黃土地貌(loesslandform)

黃土(loess)是指第四紀時期形成的、以原生堆積未經次生擾動的、黃色粉沙質、富含碳酸鈣、無層理、有大孔隙和垂直節(jié)理的特殊土狀堆積物。

黃土在世界上分布相當廣泛，主要位于比較干燥的中緯度地帶，面積約1300萬平方公里，約占全球陸地面積的10%。特別在歐亞大陸上，幾乎從大西洋東岸到太平洋西岸成斷續(xù)帶狀分布。一、黃土的分布與特征（一）黃土分布

我國北方是世界上黃土最發(fā)育的地區(qū)，面積有63.1萬平方公里，占全國面積6.6％。其中，黃河中游的陜西北部、甘肅中部和東部、寧夏南部以及山西西部，是我國黃土分布最集中的地區(qū)。分布面積廣、厚度大、地勢較高，形成著名的黃土高原。黃土高原的黃土實際覆蓋面積近40萬平方公里；大部分地區(qū)的黃土厚度在50～100米之間，六盤山以西的部分地區(qū)，還有超過300米的。世界上其他地區(qū)的黃土，厚度一般只有20～30米左右。所以，我國黃河中游的黃土高原，是世界上黃土和黃土地貌最發(fā)育、規(guī)模最大的地區(qū)。

黃土高原黃土分布與厚度（二）黃土的特征1、質地均一，以粉沙為主（0.05～0.005mm），其含量可達50%以上，粉沙中又以粗粉沙（0.05～0.01mm）的含量最多；大于0.1mm的細沙極少，小于0.005mm的粘粒含量10~25%。2、富含碳酸鈣，其含量一般在10％～16％之間。碳酸鈣對黃土的性質影響很大。在干燥狀態(tài)下（黃土的天然含水量為10~15%），鈣質使土粒膠結，黃土的抗剪強度增大，一般內摩擦角15o~25o，內聚力0.3~0.6kg/cm2。但當黃土含水量增加，尤其是黃土飽和時，碳酸鈣溶解使黃土解體，土粒分散，壓縮性急劇增加，抗剪強度顯著降低。碳酸鈣在向下淋溶和匯集過程中，匯集在一起形成鈣質結核——砂姜，它在黃土中成帶狀分布的古土壤的底部。砂姜砂姜層3、黃土結構上較松散，顆粒之間孔隙較多，黃土的孔隙度達35~65%。黃土的結構為非均質的骨架式海綿結構。它由石英、長石及少量云母、重礦物和碳酸鈣組成的極細沙粒和粗粉粒組成基本骨架，其中砂粒相互基本不接觸，浮于粗粉粒構成的架空結構中；由石英和碳酸鈣等組成的細粉粒為填料，聚集在較粗顆粒接觸點之間；以伊利石或高嶺土為主的粘粒、吸附的水膜以及部分水溶鹽為膠結物質，依附在上述各種顆粒的周圍，并將較粗顆粒膠結起來，形成大孔和多孔的結構形式。黃土結構示意圖4、黃土無沉積層理，垂直節(jié)理發(fā)育，直立性很強。

5、黃土具有濕陷性。黃土在一定壓力作用下，受水浸濕后結構迅速破壞而產生顯著附加沉陷的性能稱為濕陷性。根據《濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范》（GBJ2590）的規(guī)定，濕陷系數(shù)大于或等于0.015時，稱為濕陷性黃土，當濕陷系數(shù)小于0.015時，稱為非濕陷性黃土。

黃土遇水浸濕后，發(fā)生可溶性鹽類（主要是碳酸鈣）溶解和粘土顆粒的流失，強度顯著降低，受到上部土層或構造的重壓，常發(fā)生強烈的沉陷和變形。黃土的濕陷性是一個極關重要的問題，因為黃土的沉陷可以毀壞建筑工程。

黃土濕陷的危害主要表現(xiàn)在突然毀壞城鎮(zhèn)設施、工程建筑、農田，干擾破壞交通線路，造成人員傷亡。所造成的建筑物地基的濕陷變形往往是不均勻的,屬于失穩(wěn)型的地基變形,一般在一兩天內就可能產生20～30厘米的變形量。這種數(shù)量大、速度快、而又不均勻的地基變形正是建筑物所難以適應的，往往會造成水塔、煙囪等高聳構筑物嚴重傾斜，房屋墻身破壞，梁、柱等承重結構開裂，以及機器基礎傾斜等惡果。濕陷性黃土地基的主要措施有：（1）地基處理措施，包括墊層法、重錘夯實法、強夯法、擠密法、預浸水法、化學加固法等；（2）防水措施，即防止和減少水浸入地基；（3）結構措施：包括加大基礎剛度使受力較均勻、對長度較大形體復雜的結構物采用沉降縫將其分為若干獨立單元等。

