宇 潔，羅新杰，王現(xiàn)國

(1.河南省欒川地質(zhì)礦產(chǎn)局，河南 洛陽471500;2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，河南鄭州450053)

豫西(河南西部)黃河流域是黃河泥沙的產(chǎn)區(qū)之一，也是黃河流域土壤侵蝕最強(qiáng)烈的地區(qū)之一［1］。區(qū)內(nèi)黃河河道主要處于晉豫峽谷之中，河寬多為400～600 m，兩岸支流水系十分發(fā)育，流域面積2.7萬 km2，年均產(chǎn)沙量3 258萬 t，其中含粗泥沙867.77萬 t。嚴(yán)重的水土流失不僅使區(qū)內(nèi)土壤貧瘠、生態(tài)環(huán)境惡化，而且也使黃河下游泥沙、洪水問題更加嚴(yán)峻。研究分析豫西黃河流域土壤侵蝕的類型及其特征，對(duì)于區(qū)內(nèi)水土流失防治、生態(tài)重建及黃河下游河道整治都具有十分重要的意義。

1 豫西黃河流域土壤侵蝕的地質(zhì)環(huán)境

1.1 自然地理特征

1.1.1 氣候特征

氣候因素主要指降雨和大風(fēng)。區(qū)內(nèi)年降雨量由南部、西部地區(qū)的500～1 000 mm，向東北部遞減為500～600 mm。黃土區(qū)因降雨造成侵蝕最活躍的是年降雨量400～500 mm的地區(qū)，這一降雨范圍幾乎涵蓋了整個(gè)研究區(qū)。統(tǒng)計(jì)分析表明，＞50mm的暴雨出現(xiàn)幾率較高，因其多數(shù)是局部暴雨，對(duì)全區(qū)侵蝕產(chǎn)沙的影響有限;＞50 mm暴雨的侵蝕影響一般較大，尤其是雨量大、雨強(qiáng)大、籠罩面積廣的暴雨，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的侵蝕。

1.1.2 植被特征

研究區(qū)植被分帶可分為森林地帶、森林草原地帶、草原地帶，以森林草原地帶面積最廣，是研究區(qū)內(nèi)的主要植被帶。由于歷史上的人為破壞，黃土分布區(qū)天然植被幾乎全部被毀，梁峁坡僅有稀疏的草被、次生灌叢或矮林，許多地方幾近光禿，喬木林分布的地方林分結(jié)構(gòu)簡單、郁閉度低，尤其是地表缺乏枯枝落葉層，植被已起不到保護(hù)巖土免遭侵蝕的作用［2］。

1.2 侵蝕巖土特征

研究區(qū)易侵蝕巖土總體上可分為兩大類，即松散巖類和碎屑巖類。松散巖類地層以黃土為主，碎屑巖類抗侵蝕強(qiáng)度不一，其中中生界碎屑巖類普遍易侵蝕，三疊系碎屑巖類抗侵蝕能力較強(qiáng)，二疊系上石盒子組碎屑巖則為易侵蝕巖。

1.2.1 松散巖類

(1)分布及物理力學(xué)性質(zhì)特征。大部分地區(qū)黃土層厚度超過50 m，最大厚度可達(dá)200 m。晚新生代以來各種地層發(fā)育完好，三趾馬紅土(N2)、午城黃土(Q1)、離石黃土(Q2)、馬蘭黃土(Q3)等均有分布，其中以離石黃土分布厚度最大，馬蘭黃土分布最廣。馬蘭黃土結(jié)構(gòu)松散，垂直節(jié)理及大孔隙發(fā)育，有機(jī)質(zhì)含量低，易溶鹽含量高，具濕陷性，天然含水量低，吸水性強(qiáng)，飽和后幾十秒或數(shù)分鐘內(nèi)即可全部崩解，抗水蝕能力極差。

