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黄土地貌

中国是世界上研究黄土地貌最早的国家。2000多年前就有“天雨黄土、昼夜昏霾”涉及黄土地貌堆积过程的记载;800多年前,北宋沈括对河南、陕西一带的黄土侵蚀地貌形态作了生动描述;历代在治理黄河下游河患方略的讨论中,已认识到黄土高原侵蚀产沙是其根源。19世纪后期至20 世纪前期,许多中外学者发表了研究中国黄土地貌的论著,并与欧洲黄土进行对比。

黄土地貌

发育在黄土地层(包括黄土状土)中的地形。黄土是第四纪时期形成的陆相淡黄色粉砂质土状堆积物。 [1]

20世纪50年代以后,黄土地貌研究进入蓬勃发展阶段。1953年黄秉维首次编制成1:400万黄河中游土壤侵蚀分区图,并发表相应的论文,奠定了黄土地貌研究的基础;1953~1958年,罗来兴等进行了黄土地貌分类和沟道流域侵蚀地貌制图工作,把黄土地貌研究与黄土区土壤侵蚀与水土保持工作紧密相联。50年代中期到80年代中期,刘东生等不仅在黄土地层学研究中作出了贡献,为确定黄土地貌发育年龄打下了坚实基础,而且在黄土地貌发育的历史过程、黄土性质与现代侵蚀的关系、黄土地貌类型区域分布与黄土下伏原始地面起伏的关系等方面,都做了卓有成效的工作,代表性著作有《黄河中游黄土》(1964)、《黄土与环境》(1985)。 [1]

黄土在世界上分布相当广泛,占全球陆地面积的十分之一,成东西向带状断续地分布在南北半球中纬度森林草原、草原和荒漠草原地带。在欧洲和北美,其北界大致与更新世大陆冰川的南界相连,分布在美国、加拿大、德国、法国、比利时、荷兰、中欧和东欧各国、苏联白俄罗斯乌克兰等地;在亚洲和南美则与沙漠和戈壁相邻,主要分布在中国、伊朗、苏联的中亚地区、阿根廷;在北非和南半球的新西兰、澳大利亚,黄土呈零星分布。

中国是世界上黄土分布最广、厚度最大的国家,其范围北起阴山山麓,东北至松辽平原和大、小兴安岭山前,西北至天山、昆仑山山麓,南达长江中、下游流域,面积约63万平方公里。其中以黄土高原地区最为集中,占中国黄土面积的72.4-,一般厚50~200米(甘肃兰州九洲台黄土堆积厚度达到336米),发育了世界上最典型的黄土地貌。 [1]

典型的黄土地貌有以下特征:

沟谷众多、地面破碎

中国黄土高原素有“千沟万壑”之称,多数地区的沟谷密度在3~5公里/平方公里以上,最大达10公里/平方公里,比中国其他山区和丘陵地区大1~5倍。沟谷下切深度为 50~100米。沟谷面积一般占流域面积的30~50-,有的地区达到60-以上,将地面切割为支离破碎景观。地面坡度普遍很大,大于15度的约占黄土分布面积的60~70-,小于10度的不超过10-。

侵蚀方式独特

黄土地貌的侵蚀外营力有水力、风力、重力和人为作用。它们作用于黄土地面的方式有面状侵蚀、沟蚀、潜蚀(或称地下侵蚀)、泥流、块体运动和挖掘、运移土体等。其中潜蚀作用造成的陷穴盲沟天然桥、土柱、碟形洼地等,称为“假喀斯特”。强烈的沟谷侵蚀或地下水浸泡软化土体,使上方土体随水向下坡蠕移形成的泥流,只有在黄土区才易见到。黄土的抗蚀力极低,因而黄土地貌的侵蚀过程十分迅速。黄土丘陵坡面的侵蚀速率为1~5厘米/年,高原区北部沟头前进速率一般为1~5米/年,个别沟头达到30~40米/年,甚至一次暴雨冲刷成一条数百米长度的侵蚀沟。黄河每年输送到下游的大量泥沙中,有90-以上来自黄土高原。黄土高原河流输沙量大于 5000吨/(平方公里年)的区域约占黄土高原面积的65.6-,其中陕北窟野河的神木水文站至温家川水文站区间输沙量达到35000吨/(平方公里年)。

