地貌学课件：黄土地貌

黄土地貌(loesslandform)

黄土(loess)是指第四纪时期形成的、以原生堆积未经次生扰动的、黄色粉沙质、富含碳酸钙、无层理、有大孔隙和垂直节理的特殊土状堆积物。

黄土在世界上分布相当广泛，主要位于比较干燥的中纬度地带，面积约1300万平方公里，约占全球陆地面积的10%。特别在欧亚大陆上，几乎从大西洋东岸到太平洋西岸成断续带状分布。一、黄土的分布与特征（一）黄土分布

我国北方是世界上黄土最发育的地区，面积有63.1万平方公里，占全国面积6.6％。其中，黄河中游的陕西北部、甘肃中部和东部、宁夏南部以及山西西部，是我国黄土分布最集中的地区。分布面积广、厚度大、地势较高，形成著名的黄土高原。黄土高原的黄土实际覆盖面积近40万平方公里；大部分地区的黄土厚度在50～100米之间，六盘山以西的部分地区，还有超过300米的。世界上其他地区的黄土，厚度一般只有20～30米左右。所以，我国黄河中游的黄土高原，是世界上黄土和黄土地貌最发育、规模最大的地区。

黄土高原黄土分布与厚度（二）黄土的特征1、质地均一，以粉沙为主（0.05～0.005mm），其含量可达50%以上，粉沙中又以粗粉沙（0.05～0.01mm）的含量最多；大于0.1mm的细沙极少，小于0.005mm的粘粒含量10~25%。2、富含碳酸钙，其含量一般在10％～16％之间。碳酸钙对黄土的性质影响很大。在干燥状态下（黄土的天然含水量为10~15%），钙质使土粒胶结，黄土的抗剪强度增大，一般内摩擦角15º~25º，内聚力0.3~0.6kg/cm2。但当黄土含水量增加，尤其是黄土饱和时，碳酸钙溶解使黄土解体，土粒分散，压缩性急剧增加，抗剪强度显著降低。碳酸钙在向下淋溶和汇集过程中，汇集在一起形成钙质结核——砂姜，它在黄土中成带状分布的古土壤的底部。砂姜砂姜层3、黄土结构上较松散，颗粒之间孔隙较多，黄土的孔隙度达35~65%。黄土的结构为非均质的骨架式海绵结构。它由石英、长石及少量云母、重矿物和碳酸钙组成的极细沙粒和粗粉粒组成基本骨架，其中砂粒相互基本不接触，浮于粗粉粒构成的架空结构中；由石英和碳酸钙等组成的细粉粒为填料，聚集在较粗颗粒接触点之间；以伊利石或高岭土为主的粘粒、吸附的水膜以及部分水溶盐为胶结物质，依附在上述各种颗粒的周围，并将较粗颗粒胶结起来，形成大孔和多孔的结构形式。黄土结构示意图4、黄土无沉积层理，垂直节理发育，直立性很强。

5、黄土具有湿陷性。黄土在一定压力作用下，受水浸湿后结构迅速破坏而产生显著附加沉陷的性能称为湿陷性。根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GBJ2590）的规定，湿陷系数大于或等于0.015时，称为湿陷性黄土，当湿陷系数小于0.015时，称为非湿陷性黄土。

黄土遇水浸湿后，发生可溶性盐类（主要是碳酸钙）溶解和粘土颗粒的流失，强度显著降低，受到上部土层或构造的重压，常发生强烈的沉陷和变形。黄土的湿陷性是一个极关重要的问题，因为黄土的沉陷可以毁坏建筑工程。

黄土湿陷的危害主要表现在突然毁坏城镇设施、工程建筑、农田，干扰破坏交通线路，造成人员伤亡。所造成的建筑物地基的湿陷变形往往是不均匀的,属于失稳型的地基变形,一般在一两天内就可能产生20～30厘米的变形量。这种数量大、速度快、而又不均匀的地基变形正是建筑物所难以适应的，往往会造成水塔、烟囱等高耸构筑物严重倾斜，房屋墙身破坏，梁、柱等承重结构开裂，以及机器基础倾斜等恶果。湿陷性黄土地基的主要措施有：（1）地基处理措施，包括垫层法、重锤夯实法、强夯法、挤密法、预浸水法、化学加固法等；（2）防水措施，即防止和减少水浸入地基；（3）结构措施：包括加大基础刚度使受力较均匀、对长度较大形体复杂的结构物采用沉降缝将其分为若干独立单元等。