（三）不同時期黃土特征比較

顏色土層特征姜石及包含物古土壤層馬蘭黃土（Q3）淺黃至灰黃質地均一，密至中密，具有大孔隙，結構較疏松；易產生陷穴和天生橋。少量小砂姜，零星分布。淺部有古土壤。離石黃土（Q2）深黃、棕黃及微紅。少量大孔，土質緊密，塊狀節(jié)理發(fā)育，抗蝕力強，土質較均一，層理不發(fā)育。上部有砂姜，少而?。还磐寥缹酉律敖睆?~20cm。有數(shù)層至十幾層古土壤。午城黃土（Q1）微紅至橙紅不具大孔隙，土質緊密至堅硬，顆粒均勻，垂直節(jié)理發(fā)育，不見層理。砂姜含量較少，成層或零星分布在土層內。古土壤層不多。不同時期黃土的特征

自然界有一種與黃土性質相近的堆積物，稱為黃土狀土。黃土狀土是指經過次生搬運、具有層理和沙、礫石層的黃色粉土狀沉積物。它具有黃土的部分特性。但是，這種土往往具有沉積層理，粒度變化較大，孔隙度較低，含鈣量的變化顯著，并無明顯的濕陷性，借此可與黃土相區(qū)別。二、黃土的成因

黃土的成因包括黃土的物質來源、堆積環(huán)境，特別是搬運營力問題。黃土的成因主要有風成說、水成說和風化殘積說三種觀點；其中風成說歷史長、影響大、擁護者多。

黃土風成說黃土風成說認為，中歐和北美的黃土，是冰期時大陸冰川區(qū)干而冷的反氣旋風，將冰水平原上的細顆粒吹送到外緣草原地帶沉積而成的，所以稱為冰緣黃土。印度西北部、伊朗和中亞、里海周圍等地的黃土，則是由內陸干旱荒漠、半荒漠區(qū)強大的反氣旋風從中部吹向外圍，把大量的黃土物質吹送到生長草本灌木的草原地帶，逐漸堆積成厚層的黃土，故稱為荒漠黃土。風成黃土的搬運力是風，有以下證據：第一，黃土分布區(qū)的北面正是沙漠、戈壁，自西北向東南戈壁、沙漠、黃土三者逐漸過渡，成帶狀排列。黃土粒度組成，依蒙古高壓經常吹刮的西北風方向，呈有規(guī)律性的變化，西北部靠近沙漠地區(qū)的黃土顆粒成分較粗，黃土剖面中夾有風成沙層（如陜北地區(qū)所見），而愈往東南，遠距沙漠粒度成分逐漸變細。

第二，黃土的礦物成分具有高度的一致性，與所在地方下伏基巖的礦物成分沒有多大聯(lián)系；第三，黃土披蓋在多種成因的、形態(tài)起伏顯著的各種地貌類型上，并保持相似的厚度。

第四，歷史資料記載

早在二千多年前，西漢的班固在其所著《前漢書》中就有過這樣的記載：紀元前32年（成帝建始元年）四月壬寅晨，“大風從西北起，云氣亦黃，四塞天下，終日夜下著地者黃土塵也”。這里不僅表明當時從天上落下來的“塵”是黃土，而且說明黃土是由西北風帶來的。目前，仍然在進行著黃土沉積。黃土風成說的證據三、黃土地貌的類型

溝谷和溝間地是黃土高原的主要地貌形態(tài)。其中溝谷地貌主要是現(xiàn)代流水侵蝕作用所成；而溝間地貌的形成，明顯受到古地形的影響，即在古地形基礎上由黃土風成堆積疊加而成。黃土地貌

黃土溝谷按照發(fā)生的部位、發(fā)育階段和形態(tài)特征，一般也有細溝、切溝、沖溝和河溝等幾種。所以，黃土溝谷的發(fā)展過程，與一般正常流水溝谷發(fā)展相似。但由于黃土質地疏松，垂直節(jié)理發(fā)育，加上有濕陷性，常伴以重力、潛蝕作用，故黃土溝谷系統(tǒng)發(fā)展較快。黃土溝谷的發(fā)展具繼承性，部分現(xiàn)代黃土溝谷重疊發(fā)育在老溝谷之上，即這部分水系是繼承早期水系發(fā)展而來的。（一）黃土溝谷地貌(loessvalley)1、細溝

