中的石炭獸、古豬獸等，除少數殘存至中新世初期外，均相繼滅絕。代之而起的是長(cháng)鼻目、肉食目中的鬣狗科、熊科、奇蹄目中的安琪馬和三趾馬，犀中的板齒犀、大唇犀，偶蹄目中的豬類(lèi)，反芻動(dòng)物中的鹿、羊、長(cháng)頸鹿，以及嚙齒目、兔形目中的大量屬種。其中絕大部分都是滅絕的種和屬。

根據哺乳動(dòng)物的狀況，晚第三紀可劃分為4個(gè)時(shí)期:早中新世是殘存的和高度特化的早第三紀分子和少量晚第三紀分子的時(shí)期;中中新世,是安琪馬動(dòng)物群時(shí)期,此時(shí)長(cháng)鼻目自非洲、安琪馬自北美遷入歐亞形成一個(gè)全新的動(dòng)物群;晚中新世至早上新世，為三趾馬動(dòng)物群時(shí)期，三趾馬從北美遷入，大批草原型動(dòng)物大量出現;晚上新世，真象從非洲，真馬從北美遷入歐亞大陸形成另一個(gè)動(dòng)物群，并逐步演化為今日之動(dòng)物群。非洲的動(dòng)物群和歐亞大陸的很接近，只是某些類(lèi)別的祖先類(lèi)型(長(cháng)鼻類(lèi)、蹄兔類(lèi)等)出現更早，而有些門(mén)類(lèi)則延續時(shí)間更長(cháng)(如肉齒類(lèi)等)。北美和歐亞大陸只是間斷聯(lián)接，動(dòng)物群差別較大，屬不同動(dòng)物區系。至于南美洲和大洋洲，差別就更大了。

植物界的地理分區，中新世已較明顯。在中國至少可以分成 4個(gè)區:華北區、華東沿海區、西藏高原區和西北區。哺乳動(dòng)物的分區不明顯。中國古北區和東洋區的區分約始于晚中新世，而且這條界線(xiàn)可能在長(cháng)江以南。以淮河和秦嶺為界的古北區和東洋區大概形成于第四紀。

晚第三紀全球海、陸輪廊已很接近于現今。整體說(shuō)來(lái),海洋所占面積較大,而陸地面積較小?，F地中海沿岸，如北非阿特拉斯山區、意大利大部、法國和西班牙的地中海沿岸區都曾為古地中海區，法國的西海岸、北歐地區則被大西洋所占;在北美西海岸南部以及墨西哥灣濱海區也被海洋所占。但是，中國的情況不同，中國的東海岸在晚第三紀的大部分時(shí)間里更向東擴展，特別是渤海和黃海，大部分還都是陸地。當然最大的不同是副地中海的存在。副地中海是特提斯海在阿爾卑斯山脈從水下升起后殘留在山脈以北部分的水體。水體最大時(shí)東西長(cháng)約5000公里，面積為現地中海的一倍半，從法國羅訥河谷開(kāi)始，沿阿爾卑斯北麓向東延伸，至少延伸至咸海一帶。除羅訥河谷外，副地中海在不同的時(shí)期曾通過(guò)南斯拉夫薩格勒布低地與亞得里亞海，通過(guò)希臘與愛(ài)琴海和通過(guò)伊朗西北部與波斯灣及印度洋相連通。在中中新世末，約在1300萬(wàn)年前，基本與其他海洋隔絕，變成內陸海，幾經(jīng)分隔，剩下今日的咸海、里海、黑海和匈牙利的巴拉頓湖。

晚第三紀是重要的山脈形成期?，F今地球上較高的山脈都是這一時(shí)期形成的，如歐洲的阿爾卑斯山、非洲的阿特拉斯山，亞洲的喜馬拉雅山，北美的落基山和南美的安第斯山等;一些老的夷平山地，如天山、秦嶺等也有活化抬升現象。地殼運動(dòng)也引起了普遍的火山噴溢。太平洋東、西兩岸有大量玄武巖流。在中國境內的有漢諾壩玄武巖，東北地區大片玄武巖出露，山東山旺和浙江嵊縣的玄武巖等。地殼運動(dòng)也使歐亞大陸與非洲和北美數次分合，形成多次動(dòng)物群交流。南、北美洲也在上新世末相連過(guò)。

晚第三紀開(kāi)始時(shí)，氣候由涼爽向濕熱轉變，中中新世以后，西藏高原的升起無(wú)疑對全球的氣候產(chǎn)生重大影響。在中國的表現則是氣候分帶日益明顯，并逐漸轉向干旱涼爽。

上第三系形成的最主要的礦產(chǎn)是石油和天然氣。地中海和北美東、西海岸的大油田有相當一部分是晚第三紀形成的。地中海地區麥興階是重要的膏鹽層。此外，還有褐煤、殘積型鐵礦、錳礦和硅藻土礦等。