1、第八章黄土及黄土地貌黄土（包括黄土状土）在世界上分布相当广泛，特别在黄土（包括黄土状土）在世界上分布相当广泛，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。状分布。黄土主要位于比较干燥的中纬度地带（中纬度干旱、半黄土主要位于比较干燥的中纬度地带（中纬度干旱、半干旱气候带），即温带森林草原、草原及荒漠草原。干旱气候带），即温带森林草原、草原及荒漠草原。如西欧莱茵河流域，东欧平原南部，北美密西西比河如西欧莱茵河流域，东欧平原南部，北美密西西比河中上游以及我国西北、华北等地，面积约中上游以及我国西北、华北等地，面积约1300 104 k
2、m2，约占全球陆地面积的约占全球陆地面积的1/10。1 1、黄土黄土是第四纪时期形成的一种特殊的土状堆积物。其颗是第四纪时期形成的一种特殊的土状堆积物。其颗粒大小介于粘土与细砂之间，呈浅黄色或黄褐色粒大小介于粘土与细砂之间，呈浅黄色或黄褐色全球风成沙的分布全球风成沙的分布全球黄土的分布全球黄土的分布中国北方是世界上黄土最发育的地区，面积有中国北方是世界上黄土最发育的地区，面积有63.1 104 km2，占全国面积，占全国面积6.6。其中，黄土高原（黄河中下游的陕西北部、甘肃中部和东部、宁夏南部以及山西西部）其中，黄土高原（黄河中下游的陕西北部、甘肃中部和东部、宁夏南部以及山西西部）黄土和黄土地
3、貌最发育，规模最大，实际覆盖面积近黄土和黄土地貌最发育，规模最大，实际覆盖面积近40 104 km2，大部分地区的黄，大部分地区的黄土厚度在土厚度在50100m之间，六盘山以西的部分地区之间，六盘山以西的部分地区,有的超过有的超过200m。（1 1）颜色颜色：灰黄色或棕黄色：灰黄色或棕黄色2、黄土的性质、黄土的性质粒度成分（机械组成）粒度成分（机械组成）：以粉砂为主（：以粉砂为主（60%60%），其次是粘），其次是粘土（土（1010 2525），大于），大于0.1 mm0.1 mm的细砂极少。的细砂极少。矿物成分矿物成分：包括石英、长石和云母等碎屑矿物（占：包括石英、长石和云母等碎屑矿物（占8
4、080），），伊利石、高岭土、蒙脱石等粘土矿物（小于伊利石、高岭土、蒙脱石等粘土矿物（小于2020），还有辉），还有辉石、角闪石等矿物；石、角闪石等矿物；化学成分化学成分：SiOSiO2 2占优势，其次是占优势，其次是CaO CaO、AIAI2 2O O3 3 等；等；富含碳酸钙（富含碳酸钙（10101616）（2 2）成分成分：结构松散，孔隙度高（达结构松散，孔隙度高（达40405050）无沉积层理，垂直节理发无沉积层理，垂直节理发育，直立性很强；育，直立性很强；透水性很强，湿陷性明显。透水性很强，湿陷性明显。二、黄土的成因二、黄土的成因 英国人莱伊尔提出英国人莱伊尔提出“水成说水成说”，德
5、国李希霍芬，德国李希霍芬创立创立“风成说风成说”，俄国的奥勃鲁契夫院士、中国的，俄国的奥勃鲁契夫院士、中国的刘东生院士对黄土进行了深入研究。此外还有风化刘东生院士对黄土进行了深入研究。此外还有风化残积说。残积说。黄土的水成说：黄土的水成说：认为在一定的地质、地理环境下，黄土物认为在一定的地质、地理环境下，黄土物质为各种形式的流水作用所搬运堆积（也括坡积、洪积、质为各种形式的流水作用所搬运堆积（也括坡积、洪积、冲积等），形成各种水成黄土。冲积等），形成各种水成黄土。黄土的残积说：黄土的残积说：认为黄土是在干燥气候条件下，通过风化认为黄土是在干燥气候条件下，通过风化和成土作用过程使当地的多种岩石改
6、造成黄土，而不是从和成土作用过程使当地的多种岩石改造成黄土，而不是从外地搬运来的。外地搬运来的。中欧和北美的黄土，冰期时大陆冰川区干而冷的反气旋风，中欧和北美的黄土，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，所以将冰水平原上的细颗粒吹送到外缘草原地带沉积而成，所以称为称为冰缘黄土（冷黄土）冰缘黄土（冷黄土）。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草原地带，逐渐堆积成厚