(2)顆粒組成特征。上更新統(tǒng)黃土主要分布在三門峽地區(qū)，厚度由北向南逐漸變薄，而≥0.05 mm的粗顆粒含量由65%左右變?yōu)?0%左右;中更新統(tǒng)黃土主要分布在洛陽境內(nèi)，由南向北厚度變大，最厚可達(dá)100多m，≥0.05 mm的粗顆粒含量由北部的60%左右向南變?yōu)?0%左右?？傮w上看，黃土的顆粒組成主要集中在0.005 mm以上，占到顆粒組成的78%～90%。

(3)礦物成分特征。研究區(qū)北部馬蘭黃土中的石英和長石的含量在50%以上，南部含量為30% ～40%;云母含量北部高于南部;少量的重礦物含量南、北部無明顯變化。離石黃土北部的石英和長石含量為30%～40%，南部含量＜30%，北部高于南部，細(xì)粒中少量的重礦物含量北部低于南部，這可能與風(fēng)向有關(guān)。

(4)微結(jié)構(gòu)特征。黃土的結(jié)構(gòu)是一個(gè)三維空間體系，它由黃土的骨架顆粒、膠結(jié)物和孔隙三個(gè)基本部分組成。研究區(qū)黃土一般可劃分為6種結(jié)構(gòu)類型，即:①粒狀、架空、接觸結(jié)構(gòu);②粒狀、架空、接觸—膠結(jié)結(jié)構(gòu);③粒狀、架空、膠結(jié)結(jié)構(gòu);④粒狀—凝塊、架空膠結(jié)結(jié)構(gòu);⑤粒狀—凝塊鑲嵌、膠結(jié)結(jié)構(gòu);⑥凝塊、鑲嵌、膠結(jié)結(jié)構(gòu)［3］。

1.2.2 碎屑巖類

(1)微結(jié)構(gòu)及化學(xué)性質(zhì)特征。劉家溝組、和尚溝組及上石盒子組沙巖特征變化不大，基本為沙狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，主要碎屑礦物成分為長石、石英，填隙物為泥質(zhì)、鈣質(zhì)或鐵質(zhì);碎屑含量40% ～90%，膠結(jié)物10% ～30%，雜基 ＜10%;顆粒形態(tài)為次圓狀、棱角狀—次棱角狀，表面光滑、較圓滑;顆粒接觸為飄浮式—點(diǎn)接觸，基底式、孔隙式或混合式膠結(jié);成巖后變化為易風(fēng)化、易軟化，風(fēng)化后疏松。

(2)物理力學(xué)性質(zhì)特征。在干燥情況下，易風(fēng)化基巖質(zhì)地非常堅(jiān)硬，不容易被侵蝕，遇水后發(fā)生軟化，一方面顆粒間內(nèi)聚力大大降低，呈松散狀，極易被水力沖刷、搬運(yùn)，另一方面基巖遇水后發(fā)生軟化，在冷熱、干濕等作用下，母巖發(fā)生風(fēng)化崩解形成巖屑，風(fēng)化松散巖屑附著在坡面或在重力作用下瀉溜堆積到坡腳，形成扇形的坡積裙，這些松散的風(fēng)化物在水力作用下被搬運(yùn)到下游溝道及河道，最終被輸送到黃河，成為黃河的主要粗沙來源之一。

1.3 地貌特征

在漫長的地質(zhì)演變過程中，研究區(qū)歷經(jīng)多期構(gòu)造變動(dòng)和地表各種外營力綜合作用，以致形成現(xiàn)今的地貌特征［4］。

1.3.1 黃土地貌

黃土地貌是研究區(qū)主要的地貌類型，西從三門峽黃河沿岸東到鄭州黃河沿岸廣泛分布。

(1)黃土丘陵溝壑區(qū)。黃土丘陵溝壑區(qū)僅分布于洛陽、鄭州一帶，地表切割較弱，相對(duì)切割深度一般＜50 m，谷坡較緩，溝壑密度小于3 km/km2?，F(xiàn)代風(fēng)沙及馬蘭黃土覆蓋較薄，離石黃土構(gòu)成梁峁主體，下伏第三系紅土、中生界碎屑巖，地表植被發(fā)育較差，基巖表面風(fēng)化剝蝕強(qiáng)烈。

