黄土地貌1
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Chen et al., 1999
五、古土壤与黄土中的气候旋回
地质时期和历史时期形成的土壤称古土壤，现代生物气候条 件下不能发育的（埋藏，残余古土壤）
特征
(1)颜色较暗、呈棕、棕红、褐或黑色； (2)具有显著的土壤发生层； (3)粘土含量高； (4)有明显的盐类淋溶与淀积.
S5 红三条
SPECMAP δ O
Hongde Md(m)
60 40 20 0 L1-1 10 L1-3 L1-4 L1-5 30 40 50 S1 L2-1 30 L2-2 L2-3 40 L2-4 L2-5 S2-1 L1-2 10 S0 0
Huanxian Md(m)
60 40 20
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
10
15
L2-1 L2-2 L2-3
L2-2 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
10
L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
15
15
L2-3 L2-4 L2-5
15
20
L2-4 L2-5 S2-1
15
20
20
S2-1
20
S2-1
15
环县和洛川黄土剖面13万年来的Rb/Sr值变化
20
S0 L1-1 L1-2 L1-4
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
10
Depth(m)
20
20
L1-5 S1 L2-1 L2-2 L2-3
10 15 20 25
L1-5 S1
L1-5 S1 L2-1 L2-2
20
L1-5 L2-1
15
L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5
20 25 30
10
S0
Binxian Md(m)
21 0 14 7 0
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
Yongshou Md(m)
24 18 12 6
S0 L1-1 L1-2
Yangling Md(m)
20 15 10 5 0
L1-1 L1-2 S0
30
20
30 0
20
L1-1
10
S0 L1-2 L1-4
30
L2-2 L2-3 L2-4 L2-5
20 25
L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
L2-4 L2-5 40 S2-1
S2-1
S2-1
Xifeng Md(m)
30 0 20
S0 L1-1 L1-2 L1-3
Ningxian Md(m)
10 0
L1-1 L1-2
Binxianbei Md(m)
a loess section near Xian
S4-MIS 11 soil
S5-MIS 13 soil
L9
L15
Photo from An ZS
中国黄土的地层与年代
1、约2.6 Ma以来沉积 2、三十多层古土壤
3、厚度100~400m
黄土岩石地层划分
1、午城黄土(2.6--1.3Ma)
L33-L15的沉积 2、离石黄土下部(1.3--0.5Ma)
二、黄土的岩性
(1)黄土的粒度成分：粉沙为主 ,50％以上,且以粗
中粒粉沙(0.05-0.01mm)为主,平均含量达46-60％.
Particle Size Distribution
6
Volume (%)
5 4 3 2 1 0 0.01 0.1 1 10 100 Particle Size ( μ m) 1000 10000
b.
c.
透水性
湿陷性 粒状结构
(2)结构：
a.
b.
聚集体结构
三、黄土地貌
《诗· 大雅· 绵》“古公直父,
来朝走马, 率
西水浒, 至于岐下. 爰及姜女, 聿来胥宇. 周原朊朊, 堇茶如饴. 爰始爰谋, 爰契我
龟, 曰止曰时, 筑室于兹”
周原遗址位于陕西省扶风、岐山两县接
壤处, 保护面积24 km2
(2)广义：黄色的粉土状沉积物
一、黄土的分布
沙漠外围的黄土主要分布在东亚、中亚、澳洲、南美等地； 冰积物外围黄土主要分布在中东欧、美国中西部；海岸线 外围黄土零星分布于中低纬地区的沿海区域
我国的黄土主要分布在山西、陕西和甘肃及其邻近省 区,形成广阔的黄土高原 ,另外在新疆、东北及长江下游 也有零星分布,面积达63.5×104 km2,约占全国领土面积 的4.4％
崩塌
斜坡上的岩屑或块 体在重力作用下, 快速向下坡移动.
