陕西省延安市地质灾害形 成的地质环境背景研究• 延安地区黄土地貌的演化发展过程 延安地区古地貌格架黄土高原水系的形成与演化黄土高原侵蚀作用及其驱动因素 黄土侵蚀地貌的发育演化过程与机制延安地区黄土侵蚀地貌类型及其对地质灾害的影 • 延安地区黄土地层结构与岩性特征黄土地层黄土地层划分黄土的物质成分黄土的显微结构特征延安黄土的物理力学性质与湿陷性延安地区地质灾害分布特征与黄土岩性特征的耦合关系延安地区黄土地貌的演化 发展过程一、延安地区古地貌格架鄂尔多斯地台在中生代曾是一个巨大的内陆盆地，沉积了巨厚的三 叠系、侏罗系和白垩系砂页岩到了白垩纪末期，受燕山运动影响， 鄂尔多斯台地断块抬升以后，长期遭受风化剥蚀和夷平作用，形成波 状起伏的准平原地表这一作用一直持续到上新世末因为高原区普 遍缺失古新纪和新近纪中期的沉积物在上新世末期，陕北高原仍是一个广阔的地势起伏高差不大的古剥 夷面准平原上发育着许多剥蚀盆地和断陷盆地，诸如靖边—定边盆 地、吴起盆地、洛川盆地等当时的河流是以湖盆为中心的辐聚型的 内陆河流在盆地中和河流谷地上沉积了红粘土其成分较为复杂， 含沙砾石在湖、河以外的地区，红粘土断续分布，成分较为均一， 所以认为红粘土是风成的。
上新世后期，受青藏高原强烈隆起（即喜马拉雅山运动的第二幕） 的影响，鄂尔多斯台地大面积抬升其间，子午岭、黄龙山、崂山等 开始隆起（它们以后形成了黄土高原区内的主要水系的分水岭），同 时还形成了许多大小不等的断陷盆地和谷地由于鄂尔多斯台地的隆 升，表部岩层（包括新近纪及其以前时代的基岩）遭受强烈风化，形 成了广泛分布的风化壳，例如，在渭河以北的北山、子午岭、黄龙山 、崂山、白于山的顶面均见有新近纪末期、第四纪前的厚层风化壳 由风化壳的厚度和岩性特征推断，该地区较长时期内处于相对稳定状 态，而且是处在比较湿热的气候环境（其间有凉干时段）总的看来，第四纪初期的陕北黄土高原继承了上新世末期的古地貌 格局，是一个广阔的剥夷准平原延安地区就处在这个剥蚀淮平原之 中 二、黄土高原水系的形成与演化延安地区是黄土高原的重要组成部 分，要了解延安地区水系形成与演化 过程，必须揭示黄土高原水系的形成 、演化过程主要内容：黄土高原水系的形成水系演化与形成机制（一）黄土高原水系的形成地质时代步入第四纪以后，最大的特点是气候变得干 冷，黄土开始沉积但是，分布在广阔夷平面上的许多大 小不等的盆地和谷地，却普遍发育了一套河湖相沉积。
这 套沉积的演变不仅为揭示高原区环境变化提供了依据，还 为确定高原区水系形成的时代提供了证据现介绍几个典 型湖盆中的湖相沉积洛川盆地湖相地层洛川盆地为一宽浅的基岩侵蚀盆地北抵崂山，东至黄 龙山，南以宜君—黄陵为界，西至子午岭它是一个自北 向南倾斜的浅盆地盆地中心部分位于洛川东南的清池交 河口地段盆地中缺失古近纪沉积物，至上新世末才开始 堆积厚度不大的红色粘土在清池碾沟湖相地层出霞清楚 现以清池碾沟剖面为例对湖相地层简介如下：该剖面底部的湖相地层 直接沉积在三叠系砂岩、 页岩的剥蚀面上，湖相沉 积可分为两套：下部为深 灰色和黑灰色亚粘土层， 含磨圆度较高的钙结核和 黑色腐泥条带，厚约8m； 其上为一套灰黄、棕黄色 亚粘土，具层理，厚约 15m再向上过渡为黄土 —古土壤序列堆积湖相 沉积结束于第24层古土壤 （S24）形成前 • 吴起盆地湖相地层吴起盆地北以白于山为界，洛河 —马莲河分水岭为西界，子午岭北端 为南界，崂山的西北延伸部分为东界 面积在200km²以上为一深水盆 地盆地内沉积了厚层湖相地层吴 起土佛寺剖面具有代表性该剖面位 于吴起县东20km处的洛河左岸黄土 峁坡剖面底部为上新世褐色、红色 粘土层，其上为一套厚约100m的湖 相沉积，呈相间的红、褐、黄绿色。