(2)山間黃土盆地區(qū) 。山間黃土盆地區(qū)分布于澠池、洛寧、宜陽等地，為山間凹地經(jīng)流水堆積作用形成的次生黃土山間低地，最大厚度可達(dá)100 m。黃土盆地底部平坦，邊緣地帶已切割成梁狀黃土丘陵。

(3)黃土梁峁溝壑區(qū)。黃土梁峁溝壑區(qū)分布于三門峽黃河沿岸廣大地區(qū)，為典型的黃土丘陵地貌。區(qū)內(nèi)廣布新生界黃土，厚度一般為40～100 m，是切割最為破碎的地貌類型，溝壑密度可達(dá)4 km/km2以上，溝谷切割深度一般大于200 m，形成黃土梁與峁的混合形態(tài)，黃土喀斯特、黃土陷穴、黃土橋及黃土柱等微地貌發(fā)育。

(4)黃土殘塬溝壑區(qū)。黃土殘塬溝壑區(qū)分布于孟津、鞏義、滎陽等地，塬面平坦，寬0.5～1 km，長數(shù) km，由西向東漸低，坡度小于5°。塬面周圍地形破碎、溝谷深切，溝底多切穿第三系紅土、基巖，溝頭附近可見黃土陷穴。

1.3.2 河流谷地

河流谷地分布于黃土丘陵溝壑區(qū)內(nèi)，系由流水長期侵蝕形成的寬闊谷地，寬數(shù)百米至數(shù)千米，谷地平坦開闊，并有流水沉積物堆積，各谷地高程不等，多北高南低、東高西低。區(qū)內(nèi)較大的河流谷地有伊洛河、青龍澗河、宏農(nóng)澗河、蒼龍澗河、澗河、黃水河等。

1.3.3 基巖山地

基巖山地主要分布于研究區(qū)西部，由變質(zhì)巖、巖漿巖、碳酸鹽巖及碎屑巖組成，海拔大多在500 m以上，相對(duì)高差200～2 000 m。此外，還分布有諸多基巖低山。

2 土壤侵蝕環(huán)境類型

豫西黃河流域土壤侵蝕強(qiáng)烈，生態(tài)環(huán)境脆弱，是各種侵蝕營力在特定的地質(zhì)環(huán)境條件下綜合作用發(fā)生遷移的結(jié)果。依據(jù)研究區(qū)不同地質(zhì)環(huán)境特征，主要考慮地形地貌類型和地層巖性的差異，將研究區(qū)土壤侵蝕環(huán)境類型劃分為如下3種類型區(qū)。

2.1 基巖山地丘陵侵蝕環(huán)境類型

該類型主要分布于豫西山區(qū)，其地貌主要為基巖中低山、丘陵，基巖由難侵蝕的變質(zhì)巖、火成巖、灰?guī)r和較難侵蝕、易侵蝕的古、中生界沙泥巖組成。

該類型侵蝕復(fù)雜，重力侵蝕、水蝕交替作用，由于基巖以泥質(zhì)膠結(jié)為主，遇水易軟化、疏松甚至溜沙，加上氣候干燥、溫差變化大，故基巖表層風(fēng)化極為嚴(yán)重，為瀉溜侵蝕及水力侵蝕提供了豐富的巖屑。夏秋暴雨季節(jié)水力侵蝕強(qiáng)烈，冬春有風(fēng)蝕，瀉溜侵蝕則貫穿于一年四季，基巖崩塌、滑坡也較常見，溝谷泥石流也有發(fā)生。如大湖峪基巖滑坡屬特大型滑坡，多次發(fā)生滑動(dòng)，使數(shù)萬 m3的巖土進(jìn)入河道，幾次造成河道堵塞。該類型區(qū)年土壤侵蝕模數(shù)為200～5 000 t/km2。該區(qū)應(yīng)加強(qiáng)基巖崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)現(xiàn)象形成機(jī)理和防治措施的研究，采取工程或非工程措施對(duì)重要的崩塌、滑坡、泥石流進(jìn)行有效治理，是減少區(qū)內(nèi)水土流失的重要途徑之一。

