关于黄土的来源,长期以来,中外学者有过不同的争论。其中,以“风成说”比较令人信服。认为黄土来自北部和西北部的甘肃、宁夏和蒙古高原以至中亚等广大干旱沙漠区。这些地区的岩石,白天受热膨胀,夜晚冷却收缩,逐渐被风化成大小不等的石块、沙子和粘土。同时这些地区,每逢西北风盛行的冬春季节,狂风骤起、飞沙走石,尘土蔽日。粗大的石块残留在原地成为“戈壁”,较细的沙粒落在附近地区,聚成片片沙漠,细小的粉沙和粘土,纷纷向东南飞扬,当风力减弱或迂秦岭山地的阻拦便停积下来,经过几十万年的堆积就形成了浩瀚的黄土高原。根据黄土堆积环境的不同,可将我国黄士发育分为三个时期:早更新世,相当于第一次冰期,气候比新第三纪干寒,发生午城黄土堆积;中更新世,发生第二次冰期,气候进一步变干,堆积了离石黄土,范围广、土层厚;晚更新世第三次冰期,气候更加干寒,堆积了马兰黄土,厚度虽小,但分布范围更广,南方称下蜀黄土。进入全新世,气候转为暖湿,疏松的黄土层,经流水侵蚀,形成了沟壑纵横、梁、峁广布的破碎地表。
科学在不断发展,近年来科学家发现许多现象是黄土风成学说无法解释的。譬如,黄土中粗粉沙含量由西北向东南递减,黏土的含量却从西北向东南递增,这种自西北向东南的有规律的排列呈叠瓦阶梯状的分布过渡,而不是平面模糊过渡。这种叠瓦阶梯状的分布过渡更像是洪水的杰作等等。
为了解黄土高原的“变脸”过程,专家们特意到黄土高原西部甘肃静宁县、秦安县、定西县等地采集黄土高原6个典型地质剖面的黄土标本,从中获得了700余块孢粉样本和209块表土孢粉样本,这近千份孢粉样本大约记录了公元前46万年至今黄土高原植被变迁过程。通过对碳14的测量,在6个典型剖面中共测得年代34个。经过分析,专家们发现,从黄土高原采集的20克样品中最多分离出孢粉颗粒达到1112粒左右,最少的则不足50粒,显示着4万多年来,环境和植被出现了巨大的变化过程。
李春海说,从孢粉的分析来看,发现了松、云杉、冷杉、铁杉、栎、菊科等数十种植物孢粉的记录,专家们认为黄土高原在最初的时候并不姓“黄”,在46万年的历史中,有一多半的时间,黄土高原是森林和草原的成分相互消长,在这段时间里,黄土高原经历过多次快速的“变脸”———历经过草原、森林草原、针叶林以及荒漠化草原和荒漠等多次转换。
黄土高原的形成和青藏高原的隆升,加快了侵蚀和风化的速度,在高原周围的低洼地区堆积了大量卵石、沙子和更细的颗粒。每当大风骤起,在西部地区便形成飞沙走石、尘土弥漫的景象。被卷起的沙和尘土依次沉降,颗粒细小的粉尘最后降落到黄土高原区域,形成了一条荒凉地带。
印度板块向北移动与亚欧板块碰撞之后,印度大陆的地壳插入亚洲大陆的地壳之下,并把后者顶托起来。从而喜马拉雅地区的浅海消失了,喜马拉雅山开始形成并渐升渐高,青藏高原也被印度板块的挤压作用隆升起来。
然而东西走向的喜马拉雅山挡住了印度洋暖湿气团的向北移动,久而久之,中国的西北部地区越来越干旱,渐渐形成了大面积的沙漠和戈壁。这里就是堆积起了黄土高原的那些沙尘的发源地。体积巨大的青藏高原正好耸立在北半球的西风带中,240万年以来,它的高度不断增长着。青藏高原的宽度约占西风带的三分之一,把西风带的近地面层分为南北两支。南支沿喜马拉雅山南侧向东流动,北支从青藏高原的东北边缘开始向东流动,这支高空气流常年存在于3500—7000米的高空,成为搬运沙尘的主要动力。与此同时,由于青藏高原隆起,东亚季风也被加强了,从西北吹向东南的冬季风与西风急流一起,在中国北方制造了一个黄土高原。
地貌类型