細溝是坡面暫時性線狀水流侵蝕形成的小型溝谷，其深度使幾~十幾厘米，長幾米。由于黃土疏松，細溝很容易形成，發(fā)展速度也很快。細溝2、切溝

切溝是在細溝的基礎上，流水進一步侵蝕，當溝谷切入黃土中達幾米時，形成的溝谷。切溝處于強烈下切侵蝕階段，其溝壁陡峭、溝床順直、縱比降大，溝頭有串珠狀陷穴。切溝

3、沖溝

沖溝是黃土高原常見的一種溝谷。不同發(fā)育階段的沖溝，其地貌特征差異較大。（1）早期階段的沖溝橫斷面呈V字形，溝壁陡峭；上下段溝谷寬度大致相等，溝床縱剖面與其所在的坡面大致平行。（2）中期階段的沖溝上游窄下游寬，上游保持早期階段沖溝的特征，下游展寬；縱比降小于所在的坡面坡度，溝床縱剖面呈下凹的曲線。（3）晚期階段的沖溝溝底較寬，橫剖面呈梯形；縱剖面呈凹弧形的曲線，接近于均衡剖面。4、河溝

河溝是一種大型的溝谷，通常是大河的支流。河溝已切穿黃土層，并切入基巖中，得到地下水的補給，因此有常流水。它是在黃土堆積前的河溝的基礎上，經過黃土覆蓋后的溝谷內，經過現(xiàn)代流水的侵蝕發(fā)育而成。黃土河溝的橫剖面呈梯形，溝底寬，溝床彎曲，并有沖積或洪積的曲流階地。

黃土河溝橫斷面

溝谷密度是指單位面積上的溝道長度，以千米/平方千米表示。溝谷密度是表示區(qū)域地貌形態(tài)特征的最重要指標之一，它實際上是反映了一個地區(qū)被水道分割破碎的程度。如果將黃土高原所有溝谷計算在內，其平均密度為4~6km/km2,居于全國之首。

溝間地是指溝谷之間的地面。溝間地的地貌形態(tài)有塬、梁、峁，從分布面積來看，它們是黃土高原的地貌主體。這些地貌類型，主要是由黃土堆積作用造成的。（二）黃土溝間地地貌

塬是面積廣闊而且頂面平坦的黃土高地。塬面中央部分坡度不到1°，邊緣部分大約在3°～5°。塬的邊緣被溝谷強烈侵蝕，以致塬在平面圖在呈花瓣狀。塬是在比較平坦的古地面（平緩的盆地或傾斜平原等）上經黃土堆積而成。黃土堆積后，塬面受侵蝕。1、黃土塬(loessyuan)花瓣狀的黃土塬

現(xiàn)在面積較大的塬有隴東的董志塬、陜北的洛川塬等。董志塬介于涇河的支流蒲河與馬蓮河之間，以西峰鎮(zhèn)為中心，長達80千米，寬達40千米，面積2200多平方千米。塬受到溝谷長期切割，面積逐漸縮小，同時也變得比較破碎，就形成“破碎塬”。如甘肅合水、陜西定邊、宜川和山西呂梁山西側的一些小型塬。董志塬洛川塬

梁是長條形的黃土高地。它主要是黃土覆蓋在古代山嶺上而成的，也有些梁是塬受現(xiàn)代流水切割產生的。根據梁的形態(tài)，可分為平頂梁和斜梁兩種。2.黃土梁(loessridge)平頂梁

平頂梁頂部比較平坦，寬度有限，長可達幾公里。其橫剖面略呈穹形，坡度在1°～5°；沿分水線的縱向坡度不過1°～3°。梁頂以下是坡長很短的梁坡，坡度較大，多在10°以上，兩者之間有明顯的坡折。在梁坡以下，即為溝坡，其坡度更大。平頂梁黃土梁斜梁

斜梁是黃土高原最常見的溝間地，是當?shù)厝罕娬嬲傅摹傲骸?。梁頂寬度較小，呈明顯的穹形。沿分水線已有較大起伏，梁頂橫向和縱向坡度，由3°～5°可大到8°～10°。梁頂坡折以下直到谷緣的梁坡坡長很長，坡度變化在15°～35°。梁坡的坡形隨其所在部位而有不同，在溝頭的谷緣上方為凹斜形坡，在梁尾（溝頭兩側）為凸斜形坡。梁坡以下，就是溝坡。

黃土斜梁

峁是一種孤立的黃土丘，呈圓穹形。峁頂坡度為3°～10°，四周峁坡均為凸形斜坡，坡度10°～35°不等。若干連接在一起的峁，稱為峁梁；有時峁成為黃土梁頂?shù)木植拷M成體，稱為梁峁。峁大多數(shù)是由梁進一步被切割而成，少數(shù)為晚期黃土覆蓋在古丘陵上而成。黃土峁和梁經常同時并存，組成所謂黃土丘陵。

