我国不同气候带黄土中粘土矿物组合特征分析

在兰州黄土和下蜀黄土中粘土矿物的X衍射分析基础上,对我国不同纬度和气候带的五个黄土剖面(点)中的粘土矿物组合和空间分布进行了对比分析,并探讨了与古气候的关系。结果表明,黄土中粘土矿物组合具有明显的地带性特征。从西北到东南,随着纬度的逐渐降低,黄土中的粘土矿物组合也发生有规律的变化。主要表现为绿泥石含量的逐渐减少和蛭石含量的逐渐增多。位于温带半干旱区的兰州黄土以伊利石和绿泥石为主要粘土矿物,而位于亚热带湿润区的大港下蜀黄土则以伊利石和蛭石为主要粘土矿物。黄土中含有较多量的绿泥石可作为黄土母质堆积后干冷气候和微弱风化的标志,而蛭石和蛭石/绿泥石混层矿物含量的增加指示了风化强度的增强。因此,黄土粘土矿物组合特征不仅反映物源区古环境信息,而且指示了黄土堆积期后的生物气候环境。     

末次冰期苏北平原和东延海区的风尘黄土沉积

长江三角洲北翼苏北平原和东延海区，晚更新世晚期顶部地层普遍为一层暗绿色至黄褐色的硬质粘土层。本文通过对苏北平原硬质粘土层与西部丘陵区下蜀黄土的地层对比以及粒度、地球化学、矿物组合、微体古生物和抱粉、石英颗粒表面电子显微镜扫描、^１４Ｃ测年等实验分析的综合研究，讨论了其成因和年代问题，指出该硬质粘土层为末次盛冰期风尘黄土堆积物经次生变化而演变形成，同期的风尘黄土在黄海、东海海底和陆架区也有堆积，为下蜀黄土在东部平原区和海区的延续。     

陕北晋西砂黄土的胶结物与胶结作用研究

在野外调查的基础上,采用SEM、XRD、土壤物理和土壤化学等方法,对陕北晋西12个县市的48个马兰黄土样品进 行了全分散法粒度组成测定、聚集体分析以及黄土胶结物组成的测试分析。结果表明,砂黄土中的粘土矿物和超细碳酸盐、 游离氧化物和有机质等胶结物质主要是以聚集体包膜的形式存在于碎屑颗粒表面,并构成砂黄土骨架间的结构联结,具有弱 胶结特性。砂黄土中粘土矿物和有机质为非水稳性胶结物质,仅在干燥状态具有较弱的胶结作用;黄土中的CaCO3呈粗颗粒 骨架和细分散超细碳酸钙两种形式存在,并分别起着骨架作用和胶结作用,超细碳酸钙为不可逆的胶结材料,在聚集体形成、 保存以及聚集体与碎屑颗粒之间的联结方面发挥着重要作用;非晶质游离氧化物(SiO2、Fe2O3、Al2O3)含量虽低,但由于他们 是以薄膜形式分布在颗粒表面,在黄土胶结作用中也是不可忽视的,并与上述各种胶结物共同起作用。通过统计分析认为, 凝聚系数可以较好地反映黄土的胶结程度,成为联系黄土胶结特性与黄土物理力学性质之间的桥梁。黄土胶结物组成及其 胶结机理的研究不仅有助于深化砂黄土工程特性的认识,而且对揭示黄土高原表生地球化学环境具有重要意义。     

3Ma以来黄土高原朝那黄土-红粘土序列赤铁矿记录及其古气候意义

土壤和前期研究表明黄土-红粘土序列的赤铁矿含量与环境密切相关,对气候的干湿变化非常敏感,气候越湿热,赤铁矿含量越高.本文研究表明黄土-红粘土样品漫反射光谱一阶导数曲线在555～575nm间的峰面积作为赤铁矿指数可以客观有效地指示赤铁矿含量的高低.通过黄土高原朝那剖面红粘土-黄土序列的系统漫反射光谱分析,建立了3Ma以来黄土高原赤铁矿含量变化记录,揭示赤铁矿含量在约2.5Ma,1.5Ma,0.6Ma和0.15Ma显著阶段性减小,指示了黄土高原阶段性变冷干的演化历史.     