黄土高原东临华北平原,北接内蒙古高原,西与青藏高原相毗邻,处于我国第二级地形阶梯上。四周由几条深大断裂带所包围。新生代以来,以断块运动为主,鄂尔多斯台向斜表现为中等强度的整体抬升,地形高差变化甚小,古地形条件有利于黄土堆积。所以,现今鄂尔多斯高原东南发育了典型的黄土地层和黄土地貌,形成了举世闻名的黄土高原。
黄土高原沟壑纵横,形态复杂,发展速度快,它们是河流泥沙的供给地和初期搬运通道。黄土物质疏松,具垂直节理,易遭受侵蚀。黄土塬、梁、峁地形是今天黄土高原基本的地貌类型。山、原、川三大地貌类型是黄土高原的主体。耸峙在高原上的山地,犹如海洋中的孤岛。例如六盘山以西的陇中高原上的屈吴山、华家岭、马衔山,陇东陕北高原上的子午岭、白于山、黄龙山等。原(或塬)是指平坦的黄土高原地面,著名的有甘肃东部的董志塬,陕西北部的洛川塬。塬面宽阔,适于机械化耕作,是重要的农业区。但是塬易受流水侵蚀,沟谷发育,分割出长条状塬地,成为山梁,称为“梁”地。如果梁地再被沟谷切割分散孤立,形状有如馒头状的山丘,当地称为“峁”。由“梁”和“峁”组成的黄土丘陵,高出附近沟底大都在100~200米左右,水土流失严重,是黄河泥沙来源区。川是深切在塬面下的河谷平原。在梁峁地区地下水出露,汇成小河、河水带来的泥沙在这里沉积,在两岸形成小片平原,称它为“川”。川两旁还有阶地,即“掌”、“杖”地。掌是川地上源的盆地状平原,与条状分布的杖地不同。
黄河在它的中、上游流经世界上最大的黄土高原。黄土高原土层深厚,土质疏松,地形破碎,暴雨频繁,水土流失极为严重,是黄河泥沙的主要来源地。尤其是黄河河口镇至潼关这一河段,黄河在穿越这一段黄土高原的过程中,众多支流汇入,把黄河“染成”了**。据测定,这一河段进入黄河的泥沙占全河沙量的90%。
从地球上来看,黄土主要分布于中亚到我国的西北、华北和东北一带,世界上最大的黄土高原就是位于黄河上中游地区的黄土高原。它的范围大致是北起阴山,南至秦岭,西抵日月山,东到太行山,横跨青海、宁夏、甘肃、陕西、山西、河南6省,面积64万平方公里。黄土覆盖厚度一般在100米以下,而以陇东、陕北、晋西黄土层最厚,六盘山以东到吕梁山西侧,黄土厚度在100米~200米之间,最厚在兰州,达300米以上。黄土分布的面积和厚度,都居世界之冠。
水土流失 主要由暴流沟谷冲刷疏松黄土所致。黄土颗粒细小,质地疏松,具有直立性并含有碳酸钙,迂水容易溶解、崩塌。地面坡度较大,植被稀疏,夏季又多暴雨,造成奇峰、陡壁、溶洞、陷穴、天生桥等微地貌,更助长了沟壑扩展,加速水土流失。同时也与近代地壳上升有关,使得沟床不断下切和侧蚀,沟谷溯源侵蚀加剧,相应地谷坡又不断地扩展,于是沟间地日益破碎。除上述自然因素外,与人类活动,特别是滥垦滥伐,破坏天然植被等社会因素有密切关系。新中国成立后,对黄土高原的水土流失采取了一系列综合治理措施,植树造林、种草,将坡耕地改为水平梯田,以及水利工程等措施,黄土高原发生了可喜的变化。
加大“三北”防护林的建设,加大植被的覆盖面积和覆盖率。尤其对于这个土质比较疏松的黄土高原来说,森林覆盖率一定要高于全国的平均水平22%,只有这样才能比较有效的防止水土流失。