沟道流域内多级地形面

一般有三级:各流域的最高分水岭为第一级,其顶面高程彼此相近,为黄土的最高堆积面;降低60~80米为第二级;再降低40~60米为第三级。各级地形面的地层结构互不相同。构成第一级地形面的黄土地层层序完整;第二级地形面离石黄土上部地层(中更新世晚期)较第一级地形面区薄,甚至消失;第三级地形面多数地面只有马兰黄土(晚更新世)堆积。第二级和第三级地形面可以分别构成完整的谷形,第三级地形面之下是现代沟谷。此外,在较大的河沟沟谷内,还有两级发育不良的沟阶地,其中第二级阶地比较明显,第一级阶地仅见于局部地点。沟道流域黄土地貌层状结构,是黄土地貌发育历史过程的记录。(图1 黄土沟道流域地貌层状结构(中国延安杏子河中游)

概述

主要有黄土沟间地黄土沟谷和独特的黄土潜蚀地貌。

黄土沟间地

又称黄土谷间地,包括黄土塬、梁、峁、□地、坪地、□地等。黄土塬、梁、峁是黄土地貌的主要类型,它们是当地群众对桌状黄土高地、梁状和圆丘状黄土丘陵的俗称,黄秉维于1953年首先将其引入地理学文献,罗来兴于1956年给予科学定义。

黄土塬

黄土塬为顶面平坦宽阔的黄土高地,又称黄土平台。其顶面平坦,边缘倾斜3°~5°,周围为沟谷深切,它代表黄土的最高堆积面。面积较大的塬有陇东董志塬、陕北洛川塬和甘肃会宁白草塬。塬的成因多样,或是在山前倾斜平原上黄土堆积所成,如秦岭中段北麓和六盘山东麓的缓倾斜塬(称为靠山塬);或是河流高阶地被沟谷分割而成,如晋西乡宁大宁一带的塬;或是在平缓分水岭上黄土堆积形成,如延河支流杏子河中游的杨台塬;或是在古缓倾斜平地上由黄土堆积形成,如董志塬(见彩图甘肃董志塬(中国))、洛川塬;或是黄土堆积面被新构造断块运动抬升成塬(称为台塬),如汾河渭河下游谷地两侧的塬。

黄土梁 黄土梁为长条状的黄土丘陵(见彩图山西柳林黄土梁(中国))。梁顶倾斜3□~5□至8□~10□者为斜梁。梁顶平坦者为平梁。丘与鞍状交替分布的梁称为峁梁。平梁多分布在塬的外围,是黄土塬为沟谷分割生成,又称破碎塬。六盘山以西黄土梁的走向,反映了黄土下伏甘肃系地层构成的古地形面走向,其梁体宽厚,长度可达数公里至数十公里;六盘山以东黄土梁的走向和基岩面起伏的关系不大,是黄土堆积过程中沟谷侵蚀发育的结果。(图2黄土丘陵

黄土峁

黄土峁为沟谷分割的穹状或馒头状黄土丘(见彩图甘肃白银黄土峁(中国))。峁顶的面积不大,以3°~10°向四周倾斜,并逐渐过渡为坡度15°~35°的峁坡。若干个峁大体排列在一条线上的为连续峁,单个的叫孤立峁。连续峁大多是河沟流域的分水岭,由黄土梁侵蚀演变而成;孤立峁或者是黄土堆积过程中侵蚀形成,或者是受黄土下伏基岩面形态控制生成。