（三）不同时期黄土特征比较

颜色土层特征姜石及包含物古土壤层马兰黄土（Q3）浅黄至灰黄质地均一，密至中密，具有大孔隙，结构较疏松；易产生陷穴和天生桥。少量小砂姜，零星分布。浅部有古土壤。离石黄土（Q2）深黄、棕黄及微红。少量大孔，土质紧密，块状节理发育，抗蚀力强，土质较均一，层理不发育。上部有砂姜，少而小；古土壤层下砂姜直径5~20cm。有数层至十几层古土壤。午城黄土（Q1）微红至橙红不具大孔隙，土质紧密至坚硬，颗粒均匀，垂直节理发育，不见层理。砂姜含量较少，成层或零星分布在土层内。古土壤层不多。不同时期黄土的特征

自然界有一种与黄土性质相近的堆积物，称为黄土状土。黄土状土是指经过次生搬运、具有层理和沙、砾石层的黄色粉土状沉积物。它具有黄土的部分特性。但是，这种土往往具有沉积层理，粒度变化较大，孔隙度较低，含钙量的变化显著，并无明显的湿陷性，借此可与黄土相区别。二、黄土的成因

黄土的成因包括黄土的物质来源、堆积环境，特别是搬运营力问题。黄土的成因主要有风成说、水成说和风化残积说三种观点；其中风成说历史长、影响大、拥护者多。

黄土风成说黄土风成说认为，中欧和北美的黄土，是冰期时大陆冰川区干而冷的反气旋风，将冰水平原上的细颗粒吹送到外缘草原地带沉积而成的，所以称为冰缘黄土。印度西北部、伊朗和中亚、里海周围等地的黄土，则是由内陆干旱荒漠、半荒漠区强大的反气旋风从中部吹向外围，把大量的黄土物质吹送到生长草本灌木的草原地带，逐渐堆积成厚层的黄土，故称为荒漠黄土。风成黄土的搬运力是风，有以下证据：第一，黄土分布区的北面正是沙漠、戈壁，自西北向东南戈壁、沙漠、黄土三者逐渐过渡，成带状排列。黄土粒度组成，依蒙古高压经常吹刮的西北风方向，呈有规律性的变化，西北部靠近沙漠地区的黄土颗粒成分较粗，黄土剖面中夹有风成沙层（如陕北地区所见），而愈往东南，远距沙漠粒度成分逐渐变细。

第二，黄土的矿物成分具有高度的一致性，与所在地方下伏基岩的矿物成分没有多大联系；第三，黄土披盖在多种成因的、形态起伏显著的各种地貌类型上，并保持相似的厚度。

第四，历史资料记载

早在二千多年前，西汉的班固在其所著《前汉书》中就有过这样的记载：纪元前32年（成帝建始元年）四月壬寅晨，“大风从西北起，云气亦黄，四塞天下，终日夜下著地者黄土尘也”。这里不仅表明当时从天上落下来的“尘”是黄土，而且说明黄土是由西北风带来的。目前，仍然在进行着黄土沉积。黄土风成说的证据三、黄土地貌的类型

沟谷和沟间地是黄土高原的主要地貌形态。其中沟谷地貌主要是现代流水侵蚀作用所成；而沟间地貌的形成，明显受到古地形的影响，即在古地形基础上由黄土风成堆积叠加而成。黄土地貌

黄土沟谷按照发生的部位、发育阶段和形态特征，一般也有细沟、切沟、冲沟和河沟等几种。所以，黄土沟谷的发展过程，与一般正常流水沟谷发展相似。但由于黄土质地疏松，垂直节理发育，加上有湿陷性，常伴以重力、潜蚀作用，故黄土沟谷系统发展较快。黄土沟谷的发展具继承性，部分现代黄土沟谷重叠发育在老沟谷之上，即这部分水系是继承早期水系发展而来的。（一）黄土沟谷地貌(loessvalley)1、细沟