四、黄土的成因
• 冰水沉积学说
1833 年,莱伊尔,《地质学原理》,莱茵河黄土,陆生软 体动物,(密密西西比河、尼罗河)
• 风成(风积)学说
1857年,维莱特.达乌特.1877年,李希霍芬,中国和蒙古
• 坡面流水(坡积)学说
1888年,巴甫洛夫,坡积物和洪积物
2 1 4 6 8 10 12 13 14 15 600 0 3 -1 -2 1 5 7 18
S0 S1
L1 L2
2
0 100 200
S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
L3 L4 L5
9 300 11 400 500
Age (ka)
L6 L7 L8
16 18 20 22
17 700 19 800 21 900
黄土矿物的生成、搬运和堆积的一致
(3)黄土的化学成分： SiO2: 60-72% Al2O3:12-15% Na2O: 1-3% CaO: 0.5-2%
K2O: 2-3%
MgO: 1-2%
Fe2O3: 4-5%
TiO2: 0.72-0.82%
3、黄土的性质与结构
(1)性质：
a.
多孔性,孔隙度40-50％
5
5
L1-4 L1-5
Depth(m)
L1-3 L1-4 L1-5
5
L1-3
5
5
L1-3 L1-4 L1-5 S1 L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
5
L1-3 L1-5
L1-4 S1
L1-5
10
10
S1
S1 L2-1
10
L2-1
Baidu Nhomakorabea
S1
10
L1-5 S1 L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5
六、中国黄土的研究历史
早在 19 世纪 , 庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安
特生等认为中国黄土系风力搬运并沉积于草原的产 物.
1928年李学清发表《黄土的化学与矿物成分》
1930 年 , 德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研
究. 他们把中国黄土高原厚达300m的黄土划分为马 兰黄土(上部)和红色土A、B、C等四层(下部),并按 其中所含古脊动物化石定为第四纪的早、中、晚期.
第八章
黄土地貌
Eastern Part of the Chinese Loess Plateau
黄土(loess),该词来自德文Lö ss,意思是松散的、崩 塌的. (1)狭义：在干旱和半干旱的荒 漠草原、草原和稀树森林草 原环境中 ,经风沙搬运沉积的 粉尘物质 ,在生物化学作用下 形成的无层理、黄色粉质、 富含碳酸盐并具有大孔隙的 土状物质
60 40 20 0
Silt Gonghe Sand Shuitala Xinhai
Xining
Lanzhou
Linxia
Main range River & lake Main wind direction in the winter
Dewo Maqu Qingkang
70° E 80° E 90° E 100° E 110° E
水的侵蚀、溶蚀、潜蚀和淋滤是黄土地貌发育
的重要动力
2. 黄土侵蚀地貌
纹沟：
形成：片状水流侵蚀形成 特点：经耕作后消失 细沟: 形成：片流汇集成股流侵蚀
特点：沟底纵剖面与斜坡形成一致,横剖面呈“V”字形, 沟坡没有明显的转折.宽0.5m,深0.1-0.4m,长几十米.
切沟： 形成：细沟下切加深 特点：纵剖面与斜坡坡面不一致 ,沟床多陡坎,横剖面有 明显谷缘.宽、深1-2m,长几十米.
