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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。
黄土地貌是发育在黄土地层(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。
黄土只有黄土高原独有的吗?NO!
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的森林草原、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、苏联白俄罗斯和乌克兰等地;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。
黄土地貌的基本特征:1、沟谷众多、地面破碎。中国黄土高原素有"千沟万壑"之称,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。2、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。3、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。
黄土地貌的类型
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。黄土沟谷有细沟、浅沟、切沟、悬沟、冲沟、坳沟(干沟)和河沟等7类。
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的白草塬。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、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),如汾河和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。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。
黄土峁
黄土峁为沟谷分割的穹状或馒头状黄土丘。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。
黄土地貌是发育在黄土地层(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。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的森林草原、草原和荒漠草原地带。
一、黄土地貌是怎么形成的?
黄土经过风力搬运沉积形成厚厚的黄土层,又经过长期的流水侵蚀、搬运,加之黄土本身的特性(疏松、直立性好等),形成千姿百态的黄土地貌。
二、世界著名黄土地貌
1、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、苏联白俄罗斯和乌克兰等地。
2、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。
三、中国著名黄土地貌
1、北风送土
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。
2、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)是指中国西北地区群众对顶面平坦宽阔、周边为沟谷切割的黄土堆积高地的俗称,坡度多为1~3°,边缘可达5°左右,黄土塬常呈花瓣状。周围为沟谷深切,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。因受沟谷侵蚀影响,塬面的面积正在缩小。