7、层的黄土，大量的黄土物质吹送到草原地带，逐渐堆积成厚层的黄土，故称为故称为荒漠黄土（暖黄土）荒漠黄土（暖黄土）。我国黄土的风成过程与荒漠的关系更加明显。我国的黄土分我国黄土的风成过程与荒漠的关系更加明显。我国的黄土分布区的北面正是沙漠戈壁，自北而南戈壁、沙漠、黄土三者布区的北面正是沙漠戈壁，自北而南戈壁、沙漠、黄土三者逐渐过渡，成带状排列。逐渐过渡，成带状排列。黄土风成说黄土风成说：黄土披盖在多种成因的、形态起伏显著的各种古地貌上，黄土披盖在多种成因的、形态起伏显著的各种古地貌上，并保持相似的厚度。并保持相似的厚度。粒度组成粒度组成，依蒙古高压经常吹刮的西北风方向，呈有规，依蒙古高压经常吹刮的
8、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，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。东南，远距沙漠粒度成分逐渐变细。黄土中含有陆生草原动、植物化石；有随下伏地形起伏黄土中含有陆生草原动、植物化石；有随下伏地形起伏的多层埋藏古土壤。这些特征比较充分证明我国黄土是的多层埋藏古土壤。这些特征比较充分证明我国黄土是风成的，且与沙漠戈壁的关系密切。风成的，且与沙漠戈壁的关系密切。中国黄土风成说的证据中国黄土风成说的证据：粉尘沉积速率（吴海斌，沉
9、积学报，1998）黄土状土黄土状土自然界有一种与黄土性质相近的堆积物，称为黄自然界有一种与黄土性质相近的堆积物，称为黄土状土，它具有黄土的部分特性。但是，这种土往往具有沉积土状土，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。明显的湿陷性，借此可与黄土相区别。三、黄土地貌类型三、黄土地貌类型沟谷和沟间地黄土高原的主要地貌形态。沟谷和沟间地黄土高原的主要地貌形态。沟谷地貌：沟谷地貌：主要是现代流水侵蚀作用所成；主要是现代流水侵蚀作用所成；沟间地貌：沟间地貌
10、：其形成明显受到古地形的影响，即在古其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。地形基础上由黄土风成堆积叠加而成。潜蚀地貌：潜蚀地貌：由于黄土独特的巨大的孔隙度，易形成由于黄土独特的巨大的孔隙度，易形成塌陷，形成潜蚀地貌。塌陷，形成潜蚀地貌。黄土沟谷地貌黄土沟谷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、冲沟和坳沟等几种。所以，黄土沟谷的发有细沟、切沟、冲沟和坳沟等几种。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
11、节理发育，加上有湿陷性，常伴以重力、潜蚀疏松，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。水系是继承早期水系发展而来的。沟谷密度沟谷密度是指单位面积上的沟道长度，以千米是指单位面积上的沟道长度，以千米/平方千米平方千米表示。表示。黄土高原破碎的地形和密集的沟系分布黄土高原破碎的地形和密集的沟系分布黄土高原与我国其他地区的水系密度（或沟谷密度）比较黄土高原与我国其他地区
12、的水系密度（或沟谷密度）比较黄土高原深达几十米的切沟黄土高原深达几十米的切沟（山西晋中）（山西晋中）（二）黄土沟间地地貌（二）黄土沟间地地貌黄土沟间地黄土沟间地 沟谷之间的地面。黄土高原的地貌主体。沟谷之间的地面。黄土高原的地貌主体。主要由黄土堆积作用造成主要由黄土堆积作用造成。主要地貌形态：塬、梁、峁。主要地貌形态：塬、梁、峁。塬是面积广阔而且顶面平坦的黄土高地，是在比较平坦的塬是面积广阔而且顶面平坦的黄土高地，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。塬面古地面（平缓的盆地或倾斜平原等）上经黄土堆积而成。塬面中央部分坡度不到中央部分坡度不到1 1，边缘部分大约在，边缘
13、部分大约在3 35 5。现面积较大的塬有陇东的董志塬、陕北的洛川塬等。现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，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，长达长达80km80km，宽达，宽达40km40km，面积，面积22002200多多kmkm2 2。1 1、黄土塬、黄土塬黄土塬（甘肃庆阳）黄土塬（甘肃庆阳）2 2、黄土梁、黄土梁黄土平顶梁（陕北）黄土平顶梁（陕北）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是黄土高原最常见的沟间地，是当地群众真正所指的“梁梁”。梁顶宽。梁顶宽度较小，呈明显的穹形。沿分水线已有较