地貌差异 根据地貌的形成过程和特点,可分为以下几个部分:①陇中高原。一称陇西高原。位于六盘山以西,是一个新生代的拗陷盆地,属盆地型高原,海拔1500~2000米。地形破碎,多梁、峁、沟谷、垄板地形。②陇东、陕北高原。包括六盘山以东,吕梁山以西,渭河北山以北,长城以南的地区。也是一个盆地型高原,海拔800~1200米。经强烈侵蚀,除少数残留的黄土塬(董志塬、洛川塬)外,大部地区已成为破碎的梁峁丘陵。其间只有少数基岩低山突起在高原之上,状似孤岛。③山西高原。包括五台山、恒山以南,伏牛山以北,太行山以西,吕梁山以东的地区。它由一系列褶皱断块山与陷落盆地组成。山地有吕梁、恒山、五台、中条及太行等山,盆地有大同、忻县、太原、临汾、运城等。除河谷平原外,大部地区海拔在1000~1500米,石质山地构成高原的主体,黄土堆积仅限于盆地及山间谷地,分布范围约占全区面积的40%。④渭河平原,称关中平原。位于渭河北山与秦岭之间,西起宝鸡。
1、黄土的特点主要体现在粒度成分、矿物成分、化学成分以及结构构造四个方面,其中粒度成分是指含有大量的粉土颗粒以及细沙、极细砂以及黏粒的沉积物;矿物成分是指含有石英、长石以及碳酸盐矿物等;
2、化学成分是含有二氧化硅、三氧化二铝以及氧化钙等;结构方面有管状孔隙和铅直孔隙。
黄土是偏酸性土。
黄土分原生黄土和次生黄土。
原生黄土是原生的、成厚层连续分布,掩覆在低分水岭、山坡、丘陵,常与基岩不整合接触,无层理,常含有古土壤层及钙质结核层,垂直节理发育,常形成陡壁。
黄土状土又叫次生黄土,是原生黄土地层再受风力以外的营力搬运,主要是洪积、坡积、冲积成因,堆积在洪积扇前沿,低阶地与冲积平原上,有层理,很少夹古土壤,垂直节理不发育,不易形成陡壁。
我国的黄土分布
国的黄土和黄土状土主要分布在昆仑山、秦岭、泰山、鲁山连线以北的干旱、半干旱地区。原生黄土以黄河中游发育最好,主要是山西、陕西、甘肃东南部和河南西部。此外,在北京、河北西部、青海东部、新疆地区、松辽平原、四川、三峡、皖北淮河流域和南京等地也有零星分布。
我国黄土的弧线分布除了受山脉地形控制外,与我国气候的带状分布有关。黄土分布范围大致在年平均降雨量300-700mm线,降雨量小于蒸发量,即主要分布在温带地区。
戈壁、沙漠和黄土从西北向东南顺次成带状分布。
以上是黄土的平面分布。黄土分布的高度变化很大。我国黄土最高可达4500 m(帕米尔),最低在吐鲁番盆地中,海平面〈100 m也有黄土分布。
1、粒度成分,黄土的粒度成分是区别其他第四纪沉积物的代表特征之一。黄土组成成分均一,以含高量粉土颗粒(005~0005mm)为特征,其中粗粉粒(005~001mm)含量在50%以上,黏土颗粒(025mm的颗粒)。总之,黄土是以粉土为主,并含一定比例的细沙、极细砂和黏粒的沉积物。
2、矿物成分,包括碎屑矿物和黏土矿物,前者占70%以上。在碎屑矿物中,主要是指对密度小于290的轻矿物,占90%以上,石英最多,长石其次,还有一些碳酸盐矿物(方解石、白云石等)。黄土中黏土矿物成分主要为水云母、高岭石及蒙脱石。这些矿物的存在,使黄土具有吸附、膨胀、收缩等特性,影响到黄土的工程性质。碳酸盐类矿物往往起胶结作用,使黄土在天然结构情况下,颗粒经常呈团聚体存在。遇水后,由于可溶盐胶结的团聚体被破坏,往往使黄土的湿陷性增强。故有人认为,黄土中碳酸盐类的存在是黄土湿陷的原因之一。黄土状土的碎屑矿物虽然也以石英、长石为主,但不稳定矿物成分含量较低,一般都风化强烈,并与附近基岩有联系。
3、化学成分,黄土的化学成分由矿物成分决定。黄土中SiO2含量很大,这是因为黄土中除了含有大量石英之外,还有铝硅酸盐矿物;其次为AL2O3,因为黄土中中主要矿物为长石。CaO含量也很高,因为黄土中含有方解石。
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