1. 黄土堆积地貌
黄 土 梁
黄土峁
中国黄土地貌分布
黄土地貌的发育受制于以下几个条件：原
始地形、黄土的堆积以及水的作用
原始地形条件是岩石圈运动以及岩石圈与水圈、
大气圈相互作用的结果
黄土主要是风力吹蚀干燥松散的地面 , 将以粉
沙为主的细粒物质搬运到合适的地点堆积而形 成松散堆积物,是大气与岩石相互作用的产物
S5-MIS 13 soil
L9
L15
Photo from An ZS
6、地层的空间可对比性
(%) 100
SiO2-covered grain
Clay
80
Alluvial & colluvial grain Glacial grain Fluvial & lacustrine grain Aeolian grain
Mubo Md(m)
60 40 20 0
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
Quzi Md(m)
40 30 20 10 0 5 10 15
S1 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4 L1-5 S1 S0
Qingyang Md(m)
40 0 5
L1-3
Baimapu Md(m)
40 30 20 10 0 5 10
河沟
3. 黄土潜蚀地貌
黄土碟
黄土漏斗
黄土桥
黄土墙
黄土柱
泻溜(debris
slip) 黄土谷坡表面的土 体受干湿和冷热等 变化影响，引起物 体的胀缩而发生碎 裂，形成碎土和岩 屑，在重力作用下， 顺坡而下称为泻溜。
当雨水渗透到土层底部 , 土体不断吸水增重 , 土 体下滑力大于抗滑力时 , 土体沿着一定滑动面发 生的位移现象称为滑坡 .
源区2
源区1
沉积区
搬运距离长－颗粒细
60 50
L1-1
Md (m)
40 30 20 10 0 0
快速分异区
缓慢分异区 平衡区
1000 2000 3000 4000 5000
Distance (km)
“中值粒径-沉积区距源区距离模型” 的沉积分异分区示意图
Heavy dust storm: generated in the Taklimakan Desert on April 18, 1998 claiming 54 people and thousands of livestock
Pollution
over
China Blows
out to
Sea
3、黄土的矿物组成及元素组成在很大区域 范围内具有高度的一致性,而与当地岩石的
矿物及元素组成有所不同
4、沉积无层理
5、黄土中含有随地形起伏的多层重叠的埋 藏古土壤层
a loess section near Xian
S4-MIS 11 soil
L15 - L5的沉积
3、离石黄土上部(0.5--0.07Ma) L5 - L1的沉积 4、马兰黄土(0.07--0.0Ma) L1+S0
马兰黄土
S1
离石黄土
L15
午城黄土
地层划分
黄土粒度变化记录 了260万年以来各 地基本同步的冰期 （黄土粒度粗）－ 间冰期（黄土粒度 细）交替． 表明取样点记录的 第四纪以来的地层 年代是连续的、完 整的，也和国际上 公认的地质年表一 致。
• 冲积-风成学说
1907年,维里斯,风和水搬运和分选风化产物
• 土壤(残积)学说
1916年,贝尔格,风化作用和成土作用
中国黄土的风成证据
1、黄土主要分布在沙漠、戈壁外围,三者逐渐过 渡,成带状排列
干旱半干旱区分布及输尘方向
2、黄土颗粒由沙漠边缘向外围逐渐变细
黄土沉积颗粒与源区的关系
搬运距离短－颗粒粗
Wudu
Wenxian Jiuzaigou Zhuqing
Kashi
Loess Plateau Lanzhou Qin Ling Lhasa Chengdu
Delhi
0
70° E
Ganzi
800 km
80° E 90° E 100° E
Kunming
110° E
Chengdu
Fig. Diagram showing the spatial variations of quartz grain types and grain size of the Malan loess on the northeastern Tibetan Plateau and in West Qinling
sg1490, 1999年12月28日 10:05:25
(2)黄土的矿物成分：
60多种矿物,以石英(50％左右),长石(20％左右)
和碳酸盐类矿物(10％左右)为主.
另外黄土中粘土矿物约占 10％,其中以伊利石最 多,占粘土矿物的50％左右,另有高岭石和蒙脱石.
这种黄土的多矿物性和矿物成分的相似性 , 说明
纹沟(rills)
细沟(shallow gullies)
切沟(gullies)
切沟
切沟(gullies)
冲沟：
形成：切沟进一步下切侵蚀
特点：纵剖面呈一下凹曲线 ,沟头、沟壁都陡,规模较大,
长数公里,深数十米到几百米.冲沟进一步发展,河床剖面
逐渐变缓,沟底平坦,称坳沟.
