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摘要:本文探究了湿陷性黄土的成因，基于湿陷性黄土必须具备的3点原因，分别对湿陷性黄土在垂向和地层的变化、形成区域上的变化、微结构、成壤环境4个方面进行分析，找出了其间的内在关系，得出只要在满足形成湿陷性黄土的条件下，均可产生湿陷性。
关键词:湿陷性黄土湿陷系数微结构
一、 湿陷性黄土概述
黄土是以粉粒为主，含碳酸盐，具大孔隙，质地均一，无明显层理而有显著垂直节理的黄色堆积物。是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。湿陷性是在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的性质。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。
大量资料证明，湿陷性黄土形成时期一般为全新世和上更新世。中更新世和下更新世产生的黄土一般不具有湿陷性。我国湿陷性黄土的分布主要是黄江中下游地区。湿陷性黄土主要分布在黄河及其支流惶水、大通河、渭河、径河、延河、洛河及汾河等河谷地区。我国湿陷性黄土分区图(如图1-1)。
图1-2我国湿陷性黄土分区图
二、 湿陷性黄土的物理力学性质
湿陷性黄土的工程性质具有如下的一些特征：
1. 塑性较弱，液限一般为26－34％，塑限常在16－20％之间，塑性指数多在8－14之间。
2. 含水较少，天然含水量一般在10－25％之间。
3. 压实程度很差，孔隙较大，孔隙率高，常为45－55％(孔隙比0.8－1.1)，干容重常仅1.3－1.5
4. 透水性较强，具有明显的各向异性，垂直方向比水平方向要强得多，渗透系数可大数倍甚至数十倍。
5. 强度较高。尽管孔隙率很高，但压缩性仍属中等，抗剪强度较高。但新近堆积黄土(Q4)土质松软，强度低，压缩性高。
三、 湿陷性黄土成因
湿陷性黄土发生湿陷的原因较复杂，是由多种因素造成的。其根本原因是湿陷性黄土具有有利于湿陷的成分和结构。即：
1. 具有大量的孔隙，尤其是大孔隙，这是是否具有湿陷性和湿陷性强弱的基础；
2. 粒间的连结因水分增加而易于削弱和破坏；
3. 粉粒含量较高，粘粒含量低。
上面3个因素是影响湿陷性的主要原因，将其用于分析湿陷性黄土的成因上
是很有帮助的。下面针对以下几点来分析其成因：
3.1湿陷性黄土在垂向和地层的变化
对于此问题，前人已作过一些研究，发现黄土湿陷性随深度增加呈减小的趋势。（如图3-1）
图3-1甘肃黄土湿陷系数随深度的变化
从图中我们可以明显发现不同地区的湿陷系数随着深度的增加减小，反映了黄土湿陷性随深度增加而变化的真实规律。
从另一方面，根据地层自上而下的新老关系，由下老上新的地层层序规律，可知最先形成的黄土在几百万年的压密阶段，使得孔隙比变得很小，土质致密，不够形成湿陷性的先决条件，故在老黄土且深度较深的地方不具有湿陷性。而新黄土没有经历长时间的压密阶段，出露面大，易遭风蚀侵化，土质不均匀，结构疏松，大孔发育，有垂直节理，具备构成湿陷性的条件，所以在新黄土及深度较浅的地方具有湿陷性。
3.2湿陷性黄土在形成区域上的变化
从图1-1可以看出湿陷性黄土主要分布在黄河及其支流处。分布特点是有西北黄土湿陷性较强，东南部黄土湿陷性较弱。
依据占主流的“风成说”，中国黄土是石英等粉砂物质经风力吹扬搬运而堆积在异地的粉尘，再经干旱、半干旱气候条件下的“黄土化”过程而形成的。而风成说有以下3点特性：
1. 黄土的厚度均匀。
2. 从西北向东南颗粒越来越细。
3. 矿物成分与当地基岩不同。
根据黄土地区的黄土性质，靠近西北部，黄土的风积物颗粒粗，粘土含量较少，孔隙不均匀。靠近东南向，黄土风积物颗粒细，粘土含量多，密实度较大。探究这种性质对湿陷性的成因的影响从风化作用作出解释。离“风源”较近的西北地区，由于风力作用，将大颗粒物质搬运至此并就地堆积，另外，这个地方的风蚀作用大，易形成各种各样的大孔隙，具备形成黄土湿陷性的先决条件。而在东南部，离“风源“较远的地方，风力将细颗粒的粉尘、粘粒带到此处，且风蚀作用小，经过压密、成壤作用使得此处土质均匀，密实度高，孔隙不多，因此不具备形成湿陷性的条件。