塬受流水侵蚀,沟谷发育,分割出长条状塬地,成为山梁,称为“梁”地。顶面平坦的称为平顶梁,由黄土塬被沟谷分割而成;顶面倾斜的为斜梁,是黄土堆积在缓倾斜地面上的产物。按梁体规模大小分为长梁和短梁。前者见于六盘山以西陇中黄土区域,长度达数公里至数十公里;后者以陕北众多,长度仅数百米。
按梁的相对高度顺序分为“头道梁、二道梁和三道梁”。头道梁为最高的黄土堆积面,常被分水鞍分隔为峁状,又称峁状梁。头道梁和长梁的下伏基岩面均为长条状丘陵,分水鞍是梁体遭受坡面水流侵蚀的产物。二道梁和三道梁都是沟谷从黄土堆积的古宽谷中下切而成,基本上与黄土下伏基岩面形态无关。它们是考证黄土地貌发育历史的重要线索。斜梁顶部的倾斜度一般为3~10°,梁坡为15~35°。梁坡坡面完整,其中上部常有细沟、浅沟等侵蚀形态,下部多被切沟分割破碎。黄土梁是黄土丘陵区重要的农、林、牧生产土地。受沟谷扩展影响,梁体面积日渐缩小。
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”。黄土峁是黄土受侵蚀后所呈现出来的驼峰和馒头状的地貌形态,是黄土梁进一步受侵蚀所形成的。峁顶面积不大,呈明显的穹起,周围全呈凸形斜坡。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,主要分布在流水切割比较强烈的黄土地区。这里水土流失严重,是黄河泥沙来源区,如在吕梁山与六盘山之间黄土高原北部的黄土丘陵区,地貌形态就以黄土峁为主。
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。
3、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。
4、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,一称关中平原。位于渭河北山与秦岭之间,西起宝鸡。
5、能源基地
黄土高原拥有极为丰富的煤炭资源,其储量和产量均居全国第一。煤炭资源不仅量大质优,还有较好的开采条件。其中,可供露天开采的煤矿储量达200亿吨。全国探明储量的特大型煤田,约有一半分布在这里。山西省是我国最大的煤炭基地。陕西省北部的神府煤田,长庆油田,也是黄土高原能源基地的重要组成部分。黄土高原地区地理位置适中,做为全国的能源基地,正源源不断地向全国提供煤炭和电力,人们形象地称它为全国的“锅炉房”。
关于黄土的成因,20世纪初地学界进行过热烈的讨论,并提出了风成说、水成说、残积说和多种成因说等多种学说。
风成说认为,黄土是当地岩石风化造成的。蒙古、中亚和我国西北一带的荒漠地区,气候干燥,温差很大,由于热胀冷缩的作用,使岩石、砂砾等被“加工粉碎”成细小的沙子和粉尘。
强劲的西北风将以百万吨计的细沙和粉尘旋入天空,随风南下。于是粗粒的先沉降下来聚成沙漠,细粒的则被飘移至秦岭北麓。经过二三百万年的搬运堆积,终于形成了黄土高原。
持这种学说学者很多,但反对者也不少。反对者认为,如果上述观点成立的话,黄土高原应该到处都是黄土。可是,事实上黄土高原超过两公里以上的山地并没有多少黄土分布。这些山地是由另一种土质覆盖着,上面分布着茂密的林木,它们像一个个绿色的小岛,屹立在茫茫的黄土海洋中。
中国科学家的工作似乎找到“黄土风成说”强有力的证据。他们找出了夹杂在黄土地层中的大量植物孢粉化石,通过对这些孢粉的分析,可以判断形成黄土时的气候环境。
中国科学家指出,形成黄土的当时气候是一种比较干旱的多风环境,有利于黄土的搬运和堆积。同时,通过对不同地区的黄土颗粒的分析,可以看出黄土的颗粒越往东南方向越细,相反越接近沙漠地区就粗一些。这些事实无疑是黄土风成说的有力论证。
水成说则认为,黄土是由流水挟带的泥沙堆积形成的。他们发现,在一些黄土的地层剖面上,有明显的分层现象。这种分层现象无疑是流水形成的最好证据。可是,反对者提出不同意见。
他们研究发现,黄土高原上的黄土分层现象并不明显。相反,在几十米厚的黄土层里,上下几乎都是一种非常细致的黄土层。
残积说则认为基岩风化就地成土,多成因说则认为黄土是上述几种因素共同作用的结果。