也论成都粘土的成因

为了解成都粘土的成因机制，在总结前人资料的基础上，从分析成都粘土的分布、结构、矿物组成等特征入手，客观地展示了成都粘 本质，进而将其与我国北方的马兰黄土和长江中下游的下蜀粘土之间的特性进行比较以及对龙门山和成都平原第四纪晚更新世的古环境的分析，最终得出典型的成都粘土的成因是属于风成“黄土”的结论。     

黄土地质灾害相关科学研究问题探讨

黄土地质灾害防治是一个刚起步的学科,其学科基础理论的建立有赖于黄土科学的进步和自身的逐步完善。与黄土地质灾害相关的黄土科学研究问题,大的方面至少包括黄土地质灾害本身、黄土科学基础理论和黄土高原环境三大方面。黄土覆盖区社会经济的飞速发展,对黄土科学技术的发展提出了严峻的挑战和更为深广的需求。结合多年工作经验总结,在查阅文献资料的基础上,探讨性的推荐出关于黄土、黄土高原、黄土地质灾害的32个研究专题,亟待多学科、多专业的联合攻关,提出指导性强的综合创新成果。     

引大入秦工程周边黄土湿陷性裂缝调查

黄土地区湿陷性裂缝是一种较为罕见的不良地质现象,其形态、分布及形成机理均与黄土滑坡裂缝有着本质的区别。由于黄土的水敏性、湿陷性等工程特性,引大入秦水利工程周边形成了一定厚度的、非连续的饱和黄土层。饱和黄土层的自重湿陷和软化压缩作用形成了不均匀的沉降,从而在梁峁顶部及半坡处产生错动裂缝。湿陷性裂缝的形成机理研究可以为新建工程设计提供可靠的依据。     

新型高分子固化材料与水泥加固黄土力学性能对比研究

高分子材料具有传统固化材料所没有的优越性质,其在土加固方面的发展前途远大。利用新型生态环境型高分子材料SH,对我国广泛分布且具有特殊工程性质的黄土进行加固。试验结果表明,用SH固化黄土力学性能好,表现为强度高、耐低温、能抗水。与工程上已应用的水泥黄土进行对比分析,认为SH用量少,价格便宜,固化效果优良,是一种比较理想的高分子黄土加固材料。     

洛川黄土-红粘土序列铁氧化物组成及其古气候指示

对洛川黄土、古土壤和红粘土中磁性矿物组成、成因和相关系进行了研究。结果表明:黄土磁性矿物以风尘磁铁矿为主,少量的成土赤铁矿和成土磁赤铁矿;古土壤磁性矿物以成土磁赤铁矿为主,成土赤铁矿次之,少量的风尘磁铁矿和赤铁矿;红粘土磁性矿物以成土赤铁矿为主,风尘磁铁矿和成土磁赤铁矿次之,少量风尘赤铁矿。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成差异,反映了其形成期不同的古气候特性以及不同气候条件下生物地球化学作用强度的差异。干冷的冰期,黄土弱成土作用形成了以粗颗粒的风尘磁铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。间冰期的温暖湿润的古气候最有利于生物活动,强烈生物活动导致古土壤中大量纳米超细磁赤铁矿/磁铁矿产生,形成以磁赤铁矿为主,风尘磁铁矿核 赤铁矿边为辅的磁化率载体。红粘土成壤期,强降雨强蒸发的长干短湿的高温炎热的古气候使得红粘土化学风化强烈,生物地球化学活动较弱,形成以磁铁矿核 赤铁矿边和磁赤铁矿核 赤铁矿边的磁化率载体。黄土、古土壤和红粘土磁性矿物组成、磁性矿物相关系是其形成期独特的古气候指示。     

黄土高原地区黄土洞穴的分类及发育规律

黄土高原地区广泛发育的黄土洞穴既是一种典型的水土流失现象,又是一种新的地质灾害。黄土洞穴具有多种类别,其分布的地域规律具有由黄土高原的西北向东南发育密度呈递减趋势;陇西地区黄土洞穴最发育,陇东地区较发育,陕北局部地区较发育。黄土洞穴在深度上具有表、浅、中、深、超深5个层次;其空间发育明显受地层厚度、土性、地质构造、微地形地貌、水文地质及气候条件等因素所控制。     