3.3湿陷性黄土的微结构
黄土显微结构是指在显微镜下观察到的构成土体的骨架颗粒特征、孔隙特征、胶结物的赋存状态和类型以及它们在空间上的总体排列形式。对于研究黄土的湿陷性有很大帮助。黄土微结构可以分为单拉架空孔隙结构、球拉架空孔隙结构、粒间孔隙结构、凝块架空孔隙结构、粒状镶嵌结构、基底胶结孔隙结构6种类型。总体来说，黄土显微结构存在区域性变化规律，由西北的粒状、架空接触式结构，逐渐过渡为东南的凝块、镶嵌胶结式结构。
我们知道，西北地区黄土高原的黄土微结构特征在地域上有明显的变化规律。在地域上，自西北向东南，黄土的显微结构由支架一镶嵌孔隙结构组合过渡为胶结结构组合，黄土的工程性质相应的由差变好。胶结方式由接触式胶结、未胶结、孔隙大、密实度低到基底式胶结、孔隙小、密实度高，由完全具备湿陷性条件到不具备湿陷性条件，故微结构的发育类型的不同对产生湿陷性黄土的成因有显著影响。
3.4湿陷性黄土的成壤环境
黄土在形成过程中，经历了一系列的成壤过程。不同的环境下的形成的土壤不同，对黄土的湿陷性影响也不同。干旱条件下发育的土壤湿陷性强，半干旱和半湿润条件下发育的土壤湿陷性弱，湿润条件下发育的土壤不具湿陷性。
干旱条件下产生的土壤湿陷性比湿润条件下的湿陷性要强很多，这是由于湿润条件下植被发育，植物和其他生物产生的腐殖质很好的固结了当地的土壤，使得孔隙小、密实度高，而干旱条件下形成的土壤很易被风化剥蚀，使得土中的孔隙大，土质疏松。故湿润与干旱2种条件下形成的土壤由不具备湿陷性条件到具备湿陷性条件。故成壤环境对黄土湿陷性的成因有影响。
参考文献：
1.张宗枯，我国黄土类土显微结构的研究[J]，地质学报，1964 44(33): 357-364
2.刘东生等，黄土与环境北京:科学出版社，1985 6—8
3.郑晏武.中国黄土的湿陷性，北京:地质出版社，1982.
4.刘东生等，中国的黄土堆积[M]，科学出版社，1965
5. 李雨浓.影响黄土湿陷性系数因素的分析[J].世界地质2007,26(1):108-113.
关键词:湿陷性黄土湿陷系数微结构
一、 湿陷性黄土概述
黄土是以粉粒为主，含碳酸盐，具大孔隙，质地均一，无明显层理而有显著垂直节理的黄色堆积物。是第四纪干旱和半干旱气候条件下形成的一种特殊沉积物。湿陷性是在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的性质。具有湿陷性的黄土称为湿陷性黄土。
大量资料证明，湿陷性黄土形成时期一般为全新世和上更新世。中更新世和下更新世产生的黄土一般不具有湿陷性。我国湿陷性黄土的分布主要是黄江中下游地区。湿陷性黄土主要分布在黄河及其支流惶水、大通河、渭河、径河、延河、洛河及汾河等河谷地区。我国湿陷性黄土分区图(如图1-1)。
图1-2我国湿陷性黄土分区图
二、 湿陷性黄土的物理力学性质
湿陷性黄土的工程性质具有如下的一些特征：
1. 塑性较弱，液限一般为26－34％，塑限常在16－20％之间，塑性指数多在8－14之间。
2. 含水较少，天然含水量一般在10－25％之间。
3. 压实程度很差，孔隙较大，孔隙率高，常为45－55％(孔隙比0.8－1.1)，干容重常仅1.3－1.5
4. 透水性较强，具有明显的各向异性，垂直方向比水平方向要强得多，渗透系数可大数倍甚至数十倍。
5. 强度较高。尽管孔隙率很高，但压缩性仍属中等，抗剪强度较高。但新近堆积黄土(Q4)土质松软，强度低，压缩性高。
三、 湿陷性黄土成因
湿陷性黄土发生湿陷的原因较复杂，是由多种因素造成的。其根本原因是湿陷性黄土具有有利于湿陷的成分和结构。即：
1. 具有大量的孔隙，尤其是大孔隙，这是是否具有湿陷性和湿陷性强弱的基础；
2. 粒间的连结因水分增加而易于削弱和破坏；