在湖相沉积之上，为黄土—古土壤序 列堆积，厚100m左右古地磁测定 结果（Z、H、Zhang，1982 ），松 山与高斯（M/G）界限在湖相沉积之 底与上新世纪粘土层分界处，年代约 250万年前根据磁化率和沉积速率 推算剖面黄土底部的年龄约为150万 年前，亦即湖相沉积大约结束于150 万年前渭河盆地湖相地层渭河盆地位于陕北黄土高原以南 ，秦岭以北，潼关以西，宝鸡以东， 为一东西狭长的断陷盆地该盆地面 积大，湖水较深，形成了巨厚的河湖 相堆积，即通常所谓的绿三门组和黄 三门组黄三门组的时代属于第四纪 早期在黄三门组之上常常堆积了层 数不等的黄土—古土壤序列华县赤 水武家堡剖面黄三门组之上堆积的是 第24层古土壤（S24）咸阳（湖盆 中心）湖相沉积之上堆积的是第19 层古土壤（S19）这表明渭河盆地 湖相沉积结束的时代不晚于S19发育 时期，亦即不晚于150万年前由上述可知，黄土高原的古湖是在发育第24—19层古土壤（S24—19）期间相 继结束的，时间大约在170—150万年前李吉钧等对甘肃临夏盆地新生代环 境研究结果表明，青藏高原在176—172万年间再次强烈隆升，临夏古湖结束 ，黄河出现。
临夏盆地古湖与黄土高原古湖结束的时间几乎是同步的.在古湖结束前的80—100万年期间，黄土高原盆地以外的地区普遍堆积了风 成黄土与河湖沉积同期异相的风成黄土呈淡肉红色，含密集钙质结核层，土 质密实、坚硬，厚度在30—60m之间总的看来，在早更新世早期黄土高原尚 未形成深切的河流，为一广阔而平缓的以黄土堆积为主、间有湖湘沉积的准平 原，气候较为湿热在哪个时期，延安地区准平原上分布着3个盆地：宝塔盆地、吴起盆地和洛 川盆地后两个盆地的概况在前面已做过简介，现仅对宝塔盆地作简要说明 宝塔盆地以白于山为北界，南界为崂山，西以崂山西北向延伸部分为界，东界 为秀延河与涧峪岔河的分水岭在这些盆地堆积了第四纪河湖相沉积和风成黄 土—古土壤序列通过以上分析，我们可以得到如下的结论：早更新世初期，黄土高原发育着 一些湖盆环境，形成厚度不等的河湖相沉积在170—150万年前古湖相继消 失，河湖相沉积之上为黄土—古土壤序列黄土高原古湖消失的时期，就是现 代水系开始形成时期黄河正是从这个时期开始贯通黄土高原，穿越豫西平原 ，流经华北平原，注入渤海二）水系演化与形成机制黄河贯通黄土高原以后，在其上发育了 众多的支流。
黄河干流与其一、二、三级 支流一起构成了黄土高原水系总框架以 白于山和子午岭为隆起中心，高原水系从 西北向东南汇入黄河其中最重要的是黄 河干流，一级支流渭河、无定河、延河， 二级支流洛河、泾河、灞河、三级支流葫 芦河等黄土高原水系形成的主要动力是强烈的新构造运动及其 伴生的古气候环境的变化在176—172万年间青藏高原 急剧隆起，由上新世末期的3000m上升到4000—5000m 在青藏高原隆起作用下，黄土高原急剧隆起，由上新世 末期的900—1000m隆起到1100m左右，将这个时期称为 黄土高原的主隆起时期在这个时期，大同有火山喷发， 黄土高原周边的银川、河套、吕梁西侧的离石，渭河断裂 强烈裂陷，原潼关一带的外泄河流开始向北朔源侵蚀，于 是就形成了沿断裂及断陷盆地分段同时连通的统一的黄河 黄土高原中部的白于山和子午岭的隆起，驱使高原的流 水从西北向东南统一归入黄河在以后的隆起活动中，导 致流水落差增大，支流逐渐增多，于是就形成了黄土高原 现代水系正是这一水系长期以来对黄土地不断进行侵蚀 、搬运，造就了黄土高原今日奇特的地貌景观延安地区的主要干流有洛河、延河、秀延河、仕望河 和云岩河，这些干流与其多级支流构成了区域性水系网络 ，造就了延安地区的区域性地貌特征。
