第二節(jié)第四紀(jì)地質(zhì)和堆積環(huán)境覆蓋在中國陸地表面的黃土大約是63萬平方公里，陜西黃土高原占14%左右。一、黃土堆積F-V-李?；舴矣?877年把新第三紀(jì)含有三趾馬動(dòng)物化石的紅粘土包括在黃土地層中；以后J?G?安特生于1923年認(rèn)為黃土應(yīng)指顏色淡黃、質(zhì)地疏松的物質(zhì)，遂將黃土與三趾馬紅土分開°P?德日進(jìn)和楊鐘健于1930年進(jìn)一步把黃土分為黃土及紅色土。最上部的黃土可與北京西山齋堂馬蘭溝堆積臺(tái)地形成的時(shí)代相比，定為晚更新世，即馬蘭黃土。馬蘭黃土與紅色黃土沿用了很長時(shí)間。劉東生于1956年將馬蘭黃土及其以后全新世的黃土稱為新黃土，以前的稱為老黃土，并把老黃土和新黃土都分為上下兩部。新黃土的上部屬全新世堆積，下部與馬蘭黃土相當(dāng)，屬晚更新世堆積；老黃土上部為中更新世堆積，下部為早更新世堆積(與三門期堆積相當(dāng))。以后劉東生等又根據(jù)山西省隰縣午城鎮(zhèn)柳樹溝實(shí)測標(biāo)準(zhǔn)剖面，把老黃土下部早更新黃土改名午城黃土；上部中更新世老黃土改名離石黃土，并把離石黃土分為下部(Q12)和上部(Q22)。據(jù)古地磁和熱釋光測定：午城黃土頂部形成于距今66.6萬年前；離石黃土部(Q12)頂層的年齡為18.1萬年，上部年齡為18.1?7.1萬年；馬蘭黃土的年齡為7.1?1萬年；全新世黃土屬近1萬年以來。午城黃土因山西隰縣午城鎮(zhèn)得名。午城黃土顏色棕紅，質(zhì)地粘重，無石灰反應(yīng)，含有紅棕色埋藏土壤層。本層底部有砂礫沉積物向古老地層過渡。在各地的午城黃土中發(fā)掘有中國長鼻三趾馬、中國角鹿、中國野牛和短腳兔等具森林草原習(xí)性的動(dòng)物化石，草原動(dòng)物化石有鼢鼠，但數(shù)量極少。離石黃土因山西離石得名。離石黃土分布面積廣，厚度大，構(gòu)成黃土高原的主要基礎(chǔ)，成為塬、梁、峁地形的骨架，其上、下兩層間有一不整合接觸面。上部黃土為黃色，含有5?6層紅棕色埋藏土壤層。埋藏土壤的質(zhì)地較黃土粘重，擬棱柱狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)表面有光澤的Si02及腐殖質(zhì)膠膜，無石灰反應(yīng)。埋藏土厚1?3米，上下相鄰埋藏土層間距2?4米。在溝谷所見埋藏土層傾向溝心，坡度達(dá)15?20度。發(fā)掘的動(dòng)物化石以食草性的方氏鼢為多，1962年在洛川塬本層黃土中發(fā)掘腫骨鹿化石，1963年在藍(lán)田縣白鹿原這個(gè)地層中又發(fā)掘同類腫骨鹿化石。下部離石黃土顏色較紅，土質(zhì)粘重，含有十幾層暗紅棕色埋藏土壤和石灰結(jié)核，埋藏土壤厚度較薄，少有超過1米者，上下兩埋藏土層的間距也較小，約1?2米。動(dòng)物化石有丁氏鼢鼠、趙亞曾鼢鼠、短尾兔、裴氏轉(zhuǎn)角羚羊等。馬蘭黃土因北京西山齋堂馬蘭溝得名。馬蘭黃土顏色淺黃，均勻的粉砂質(zhì)地，土體疏松，柱狀節(jié)理發(fā)育，富活性碳酸鈣(含量10?15%)，易產(chǎn)生陷穴或天然橋，厚10—30米。分布在洛川原馬蘭黃土上部，有一層黑褐色黑壚土埋藏土壤，其上覆蓋幾十厘米至1米以上厚的黃土層，己為耕種熟化。這種黑褐色埋藏土層在榆林、定邊、靖邊等地有零星分布。馬蘭黃土中化石一般石化不深，化石種類有方氏鼢鼠、駝鳥蛋化石碎片、平頂蝸牛和披毛犀、野驢、羚羊等食摯陸動(dòng)物。自從B?A.奧勃魯契夫提出蘇聯(lián)中亞和中國黃土高原堆積的巨層黃土是由大漠經(jīng)風(fēng)力搬運(yùn)而來的黃土“風(fēng)成說”，已廣為人支持。其實(shí)有關(guān)“雨土”的論說，早在兩千年前《漢書?伏候今古注》就有“天雨黃土，晝夜昏霾”的記載。