纹沟
细沟
切沟
冲沟
五、古土壤与黄土中的气候旋回
地质时期和历史时期形成的土壤称古土壤，现代生物气候条 件下不能发育的（埋藏，残余古土壤）
特征
(1)颜色较暗、呈棕、棕红、褐或黑色； (2)具有显著的土壤发生层； (3)粘土含量高； (4)有明显的盐类淋溶与淀积.
S5 红三条
SPECMAP δ O
Hongde Md(m)
60 40 20 0 L1-1 10 L1-3 L1-4 L1-5 30 40 50 S1 L2-1 30 L2-2 L2-3 40 L2-4 L2-5 S2-1 L1-2 10 S0 0
Huanxian Md(m)
60 40 20
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
10
15
L2-1 L2-2 L2-3
L2-2 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
10
L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
15
15
L2-3 L2-4 L2-5
15
20
L2-4 L2-5 S2-1
15
20
20
S2-1
20
S2-1
15
环县和洛川黄土剖面13万年来的Rb/Sr值变化
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S0 L1-1 L1-2 L1-4
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
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Depth(m)
20
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L1-5 S1 L2-1 L2-2 L2-3
10 15 20 25
L1-5 S1
L1-5 S1 L2-1 L2-2
20
L1-5 L2-1
15
L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5
20 25 30
10
S0
Binxian Md(m)
21 0 14 7 0
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
Yongshou Md(m)
24 18 12 6
S0 L1-1 L1-2
Yangling Md(m)
20 15 10 5 0
L1-1 L1-2 S0
30
20
30 0
20
L1-1
10
S0 L1-2 L1-4
30
L2-2 L2-3 L2-4 L2-5
20 25
L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
L2-4 L2-5 40 S2-1
S2-1
S2-1
Xifeng Md(m)
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Ningxian Md(m)
10 0
L1-1 L1-2
Binxianbei Md(m)
a loess section near Xian
S4-MIS 11 soil
S5-MIS 13 soil
L9
L15
Photo from An ZS
中国黄土的地层与年代
1、约2.6 Ma以来沉积 2、三十多层古土壤
3、厚度100~400m
黄土岩石地层划分
1、午城黄土(2.6--1.3Ma)
L33-L15的沉积 2、离石黄土下部(1.3--0.5Ma)
二、黄土的岩性
(1)黄土的粒度成分：粉沙为主 ,50％以上,且以粗
中粒粉沙(0.05-0.01mm)为主,平均含量达46-60％.
Particle Size Distribution
6
Volume (%)
5 4 3 2 1 0 0.01 0.1 1 10 100 Particle Size ( μ m) 1000 10000
b.
c.
透水性
湿陷性 粒状结构
(2)结构：
a.
b.
聚集体结构
三、黄土地貌
《诗· 大雅· 绵》“古公直父,
来朝走马, 率
西水浒, 至于岐下. 爰及姜女, 聿来胥宇. 周原朊朊, 堇茶如饴. 爰始爰谋, 爰契我
龟, 曰止曰时, 筑室于兹”
周原遗址位于陕西省扶风、岐山两县接
壤处, 保护面积24 km2
(2)广义：黄色的粉土状沉积物
一、黄土的分布
沙漠外围的黄土主要分布在东亚、中亚、澳洲、南美等地； 冰积物外围黄土主要分布在中东欧、美国中西部；海岸线 外围黄土零星分布于中低纬地区的沿海区域
我国的黄土主要分布在山西、陕西和甘肃及其邻近省 区,形成广阔的黄土高原 ,另外在新疆、东北及长江下游 也有零星分布,面积达63.5×104 km2,约占全国领土面积 的4.4％
崩塌
斜坡上的岩屑或块 体在重力作用下, 快速向下坡移动.
