山东地区黄土研究综述

山东地区黄土开始堆积时期普遍较晚,目前已见的剖面中,以青州傅家庄剖面堆积厚度最大(30 m以上),起始堆积时间最早,出露的最老层位为L9,TL测年时间约为0.8 Ma B.P.。山东地区黄土成因类型多样,物质来源广泛,其岩性特征与其他地区的黄土有明显的差别;在本地区内部,黄土的差异也比较明显,大体可分为两大成因分布区:渤海湾滨海与岛屿区和鲁中山前区。前者黄土粒度较粗,且普遍含有海相微体化石,其物质来源主要为末次冰期时期出露的渤海陆架物质,西北气流携带而来的内陆远源物质占次要地位。而后者黄土类型成因多样,东部的潍坊、青州黄土分布区,受到末次冰期时强劲冬季风的影响,物质来源主要为北部出露的渤海湾,向西至淄博、济南地区则已逐渐过渡为西北内陆风尘物质成分占据主导。     

伊犁盆地北部山麓黄土粒度端元指示的粉尘堆积过程

中亚干旱区是全球重要的粉尘源区,是全球变化与区域响应研究的关键区域之一。中亚粉尘形成搬运沉积过程一直是全球变化研究的热点科学问题。本文选取位于伊犁盆地北部、北天山南麓不同地形和气候条件下的两处黄土剖面,对其沉积速率最高的层段进行了粒度测试分析,结合聚类分析和粒度分布曲线拟合两种方法,重建了黄土粉尘的堆积过程。伊犁盆地黄土主要由远源和近源物质组成,分别由高空西风和中尺度的区域风搬运而来。高空西风所携带的远源粘粒级矿物颗粒对盆地东部降雨较高地区有一定的贡献,而在盆地西部不容易沉降下来。中尺度区域风所搬运的近源物质组成了黄土沉积物的主体,而近源区沉积物的可用性在黄土的形成过程中扮演着重要角色。另外,非风暴过程中(沙尘暴过后)出现的浮尘在沙尘暴天气频率减少的时期对黄土的发育有重要贡献,而在沙尘暴天气频发的时期,较差的植被覆盖度能够使得已经沉降下来的浮尘组分重新被扬起至大气中。由此建立了一个粉尘堆积的概念模型。认识黄土粉尘的堆积过程对现代沙尘天气的治理和人类生存环境的改善具有重要作用。     

青藏高原古里雅冰帽冰碛和冰水沉积物粒度特征及其意义

冰冻圈演化不仅与青藏高原水塔变化、地表侵蚀风化及荒漠化密切相关,还深刻影响着亚洲季风系统和全球气候,冰碛物的粒度组成可以为冰冻圈演化提供重要信息,但高原冰碛物的特征粒度组成及其形成机理仍不清楚,高原冰碛物与高原冷黄土及河湖沉积物的关系也不明确。为此,选择青藏高原最大的冰帽——古里雅冰帽的冰碛物及系列冰水沉积物,开展系统粒度组成研究。研究发现:自终碛到冰川前端冰水扇及下游河流冰水沉积均表现出特征的双峰模态,即1～3φ(500～125μm)的中细砂峰和6～8φ(16～4μm)的细粉砂峰,前者可能由冰川压碎、寒冻风化崩裂作用造成,后者由冰川研磨作用形成,并受到源区基岩岩性软弱和组成颗粒大小的影响。冰川磨蚀的细粉砂组分含量,从冰碛物经冰水扇、河流到湖滩沉积物整体呈现减小趋势,粗粉砂在湖滩沉积中几乎完全被风吹走,粗粉砂直接成为下游黄土的物源并富集其中成为黄土特征组分,水流分选在开口湖泊中产生粗、细粉砂的明显富集,这些证据揭示出,无论是与冰川发育相关的尾闾湖沉积还是近源、远源的青藏高原及周边黄土沉积,其粉砂组成和来源,均可为高原冰冻圈的形成演化提供重要信息。     

