淺談黃河中游地質環某地層分析與巖土侵蝕類型

【摘要】本文簡述了黃河中游主要巖土侵蝕區的基礎地質條件，地形地貌特征，闡明了黃河中游巖土侵蝕的主要類型有重力侵蝕、水力侵蝕、風力侵蝕、凍融侵蝕、化學侵蝕、復合侵蝕和人力侵蝕等形式，并對不同侵蝕類型的侵蝕規律進行了研究，重點剖析了巖土侵蝕類型及發展規律及其地質環境背景。

【關鍵詞】黃河；地質環境；巖土侵蝕

1.地形地貌及背景

地形地貌與巖土侵蝕的方式有著非常密切的聯系。調查區內的總體地勢從西北向東南逐漸降低，溝谷面積占30%～40%，溝網密度達3～6km/km。北部地勢較平坦，波狀起伏，由于靠近沙漠，地表大部覆蓋淺層沙，巖土侵蝕類型主要是風力侵蝕，水力侵蝕現象相對較弱。中部地區以劈砂巖分布為主，如圪秋溝、干察板溝、布爾洞溝和爾架麻溝小流域，地形破碎切割強烈，溝谷發育，相對高差較大，巖土侵蝕方式以重力侵蝕為主要的表現形式，水力侵蝕相對處于次要的地位，在納林川以東、十里長川以西和庫布齊沙漠以南地區為砂質黃土劈砂巖丘陵區，在地形低凹處，因風蝕較輕，尚殘留有部分黃土，但厚度不大，地形總的特點是較平緩，呈波狀起伏，溝道較淺，巖土侵蝕類型以水力侵蝕為主，巖土侵蝕現象相對較輕。研究區西南部，雖以基巖為主、地勢較高，但地形相對平緩，巖土侵蝕方式以水力侵蝕為主、風力侵蝕，重力侵蝕次之。

2.主要地層及分布

調查區內出露的地層有：三疊系下統劉家溝組（T.1l）和尚溝組（T.1h），中統二馬營組（T.2e），上統延長組（T.3y）；侏羅系下統延安組（J.1y）；白堊系下統的東勝組（K.1d）；第三系（N.2）和第四系的黃土、砂黃土、沖洪積物及風積沙。其余地層由于構造運動被侵蝕或沉積間斷而缺失。以下選取1種下三疊統劉家溝組為代表的地層分析如下：

本組呈條帶狀分布，走向北西-南東。分布于干察板溝、西爾加馬村、束機溝、拉麻敖包、沙圪堵東、西五色浪溝、孫二家廟溝等地，出露面積約為1000K。上部主要為淺粉紅色、灰白色長石石英砂巖與含礫中粗粒紫紅色砂巖互層，夾紫紅色泥巖及粉砂質泥巖，具有交錯層構造；下部為灰白色、紫紅色砂巖夾紫紅色泥質砂巖、砂質粉砂質泥巖，交錯層構造特別發育。本組巖相和厚度總的說來變化不大，厚度大于140.97m，與上覆和尚溝組為連續沉積。

對研究區內出露的地層及其巖性和分布進行了簡單的描述，從野外的巖土侵蝕現象上來看，不同的地層巖性，在同等的氣候和自然條件下，其巖土侵蝕的方式和被侵蝕量是不同的。如三疊系的劈砂巖和侏羅系延安組的砂巖，它們的侵蝕量和方式存在著差異，而且不同時期沉積的劈砂巖的相對侵蝕強度也有差異。巖石的層理、垂直節理的發育程度對侵蝕的類型影響較大，垂直節理發育好的地方重力侵蝕越強烈，凍融侵蝕的作用越突出。出露地表地層的風化程度直接影響風力侵蝕和水力侵蝕的強度，風化程度與風力侵蝕和水力侵蝕的強度均呈正比，巖石的結構和成分主導著其抗侵蝕的能力。

3.巖土侵蝕的外動力類型

影響巖土侵蝕的外動力條件很多，根據外動力類型，綜合起來不外乎以下幾種：①風力侵蝕；②水力侵蝕；③重力侵蝕；④凍融侵蝕；⑤化學侵蝕；⑥復合侵蝕；⑦人為侵蝕以及植被的發育和覆蓋程度等。外動力的強弱直接影響到巖土的侵蝕程度。

3.1風力侵蝕

在調查區內，因為受季風的影響，風力侵蝕現象的存在較為普遍。風成沙分布區全年以風力侵蝕占主導地位，丘陵溝壑區，冬春風力侵蝕強烈。通過野外調查發現，由于調查區內植被覆蓋率極低，大風所引發的氣流直接作用于地表或坡面，風力侵蝕現象明顯。從現象上來說，主要以二種形式表現，一種是風積沙在季風的作用下的風力侵蝕；一種是劈砂巖由于風化作用，而使其表面形成的松散顆粒，在風沙沖擊下而產生風力侵蝕。風力侵蝕的對象主要是：第四系風積沙、沙黃土、劈砂巖及其風化物，總之，劈砂巖的風力侵蝕只要有其分布且出露的地區都不同程度地存在著風力侵蝕現象。風力侵蝕的相對強弱在研究區內也有明顯的差異，北部風力侵蝕的分布面積較大，第四系風積沙的風力侵蝕現象，且主要以風力侵蝕為主，風力侵蝕劇烈，南部侵蝕類型雖不是以風力侵蝕為主，但其屬強度侵蝕區，中部一帶屬中等侵蝕強度，風力侵蝕只占次要地位，屬輕度風力侵蝕。