四、黄土的成因
• 冰水沉积学说
1833 年,莱伊尔,《地质学原理》,莱茵河黄土,陆生软 体动物,(密密西西比河、尼罗河)
• 风成(风积)学说
1857年,维莱特.达乌特.1877年,李希霍芬,中国和蒙古
• 坡面流水(坡积)学说
1888年,巴甫洛夫,坡积物和洪积物
2 1 4 6 8 10 12 13 14 15 600 0 3 -1 -2 1 5 7 18
S0 S1
L1 L2
2
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S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8
L3 L4 L5
9 300 11 400 500
Age (ka)
L6 L7 L8
16 18 20 22
17 700 19 800 21 900
黄土矿物的生成、搬运和堆积的一致
(3)黄土的化学成分： SiO2: 60-72% Al2O3:12-15% Na2O: 1-3% CaO: 0.5-2%
K2O: 2-3%
MgO: 1-2%
Fe2O3: 4-5%
TiO2: 0.72-0.82%
3、黄土的性质与结构
(1)性质：
a.
多孔性,孔隙度40-50％
5
5
L1-4 L1-5
Depth(m)
L1-3 L1-4 L1-5
5
L1-3
5
5
L1-3 L1-4 L1-5 S1 L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5 S2-1
5
L1-3 L1-5
L1-4 S1
L1-5
10
10
S1
S1 L2-1
10
L2-1
Baidu Nhomakorabea
S1
10
L1-5 S1 L2-1 L2-2 L2-3 L2-4 L2-5
六、中国黄土的研究历史
早在 19 世纪 , 庞培利、李希霍芬、奥勃鲁契夫、安
特生等认为中国黄土系风力搬运并沉积于草原的产 物.
1928年李学清发表《黄土的化学与矿物成分》
1930 年 , 德日进和杨钟健作了黄土地层与古生物研
究. 他们把中国黄土高原厚达300m的黄土划分为马 兰黄土(上部)和红色土A、B、C等四层(下部),并按 其中所含古脊动物化石定为第四纪的早、中、晚期.
第八章
黄土地貌
Eastern Part of the Chinese Loess Plateau
黄土(loess),该词来自德文Lö ss,意思是松散的、崩 塌的. (1)狭义：在干旱和半干旱的荒 漠草原、草原和稀树森林草 原环境中 ,经风沙搬运沉积的 粉尘物质 ,在生物化学作用下 形成的无层理、黄色粉质、 富含碳酸盐并具有大孔隙的 土状物质
60 40 20 0
Silt Gonghe Sand Shuitala Xinhai
Xining
Lanzhou
Linxia
Main range River & lake Main wind direction in the winter
Dewo Maqu Qingkang
70° E 80° E 90° E 100° E 110° E
水的侵蚀、溶蚀、潜蚀和淋滤是黄土地貌发育
的重要动力
2. 黄土侵蚀地貌
纹沟：
形成：片状水流侵蚀形成 特点：经耕作后消失 细沟: 形成：片流汇集成股流侵蚀
特点：沟底纵剖面与斜坡形成一致,横剖面呈“V”字形, 沟坡没有明显的转折.宽0.5m,深0.1-0.4m,长几十米.
切沟： 形成：细沟下切加深 特点：纵剖面与斜坡坡面不一致 ,沟床多陡坎,横剖面有 明显谷缘.宽、深1-2m,长几十米.
