浅谈黄河中游地质环某地层分析与岩土侵蚀类型

【摘要】本文简述了黄河中游主要岩土侵蚀区的基础地质条件，地形地貌特征，阐明了黄河中游岩土侵蚀的主要类型有重力侵蚀、水力侵蚀、风力侵蚀、冻融侵蚀、化学侵蚀、复合侵蚀和人力侵蚀等形式，并对不同侵蚀类型的侵蚀规律进行了研究，重点剖析了岩土侵蚀类型及发展规律及其地质环境背景。

【关键词】黄河；地质环境；岩土侵蚀

1.地形地貌及背景

地形地貌与岩土侵蚀的方式有着非常密切的联系。调查区内的总体地势从西北向东南逐渐降低，沟谷面积占30%～40%，沟网密度达3～6km/km。北部地势较平坦，波状起伏，由于靠近沙漠，地表大部覆盖浅层沙，岩土侵蚀类型主要是风力侵蚀，水力侵蚀现象相对较弱。中部地区以劈砂岩分布为主，如圪秋沟、干察板沟、布尔洞沟和尔架麻沟小流域，地形破碎切割强烈，沟谷发育，相对高差较大，岩土侵蚀方式以重力侵蚀为主要的表现形式，水力侵蚀相对处于次要的地位，在纳林川以东、十里长川以西和库布齐沙漠以南地区为砂质黄土劈砂岩丘陵区，在地形低凹处，因风蚀较轻，尚残留有部分黄土，但厚度不大，地形总的特点是较平缓，呈波状起伏，沟道较浅，岩土侵蚀类型以水力侵蚀为主，岩土侵蚀现象相对较轻。研究区西南部，虽以基岩为主、地势较高，但地形相对平缓，岩土侵蚀方式以水力侵蚀为主、风力侵蚀，重力侵蚀次之。

2.主要地层及分布

调查区内出露的地层有：三叠系下统刘家沟组（T.1l）和尚沟组（T.1h），中统二马营组（T.2e），上统延长组（T.3y）；侏罗系下统延安组（J.1y）；白垩系下统的东胜组（K.1d）；第三系（N.2）和第四系的黄土、砂黄土、冲洪积物及风积沙。其余地层由于构造运动被侵蚀或沉积间断而缺失。以下选取1种下三叠统刘家沟组为代表的地层分析如下：

本组呈条带状分布，走向北西-南东。分布于干察板沟、西尔加马村、束机沟、拉麻敖包、沙圪堵东、西五色浪沟、孙二家庙沟等地，出露面积约为1000K。上部主要为浅粉红色、灰白色长石石英砂岩与含砾中粗粒紫红色砂岩互层，夹紫红色泥岩及粉砂质泥岩，具有交错层构造；下部为灰白色、紫红色砂岩夹紫红色泥质砂岩、砂质粉砂质泥岩，交错层构造特别发育。本组岩相和厚度总的说来变化不大，厚度大于140.97m，与上覆和尚沟组为连续沉积。

对研究区内出露的地层及其岩性和分布进行了简单的描述，从野外的岩土侵蚀现象上来看，不同的地层岩性，在同等的气候和自然条件下，其岩土侵蚀的方式和被侵蚀量是不同的。如三叠系的劈砂岩和侏罗系延安组的砂岩，它们的侵蚀量和方式存在着差异，而且不同时期沉积的劈砂岩的相对侵蚀强度也有差异。岩石的层理、垂直节理的发育程度对侵蚀的类型影响较大，垂直节理发育好的地方重力侵蚀越强烈，冻融侵蚀的作用越突出。出露地表地层的风化程度直接影响风力侵蚀和水力侵蚀的强度，风化程度与风力侵蚀和水力侵蚀的强度均呈正比，岩石的结构和成分主导着其抗侵蚀的能力。

3.岩土侵蚀的外动力类型

影响岩土侵蚀的外动力条件很多，根据外动力类型，综合起来不外乎以下几种：①风力侵蚀；②水力侵蚀；③重力侵蚀；④冻融侵蚀；⑤化学侵蚀；⑥复合侵蚀；⑦人为侵蚀以及植被的发育和覆盖程度等。外动力的强弱直接影响到岩土的侵蚀程度。

3.1风力侵蚀

在调查区内，因为受季风的影响，风力侵蚀现象的存在较为普遍。风成沙分布区全年以风力侵蚀占主导地位，丘陵沟壑区，冬春风力侵蚀强烈。通过野外调查发现，由于调查区内植被覆盖率极低，大风所引发的气流直接作用于地表或坡面，风力侵蚀现象明显。从现象上来说，主要以二种形式表现，一种是风积沙在季风的作用下的风力侵蚀；一种是劈砂岩由于风化作用，而使其表面形成的松散颗粒，在风沙冲击下而产生风力侵蚀。风力侵蚀的对象主要是：第四系风积沙、沙黄土、劈砂岩及其风化物，总之，劈砂岩的风力侵蚀只要有其分布且出露的地区都不同程度地存在着风力侵蚀现象。风力侵蚀的相对强弱在研究区内也有明显的差异，北部风力侵蚀的分布面积较大，第四系风积沙的风力侵蚀现象，且主要以风力侵蚀为主，风力侵蚀剧烈，南部侵蚀类型虽不是以风力侵蚀为主，但其属强度侵蚀区，中部一带属中等侵蚀强度，风力侵蚀只占次要地位，属轻度风力侵蚀。

