黄土的岩性特征
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发布时间：2022-05-27 00:45
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时间：2023-11-09 14:01
1. 黄土的构成
自然界的黄土剖面，根据岩性特征可划分为黄土层和古土壤层，它们在垂向形成交替叠覆关系。黄土层一般为棕黄、灰*，粒度相对偏粗，形成于比较干冷的气候，是黄土的主要构成; 而古土壤层颜色偏红，一般为红色、棕红色、褐红色，这与成壤的程度有关，若成壤程度深颜色偏红，粒度相对较细，它形成于相对比较温湿气候。因此，野外的黄土剖面是黄土层与古土壤层交替出现的。
2. 黄土的粒度特征
中国黄土主要由 0. 05 ～0. 005mm 粒级的粉砂组成，其中以 0. 05 ～0. 01mm 的粗至中粉砂含量最高，其平均含量达 46%～60%。不同粒级的物质在黄土中含量不同， ＞ 0. 25mm 的颗粒(中砂)含量很低，变化幅度在 0. 04%～0. 61% ，0. 25～0. 05mm 的颗粒(细砂)含量不到30% ，0. 05～0. 005mm 的颗粒(粉砂)含量最高，一般达 55%～60% ， ＜ 0. 005mm(粘土)的颗粒仅占 15% ～30%。刘东生等(1965)根据黄土中细砂(0. 1 ～0. 05mm)、粉砂(0. 05 ～0. 005mm)和粘土(＜ 0. 005mm)的含量，将黄土分为砂黄土(sandy loess)、粉黄土(siltyloess)和粘黄土(claeyey loess)三类(表 7-6)。
表 7-6 砂黄土、黄土、粘黄土的划分标准
在时间上，从老到新，黄土的粒度由细变粗，粗颗粒含量增加，而粘土含量降低(表 7-7)。在空间上，黄土的粒度也具有一定的变化规律，总体上自北西向南东粒度逐渐变细，依次为砂黄土带、黄土带和粘黄土带(图 7-21)。
表 7-7 山西午城剖面各时代黄土各粒级组成平均含量
图 7-21 黄河中游黄土颗粒粗细分布带(据刘东生等，1985，转引自曹伯勋等，1995，简化)
图 7-22 黄土正态概率曲线图(据刘东生等，1985，简化)
对黄土的粒度分析表明，其正态概率曲线为细二段式，只有一个截点，出现在 5 ～6. 5Φ 之间(图 7-22)。截点把黄土的颗粒大小分成两组: Φ 值小于截点的为易悬浮粒组，大于截点的为挟持粒组和次生粒组。
3. 黄土的矿物成分特征
中国黄土的矿物成分非常复杂，包括碎屑矿物、粘土矿物和碳酸盐矿物三类。
黄土中的碎屑矿物含量最高，可占总量的 80%～90%，其中轻矿物(密度 ＜ 2. 9g/cm3)占 90%～96% ，而重矿物(密度 ＞ 2. 9 g/cm3)只占4%～7% 。在轻矿物中，主要为石英(＞ 50% 以上)、长石(29%～43% )、云母(＜ 2. 5% ); 重矿物以不透明矿物为主，主要有磁铁矿、钛铁矿、褐铁矿、角闪石、辉石等。
粘土矿物一般含量为 10%～20%，主要有伊利石、高岭石、蒙脱石、绿泥石、蛭石等，其中含量排前三位的是伊利石(46. 6%～59%)、高岭石(15. 9%～21%)和蒙脱石(4% ～11. 1% )。在古土壤中粘土矿物含量大于黄土母质层，时代早的黄土层中粘土矿物含量高于晚的黄土层。
碳酸盐矿物含量在 10% ～15%之间，主要有方解石和白云石，但中国黄土主要为方解石，白云石几乎不含或极低(在洛川)，而在欧洲、北美两者皆有，方解石的含量(60%～80%)高于白云石(20% ～30%)。碳酸盐矿物一部分来自物源区，经风搬运过来，另一部分是在当地环境下新形成的次生碳酸盐矿物，其中次生碳酸盐矿物占 80% ～90%。
4. 黄土的化学成分特征
黄土的主要化学成分取决于黄土的矿物成分和风化程度，在风化过程中可能导致一些元素的流失，引起化学成分的变化。在常量元素方面，主要为 Si、Al、Ca、Fe、Mg、K、Na 等(表 7-8)，它们的含量占到 85% 。黄土中的微量元素主要有 Ti、Mn、Sr、P、Ba、F、Zn、V、Cr、B 等几十种。
表 7-8 中国黄土的化学成分变化
中国黄土中元素的时空变化也具有一定的规律。在黄河中游地区，因受到由西北向东南风向的影响，黄土物质发生依次沉积，石英、长石含量依次降低，气候从干旱带过渡到较湿润气候，因此反映在黄土化学成分上是 SiO2、FeO、CaO、Na2O、K2O 含量相应减少，而 Al2O3和Fe2O3含量略有增加。在时间上，从老到新，黄土中 Al2O3和 Fe2O3含量存在降低的趋势，SiO2含量变化不大，而 CaO 和 FeO 的含量自下而上升高。
5. 黄土的微结构特征
黄土的微结构是指黄土中固体颗粒与孔隙的空间排列形式，它将黄土中骨骼颗粒(碎屑颗粒)、细粒物质(粘粒物质)、土壤形成物(胶膜、结核等)和孔隙之间的相互关系表现出来，反映了黄土的成土作用和土壤发生过程。黄土的微结构可分为粒状微结构(granoidic fab-ric)、斑状微结构(porphric fabric)和胶斑状微结构(cutans-porphric fabric)(图 7-23)。在黄土层中一般具有粒状微结构(表 7-9); 显著风化的黄土和古土壤一般为斑状微结构; 胶斑状微结构出现在古土壤中。
图 7-23 黄土、古土壤的微结构类型(据刘东生等，1985)
表 7-9 黄土、古土壤中的微结构特征
古土壤中的胶膜(cutans)是附着在孔隙、裂隙、孔道、团粒或骨骼碎屑颗粒的自然表面的土壤形成物。它是土壤中细粒物质扩散、移动或淀积形成的集聚物，或由于细粒物质原地变化形成的分离物，反映了土壤形成过程的真正性质。胶膜有三种: 碳酸盐胶膜、粘粒胶膜和复合胶膜。
黄土结构疏松，孔隙率高，达 40%～50%，它包括黄土中的小孔隙、裂隙、虫孔、植物根孔等。黄土的孔隙率随黄土的时代变化，越老的黄土孔隙率越低，而马兰黄土孔隙率最高。由于黄土的孔隙率高，当水体进入黄土浸润后，致使黄土中易溶盐类溶解、碎屑颗粒发生移动和旋转，孔隙缩小或封闭，导致黄土地面下陷，出现黄土特殊的工程地质性质———湿陷性。
