黄土的成因与演变探析

黄土（loess）为干寒气候环境的产物，其形成始于早更新世，是一种“母岩”而并不是真正的“土壤”。主要特征包括黄色、无层理、粉粒结构、土质疏松、多大孔隙、具湿陷性。具有层理和砂、砾石层的粉土状沉积物则称为次生黄土或黄土状岩石。

（一）黄土物质的来源

全球范围内（包括黄河中游、中亚、欧洲、北美等地）的黄土在物质组成上最重要的共同特征，就是粒径为0.005～0.05mm的粉尘占50%～80%，并富含碳酸盐（CaCO3含量通常达10%～15%左右或更高）。粉尘颗粒中占半数以上的是石英颗粒。在表生环境中，石英是坚硬而稳定的矿物，不易风化破碎。研究表明这些粉沙石英颗粒是由机械破碎产生，不是在黄土堆积区就地风化而成的（刘东生1985）。冰川研磨作用曾被认为是粉沙石英颗粒的成因，后有研究表明沙漠作用（温差的强烈变化）同样可使粗粒石英破碎成粉沙状。因此，黄土在分布上与沙漠和戈壁的分布有密切关系（如中国、中亚、北美Nebraska、Kansas地区的黄土），或与第四纪冰川、尤其是大陆冰川分布区存在联系（如西欧、东欧及北美部分地区的黄土）。据推测我国黄土堆积与西部冰川发育同步，而新黄土顶部及最新黄土与沙漠物质供应有关，与晚更新世中亚大沙漠和中国西北沙漠的形成相关。

李珍等（1999）利用电子扫描电镜分析了西宁黄土地层中的石英颗粒表面形态和机械结构特征，发现近120万年以来西宁黄土石英颗粒形态以尖棱角—棱角为主，颗粒表面具有典型的剪切断口或大贝壳状断口或平行擦痕，且比例较高；有些颗粒表面还具有V形坑、水下磨光面，这类颗粒以次圆状为主。这些信息显示，西宁黄土物质不是主要来源于沙漠环境，而是来源于青藏高原第四纪冰川和冰缘作用区。

黄土中的碳酸盐，一部分是从来源区携带而来，另一部分是从大气降水、地下水和生物活动而来，这两种来源都取决于干旱气候条件，越是干旱，CaCO3含量就越高。

（二）黄土成因及黄土演变(www.xing528.com)

对我国黄土的成因，长期以来提出了各种不同的假说，其中Von Richthofen（1882）提出的“低空理论（subaerial theory）”即“风成说”影响较大。中国高原黄土为风成的根据，可以归纳为如下几点：

（1）矿物成分。黄土骨架颗粒主要为石英、长石等稳定矿物，粒度组分以粉粒为主。同层位的黄土连续分布在不同高度的坡地、高原、平川等地貌单元上，符合风力搬运堆积的特点，而流水或其他介质搬运难以出现这种现象。这表明黄土组成物质是经远距离搬运分选的大气粉尘。黄土沉积物的厚度通常在几十至几百米，难以用就地风化成壤解释，因为风化成壤作用所能达到的深度一般为2～3m，最多不过5～6m，且不能产生粉粒。

（2）结构特点。凡保持原始特性的黄土，都表现出土质疏松、多大孔隙、具湿陷性等特征，各组黄土除沉积间断面外，均为块状结构，无层理。而流水等介质搬运不能产生这种特征。

（3）成因。从成因上看，黄土是干旱、半干旱地区大气粉尘堆积物发生次生碳酸盐化而形成的。大气粉尘降落到干旱、半干旱地区的地表后，在弱碱性介质的氧化环境中受到降雨、霜雪和生物活动等作用，发生次生碳酸盐化。次生碳酸盐与粉尘中粘粒物质结合，构成微团聚体、微集合体，附着于堆积物内根孔、虫孔等孔洞，形成大孔隙构造。同时次生碳酸盐与少量铁、锰质等氧化物一起包裹着粉尘颗粒，使之呈浅灰黄色或浅黄色。这样，次生碳酸盐化就使得粉尘堆积物变成具有浅黄色调、疏松多孔、具有大孔隙、质地均一且具“粒状”或“斑状”结构的黄土（刘东生，1985）。黄土钙质结核含量较高，特别是古土壤的钙质结核，总是成层淀积于底部，表现出地下水淋溶富集作用的特征而非为流水搬运堆积特征。因此中国的黄土是由于粉尘在风力作用下搬运堆积而成的。