14、大起伏，梁顶横向和纵向坡度，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，由由35可大到可大到810。梁顶坡折以下直到谷缘的梁坡坡长很长，坡度。梁顶坡折以下直到谷缘的梁坡坡长很长，坡度变化在变化在1535。梁坡的坡形随其所在部位而有不同，在沟头的谷缘上方。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。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。黄土梁（陕北）黄土梁（陕北）黄土斜梁（陕北）在缓坡地区修建梯田保水保肥黄土斜梁（陕北）在缓坡地区修建梯田保水保肥黄土峁是一种孤立的黄土丘，呈圆穹形。峁顶坡
15、度为黄土峁是一种孤立的黄土丘，呈圆穹形。峁顶坡度为310，四周峁坡均为凸形斜坡，坡度，四周峁坡均为凸形斜坡，坡度1035不等。两峁不等。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侵蚀，残余成为极窄的长脊，则形坡。分水鞍为两侧沟头所侵蚀，残余成为极窄的长脊，则称称“崾岭崾岭”。2 2、黄土峁、黄土峁崾岭崾岭墕墕黄土梁黄土梁黄土峁黄土峁崾岭也常出现在塬和梁间，但其地势并不显著凹下。崾岭也常出现在塬和梁间，但其地势并不显著凹下。峁相互连接时称为峁梁，峁相互连接时称为峁梁，有时峁还可成为黄土梁顶有时峁还可成为黄土
16、梁顶的局部组成体，称为梁峁的局部组成体，称为梁峁 黄土峁梁（陕北黄土峁梁（陕北)（三）黄土潜蚀地貌（三）黄土潜蚀地貌 流水沿着黄土中的裂隙和孔隙下渗，进行潜蚀，使土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。有的潜蚀地貌。1、黄土碟黄土碟黄土碟是指直径数米到数十米的碟形凹地。它是由于地表水下渗浸湿黄土后，在重力作用下，黄土逐渐压密，使地面沉陷而成，即由湿陷作用造成的。黄土碟多出现在平缓的地面上。成因：流水沿着黄土中节理裂隙进行潜蚀作用而成。成因：流水沿着黄土中节理裂隙进行潜蚀作用而成
17、。分布：在地表水容易汇集的沟间地边缘地带和谷坡上部，分布：在地表水容易汇集的沟间地边缘地带和谷坡上部，特别是冲沟的沟头特别是冲沟的沟头 附近最发育。附近最发育。类型：根据形态分三种，漏斗状陷穴、竖井状陷穴和串珠类型：根据形态分三种，漏斗状陷穴、竖井状陷穴和串珠状陷穴状陷穴2 2、黄土陷穴、黄土陷穴漏斗状陷穴漏斗状陷穴 呈漏斗状，呈漏斗状，深度不超过深度不超过10 10 米，主要米，主要分布在谷坡上部和梁峁分布在谷坡上部和梁峁的边缘地带。的边缘地带。竖井状陷穴，呈井状，口径小而深度大，竖井状陷穴，呈井状，口径小而深度大，深度可超过深度可超过2030 米，米，主要分布在塬的边缘地带；主要分布在塬的
18、边缘地带；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。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。黄土陷穴黄土陷穴(甘肃环县甘肃环县)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、黄土桥黄土桥（甘肃皋兰思和）黄土桥（甘肃皋兰思和）4、黄土柱黄土柱黄土柱（四）黄土谷坡地貌（四）黄土谷坡地貌黄土地貌，除了上述各种地貌类型外，谷坡黄土物质在黄土地貌，除了上述各种地貌类型外，谷坡黄土物质在流水和块体运动作用下，