三、黄土高原侵蚀作用及其驱动因素黄土高原水系形成之日，就是黄土高原古剥夷面遭 受强烈侵蚀之时，也是黄土高原地貌发生巨变的开始 前已述及，这个时间大概是在170万年前因此，对 170万年以来的黄土高原侵蚀作用及其驱动因素进行深 入研究，有助于了解黄土高原地貌发展、演化过程，从 而为区内地质灾害防治、环境保护和生态建设提供重要 科学依据一） 河流阶地上的黄土—古土壤序列主要介绍渭河及其一级支流典型地段河阶地上的 黄土—古土壤序列宝鸡段渭河阶地彬县段泾河阶地洛川段洛河阶地蓝田段灞河阶地1、宝鸡段渭河阶地2、彬县段泾河阶地3、洛川段洛河阶地洛河是黄河的二级支 流，发源于白于山，流 经吴起、甘泉、洛川、 白水等县，于大荔县以 南注入渭河沿河两岸 一般发育有1—5级阶地 ，沿河谷断续分布，多 被黄土所覆盖洛川县 秦家河段洛河共发育5级 阶地，典型剖面位于洛 川黄土塬的西缘，这里 黄土发育，很具代表性 4、蓝田段灞河阶地（二）阶地黄土-古土壤年代序列由上述可知，渭河及其一级支流一般发育有1—5级阶 地，为黄土覆盖阶地T5黄土地层结构 T5上的黄土厚度一般为70—90m， 一般含有16层古土壤，最少为11层古土壤。
我们对上述 的渭河、泾河、洛河及灞河上的T5的黄土-古土壤序列进 行了古地磁测量，所得结果彼此吻合B/M界限位于L8 中部，贾拉米洛正极性亚时处于L11—L13的位置磁性地 层学研究结果表明，黄土剖面底部出现古土壤S16的年 龄为1.23MaBP，出现S15的年龄为1.20 MaBP，出现 S11的年龄为1.00MaBP，由上述可知，T5上的黄土开始 堆积时间为1.23—1.00MaBPT4黄土地层结构 T4黄土厚50—70m，一般含有9层 古土壤（洛川T4含8层古土壤）磁性地层学研究结果 表明，剖面最底部出现古土壤S9的年龄为0.82 MaBP， 出现S8的年龄为0.80 MaBP可以推断，4级阶地上的 黄土堆积始于0.82—0.80 MaBPT3黄土地层结构 T3黄土厚25—45m，包括L1 —S6之间的土层S6的磁性年龄为0.62 MaBP， 表明T3黄土堆积始于0.62 MaBPT2黄土地层结构 T2黄土是由L1和S1构成，厚 10—17m蓝田县白马坡剖面（图1-13）S1底部 的热释光年龄为116 500±14 700a据此推断， 二级阶地上的黄土堆积不晚于0.12 MaBP。
T1黄土地层结构 T1地层一般是由MS、L0和S0 构成，厚1.5—2.5m蓝田县白马坡剖面黑垆土 14C年龄 为8 800±1 160a由此可知，一级阶地 形成年代晚于0.01 MaBP三、新构造运动、气候变化与侵蚀作用河流阶地的形成与新构造活动和气候变化直 接相关一般来说，地壳相对稳定或下降、间冰 期海平面上升和河道下游泥沙淤积等都会造成侵 蚀基准面上升而导致河道下蚀作用减弱，侧蚀作 用加剧，河道拓宽及侵蚀速率减小；地壳抬升， 冰期海平面下降和河道清淤等会造成侵蚀基准面 下降而导致河流下蚀作用加剧，侧蚀作用减弱和 侵蚀速率加大，当部分河床露出水面，不再被洪 水淹没时，就被称为河流阶地显而易见，河流 阶地主要受控于新构造活动和气候变化• 地域阶 地阶面 海拔 /m基座 海拔 /m二元结构黄土-古土壤序列黄土开始 堆积年代 /MaBP砂砾石 厚/m冲积黄土 状土厚/m厚度/m地层结构最底层 古土壤渭河 宝鸡段T1675未出露2.02.01.5MS,L0,S0S00.01T2620未出露2.02.010MS,L0,S0,L1,S1S10.12T3680未出露3.03.035MS-L6S60.62T4710未出露4.04.050MS-L9S90.82T5750未出露4.04.076MS-L16S161.23泾河彬县段T17307101.01.01.0MS,L0,S0S00.01T7407122.52.512MS-S1S10.12T37807251.51.540MS-L6S60.62T48257602.02.060MS-L9S90.82T59317855.05.086MS-L15S151.20洛河 洛川 段T18308280.50.51.5MS,L0,S0S00.01T28458301.51.510MS-S1S1。