□地为老沟谷(距今10万年左右形成)中由黄土堆积成、未经现代沟谷分割的平坦谷地,即黄土□。□地被现代沟谷分割(称为破□),其中面积较大的地块称为坪地,即黄土坪;沿沟呈条状分布的破□地称为□地,即黄土□,有的地方称为壕□地。从成因上讲,坪地、□地和壕□地都是沟阶地,只是尚未完成阶地发育的全过程。

黄土沟谷

有细沟、浅沟、切沟悬沟冲沟坳沟干沟)和河沟等7类。前4类是现代侵蚀沟;后两类为古代侵蚀沟;冲沟有的属于现代侵蚀沟,有的属于古代侵蚀沟,时间的分界线大致是中全新世(距今3000~7000年)。

细沟深几厘米至10~20厘米,宽十几厘米至几十厘米,纵比降与所在地面坡降一致。大暴雨后,细沟在农耕坡地上密如蛛网。

浅沟深0.5~1.0米,宽2~3米。纵比降略大于所在斜坡的坡降,横剖面呈倒人字形,在耕垦历史越久,和坡度与坡长越大的坡面上,浅沟的数目越多。它是由梁、峁坡地水流从分水岭向下坡汇集、侵蚀的结果。

切沟深一、二米至十多米,宽二、三米至数十米。纵比降略小于所在斜坡坡降,横剖面尖“V”字形,沟坡和沟床不分,沟头有高1~3米陡崖。它是坡面径流集中侵蚀的产物,或者是潜蚀发展而成,多出现在梁、峁坡下部或谷缘线附近,其沟头常与浅沟相连。如果浅沟的汇水面积较小,未能发育为切沟,汇集于浅沟中的水流汇入沟谷地时,常在谷缘线下方陡崖上侵蚀成半圆筒形直立状沟,称为悬沟。 冲沟深10多米至40~50米,宽20~30米至百米,长度可达百米以上。纵剖面微向上凹,横剖面“V”字形,其谷缘线附近常有切沟或悬沟发育。老冲沟的谷坡上有坡积黄土,沟谷平面形态呈瓶状,沟头接近分水岭;新冲沟无坡积黄土,平面形态为楔形,沟头前进速度较快。大多数冲沟由切沟发展而成。

坳沟

坳沟又称干沟。它和河沟是古代侵蚀沟在现代条件下的侵蚀发展。它们的纵剖面都呈上凹形,横剖面为箱形,谷底有近代流水下切生成的“V”字形沟槽。坳沟和河沟的区别是:前者仅在暴雨期有洪水水流,一般没有沟阶地;后者多数已切入地下水面,沟床有季节性或常年性流水,有沟阶地断续分布。

黄土潜蚀地貌

流水由地面径流沿着黄土中的裂隙和孔隙下渗进行潜蚀,破坏了黄土的原有结构或使土粒流失、产生洞穴,最后引起地面崩塌所形成。包括以下类型:

黄土碟为湿陷性黄土区碟形洼地。由流水下渗浸蚀黄土,在重力的影响下土层逐渐压实,引起地面沉陷而成。形状为圆形或椭圆形,深1至数米,直径 10~20米,常形成在平缓的地面上。

黄土陷穴为黄土区漏陷溶洞。由流水沿黄土层节理裂隙进行潜蚀作用而成,多分布在地表水容易汇集的沟间地边缘和谷坡。根据形态分为3种:①漏斗状陷穴,口大底小,深度不超过10米。②竖井状陷穴,呈井状,深度可超过20~30米;③串珠状陷穴,几个陷穴连续分布成串珠状,各陷穴的底部常有孔道相通。它与黄土碟不同,各种陷穴都有地下排水道和出水口。两个或几个陷穴由地下通道不断扩大,使通道上方的土体不断塌落,未崩塌的残留土体形如桥梁,称为黄土桥(见彩图甘肃榆中黄土桥(中国))。