1. 黄土堆积地貌
黄 土 梁
黄土峁
中国黄土地貌分布
黄土地貌的发育受制于以下几个条件：原
始地形、黄土的堆积以及水的作用
原始地形条件是岩石圈运动以及岩石圈与水圈、
大气圈相互作用的结果
黄土主要是风力吹蚀干燥松散的地面 , 将以粉
沙为主的细粒物质搬运到合适的地点堆积而形 成松散堆积物,是大气与岩石相互作用的产物
S5-MIS 13 soil
L9
L15
Photo from An ZS
6、地层的空间可对比性
(%) 100
SiO2-covered grain
Clay
80
Alluvial & colluvial grain Glacial grain Fluvial & lacustrine grain Aeolian grain
Mubo Md(m)
60 40 20 0
S0 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4
Quzi Md(m)
40 30 20 10 0 5 10 15
S1 L1-1 L1-2 L1-3 L1-4 L1-5 S1 S0
Qingyang Md(m)
40 0 5
L1-3
Baimapu Md(m)
40 30 20 10 0 5 10
河沟
3. 黄土潜蚀地貌
黄土碟
黄土漏斗
黄土桥
黄土墙
黄土柱
泻溜(debris
slip) 黄土谷坡表面的土 体受干湿和冷热等 变化影响，引起物 体的胀缩而发生碎 裂，形成碎土和岩 屑，在重力作用下， 顺坡而下称为泻溜。
当雨水渗透到土层底部 , 土体不断吸水增重 , 土 体下滑力大于抗滑力时 , 土体沿着一定滑动面发 生的位移现象称为滑坡 .
源区2
源区1
沉积区
搬运距离长－颗粒细
60 50
L1-1
Md (m)
40 30 20 10 0 0
快速分异区
缓慢分异区 平衡区
1000 2000 3000 4000 5000
Distance (km)
“中值粒径-沉积区距源区距离模型” 的沉积分异分区示意图
Heavy dust storm: generated in the Taklimakan Desert on April 18, 1998 claiming 54 people and thousands of livestock
Pollution
over
China Blows
out to
Sea
3、黄土的矿物组成及元素组成在很大区域 范围内具有高度的一致性,而与当地岩石的
矿物及元素组成有所不同
4、沉积无层理
5、黄土中含有随地形起伏的多层重叠的埋 藏古土壤层
a loess section near Xian
S4-MIS 11 soil
L15 - L5的沉积
3、离石黄土上部(0.5--0.07Ma) L5 - L1的沉积 4、马兰黄土(0.07--0.0Ma) L1+S0
马兰黄土
S1
离石黄土
L15
午城黄土
地层划分
黄土粒度变化记录 了260万年以来各 地基本同步的冰期 （黄土粒度粗）－ 间冰期（黄土粒度 细）交替． 表明取样点记录的 第四纪以来的地层 年代是连续的、完 整的，也和国际上 公认的地质年表一 致。
• 冲积-风成学说
1907年,维里斯,风和水搬运和分选风化产物
• 土壤(残积)学说
1916年,贝尔格,风化作用和成土作用
中国黄土的风成证据
1、黄土主要分布在沙漠、戈壁外围,三者逐渐过 渡,成带状排列
干旱半干旱区分布及输尘方向
2、黄土颗粒由沙漠边缘向外围逐渐变细
黄土沉积颗粒与源区的关系
搬运距离短－颗粒粗
Wudu
Wenxian Jiuzaigou Zhuqing
Kashi
Loess Plateau Lanzhou Qin Ling Lhasa Chengdu
Delhi
0
70° E
Ganzi
800 km
80° E 90° E 100° E
Kunming
110° E
Chengdu
Fig. Diagram showing the spatial variations of quartz grain types and grain size of the Malan loess on the northeastern Tibetan Plateau and in West Qinling
sg1490, 1999年12月28日 10:05:25
(2)黄土的矿物成分：
60多种矿物,以石英(50％左右),长石(20％左右)
和碳酸盐类矿物(10％左右)为主.
另外黄土中粘土矿物约占 10％,其中以伊利石最 多,占粘土矿物的50％左右,另有高岭石和蒙脱石.
这种黄土的多矿物性和矿物成分的相似性 , 说明
纹沟(rills)
细沟(shallow gullies)
切沟(gullies)
切沟
切沟(gullies)
冲沟：
形成：切沟进一步下切侵蚀
特点：纵剖面呈一下凹曲线 ,沟头、沟壁都陡,规模较大,
长数公里,深数十米到几百米.冲沟进一步发展,河床剖面
逐渐变缓,沟底平坦,称坳沟.
纹沟
细沟
切沟
冲沟