细沟是坡面暂时性线状水流侵蚀形成的小型沟谷，其深度使几~十几厘米，长几米。由于黄土疏松，细沟很容易形成，发展速度也很快。细沟2、切沟

切沟是在细沟的基础上，流水进一步侵蚀，当沟谷切入黄土中达几米时，形成的沟谷。切沟处于强烈下切侵蚀阶段，其沟壁陡峭、沟床顺直、纵比降大，沟头有串珠状陷穴。切沟

3、冲沟

冲沟是黄土高原常见的一种沟谷。不同发育阶段的冲沟，其地貌特征差异较大。（1）早期阶段的冲沟横断面呈V字形，沟壁陡峭；上下段沟谷宽度大致相等，沟床纵剖面与其所在的坡面大致平行。（2）中期阶段的冲沟上游窄下游宽，上游保持早期阶段冲沟的特征，下游展宽；纵比降小于所在的坡面坡度，沟床纵剖面呈下凹的曲线。（3）晚期阶段的冲沟沟底较宽，横剖面呈梯形；纵剖面呈凹弧形的曲线，接近于均衡剖面。4、河沟

河沟是一种大型的沟谷，通常是大河的支流。河沟已切穿黄土层，并切入基岩中，得到地下水的补给，因此有常流水。它是在黄土堆积前的河沟的基础上，经过黄土覆盖后的沟谷内，经过现代流水的侵蚀发育而成。黄土河沟的横剖面呈梯形，沟底宽，沟床弯曲，并有冲积或洪积的曲流阶地。

黄土河沟横断面

沟谷密度是指单位面积上的沟道长度，以千米/平方千米表示。沟谷密度是表示区域地貌形态特征的最重要指标之一，它实际上是反映了一个地区被水道分割破碎的程度。如果将黄土高原所有沟谷计算在内，其平均密度为4~6km/km2,居于全国之首。

沟间地是指沟谷之间的地面。沟间地的地貌形态有塬、梁、峁，从分布面积来看，它们是黄土高原的地貌主体。这些地貌类型，主要是由黄土堆积作用造成的。（二）黄土沟间地地貌

塬是面积广阔而且顶面平坦的黄土高地。塬面中央部分坡度不到1°，边缘部分大约在3°～5°。塬的边缘被沟谷强烈侵蚀，以致塬在平面图在呈花瓣状。塬是在比较平坦的古地面（平缓的盆地或倾斜平原等）上经黄土堆积而成。黄土堆积后，塬面受侵蚀。1、黄土塬(loessyuan)花瓣状的黄土塬

现在面积较大的塬有陇东的董志塬、陕北的洛川塬等。董志塬介于泾河的支流蒲河与马莲河之间，以西峰镇为中心，长达80千米，宽达40千米，面积2200多平方千米。塬受到沟谷长期切割，面积逐渐缩小，同时也变得比较破碎，就形成“破碎塬”。如甘肃合水、陕西定边、宜川和山西吕梁山西侧的一些小型塬。董志塬洛川塬

梁是长条形的黄土高地。它主要是黄土覆盖在古代山岭上而成的，也有些梁是塬受现代流水切割产生的。根据梁的形态，可分为平顶梁和斜梁两种。2.黄土梁(loessridge)平顶梁

平顶梁顶部比较平坦，宽度有限，长可达几公里。其横剖面略呈穹形，坡度在1°～5°；沿分水线的纵向坡度不过1°～3°。梁顶以下是坡长很短的梁坡，坡度较大，多在10°以上，两者之间有明显的坡折。在梁坡以下，即为沟坡，其坡度更大。平顶梁黄土梁斜梁

斜梁是黄土高原最常见的沟间地，是当地群众真正所指的“梁”。梁顶宽度较小，呈明显的穹形。沿分水线已有较大起伏，梁顶横向和纵向坡度，由3°～5°可大到8°～10°。梁顶坡折以下直到谷缘的梁坡坡长很长，坡度变化在15°～35°。梁坡的坡形随其所在部位而有不同，在沟头的谷缘上方为凹斜形坡，在梁尾（沟头两侧）为凸斜形坡。梁坡以下，就是沟坡。

黄土斜梁

峁是一种孤立的黄土丘，呈圆穹形。峁顶坡度为3°～10°，四周峁坡均为凸形斜坡，坡度10°～35°不等。若干连接在一起的峁，称为峁梁；有时峁成为黄土梁顶的局部组成体，称为梁峁。峁大多数是由梁进一步被切割而成，少数为晚期黄土覆盖在古丘陵上而成。黄土峁和梁经常同时并存，组成所谓黄土丘陵。

