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第四紀環境是中國地球科學研究在國際上最有影響的方向之一,北京大學從20世紀50年代起開始招收這一領域的研究生,已為國家培養了大量的人才.北京大學第四紀研究的特色之一是第四紀環境變化與地表過程的緊密結合.從地球環境系統的角度，研究第四紀不同時空尺度上過去全球變化及其區域響應。從陸地與海洋沉積物中提取環境演變信息，建立高分辨率的地層層序，利用地貌學證據以及多種物理、化學、生物代用指標，揭示從晚第三紀到人類紀各時期地球各子系統之間的相互作用及機制。北京大學第四紀研究的特色之二是注重精確年代標尺和古環境重建方法的基礎研究.近年來,新建了用于第四紀古全球變化研究的光釋光年代學、生物遺存、環境磁學和沉積光譜學等實驗室。利用北京大學在儀器設備和交叉學科的優勢，與物理學院和地球與空間科學學院聯合開展了宇宙成因核素Be-10在第四紀地層學和地表演化研究中應用以及高精度同位素示蹤在全球環境變化研究中應用的探索,并與物理學院和考古文博學院合作，引進了C-14專用加速器質譜計,為北大和國內其他科研單位考古和環境變化研究的年代學工作提供了保障. 北京大學第四紀研究的特色之三是強調與國內外一流科研單位的交流與合作,與國內的中科院和社科院的相關研究所、國外的劍橋大學、牛津大學和東京大學等保持實質性的合作關系. 北京大學第四紀研究的特色之四是注重學科交叉和科研方法的培養,使不同專業背景的學生既具有較精的專業技能又在基礎研究和應用領域具有較廣的就業前景。

目前的科研項目包括國家自然科學基金重點項目和面上項目,科技部973課題,國家科技攻關計劃等。近年的主要研究方向主要包括
(1) 全球環境變化與人類生態環境。著重利用第四紀古生態學和地球化學的方法研究人類活動與自然環境之間相互作用的歷史，為認識不同尺度的氣候變化過程和規律，預測未來人類生存環境提供依據;
(2) 第四紀地表過程與年代學。著重研究多種基于物理和同位素地球化學的測年與示蹤方法及其在第四紀地表演化和考古研究中的應用。

現有“長江計劃”特聘教授1人，博士生導師1人, 博士生指導小組3人。