黄土柱

为黄土沟边的柱状残留土体(见彩图陕西清涧黄土柱(中国))。由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形成,有圆柱状、尖塔形,高度一般为几米到十几米。 [2]

各种黄土地貌类型的区域变化,如图3黄土高原黄土地貌类型图所示。黄土塬多分布于黄土高原南部,六盘山以西多长梁宽谷黄土丘陵;六盘山以东以梁峁深谷黄土丘陵为主;黄土高原北部长城沿线的黄土丘陵坡面常有片状流沙。

在沟道流域内,梁峁丘陵与沟谷类型的关系十分密切。头道梁多是河沟流域的分水岭;坳沟流域的分水岭大多是二道梁;三道梁或者夹于两冲沟之间,或者沿河沟或坳沟的谷缘线分布,并为现代沟谷割切。这种关系反映了黄土梁峁与各类沟谷发育过程中的时间顺序和相互关系,以及和黄土地貌发育的侵蚀、堆积轮回。

基本简介

黄土地貌是黄土堆积过程中遭受强烈侵蚀的产物。风是黄土堆积的主要动力,侵蚀以流水作用为主。黄土塬、梁、峁等地貌类型主要由堆积作用形成;各种沟谷则是强烈侵蚀的结果。黄土区的侵蚀有古代和现代之分。现代侵蚀是指人类历史近代时期发生的地貌侵蚀过程,它和古代侵蚀的主要区别是有人为因素的参与,表现为侵蚀速度的加快。古代侵蚀纯为自然侵蚀,其速率通常是缓慢的。现代侵蚀和古代侵蚀在多数地区以大规模农耕兴起时期为界。现代侵蚀都以沟道流域为基本单元。沟道流域内,谷缘线以上的谷间地和以下的沟谷地侵蚀特点是不相同的。

谷间地侵蚀

暴雨径流冲刷为主,基本上没有重力侵蚀,梁峁顶部风蚀较强,下部和塬边多发生切沟潜蚀。谷间地水力侵蚀方式和强度受自然因子(降雨径流、地面物质组成、地貌形态和植被)和人为因子的综合影响:①一般是降雨量和降雨强度越大,侵蚀愈强。当降雨量和降雨强度达到一定值时,侵蚀强度一般是随坡长增加而增强,但在长度较大的坡地上,沿程有强弱交替变化特点。②坡度越大,坡面水流的动能越大、坡面物质的稳定性越差,侵蚀也越强。但是,坡地上径流冲刷强度与坡度大小的关系很为复杂。在黄土高原区,常出现坡度超过15°后侵蚀量剧增;超过25°~28°后侵蚀量又减少。③植被具有削弱降雨径流侵蚀力和提高地面抗蚀力的功能,黄土高原的自然植被遭受人为长期破坏,以致使侵蚀程度愈演愈烈。④黄土结构疏松、质地均匀、抗蚀力低,是造成黄土区强烈侵蚀的重要原因。黄土高原北部黄土含大于0.05毫米粒径的颗粒较高,其抗蚀力较低;中部黄土含0.05~0.005毫米颗粒较多,其抗蚀力比北部稍大;南部黄土含小于0.005毫米粒径的颗粒较高,抗蚀力相对地较强。因而黄土高原降雨量南部大于北部,而侵蚀强度南部反而小于北部。⑤人为的因素,这种影响是多方面的。谷间地侵蚀的方式和强度,是由分水岭向下逐渐变化和加强的。梁峁顶部和斜坡上部以溅蚀片蚀(包括风力吹蚀)和细沟侵蚀为主,侵蚀强度较小;斜坡中部发生浅沟和细沟侵蚀,强度比其上方坡面大 5~10倍,斜坡下部发生切沟以后,侵蚀强度更大。