在今天,尽管4种假说都有一定的道理,但是风成说还是在学术界获得更多的认同。黄土与黄土高原是中国最独特的自然景观,它面积辽阔,历史久远。特别是黄土本身蕴藏着的许多的科学奥秘,也有待于我们进一步去探索和发现。
黄土高原
黄土高原是中国四大高原之一,亦为世界著名的大面积黄土覆盖的高原,是中华民族古代文明的发祥地之一。高原横跨青、甘、宁、内蒙古、陕、晋、豫7省区大部或一部。位于北纬34°~40°,东经102°~114°,面积约30万平方千米。高原由西北向东南倾斜,海拔多在1 000~2 000米。除许多石质山地外,大部分为厚层黄土覆盖。经流水长期强烈侵蚀,逐渐形成千沟万壑、地形支离破碎的特殊自然景观。黄土高原面积广阔,土层深厚,地貌复杂,水土流失严重,均为世所罕见。
高原上主要山脉太行山、吕梁山和六盘山把高原分隔成3部分:①山西高原。吕梁山以东至太行山西麓,有许多褶皱断块山岭和断陷盆地,山岭多呈北北东走向,主峰海拔均超过2000米,山地下部多为黄土覆盖。主要的河谷盆地有太原盆地、临汾盆地、忻县盆地、运城盆地、榆社盆地、寿阳盆地等。②陕甘黄土高原。吕粱山和六盘山(陇山)之间黄土连续分布,厚度很大,其堆积顶面海拔一般在1 000~1 300米。地层出露完整,地貌形态多样,是中国黄土自然地理景观最典型地区。③陇西高原。六盘山以西,高原海拔约2 000米,黄土厚度逐渐增大,成为波状起伏的岭谷地形。
黄土高原沟间地地貌
塬是黄土堆积受流水侵蚀残留的高原面,地表平坦,坡度1°~3°,如泾河上游的董志塬、洛河的洛川塬等。塬面被沟谷强烈侵蚀后称为破碎塬。在大的地堑断陷谷地里,断裂往往呈复式阶梯状。覆盖其上的黄土塬称为黄土台塬。黄土台塬通常保存较完整,如汾渭断陷谷地里的黄土台塬。粱在平面上呈长条形,顶部宽度不大,多数仅长几十米到数百米至数千米,面积约2平方千米。梁的横剖面略呈穹状,坡度多在1°~5°,梁顶以下有明显的坡折。峁是孤立的黄土丘,平面上呈椭圆或圆形,峁坡多成凸形坡,坡度可达20°左右,面积约0.25平方千米。黄土梁峁区亦称黄土丘陵沟壑区。
塬、梁、峁的形成常受黄土堆积前基岩古地形控制。塬的基底多在开阔盆地中,地势较平坦,各时代的黄土呈连续堆积,黄土厚度较大,古土壤层较平坦,因而塬面甚为平缓;梁、峁地貌多分布于古盆地的边缘或隆起的高地,受流水切割,地形起伏较大,后期覆盖黄土遭侵蚀成为丘陵地貌。梁、峁在同一地区内往往交替出现,或以梁为主,或以峁为主。两峁之间地势显著凹下的分水鞍称为墕。若两沟头相向溯源侵蚀成长脊状,称为崾崄,崾崄也常出现于塬和梁间。
此外,尚有黄土墹。主要分布在陕北白于山和甘肃省东部的河源地区。马兰黄土充填了古河沟长条凹地,尚未被现代沟谷切开,宽几百米至数千米,长达几千米至数十千米,成树枝状格局组合。黄土墹受现代流水侵蚀沟的破坏,谷坡两侧仍保存着局部平坦地形,则称黄土坪。
黄土高原沟谷地貌
黄土高原沟谷发育,沟道密度达2.35~10.9千米/平方千米,一般塬面及四周切割密度小于3千米/平方千米,广大丘陵沟壑区切割密度达4~8千米/平方千米,切割最严重的黄河峡谷的河曲黄道沟一带达10.9千米/平方千米。黄土高原主干沟谷切割深度一般都在200~300米。黄土覆盖的流域面积和沟谷面积之比均已超过25%,最严重者可达56.7%,即被沟谷蚕蚀的面积已达黄土覆盖面积的1/2。
沟谷地貌按其大小、形态特征和发育过程,可分为细沟、浅沟、切沟、冲沟和河沟等。
沟谷的发育是流水下切、溯源侵蚀和谷坡块体运动共同作用的结果。下切加深沟谷,溯源侵蚀延伸沟长,块体运动展宽了沟谷。每当暴雨,溯源侵蚀速度加快,沟坡块体运动活跃,其主要方式有泻溜、崩塌和滑坡等。泻溜多发生在35°~40°的坡面上,土层因受干湿、寒冷和冻融交替而松动,受重力影响顺坡下溜。崩塌是谷缘陡崖因雨水和径流沿垂直节理下渗,通过潜蚀作用,使土体失去稳定而致。滑坡是谷坡上大量土体沿一定滑动面整体滑下的现象,谷坡上造成圆弧形的陡崖和坡脚庞大杂乱的滑坡体。滑坡体积达数百万乃至成千万立方米,有时堵塞沟谷,截断水流,形成天然湖,称为“聚湫”。黄土高原沟谷重力侵蚀占一定比例,大量物质补给流水,黄土泥流非常活跃。