降雨与开挖作用下黄土滑坡失稳过程分析:以关中地区长武县杨厂村老庙滑坡为例

降雨入渗和人工开挖是诱发黄土滑坡的重要因素,为了研究在这2种诱因作用下关中地区黄土滑坡失稳过程及其对稳定性的影响,以陕西省长武县杨厂村老庙滑坡为研究对象,通过现场调查、地质测绘和钻孔勘探,查明了该滑坡变形特征,定性分析了滑坡变形演变过程;基于滑坡变形前15 d内日降雨量实测值,采用有限元软件,对坡脚开挖后连续降雨作用下滑坡形成过程进行了仿真模拟;基于强度折减法对该滑坡稳定性变化规律进行了研究。结果表明：(1)关中地区特殊的地层结构是滑坡变形的内因,降雨是最主要的诱发因素;(2)滑坡失稳演化过程表现为：坡体处于蠕滑状态,坡脚开挖后,坡体前缘失稳,牵引中后缘坡体向下错动而产生张拉裂缝,在降雨作用下,雨水沿裂缝渗入坡体深部,滑坡中部岩土体浸水后抗剪强度降低,从而导致黄土层与红黏土层接触面饱水形成贯通滑带,诱发深层滑坡;(3)滑坡开挖后较初始状态,稳定性系数降幅为0.102,此后受连续降雨影响,稳定性系数在前10 d以平均0.010/d的速率缓慢下降,第10～13 d以0.034/d的速率快速下降至最低,第13 d以后开始回升。研究结果可以为该类滑坡防治提供有效依据。     

黄土高原滑坡灾害形成动力学机制

受多路径等未模型化误差影响,全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）监测序列中出现的一些异常波动现象会对精准预警产生干扰,甚至造成漏警、误警等严重后果。针对滑坡灾害体的状态特征信息在GNSS解算过程中未被充分利用的问题,分析了GNSS灾害监测中的状态空间模型,提出了一种顾及灾害体状态特征的实时滤波算法,通过滑动窗口大小的自适应调整,对监测点历史历元解算结果进行状态方程建模,并在当前历元参数估计时进行卡尔曼滤波的状态更新,得到更加可信的实时解算序列。黄土滑坡实验表明,与常规结果相比,该算法的浮点解+固定解精度分别在东、北、天方向提升了97.6%、87.5%、89.6%;单固定解精度分别提升了50.0%、14.3%、18.8%;模糊度固定率由97.1%提升至99.9%。该算法在提高解算结果精度的同时,也提升了模糊度的固定率,有效降低了异常序列波动对灾害监测与预警的影响。     

临汾盆地晚冰期至中全新世黄土-古土壤序列的风化特征及指示的气候意义

了解中国北方晚冰期和全新世时期的气候环境变化及其驱动机制,有助于预测未来气候变化的可能情景。基于黄土高原东南缘临汾盆地的黄土-古土壤剖面,在3个AMS14C年代的支持下,通过粒度、磁化率、土壤有机碳以及地球化学元素等指标,重建了临汾盆地晚冰期至中全新世晚期的气候变化历史。结果表明：宋村沟剖面的黄土和古土壤分别处于初等和中等化学风化阶段,而不同地区风成堆积物的化学风化强度存在明显差异,主要受控于东亚夏季风的区域变化。多指标综合分析表明,晚冰期以来临汾盆地的气候演变经历了4个阶段：晚冰期东亚冬季风较强,气候干冷;早全新世东亚夏季风强化,气候向暖湿转变;早中全新世东亚夏季风达到峰值,为最暖湿的适宜期;中全新世晚期东亚夏季风减弱,气候再次转向干冷;临汾盆地的气候变化主要受控于北半球太阳辐射强度和冰量的变化。     