沟谷地侵蚀

黄土沟谷的谷坡坡度多在35°以上,是水流由谷间地汇入沟床的通道,因而这里的水力侵蚀重力侵蚀潜蚀都很活跃,常产生泥流。沟谷地的侵蚀过程包括沟床下切,谷坡扩展和沟头前进。其中,沟床下切和侧蚀是导致谷坡扩展的重要原因。扩展方式,在谷缘陡崖处以块体运动悬沟切沟侵蚀为主;在谷坡中下部多数是水流冲刷、潜蚀和泻溜。黄土区沟头前进的方式以崩塌和滑塌为主,尤以小型滑塌众多。沟头上方坡面的汇水面积越大,坡度越大,沟头前进的速度越快。沟谷地是黄土沟道流域现代侵蚀最活跃的场所,其侵蚀强度在黄土丘陵区约较谷间地大50~70-,在黄土塬区则比谷间地大10~20倍。侵蚀方式和强度从分水岭至谷底的沿程变化,形成了沟道流域侵蚀作用的垂直分带特点,一般模式如图4黄土区沟道流域侵蚀作用垂直分带模式。

侵蚀作用垂直分带系统中各亚带占的空间大小和侵蚀强度,受降雨径流、原始地貌特征、岩性、植被及人类活动等多种因素综合影响,在各地变化较大,在同一沟道流域的上、中、下游也有差异。

黄土是适于植物生长的土质。黄土富于直立性,其中的天然洞穴曾是原始人类的住处,也为现代人建筑住宅提供了有利条件。但是,强烈的现代侵蚀破坏了当地的土地资源,给工农业生产迅速发展造成障碍;大量泥沙入河,淤塞河道,妨碍水力资源顺利开发,并使下游河道经常泛滥成灾。所以,必须对黄土地貌进行改造。改造黄土地貌是一项十分复杂和艰巨的任务。首要目标是控制水土流失,方法是增加地面植被,削减地面坡度,抬高局部侵蚀基准面,如坡耕地修筑水平梯田、谷底修筑土坝和非耕地造林种草等。改造利用要因地制宜,黄土塬区执行“固沟、护坡、保塬”的方针;黄土丘陵区采用“坡修梯田沟筑坝,峁顶谷坡搞绿化”的办法。中华人民共和国成立以来,改造黄土地貌的工作已经取得了很大成绩,已有20-面积的侵蚀被基本控制,无定河输沙量已较20世纪50年代减少了50-,出现了许多控制侵蚀、发展生产的典型区域。但是控制大面积水土的流失,还需进行长期而大量的工作。