黄土高原黄土微地貌
黄土微地貌是地表水沿着黄土中的裂隙下渗,机械侵蚀和化学溶蚀的结果,破坏了黄土结构,形成洞穴,并引起地面沉陷,造成黄土特有的潜蚀地貌。常见者有黄土碟、陷穴、黄土桥和黄土柱等。黄土碟分布在平缓地面,形似碟状凹地,一般深2~3米,直径10~20米,深与直径之比约1:10。由于地表水下渗,溶解了黄土中可溶矿物,并把粘土微粒带到土层下部,破坏了土层结构,在重力作用下,土层围绕中心缓慢下沉压实。陷穴是一种较深的圆形或椭圆形洼地,当地表水汇集到节理裂隙中,由潜蚀作用形成洞穴,称陷穴,按其形态可分为竖井状、漏斗状和串珠状。黄土桥是溶蚀和侵蚀形成的地下洞穴受重力作用发生崩塌,残留的洞顶形如拱桥,故称之。黄土柱是地表水沿着黄土垂直节理溶蚀和侵蚀,残留柱状或塔状的黄土土体,一般高数米或十余米。
黄土高原属暖温带半湿润至半干旱气候,主要特征是冬季寒冷干燥,夏季温暖湿润;雨量稀少,变率大,目光充足,日照时数多,热量条件较优越。高原从西北向东南,年均温变化在8~14℃,全区日均温l0℃以上活动积温为2 000~3 000℃,无霜期120~200天。气温日较差平均在10~16℃。降水年际变化大,季节分配不均,东南多于西北。年降水量200~700毫米,其中65%以上集中于7、8、9三月。降水强度大,多暴雨和冰雹,往往一次暴雨即占全年降水量的30%甚至更多,最大降雨强度每分钟可达2.4毫米,是产生水土流失的重要原因。
区域水系以黄河为骨干,发源于黄土高原的河流较多,约有200条,较大的有洮河、祖厉河、清水河、黄甫川、窟野河、无定河、北洛河、渭河、沁河、汾河等,河川径流不丰,不包括黄河干流,年径流总量185亿立方米。大多数河流汛期受暴雨影响,洪峰急涨猛落,汛期水量占全年水量的70%以上。含沙量很高,往往一次洪水含沙量占全年70%~80%以上。高原浅层地下水补给主要来源于大气降水。大部分地区地下水贫乏,埋藏很深,多在50~60米以下,有的达100~200米。
高原土层富含碳酸钙和磷、钾、硼、锰等元素,土壤反应多偏碱性,腐殖质和氮素养分贫乏。主要土类有褐色土、灰褐土、栗钙土、灰钙土和漠钙土。水土流失严重,熟化土壤不断流失,生土裸露,肥力瘠薄。
黄土高原因长期滥垦滥伐,土地利用不合理,自然植被残留较少,分布零散。目前森林覆盖率仅5%。植被由东南向西北为森林草原、干草原和荒漠草原。森林主要分布于吕梁山、子午岭、黄龙山、六盘山等地,为落叶阔叶林及少量针阔混交林。沟谷和荒坡上,草本植物多旱生种类,如白草、委陵菜、狼尾草、碱草、甘草、酸枣、荆条、沙柳、柠条、沙草、沙蒿、苜蓿、沙打旺、草木樨等。高原农业垦殖条件最好的地区,如关中盆地、晋中、晋南盆地等,是中国著名的小麦和棉花产地。陕北、甘肃和晋西北条件差,一般仅能种植耐干寒的莜麦、荞麦、糜子、胡麻、薯类等。
黄土高原严重水土流失面积约27万平方千米,其中最严重流失面积有11万平方千米。高原大部分侵蚀模数在4 000吨/平方千米,窟野河神木至温家川区间达3.57万吨/平方千米。水土流失冲走耕地的熟化土层,降低蓄水保墒能力,作物生长不良,产量低而不稳。大量泥沙下泄,造成渠道、水库淤积和河流淤塞,增大了流域开发治理的困难。陕县三门峡站每年下泄泥沙约16亿吨,年最大输沙量39.1亿吨(1933),90%来自黄土高原。水流平均含沙量37.6千克/立方米,最大达666千克/立方米(1971年7月27日),黄甫川曾出现过1 570千克/立方米的高含沙水流。
中华人民共和国成立后,对黄土高原开展了群众性的水土保持工作,设立了水土保持科学试验站,总结历代劳动人民水土保持的经验,根据土壤侵蚀特点和沟道的输沙特性,创造出许多有效的办法。水土保持的方针是:工程措施与生物措施相结合,以生物措施为主,以小流域为单元,综合治理、集中治理、连续治理。
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