3、黄土峁(loessmao)黄土峁黄土峁崾嶮

两峁之间有地势显著凹下的分水鞍，称为墕。墕之两侧均为凹斜形坡。分水鞍为两侧沟头所蚕蚀，残余成为极窄的长脊，则称“崾嶮”。崾嶮也常出现在塬和梁间，但其地势并不显著凹下，道路往往由此通过。

流水沿着黄土中的裂隙和孔隙下渗，进行潜蚀，使土粒流失，产生洞穴，最后引起地面崩塌，可形成黄土特有的潜蚀地貌。1、黄土碟(dish-likedepressiononloess)

黄土碟是一种由流水下渗浸湿黄土后，在重力的影响下，土层逐渐压实，使地面沉陷而形成的碟状小洼地。形状为圆形或椭圆形，深数米，直径10～20米。它常常形成在平缓的地面上。

（三）黄土潜蚀地貌

黄土陷穴是一种漏陷的溶洞，陷穴是流水沿着黄土中节理裂隙进行潜蚀作用而成。陷穴多分布在地表水容易汇集的沟间地边缘地带和谷坡的上部，特别是冲沟的沟头附近最发育。2、黄土陷穴(loesssinkhole)

根据陷穴形态可分三种：①漏斗状陷穴，深度不超过10米，主要分布在谷坡上部和梁峁的边缘地带；②竖井状陷穴，口径小而深度大，深度可超过20～30米，主要分布在塬的边缘地带；③串珠状陷穴，几个陷穴连续分布成串珠状，陷穴的底部常有孔道相通，它常见于冲沟沟床上或坡面长、坡度大的梁峁斜坡上。串珠状黄土陷穴

两个或几个陷穴不断扩大，下部由地下水流串通不断扩大其间孔道，则在陷穴之间未崩塌的残留土体，就形成黄土桥。3、黄土桥(loessbridge)

黄土柱是分布在沟边的柱状残留土体。它的形成是由于流水不断地沿黄土垂直节理进行侵蚀和潜蚀，以及黄土的崩塌作用，残留的土体就形成黄土柱。黄土柱有柱状和尖塔形的，其高度一般为几米到十几米。4、黄土柱(loesscolumn)本章小结风将沙粒吹离地面进入气流中运动形成的含沙气流称为风沙流。风沙流对地面物质进行侵蚀、搬运和堆积的作用称为风沙作用，也称风力作用。风蚀作用的主要方式有吹蚀作用和磨蚀作用；风沙流的搬运方式有悬移、跃移和蠕移，其中以跃移为主；当风速减弱、地表出现障碍物、地面结构或下垫面性质改变时，风沙流中的沙粒就会发生沉积，成为风积作用。风和沙粒对地表物质的吹蚀和磨蚀作用为主形成的地貌称为风蚀地貌。暂时性流水作用、风化作用、盐化作用以及构造因素也对风蚀地貌形成有重要影响。分布于干旱地区的大风区域，特别是正对风口的迎风地段，风蚀地貌最发育。风蚀地貌的形态、大小不一，小型的风蚀地貌主要有风棱石和石窝；大中型风蚀地貌有风蚀蘑菇、风蚀柱、风蚀壁龛、风蚀残丘、雅丹、风蚀谷和风蚀洼地等。

被风搬运的物质因风力减弱在一定条件下堆积形成的地貌称为风积地貌。一定的风力具有一定的输沙能力，它所能搬运的沙量称为风沙流的容量，其实际搬运的沙量称为风沙流的强度，两者的比值成为风沙流的饱和度。风速、地面结构、下垫面性质改变或遇到障碍物等，都会改变风沙流的容量。容量减小时饱和风沙流中的物质就会从气流中跌落，发生堆积，形成风积地貌。按沙丘与塑造沙丘形态的风之间的相互关系，可将沙丘分为三大类型：垂直于风向的横向沙丘，代表性地貌有新月形沙丘、沙丘链和复合型沙丘链；平行于风向的纵向沙丘，主要的地貌；类型有新月形沙垄、沙垄和复合型沙垄等；多风向作用形成的沙丘，代表性地貌是金字塔沙丘。

黄土是指第四纪陆相黄色钙质胶结的松软粉沙质的特殊土状堆积物。黄土主要由粉沙组成，密度1.3~1.6g/cm3，孔隙率40%~50%。原生矿物以石英和长石占优势，