3.2水力侵蝕

水力侵蝕在調查區內普遍存在，不同地區水力侵蝕的強度有所不同，其發生的時間也多集中在暴雨時期。野外地質調查的現象來看，調查區的北部，地形較平坦，相對高差不大。由于地表大部地區覆蓋第四系風成沙，在水土保持工程的作用下，對水力侵蝕起到了一定的保護作用，水力侵蝕相對較弱。在調查區的東部，即在納林川與十里長川之間，如劉家塔、納林鄉的東部、沙圪堵鎮東部等一些地區，雖然在這些地區以劈砂巖出露為主，地形破碎，大小沖溝發育，但在這些地區的溝西坡大部地區覆蓋厚薄不等的風成沙，其上有擰條、沙棘、雜草等植被發育，對雨滴的擊濺、地表徑流的沖刷起到一定的減緩作用。在西部，主要為劈沙巖覆蓋，地形破碎，大小沖溝發育，形成多個獨立的小水系。地形高差相對較大，溝坡陡立，地表幾乎無任何覆蓋物質，劈砂巖在風化作用的影響下，地表形成細小的顆粒，很容易造成水力侵蝕，在調查區范圍內水力侵蝕現象明顯，屬水力侵蝕較強區。

3.3重力侵蝕

在調查區內的北部地區，重力侵蝕現象不甚明顯，這主要是與地形地貌以及地層的巖性組合有關。重力侵蝕主要分布在調查區的南部地區，即劈砂巖分布地區和小部分的黃土分布地區，以溝谷或溝邊坡的重力侵蝕最為顯著。在該類地區，地形切割強烈，相對高差大，水系發育，劈砂巖溝谷廣泛分布。劈砂巖地區的重力侵蝕主要發生在大于30°的溝坡，由于劈砂巖中泥巖、砂質泥巖質地較細，硬結成巖程度較差，遇水很容易崩解，且崩解速度快，對整個巖體的穩定性不利。重力侵蝕所形成的風化堆積物是流域侵蝕產沙的重要來源。

3.4凍融侵蝕

凍融侵蝕是當溫度在0℃上下變化時，巖石孔隙或裂縫中的水在凍結成冰時，體積膨脹（增大9%左右），因而它對圍限它的巖石裂縫壁產生很大的壓力，使裂縫加寬加深；當冰融化時，水沿著擴大了的裂縫更深地滲入巖體的內部，同時容水量也可能增大，這樣凍結、融化頻繁進行，使裂縫不斷加深擴大，以致巖體裂成巖屑或崩塌。

在野外雖然沒有發現明顯的凍融侵蝕過程，但其結果是明顯的。又根據凍融侵蝕的定義，在調查區內是具有產生凍融侵蝕的物質和氣象條件。一方面，調查區內地表組成物質主要由劈砂巖、沙黃土和風成沙等物質組成，黃土結構松散，孔隙大，顆粒分散，垂直節理發育；劈砂巖，部分地層結構松散，顆粒粗，物理風化作用強烈，劈砂巖的柱狀節理發育。黃土和劈砂巖都具備暫時容留水體的可能性。另一方面，調查區內屬中溫帶大陸性氣候，干旱風大，溫差大，寒暑劇變，最低氣溫-32.8℃，最高氣溫39.1℃，極端氣溫年較差68.7℃～71.1℃，日較差14.1℃～12.5℃。地表經常處于頻繁的熱脹冷縮，凍融交替的狀況，為凍融侵蝕提供了必要的氣候環境條件。從現象上看，調查區的北部地區地形相對平緩，溝壑切割密度相對較小，凍融侵蝕相對微弱，而調查區的南部地區，地形破碎，大小沖溝發育，出露的地層主要是劈砂巖，由于劈砂巖獨特的巖性組合及其結構構造，使其凍融侵蝕現象相對較強。

4.結論

綜上所述，巖土侵蝕的影響因素很多，包括地質和地形因素、植被和社會經濟因素、降水和氣候因素等，總體上可以概括為外部因素和內部因素兩大類。這些因素有的直接造成或加劇巖土侵蝕的強烈程度，有的可以減緩巖土侵蝕的速度和程度。各種外營力作用直接導致巖土侵蝕，溫度變化的差異可以破壞被侵蝕體的內部結構，加速巖石風化，直接產生巖土侵蝕或為巖土侵蝕創造條件，植被的發育程度對巖土侵蝕起到直接的或間接的阻礙作用。