高速黄土滑坡的一种机理——饱和黄土蠕动液化

本文提出了高速黄土滑坡的一种机理——饱和黄土蠕动液化。文中列举了甘肃地区饱和黄土蠕动液化造成高速滑坡的实例,并从饱和黄土受力前后的应力条件及土体结构内部强度的变化分析了饱和黄土液化的机理。通过现场及室内试验得出剪切强度、剪切速度、饱和度及其它影响因素对液化程度的重要影响。提出了饱和黄土蠕、滑动液化导致高速滑坡的过程。最后,还讨论了高速滑坡及泥流的速度问题。     

黄土滑坡的空间预报

在对黄土力学性质进行大量测试的基础上,结合对60多个典型黄土滑坡灾害实例的研究反演,提出了考虑滑坡体滑出条件、黄土特性及触发因素等条件的一种新的黄土滑坡空间预报理论和预报公式。应用此公式对多个大中型黄土滑坡进行了空间预报和模拟反演。      

黄土高原北部坍窑灾害的形成机理分析

对黄土高原北部黄土坍窑灾害的调查和室内试验分析表明,在该区不断发生的坍窑灾害实际上是黄土边坡滑塌的一种表现形式,其分布与黄土颗粒成分变化的地带性密切相关,坍窑灾害的形成主要受黄土本身的物质组成、结构及力学性质控制。本文在实例剖析的基础上,分析了黄土坍窑灾害的形成机理,并提出了针对性的防治对策。     

成都平原区成都粘土的粒度特征及其成因意义

对成都平原区内5个代表性的第四系剖面上的成都粘土进行了系统的粒度分析。结果表明,成都粘土以粉砂颗粒（5～50μm）为主,平均粒径约为7．1—7．3φ（7．4—6．6μm）,缺少粗尾,〉63μm颗粒的含量很少,以细颗粒物质为主,呈双峰分布。其粒度分布及粒度参数特征与北方黄土及甘孜黄土非常相似,而与河流相沉积物有很大差异,表明成都粘土属于风成堆积。根据光释光测年（OSL）结果,成都平原区的成都粘土是晚更新世中期至晚期末次冰期堆积物,其物质主体是远源的。     

末次间冰期以来黄土中伊利石结晶度的变化与古环境

对环县、长武和渭南3个剖面末次间冰期以来黄土-古土壤样品进行了粘粒(2μm)提取,采用X射线衍射分析技术对粘粒样品的伊利石结晶度,即KI值(1.0nm衍射峰的半高宽)进行时空变化分析。结果表明,环县剖面的KI值在黄土-古土壤中差异不大,而中南部的长武与渭南剖面能很好地反映冰期与间冰期旋回特征;在空间上,古土壤S_0和S_1的KI值自西北向东南呈现逐渐增加趋势,而黄土L_1层仅在最南部的渭南剖面呈现较高的值,环县和长武剖面差异不大,均呈现较低的值。综合分析影响黄土KI值变化的各个因素后,认为风化成壤作用可能是影响黄土-古土壤伊利石结晶度指标变化的主要因素,可以作为东亚夏季风环流强度演化的指标。     

湖北秭归沙镇溪剖面的巫山黄土地层结构与特征

长江流域是中国粉尘堆积黄土的南界。分布于长江三峡河谷的巫山黄土是长江流域的代表性黄土,具有重要的科学意义。巫山黄土由于受峡谷地形影响及堆积之后边坡地质作用改造,在空间上零星分布于不同地貌位置,其厚度和完整程度常依其地形的不同而差异较大。已有研究也大多拘于对巫山县城一带的某一剖面的某一具体问题的讨论,尚缺乏对巫山黄土地层的总体认识。巫山黄土完整地层结构和黄土—古土壤序列特征,已成为制约其深入研究的基础地质问题。本文根据最近发现秭归沙镇溪黄土剖面,基于其代表性和完整性特点,首次对巫山黄土进行了地层划分,并与北方黄土进行了对比。研究认为,巫山黄土共有4层黄土、2层弱发育古土壤(钙质结核)和1层古土壤组成,大致相当于黄土高原的马兰黄土及离石黄土的顶部(L_1—L_2),4层黄土分别相对应于渭南黄土剖面的L_(1-1、)L_(1-3、)L_(1-5)和L_2,2层钙质结核分别相对于L_(1-2)和L_(1-4),古土壤层即为S_1。相比于北方黄土地层巫山黄土的黄土层颜色更加偏深、稍红,古土壤层S1裂隙面上见有明显的铁锰质薄膜,成壤作用较北方黄土更强。这可能是由于巫山黄土的地理分布更加靠近夏季风控制区,气候环境有所不同。     