1980年4月17日至21日，華北地區(qū)狂風(fēng)漫作，天昏地暗，飛塵掩日，普降黃土，有的地方沉土厚達(dá)1?2毫米。經(jīng)調(diào)查研究，這次粉塵事件，粉塵系由新疆哈密至內(nèi)蒙二連一線沙漠地區(qū)經(jīng)風(fēng)力吹揚(yáng)而來，粉塵與黃土的礦物組成是相一致，這不難表明陜西黃土高原的黃土是經(jīng)由大漠地區(qū)風(fēng)揚(yáng)而來的論證。黃土分布，北起長城沿線，最東北延伸至神木、府谷陜蒙邊境，南越過秦嶺啞口，在鳳縣雙十鋪及寧陜境內(nèi)也有零星堆積。在陜西黃土高原地區(qū)，黃土是大面積連續(xù)分布，面積約有78490平方公里，占全區(qū)總土地面積的83.8%。黃土分布高度在全區(qū)自北向南降低，白于山一線，黃土分布的海拔高度為1800?1900米，嶗山以北梁、峁頂部為1200?1400米，洛川原區(qū)為1000?1100米，子午嶺及黃龍山地區(qū)又達(dá)到1400?1700米，越渭北山地入渭河谷地，降到350?400米。不同時(shí)代的黃土，其分布范圍不一樣。早更新世午城黃土分布范圍最小，主要堆積在低洼和微傾斜的地點(diǎn)，因此僅見于河谷及大溝谷底部，有的地方這類黃土已變成堅(jiān)硬的“石質(zhì)黃土”。中更新世離石黃土堆積侵蝕輪回期較長，所以堆積的厚度和范圍都較午城黃土大，由于其埋藏土層都有傾向溝心者，表明了離石黃土堆積時(shí)期，這些溝谷都已存在。晚更新世馬蘭黃土分布最廣，它超覆在所有第四紀(jì)松散沉積物之上，因離石黃土堆積以后，陜西黃土高原的地形輪廓已接近現(xiàn)在，所以馬蘭黃土迭加積的特點(diǎn)是在地勢平綏的低洼處和梁峁區(qū)的厚度大，但它的厚度都低于午城和離石黃土，一般厚10?30米。全新世黃土包括黑壚土在內(nèi)，厚2?3米。以洛川原黃土地層為例，黃土地層總厚度220米。其中午城黃土厚58米，離石黃土厚150米，馬蘭黃土厚10米，全新世黃土厚數(shù)十厘米到1?2米（包括黑壚土）。全區(qū)各地黃土層厚度與洛川原黃土比較見圖2.2。nn2一砂巖；3配質(zhì)皆：4.粉垃推計(jì)粘匕二打舌逸幡七田耳F十1白，石昵部隊(duì)耳’8志盧土由牌擢土：#.?｝色土用潭在：t;IQ-離石UM.F弄；I〔?甫石置1：上噩12.叫上黃土：俏一黃土世亞5f■土1（*上林樺西?圖2.2陜西黃土高原土地層柱狀剖面對(duì)比圖nn陜西黃土高原除了連片的、厚層的黃土將下伏古地形全面掩蓋外，還有如象渭北山地、黃龍山、子午嶺、白于山等基巖山地，或者頂部被薄層黃土覆蓋的所謂“石山土帶帽”山地，它們不論在黃土堆積以前，或者黃土堆積以后，都是陜西黃土高原的正地形骨架（圖2.3和圖2.4）。A1S!河—七烏麻沙漠.他公里囹X叫沔黃上高原南北向基肯沖郵—?ff制F洛ml—A1S!河—七烏麻沙漠.他公里—?ff制F洛ml—圖E4陜西黃上高原若西囪基巖劇囪圖各地的黃土層厚度和現(xiàn)代地貌受下伏原始地面起伏的制約，原始地面低洼處黃土堆積厚，高起處變薄；古地形為盆地的黃土厚度大，丘陵起伏地區(qū)薄。北部無定河、窟野河、佳蘆河、延河、洛河上游等流域地區(qū)的下伏古地貌為丘陵起伏，上面覆蓋黃土厚度幾十米至百余米，現(xiàn)代黃土地貌為梁、峁、澗等類型。涇河及洛河中游等流域地區(qū)古地形為寬淺開闊盆地，黃土堆積厚度為100?250米，現(xiàn)代地貌類型為黃土塬或長平梁。如洛川塬黃土之下的白堊紀(jì)洛河組砂巖地層組成的古地形面雖有起伏，但傾角只有3度左右，為向一個(gè)方向傾斜的準(zhǔn)平原（圖2.5），故黃土堆積厚，現(xiàn)代地貌為黃土塬。北山以南的古地形為河谷階地，黃土堆積數(shù)十米至百余米不等，現(xiàn)代地貌為渭河階地平原及黃土臺(tái)塬，即八百里秦川。0L0239!，公里、踵土基喉錚離蛾；米；2,鉆孔描露的黃主基底高程（#；■;3,黃土啕、界我O黃上基底等高線（米）?