在黄土地层上发育的地貌。黄土是一种黄色的、质地均匀的、松散的第四纪土状堆积物。它具有多孔隙、垂直节理发育、透水性强、富含碳酸钙、易塌陷等特点。在流水作用、重力崩塌作用和风力吹蚀作用下,形成沟深、坡陡、沟壑纵横、地面支离破碎的黄土地貌景观(见彩色插图)。根据成因和形态特征,可分为沟谷地貌类型、沟间地貌类型和潜蚀地貌类型。①黄土沟谷地貌:黄土地区,千沟万壑,沟谷是最普遍和突出的地貌类型。根据沟谷的发育阶段和形态特征,黄土沟又分为以下几种。纹沟降雨形成的面状流水,沿原始黄土坡面流动,由于微小的地面差异,产生许多细小的线状水流,侵蚀地表形成细小的纹状沟。细沟坡面流水增大时,片流逐渐汇集成股流,将地面侵蚀成大致互相平行的细沟。细沟的宽度一般不超过0.5米,深度0.10.4米,长数米到数十米。细沟谷底纵剖面与斜坡坡形一致,横剖面近似“V”字型,沟坡无明显转折点。切沟细沟进一步发展,下切加深,切过耕土层,形成切沟。切沟的宽度和深度均可达12米,长度超过几十米,沟底多陡坎,纵剖面坡度与斜坡坡面坡度不完全一致,横剖面的谷坡上有明显谷缘。冲沟切沟进一步发展扩大,谷底加深,沟壁侵蚀、崩塌加宽,溯源侵蚀使沟谷加长成为冲沟。其纵剖面为一下凹曲线,与斜坡之凸形纵剖面成反向。冲沟的沟壁和沟头都较陡,规模较大,长度可达数公里或数十公里,深度达数十米至百米。冲沟进一步发展,沟床纵剖面坡度逐渐变缓,沟底平坦开阔,并有一定厚度的冲积物堆积,成为坳沟。这时沟谷已较稳定,常被开垦成耕地。②黄土沟间地貌:黄土高原上平缓的地面,经流水侵蚀切割后残留于沟间部分的地貌。沟间地貌的主要类型是塬、墚、峁。黄土塬侵蚀、切割轻微,保存比较完整的黄土高原的原始平坦地面。塬的面积多在数十平方公里以上,周围有沟谷环绕,边缘因流水侵蚀和重力崩塌作用而参差不齐。如中国甘肃省东部的董志塬、陕西省北部的洛川塬等。塬面上都是当地的重要农耕之地。黄土墚长条状黄土高地。黄土塬被切割后形成的。墚顶平坦或稍有缓坡,坡度一般小于5°,边缘多为黄土深沟。墚顶宽度不一,多数为几百米,长度一般在数公里以上。黄土峁被沟谷分割而成的穹状黄土丘。其平面形态为圆或椭圆形,顶部浑圆、边坡较陡(可达15°25°)。峁与峁之间被宽浅的分水鞍部分开。若干峁连成片成为和缓起伏的黄土丘陵。峁是由黄土墚进一步侵蚀切割而成,或是由黄土覆盖在原始起伏的古地形上,再经流水侵蚀而成。由于黄土质地疏松,垂直节理发育,透水性强,在其边坡部位易发生崩塌,和滑坡形成陡坎,在地震带上有时成群出现黄土滑坡现象,对人类生产生活造成危害。③黄土潜蚀地貌:地表水沿黄土中的裂隙或孔隙下渗,对黄土中的碳酸钙进行溶蚀,使其流失或迁移,形成土体空洞,加强流水的冲蚀作用,造成黄土塌陷形成各种地貌,统称为黄土潜蚀地貌。黄土碟由于地表水下渗,在重力作用下,使湿润的黄土压缩密实而造成地面下陷,形成一种平缓的碟形凹地。黄土碟一般深几米,直径1020米不等。陷穴在沟间地或谷坡上部,地表水汇集的地方,由于地表水下渗而造成地下强烈的溶蚀作用,形成的竖井状和漏斗状地面陷落。陷穴一般深达1020米,直径可由几米至十几米不等,多分布在坡面长、坡度大的墚峁斜坡上。黄土桥两个陷穴之间由于地下水流的串通,并不断扩大其间的地下孔道,残留在两陷穴间顶部的土体呈现桥形,故称黄土桥。这是极不稳定的地貌形态,极易崩塌黄土柱由流水沿黄土垂直节理侵蚀潜蚀崩塌作用造成的黄土柱状残留体。一般高几米到十几米,多分布在沟边、坡脚地带。中国黄土总面积约63.5万平方公里,主要集中在黄河中下游的陕西北部、甘肃中、东部、宁厦南部和山西西部。由于这个地区的地势较高,称为黄土高原。黄土疏松、土层深厚、矿物质丰富,对农业生产很有利。但是黄土分布区多在半干旱地区,雨水少,植被稀疏,这里又是历史上开发最早的地区,自然植被遭到破坏,土壤侵蚀严重,暴雨集中,地面切割破碎,滑坡、塌陷等给工程上带来影响。因此,对黄土地貌的研究在经济建设上具有重要意义。

刘东生等:《黄河中游黄土》,科学出版社,北京,1964。

刘东生等:《黄土与环境》,科学出版社,北京,1985。

陈永宗等:《黄土高原现代侵蚀及治理》,科学出版社,北京,1988。

(陈永宗)

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