2.6Ma前后大气环流重构的黄土—红粘土沉积证据

为重建第三纪红粘土堆积晚期搬运粉尘的主导性风向,我们在黄土高原采集４年南北向分布的红粘土剖面,分析了它们的沉积学特征;此外,还对黄土高原一条南北向断面上的过去０．１３Ｍａ以来的黄土地层进行了沉积特征分析。结果表明,红粘土的颗粒粗细并没有南北向分异现象,从而与粒度从北到南快速变细的黄土沉积形成鲜明对比。     

青藏高原东北缘黄土粒度组成及物质来源分析

对青藏高原东北缘的民和黄土进行粒度分析发现，民和黄土粒度组成与兰州、洛川和西安等地差别较大，其黄土粒度明显大于上述地区。传统地把民和黄土划分为黄土带的南部过于简单化，它忽略了因青藏高原隆升而激发产生的高原物源区作用，应将民和黄土归属于黄土与砂黄土的过渡带。青藏高原因冰川反复消融和磨蚀产生的砂尘为民和黄土提供了可观的粗物质补给。事实表明，青藏高原第四纪冰川－冰融作用所产生的大量砂粉尘，不仅是高原腹地黄土区的主要物源，也是青藏高原边缘黄土的主要物源之一。     

白水黄土-红粘土化学风化强度的剖面特征与粒度效应

白水剖面黄土-红粘土全样化学分析表明,以CIA指数为代表的化学风化强度从剖面下部往上逐步变弱,波动增大,总体趋势与深海氧同位素代表的全球冰量变化可以很好对比。分粒级组分化学分析则显示,黄土-红粘土主要元素迁移及化学风化强度与粒度强烈相关,CIA指数表征的化学风化强度变化在相当程度上受到粒度变化的控制。总体上,黄土-红粘土各粒级颗粒的风化程度都不高,而且沉积之后的成土风化作用对其主要元素含量的影响有限,黄土-红粘土化学成分的长期变化趋势主要受到物源的新加入和混合过程的影响。从剖面变化看,粗粒级部分(5～20μm和20～63μm)的风化指数的变化特征与细粒级部分(<5μm)不完全相同,表明不同粒级组分接受化学风化以及在物源区停留的历史不尽相同。1Ma以来,各粒级CIA指数都整体降低,显示物源区新鲜、弱风化碎屑影响到各粒级颗粒的混合过程。进一步对细粒级部分(<5μm)化学成分演化进行的分析显示,其元素含量呈现不同组分递次变化的"序列模式",从红粘土下部(约4.5Ma)到黄土上部(约0.6Ma),K₂O/Al₂O₃,Na₂O/Al₂O₃,CaO/Al₂O₃和MgO/Al₂O₃比率的变化依次出现转折,这很可能与晚新生代黄土-红粘土物源区构造抬升、冰川剥蚀能力不断加大,使得新鲜基岩不断被剥蚀、去顶,由此造成主要造岩矿物顺序剥蚀、接受风化,成为粉尘新物源有关。     

黄土初始结构性对其压缩屈服的影响

黄土是一种典型的具有结构强度的欠压密土,其特殊的结构性会使黄土的压缩曲线出现类似超固结土的明显转折点（对应的压力称为结构压缩屈服应力）。为分析黄土的初始结构性对其压缩屈服的影响,对6个场地的黄土进行了侧限压缩试验及单轴抗压强度试验,分别得到了各个场地不同含水率黄土的压缩屈服应力和构度指标。研究表明：黄土的构度指标与压缩屈服应力均随含水率的增大而减小,同时随含水率的增大,构度变化幅度小的黄土,其压缩屈服应力变化幅度也小;沉积时代相同的黄土,构度越大,其压缩屈服应力越大,两者呈线性关系;黄土的沉积时代不同,其构度与压缩屈服应力的线性关系就不同。分别给出了Q3、Q2黄土的构度与压缩屈服应力的线性关系式,并通过实例初步验证了此线性关系的适用性,为以构度为桥梁,利用简便易得的物理指标计算压缩屈服应力提供了一种途径。