鉆孔揭如的黃上基底等高程（米）黃上螺界線圖2.5洛川塬黃土下伏基巖面等高線圖第四紀(jì)全球性的氣候變化，使陜西黃土高原也經(jīng)歷了冰期和間冰期的影響。李四光等研究了中國東部第四紀(jì)冰川遺跡之后，將我國該時(shí)期的冰川活動(dòng)劃分為鄱陽、大姑、廬山、大理四個(gè)冰期，冰期之間稱為間冰期，最末一個(gè)冰期之后叫冰后期。黃河中游黃土高原也先后發(fā)現(xiàn)第四紀(jì)冰川遺跡，認(rèn)為在藍(lán)田縣公王嶺冰川遺跡，稱為公王嶺冰期，與鄱陽冰期相應(yīng)；河南三門峽水溝冰川遺跡，命名為水溝冰期，與大姑冰期相應(yīng)；渭南北莊村冰川遺跡，命名為北莊村冰期，與廬山冰期相應(yīng)；太白山冰川遺跡命名為太白冰期，與大理冰期相應(yīng)。黃土的大量堆積主要出現(xiàn)在冰期干冷氣候環(huán)境，埋藏土壤與古剝蝕面則是在間冰期暖濕氣候條件下形成。冰期影響的干冷氣候與間冰期影響的暖濕氣候間的變轉(zhuǎn)，在第四紀(jì)更新世，黃土高原由暖濕向干冷氣候的旋回有13次，亞旋回21次。但這樣的氣候波動(dòng)，總的變化趨勢是冰期干冷氣候?qū)Ρ緟^(qū)的影響一次比一次增加，間冰期暖濕氣候的影響一次比一次減弱。從早更新世午城黃土中發(fā)掘的具有森林草原習(xí)性的動(dòng)物化石（中國長鼻三趾馬、中國野牛、短腳野兔）、木本植物孢粉較多、埋藏土壤淋溶粘化強(qiáng)度大等表明了暖濕氣候特征。中更新世離石黃土中含有食草性動(dòng)物化石（鼢鼠類、羚羊、短尾兔）、禾本科與菊科蒿屬等大量孢粉及褐色埋藏土層，都表明中更新世時(shí)期暖濕程度已不比早更新世了。從紅棕色埋藏土壤層的數(shù)量和成土強(qiáng)度來看，中更新世氣候波動(dòng)頻率比早更新世高，因?yàn)樵绺率乐挥?個(gè)暖濕成土期，形成了6個(gè)棕紅色埋藏土壤層，而中更新世卻有13個(gè)褐紅色暖濕程度不等的埋藏土壤層。晚更新世馬蘭黃土?xí)r期，氣候更趨干冷了。植物孢粉以禾本科草類占絕對(duì)優(yōu)勢，僅菊科中蒿屬，就占孢粉組合的17%，表明了典型的干草原。從馬蘭黃土中含有1?3層暗褐色強(qiáng)石灰反應(yīng)的埋藏土壤也表明草原土壤鈣化形成過程。鄰近渭河谷地馬蘭黃土中的孢粉組合以禾草居多，但木本孢粉松、棟亦不在少數(shù)，表明渭河谷地較黃土高原濕熱。在高原北部榆林、橫山、米脂等地馬蘭

黃土中夾有風(fēng)積沙丘。以上說明：陜西黃土高原從早更新世至晚更新世，氣候從暖濕趨向干冷波動(dòng)轉(zhuǎn)變，環(huán)境由森林草原向千草原轉(zhuǎn)變。晚更新世馬蘭黃土?xí)r期，南北間氣候也有由南部暖濕向北部干冷的變異。二、黃土的組成和理化特征黃土的質(zhì)地，一般說來，午城黃土與離石黃土較馬蘭黃土稍細(xì)，全區(qū)各地馬蘭黃土的粒徑以0.0廠0.00ES米的粉砂粒含量最高，為17.廠62.職，平均值為52.61>0.0E毫米粒徑的細(xì)砂粒為11.廠72.4%住要為0.01~0.0E毫米粒徑），平均值為30.2酗，居二位；<0.005毫米粒徑的粘粒為8一28.跳，平均17.1%，含量最低。（表2.2）表2.2陜西黃土高原各地馬蘭黃土粒度成分粒級(jí)含量（%）產(chǎn)地0.25-0.10.廠0.05>0.050.05-0.010.0廠0.0050.0廠0.005<0.005總計(jì)榆林紅石峽1.3071.1072.4016.801.1017.909.80100.10葭縣0.7541.8542.646.253.1549.408.00100.00米脂0.549.5050.0036.503.0039.5010.50100.00米脂陳新莊1.1039.9041.0042.702.7045.4013.60100.00綏德0.4534.3034.7548.656.5055.157.6097.50綏德