3、黃土峁(loessmao)黃土峁黃土峁崾嶮

兩峁之間有地勢顯著凹下的分水鞍，稱為墕。墕之兩側均為凹斜形坡。分水鞍為兩側溝頭所蠶蝕，殘余成為極窄的長脊，則稱“崾嶮”。崾嶮也常出現(xiàn)在塬和梁間，但其地勢并不顯著凹下，道路往往由此通過。

流水沿著黃土中的裂隙和孔隙下滲，進行潛蝕，使土粒流失，產生洞穴，最后引起地面崩塌，可形成黃土特有的潛蝕地貌。1、黃土碟(dish-likedepressiononloess)

黃土碟是一種由流水下滲浸濕黃土后，在重力的影響下，土層逐漸壓實，使地面沉陷而形成的碟狀小洼地。形狀為圓形或橢圓形，深數(shù)米，直徑10～20米。它常常形成在平緩的地面上。

（三）黃土潛蝕地貌

黃土陷穴是一種漏陷的溶洞，陷穴是流水沿著黃土中節(jié)理裂隙進行潛蝕作用而成。陷穴多分布在地表水容易匯集的溝間地邊緣地帶和谷坡的上部，特別是沖溝的溝頭附近最發(fā)育。2、黃土陷穴(loesssinkhole)

根據陷穴形態(tài)可分三種：①漏斗狀陷穴，深度不超過10米，主要分布在谷坡上部和梁峁的邊緣地帶；②豎井狀陷穴，口徑小而深度大，深度可超過20～30米，主要分布在塬的邊緣地帶；③串珠狀陷穴，幾個陷穴連續(xù)分布成串珠狀，陷穴的底部常有孔道相通，它常見于沖溝溝床上或坡面長、坡度大的梁峁斜坡上。串珠狀黃土陷穴

兩個或幾個陷穴不斷擴大，下部由地下水流串通不斷擴大其間孔道，則在陷穴之間未崩塌的殘留土體，就形成黃土橋。3、黃土橋(loessbridge)

黃土柱是分布在溝邊的柱狀殘留土體。它的形成是由于流水不斷地沿黃土垂直節(jié)理進行侵蝕和潛蝕，以及黃土的崩塌作用，殘留的土體就形成黃土柱。黃土柱有柱狀和尖塔形的，其高度一般為幾米到十幾米。4、黃土柱(loesscolumn)本章小結風將沙粒吹離地面進入氣流中運動形成的含沙氣流稱為風沙流。風沙流對地面物質進行侵蝕、搬運和堆積的作用稱為風沙作用，也稱風力作用。風蝕作用的主要方式有吹蝕作用和磨蝕作用；風沙流的搬運方式有懸移、躍移和蠕移，其中以躍移為主；當風速減弱、地表出現(xiàn)障礙物、地面結構或下墊面性質改變時，風沙流中的沙粒就會發(fā)生沉積，成為風積作用。風和沙粒對地表物質的吹蝕和磨蝕作用為主形成的地貌稱為風蝕地貌。暫時性流水作用、風化作用、鹽化作用以及構造因素也對風蝕地貌形成有重要影響。分布于干旱地區(qū)的大風區(qū)域，特別是正對風口的迎風地段，風蝕地貌最發(fā)育。風蝕地貌的形態(tài)、大小不一，小型的風蝕地貌主要有風棱石和石窩；大中型風蝕地貌有風蝕蘑菇、風蝕柱、風蝕壁龕、風蝕殘丘、雅丹、風蝕谷和風蝕洼地等。

被風搬運的物質因風力減弱在一定條件下堆積形成的地貌稱為風積地貌。一定的風力具有一定的輸沙能力，它所能搬運的沙量稱為風沙流的容量，其實際搬運的沙量稱為風沙流的強度，兩者的比值成為風沙流的飽和度。風速、地面結構、下墊面性質改變或遇到障礙物等，都會改變風沙流的容量。容量減小時飽和風沙流中的物質就會從氣流中跌落，發(fā)生堆積，形成風積地貌。按沙丘與塑造沙丘形態(tài)的風之間的相互關系，可將沙丘分為三大類型：垂直于風向的橫向沙丘，代表性地貌有新月形沙丘、沙丘鏈和復合型沙丘鏈；平行于風向的縱向沙丘，主要的地貌；類型有新月形沙壟、沙壟和復合型沙壟等；多風向作用形成的沙丘，代表性地貌是金字塔沙丘。

黃土是指第四紀陸相黃色鈣質膠結的松軟粉沙質的特殊土狀堆積物。黃土主要由粉沙組成，密度1.3~1.6g/cm3，孔隙率40%~50%。原生礦物以石英和長石占優(yōu)勢，