3.2水力侵蚀

水力侵蚀在调查区内普遍存在，不同地区水力侵蚀的强度有所不同，其发生的时间也多集中在暴雨时期。野外地质调查的现象来看，调查区的北部，地形较平坦，相对高差不大。由于地表大部地区覆盖第四系风成沙，在水土保持工程的作用下，对水力侵蚀起到了一定的保护作用，水力侵蚀相对较弱。在调查区的东部，即在纳林川与十里长川之间，如刘家塔、纳林乡的东部、沙圪堵镇东部等一些地区，虽然在这些地区以劈砂岩出露为主，地形破碎，大小冲沟发育，但在这些地区的沟西坡大部地区覆盖厚薄不等的风成沙，其上有拧条、沙棘、杂草等植被发育，对雨滴的击溅、地表径流的冲刷起到一定的减缓作用。在西部，主要为劈沙岩覆盖，地形破碎，大小冲沟发育，形成多个独立的小水系。地形高差相对较大，沟坡陡立，地表几乎无任何覆盖物质，劈砂岩在风化作用的影响下，地表形成细小的颗粒，很容易造成水力侵蚀，在调查区范围内水力侵蚀现象明显，属水力侵蚀较强区。

3.3重力侵蚀

在调查区内的北部地区，重力侵蚀现象不甚明显，这主要是与地形地貌以及地层的岩性组合有关。重力侵蚀主要分布在调查区的南部地区，即劈砂岩分布地区和小部分的黄土分布地区，以沟谷或沟边坡的重力侵蚀最为显着。在该类地区，地形切割强烈，相对高差大，水系发育，劈砂岩沟谷广泛分布。劈砂岩地区的重力侵蚀主要发生在大于30°的沟坡，由于劈砂岩中泥岩、砂质泥岩质地较细，硬结成岩程度较差，遇水很容易崩解，且崩解速度快，对整个岩体的稳定性不利。重力侵蚀所形成的风化堆积物是流域侵蚀产沙的重要来源。

3.4冻融侵蚀

冻融侵蚀是当温度在0℃上下变化时，岩石孔隙或裂缝中的水在冻结成冰时，体积膨胀（增大9%左右），因而它对围限它的岩石裂缝壁产生很大的压力，使裂缝加宽加深；当冰融化时，水沿着扩大了的裂缝更深地渗入岩体的内部，同时容水量也可能增大，这样冻结、融化频繁进行，使裂缝不断加深扩大，以致岩体裂成岩屑或崩塌。

在野外虽然没有发现明显的冻融侵蚀过程，但其结果是明显的。又根据冻融侵蚀的定义，在调查区内是具有产生冻融侵蚀的物质和气象条件。一方面，调查区内地表组成物质主要由劈砂岩、沙黄土和风成沙等物质组成，黄土结构松散，孔隙大，颗粒分散，垂直节理发育；劈砂岩，部分地层结构松散，颗粒粗，物理风化作用强烈，劈砂岩的柱状节理发育。黄土和劈砂岩都具备暂时容留水体的可能性。另一方面，调查区内属中温带大陆性气候，干旱风大，温差大，寒暑剧变，最低气温-32.8℃，最高气温39.1℃，极端气温年较差68.7℃～71.1℃，日较差14.1℃～12.5℃。地表经常处于频繁的热胀冷缩，冻融交替的状况，为冻融侵蚀提供了必要的气候环境条件。从现象上看，调查区的北部地区地形相对平缓，沟壑切割密度相对较小，冻融侵蚀相对微弱，而调查区的南部地区，地形破碎，大小冲沟发育，出露的地层主要是劈砂岩，由于劈砂岩独特的岩性组合及其结构构造，使其冻融侵蚀现象相对较强。

4.结论

综上所述，岩土侵蚀的影响因素很多，包括地质和地形因素、植被和社会经济因素、降水和气候因素等，总体上可以概括为外部因素和内部因素两大类。这些因素有的直接造成或加剧岩土侵蚀的强烈程度，有的可以减缓岩土侵蚀的速度和程度。各种外营力作用直接导致岩土侵蚀，温度变化的差异可以破坏被侵蚀体的内部结构，加速岩石风化，直接产生岩土侵蚀或为岩土侵蚀创造条件，植被的发育程度对岩土侵蚀起到直接的或间接的阻碍作用。