九里山0.6040.8041.4045.602.5048.1010.60100.10子長黑山子1.9022.1024.0045.107.6052.7023.3100.0延安0.3029.129.4050.26.256.414.3100.1延川1.5020.5022.0055.057.5062.5515.45100.00延川1.7025.627.356.68.064.68.1100.0洛川0.514.515.048.510.559.026.0100.0洛川后子村0.518.018.550.09.059.022.5100.0黃陵3.8018.2022.0046.208.4054.6023.50100.10宜君五里鎮(zhèn)1.110.011.149.011.160.1028.8100.0淳化1.0010.4011.4048.8512.6561.5027.85100.75咸陽秦莊0.821.121.948.27.856.022.1100.0平均值1.1129.1830.2945.886.73

52.6117.00午城一離石黃土粒度含量比例關(guān)系與馬蘭黃土類似，粉粒含量最豐富，但粘粒含量則高于細(xì)砂粒。據(jù)橫山、旬邑、銅川等地有關(guān)午城一離石黃土的粒度為：細(xì)砂粒10.25?40.98%；平均值22.09%；粉砂粒44.2?64.9%,平均值53.49%；粘粒15.0?38.42%,平均值24.47%。（表2.3）表2.3陜西黃土高原各地離石一午城黃土粒度成分粒級(jí)含量(%)樣地0.25?0.10.1?0.05>0.050.05?0.010.01?0.0050.05?0.0050.005?0.002<0.002<0.005總計(jì)銅川1.259.0010.2540.1511.1851.3310.1028.3238.42100.00橫山趙家窯1.4839.540.9837.27.0044.202.0013.0015.00100.18旬邑土橋鎮(zhèn)1.7013.3515.0553.5011.4564.954.1515.8520.00100.00平均值1.4720.6122.0943.619.8753.4950.119.0524.47100.06馬蘭黃土的顆粒成分有區(qū)域變異規(guī)律，即細(xì)砂粒由北向南遞減；粘粒則由北向南增加（圖2.6）。劉東生等根據(jù)這種變化規(guī)律，將馬蘭黃土水平分布劃分為三個(gè)帶：北部為砂黃土帶（第I帶），中部為黃土帶或綿黃土帶（第II帶），南部為粘黃土帶或細(xì)黃土帶（第III帶）（圖2.7）。這種分帶不受地形影響，并為黃土風(fēng)成說提供了依據(jù)。L.>01站—米（細(xì)砂粒）2.仇05?QXM15毫推（W粒）5.g做奎米（粘粒）圖2.6陜西黃土高原馬蘭黃土粒度成分變化曲線圖呻積物ii911L定西皿第鄧mil第二播USO第三帶呻積物ii911L定西皿第鄧mil第二播USO第三帶蕊某巖I,砂黃上帶：11.黃上帶；UI.粘黃上帶據(jù)榆林、子長、延安、洛川、潼川、潼關(guān)等地啊.1?0.01毫米粒級(jí)的馬蘭黃土中，其礦物成分多達(dá)40?50種，以輕礦物（比重＜2.9）為主，占90?96%；重礦（比重＞2.9）極少，含量占4?7%，最多不高于10%。輕礦物中，石英、長石占絕對(duì)優(yōu)勢，含量可達(dá)輕礦物總量的91?95%。重礦物中的不穩(wěn)定礦物，即易于風(fēng)化礦物（如普通輝石、普通角閃石、黑云母等）比例最大，占重礦物30%左右；較穩(wěn)定礦物（如陽起石、緣簾石、柘留子石等）占重礦物總量的20?30%；其余的穩(wěn)定和極穩(wěn)定礦物，即難風(fēng)化礦物占重礦物總量的30?40%（表2.4）（表2.5）。據(jù)上述各地離石一午城黃土的礦物組成的分析資料表明，它與馬蘭黃土極相似。