3. 粉粒含量较高，粘粒含量低。
上面3个因素是影响湿陷性的主要原因，将其用于分析湿陷性黄土的成因上
是很有帮助的。下面针对以下几点来分析其成因：
3.1湿陷性黄土在垂向和地层的变化
对于此问题，前人已作过一些研究，发现黄土湿陷性随深度增加呈减小的趋势。（如图3-1）
图3-1甘肃黄土湿陷系数随深度的变化
从图中我们可以明显发现不同地区的湿陷系数随着深度的增加减小，反映了黄土湿陷性随深度增加而变化的真实规律。
从另一方面，根据地层自上而下的新老关系，由下老上新的地层层序规律，可知最先形成的黄土在几百万年的压密阶段，使得孔隙比变得很小，土质致密，不够形成湿陷性的先决条件，故在老黄土且深度较深的地方不具有湿陷性。而新黄土没有经历长时间的压密阶段，出露面大，易遭风蚀侵化，土质不均匀，结构疏松，大孔发育，有垂直节理，具备构成湿陷性的条件，所以在新黄土及深度较浅的地方具有湿陷性。
3.2湿陷性黄土在形成区域上的变化
从图1-1可以看出湿陷性黄土主要分布在黄河及其支流处。分布特点是有西北黄土湿陷性较强，东南部黄土湿陷性较弱。
依据占主流的“风成说”，中国黄土是石英等粉砂物质经风力吹扬搬运而堆积在异地的粉尘，再经干旱、半干旱气候条件下的“黄土化”过程而形成的。而风成说有以下3点特性：
1. 黄土的厚度均匀。
2. 从西北向东南颗粒越来越细。
3. 矿物成分与当地基岩不同。
根据黄土地区的黄土性质，靠近西北部，黄土的风积物颗粒粗，粘土含量较少，孔隙不均匀。靠近东南向，黄土风积物颗粒细，粘土含量多，密实度较大。探究这种性质对湿陷性的成因的影响从风化作用作出解释。离“风源”较近的西北地区，由于风力作用，将大颗粒物质搬运至此并就地堆积，另外，这个地方的风蚀作用大，易形成各种各样的大孔隙，具备形成黄土湿陷性的先决条件。而在东南部，离“风源“较远的地方，风力将细颗粒的粉尘、粘粒带到此处，且风蚀作用小，经过压密、成壤作用使得此处土质均匀，密实度高，孔隙不多，因此不具备形成湿陷性的条件。
3.3湿陷性黄土的微结构
黄土显微结构是指在显微镜下观察到的构成土体的骨架颗粒特征、孔隙特征、胶结物的赋存状态和类型以及它们在空间上的总体排列形式。对于研究黄土的湿陷性有很大帮助。黄土微结构可以分为单拉架空孔隙结构、球拉架空孔隙结构、粒间孔隙结构、凝块架空孔隙结构、粒状镶嵌结构、基底胶结孔隙结构6种类型。总体来说，黄土显微结构存在区域性变化规律，由西北的粒状、架空接触式结构，逐渐过渡为东南的凝块、镶嵌胶结式结构。
我们知道，西北地区黄土高原的黄土微结构特征在地域上有明显的变化规律。在地域上，自西北向东南，黄土的显微结构由支架一镶嵌孔隙结构组合过渡为胶结结构组合，黄土的工程性质相应的由差变好。胶结方式由接触式胶结、未胶结、孔隙大、密实度低到基底式胶结、孔隙小、密实度高，由完全具备湿陷性条件到不具备湿陷性条件，故微结构的发育类型的不同对产生湿陷性黄土的成因有显著影响。
3.4湿陷性黄土的成壤环境
黄土在形成过程中，经历了一系列的成壤过程。不同的环境下的形成的土壤不同，对黄土的湿陷性影响也不同。干旱条件下发育的土壤湿陷性强，半干旱和半湿润条件下发育的土壤湿陷性弱，湿润条件下发育的土壤不具湿陷性。
干旱条件下产生的土壤湿陷性比湿润条件下的湿陷性要强很多，这是由于湿润条件下植被发育，植物和其他生物产生的腐殖质很好的固结了当地的土壤，使得孔隙小、密实度高，而干旱条件下形成的土壤很易被风化剥蚀，使得土中的孔隙大，土质疏松。故湿润与干旱2种条件下形成的土壤由不具备湿陷性条件到具备湿陷性条件。故成壤环境对黄土湿陷性的成因有影响。
参考文献：
1.张宗枯，我国黄土类土显微结构的研究[J]，地质学报，1964 44(33): 357-364
2.刘东生等，黄土与环境北京:科学出版社，1985 6—8
3.郑晏武.中国黄土的湿陷性，北京:地质出版社，1982.
4.刘东生等，中国的黄土堆积[M]，科学出版社，1965
5. 李雨浓.影响黄土湿陷性系数因素的分析[J].世界地质2007,26(1):108-113.