高应力状态下的黄土抗剪强度特性研究

土体抗剪强度包络线在一定的应力范围内可近似看做直线, 一般工程中直剪试验正应力和三轴试验围压常为0～400kPa, 试验可得出以黏聚力c和内摩擦角确定的强度。在黄土地区, 人工和自然边坡可超百米, 坡内应力自低到很高变化范围大, 对该类高边坡需考虑强度参数随应力状态的变化。本文先通过线弹性有限元模拟一黄土高边坡应力场。以潜在滑面上关键点的应力为固结应力进行三轴压缩试验(NCTC)。为了对比分析, 又进行了100kPa、200kPa、300kPa、400kPa围压下的三轴压缩试验(CTC)。结果表明, 考虑黄土高边坡应力状态时, 由总应力莫尔圆得到的强度包络线为曲线, 直线型莫尔-库伦强度准则不适用; 而有效应力莫尔圆的到的强度包络线可为直线, 其有效强度参数高于CTC试验。在-应力空间中, NCTC试验总强度包络线和有效包线均位于CTC试验强度包线之上, 抗剪强度高, 这同固结应力高且为偏压固结有关。     

山西吕梁黄土崩滑类型及发育规律

山西吕梁地区地质环境脆弱,属于晋西黄土高原崩塌、滑坡地质灾害易发区。黄土崩滑地质灾害给当地造成了巨大经济损失和重大人员伤亡。通过对吕梁地区地质灾害调查,结合原位测试与室内试验,研究了吕梁地区黄土崩滑地质灾害类型和发育规律。依据构成边坡的地层岩性与地质结构、滑动面发育位置,将吕梁地区黄土滑坡类型划分为:Q3单一黄土层内滑动和Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑动两种类型; 按破坏模式将吕梁地区黄土崩塌类型划分为:倾倒式、垮塌式和剥落式3种类型。调查还发现空间上黄土崩滑灾害主要发育在柳林县、临县、石楼县和中阳县4县,且主要沿公路、铁路等交通线路呈条带状分布; 时间上具有明显的年周期变化规律,汛期(6～10月)高发,特别是主汛期(7～8月)。最后对Q3-Q2-N2组合地层结构层内滑坡发育机理进行了初步探讨,认为吕梁地区人工开挖和降雨耦合作用是诱发吕梁地区黄土滑坡和崩塌的最主要因素。     

黄土边坡植物根系固土护坡效应研究

黄土高原生态环境脆弱,且随着人类工程活动日益频繁,黄土滑坡等地质灾害问题也日益严重。植物护坡是恢复黄土边坡生态和防治黄土边坡地质灾害的有效手段。本文基于延安地区黄土边坡调查,通过植物科属分布及密度,及其在边坡植被群落结构中的生长特征等分析,查明植物生长特征与边坡生境的相关联系,筛选适宜当地环境的护坡树种;通过原位试验,分析植物根系固土护坡效应;最后在总结上述研究成果的基础上,提出了该地区适宜的护坡植物,为陕北地区黄土边坡植物防护设计提供了理论依据。本研究成果能促进植物在西北黄土地区的工程应用,为西北黄土边坡复合型生态防护技术提供指导。     

黄河源玛曲段全新世风成黄土-古土壤序列风化成壤特征以及古气候演变

通过对青藏高原东北部黄河源开展广泛细致的野外考察,选择位于玛曲段黄河左岸第二级河流阶地（T2）之上,赋存典型风成黄土-古土壤序列的达尔琼东（DEQ-E）剖面进行系统采样。在室内对采集样品进行了磁化率、烧失量、吸湿水、粒度、土壤微形态、地球化学元素和光释光（OSL）测年等综合分析,结论表明：(1)黄河源玛曲段DEQ-E剖面地层序列由上至下依次为现代草甸土层（MS）-全新世中期古土壤层（S0）-全新世早期过渡性黄土层（Lt）-阶地漫滩相沉积层（T2-al）;(2)黄河源玛曲段DEQ-E剖面风成黄土-古土壤序列风化成壤强度呈现出全新世中期古土壤层（S0）>全新世早期过渡性黄土层（Lt）>现代草甸土层（MS）的变化特征;(3)黄河源全新世的古气候演变可分为3个阶段：全新世早期（11000 a BP—9000 a BP）,西风势力减弱,东亚夏季风逐步增强,气温趋于变暖,降水有所增加;全新世中期（9000 a BP—3100 a BP）,东亚夏季风作用强盛,气候整体温暖湿润;全新世晚期（3100 a BP以来）,东亚夏季风衰退,西风势力有所增强,导致气候转向干冷。该研究成果有助于理解青...