（表2.6）（表2.7）陜西黃土高原馬蘭黃土的化學(xué)組成，根據(jù)全區(qū)各地11個(gè)樣點(diǎn)分析材料，其變化范圍如下：二氧化硅為49.5?63.5%，平均值為55.58%；三氧化二鋁為8.4?13.5%，平均值為11.34；氧化鐵為2.6?6.1%，平均值為4.17%；氧化鈦為0.12?0.61%，平均值為0.37%；化亞鐵鐵為0.46?1.72%，平均值為0.95%；氧化錳為0.1?0.25%，平均值為0.25%；氧化鈣為6.8?10.1%，平均值為8.43%；氧化鎂為1.3?4.8%，平均值為2.52%；氧化鈉為1.3?2.3%，平均值為1.77%；氧化鉀為1.5?2.4%，平均值為1.9%。離石一午城黃土化學(xué)組成的變化與馬蘭黃土類似，其中二氧化硅、氧化亞鐵、氧化錳、氧化鈣、氧化鈉等稍低于馬蘭黃土；氧化鋁、氧化鐵、氧化鈦、氧化鎂、氧化鉀等又略高于馬蘭黃■表2.8）。各類黃土化學(xué)組分，都是以二氧化硅占優(yōu)勢，含量都超過50%。其次為氧化鋁；挨次為氧化硅、氧化鐵、氧化鎂、氧化鉀、氧化鈉，而氧化鈦、氧化亞鐵、和氧化錳的含量都很少，低于1%。表2.4各地馬蘭黃土重礦物成分（比重＞2.9,粒級(jí)0.1—0.01毫米）表陜西黃土高原黃土化學(xué)組成馬生黃土離石一午城黃土馬生黃土離石一午城黃土含量范圍平均值含筮范圍...平均值49*63噩55.5854湖8-4~!3.511.347.83-11791L682.6~6,14.172.9R-7,324.R40.12-0.61GJ7山40~0.900.5E0,46-1,72C.95H.53~t.470.RBfl.10-0,250.250.07-0.320JS68-10.1ft.4349-19』7.79|一3~4￡2,520.1-8.22.761,30!.?70.2fi~I.S4I.2Ris-nL90i1.43-2.23197根據(jù)不同區(qū)域馬蘭黃土化學(xué)組成，其分布規(guī)律有如下特征，二氧化硅的含量自北而南減少，氧化鋁和氧化鐵則自北向南增加，氧化鈣的含量在延安以南的高原中，南部有些偏高。（表2.9）黃土中含易溶鹽不高，馬蘭黃土為0.03?0.95%，平均值為0.31%，離石一午城黃土為0.01?0.71%，平均為0.32%（表2.10）。鹽分組成有三種：即氯化物、重碳酸鹽和硫酸鹽，并以前兩種鹽分居多。從分布規(guī)律來看，有由北向南減少的趨勢。黃土的PH值，馬蘭黃土變化范圍為6.3?8.7,平均7.1，離石一午城黃土為6.1?8.6,平均7.3。從表2.8中可看出，馬蘭黃土的PH值有由北向南減低趨勢，離石一午城黃土則不明顯有這樣規(guī)律。表2.10陜西黃土高原各地黃土中易溶鹽與PH值馬蘭黃土離石一午城黃土產(chǎn)地易溶鹽PH值產(chǎn)地易溶鹽PH值靖邊0.666.4葭縣烏龍鋪0.017.4子長魯家灣0.296.5清間樂堂鋪0.377.9志丹二里灣0.036.3清間樂堂鋪0.617.7延安楊家畔0.056.5志丹二里灣0.166.5延安南21公里0.958.7志丹二里灣0.036.1延安南21公里0.108.6志丹二里灣0.126.2富縣桃花扁0.386.4延安南21公里0.268.6洛川曲西0.267.0合陽0.387.4黃龍0.196.5銅川0.717.7銅川0.117.0銅川0.307.3平均值0.317.1平均值0.327.3從巖石力學(xué)性質(zhì)來看，馬蘭黃土的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性質(zhì)也有由北而南的變化。馬蘭黃土中的骨架顆粒，以0.25?0.005毫米粒級(jí)為主，在黃土結(jié)構(gòu)中起骨架支撐作用。由于它在黃土中的含量由北向南減少，粘粒逐漸增多，所以粒間的膠結(jié)形式由北部的接，觸式逐漸變?yōu)榻佑|一基底式和基底式。在北部，膠結(jié)物呈薄膜狀將骨架顆粒連結(jié)，連結(jié)不牢固。到了延安一帶