19、使谷坡扩展也可产生多种地貌形态。流水和块体运动作用下，使谷坡扩展也可产生多种地貌形态。如由于土层表面受湿干、热冷、冻融等的变化而引起的如由于土层表面受湿干、热冷、冻融等的变化而引起的涨缩作用，造成表土的剥裂，在重力作用下顺坡泻溜；涨缩作用，造成表土的剥裂，在重力作用下顺坡泻溜；雨水雨水或片流沿黄土的垂直节理下渗，通过潜蚀作用，使裂隙逐渐或片流沿黄土的垂直节理下渗，通过潜蚀作用，使裂隙逐渐扩大，形成交错的裂沟或成行的陷穴，一旦土体失去稳定时扩大，形成交错的裂沟或成行的陷穴，一旦土体失去稳定时发生崩塌；以及在岩性不同的倾斜地层接触面上，因受地下发生崩塌；以及在岩性不同的倾斜地层接触面上，因受地下水
20、渗流，破坏土层间的凝聚力，在重力的影响下发生庞大土水渗流，破坏土层间的凝聚力，在重力的影响下发生庞大土体滑坡等。体滑坡等。黄土滑坡黄土滑坡黄土滑坡黄土滑坡甘肃烽火巷沟甘肃烽火巷沟（大滑坡中套（大滑坡中套小滑坡）小滑坡）风成地貌的时空演变风成地貌的时空演变大地构造地表起伏湿润气候区基岩风化黄土沉积（沙漠/冰川边缘）旱/寒气候区冲洪残冰积物悬移（公里级）砾漠（冲洪冰积物大小混杂）V形谷-宽谷河漫滩-准平原（水蚀）石海/岩漠-岛山（风蚀）侵蚀侵蚀搬运搬运湖积物跃移（米级）蠕移（厘米级）堆积堆积沙漠（原沉积物粉砂含量高的地区）蚀余堆积蚀余堆积雅丹地貌（泥漠基础上发育）山麓剥蚀面山前夷平面 山前洪积扇
21、山麓剥蚀平原山麓剥蚀平原（piedmont denudation plain,pediment）又称山前夷平面（piedmont graded surface）。山麓地带受长期的片状水流冲刷和重力崩落作用，山坡逐渐后退而形成的山麓剥蚀面，简称山麓面，又称山足剥蚀面，简称山足面。许多山麓剥蚀面连接后形成的广大平原，称山麓剥蚀平原。这种夷平面形成的论点称山麓剥蚀平原学说。Arid Erosion CyclesYouth(V-shaped Valleys Divides Flat,Undissected)Maturity(Slopes Stay Steep,Retreat Alluvial Fans
22、Playa Lakes,Pediment)Old(Inselbergs,Playa Lakes,Pediplain)沙丘形态类型与风况和沙源之间的关系沙丘分类沙丘分类沙物质积累特征（Pye&Tsoar，1990）与粗糙度与空气动力学变化 自由沙丘（流动沙丘）与植被有关 抛物线形沙丘，灌丛沙丘等（固定半固定沙丘）与地形和障碍物有关 障碍物沙丘形态-动力学分类（Hunter等，1983）纯形态学分类（McKee等，1979）成因分类（Manguet，1978）形态复杂程度的分类（McKee等，1979）纯形态学分类从沙丘迎风坡至沙丘顶部，风速值渐渐被放大，气流加速约为从沙丘迎风坡至沙丘顶部，风速值
23、渐渐被放大，气流加速约为1.3-2 倍。倍。随高度的增随高度的增加，风速的加速率减小，风速趋于稳定，到一定高度，气流速度几乎不再增加加，风速的加速率减小，风速趋于稳定，到一定高度，气流速度几乎不再增加.（Wiggs,1996;Weaver&Wiggs,2011;Wu,2011）湍流持续的时间和强度影响蚀积状况湍流持续的时间和强度影响蚀积状况(Livestone,2007)。迎风坡流场迎风坡流场风速的增加量与迎风坡的坡度、沙风速的增加量与迎风坡的坡度、沙丘高度成正相关丘高度成正相关.(Parsons,2004;Faria,2011)坡度、风速对迎风坡流场的影响坡度、风速对迎风坡流场的影响不同部位
24、的风速廓线不同部位的风速廓线迎风坡各点的风速廓线除坡脚外，均符合对数律；迎风坡各点的风速廓线除坡脚外，均符合对数律；坡脚风速廓线异常坡脚风速廓线异常.(Wiggs,1996)背风坡流场特征背风坡流场特征（Frank&Kocurek,1996b;Herrmann,2005;钱广强钱广强,2008;Shi&Huang,2010）丘间地流场特征丘间地流场特征当丘间距较大时，气流在下风向沙丘迎风坡坡脚的加积效应较小，使得在当丘间距较大时，气流在下风向沙丘迎风坡坡脚的加积效应较小，使得在迎风坡坡脚的侵蚀力加强。迎风坡坡脚的侵蚀力加强。(Baddock，2007)风成地貌风成地貌主要分布主要分布在干旱和半干旱地区，特别是其中的沙漠在干旱和半干旱地区，特别是其中的沙漠地带，也可出现在诸如大陆性冰川外缘（冰缘区），湿润区地带，也可出现在诸如大陆性冰川外缘（冰缘区），湿润区植被稀少的沙质海岸、湖岸和河岸。植被稀少的沙质海岸、湖岸和河岸。Arid Landscape:Early StageArid Landscape:Late Stage