2.2 黃土塬梁峁丘陵侵蝕環(huán)境類型

該類型為研究區(qū)最為重要的巖土侵蝕環(huán)境類型，包括黃河南岸的廣大黃土分布區(qū)。區(qū)內(nèi)黃土分布廣、厚度大，近代地質(zhì)作用活躍。地形差異明顯，梁峁起伏，溝壑縱橫，侵蝕作用不斷加劇，水蝕、重力侵蝕強(qiáng)烈，各種侵蝕形態(tài)發(fā)育，是多沙粗沙的重要產(chǎn)區(qū)。由于受黃土巖性、黃土下墊面地層巖性以及地貌、氣候等因素的影響，侵蝕在地域上具有明顯的差異。如黃河沿岸為黃土蓋頂石質(zhì)梁狀溝壑地貌，溝深坡陡，多為窄V形谷，切割深度200～300 m，溝壑密度高達(dá)5～6 km/km2，黃土大部分已被侵蝕，僅在梁頂或斜坡低洼處有少量保留，基巖裸露;黃土梁坡淺溝、切溝發(fā)育，沙泥巖谷坡瀉溜、崩塌等重力侵蝕時(shí)有發(fā)生。巖土侵蝕主要包括黃土梁峁頂面侵蝕、坡面侵蝕、滑坡、懸溝侵蝕、潛蝕、谷底側(cè)向侵蝕、谷底下切侵蝕等，年土壤侵蝕模數(shù)1 000～10 000 t/km2。該區(qū)應(yīng)加強(qiáng)黃土地貌演化與形成機(jī)制的研究，尤其是加強(qiáng)黃土邊坡穩(wěn)定性和泥沙運(yùn)移機(jī)理研究，防止黃土崩塌、滑坡、泥流的發(fā)生，加強(qiáng)溝道徑流調(diào)控體系優(yōu)化配置，修建泥沙攔截工程，控制入河入庫泥沙，加強(qiáng)小流域治理植物措施與工程措施優(yōu)化配置，在加快人工治理的同時(shí)，注重發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力，把造林、種草、基本農(nóng)田建設(shè)、治溝工程建設(shè)生態(tài)自我修復(fù)措施有機(jī)結(jié)合起來，統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)籌安排，改善區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境，保護(hù)水土地資源，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處。

2.3 河谷侵蝕環(huán)境類型

該類型系指研究區(qū)黃河較大的一級(jí)支流，依其河谷侵蝕特征的不同，可分為水蝕(側(cè)蝕)寬谷階地型及水蝕(下蝕)峽谷型。上述兩種類型的侵蝕具有明顯的分布規(guī)律:水蝕(側(cè)蝕)寬谷階地型分布于河流的中游地段，河谷寬闊，河漫灘及一級(jí)階地發(fā)育，河床及漫灘均為現(xiàn)代河流堆積，兩岸下部多出露基巖，河道較窄，有常流水;水蝕(下蝕)峽谷型分布于河流的下游地段，其主要特點(diǎn)是河谷狹窄，河漫灘不明顯，河床基巖裸露，無現(xiàn)代河流堆積，有的河段切入基巖形成谷中谷或基巖陡坎跌水，河谷有常流水。該類型侵蝕區(qū)年土壤侵蝕模數(shù)多在200～10 000 t/km2之間，局部地方大于10 000 t/km2。該區(qū)應(yīng)加強(qiáng)河流地貌演化的研究，尤其是加強(qiáng)河岸邊坡穩(wěn)定性和河流泥沙運(yùn)移機(jī)理研究，對(duì)不穩(wěn)定河岸進(jìn)行加固治理，防止河岸崩塌、滑坡的發(fā)生。

除上述幾種侵蝕環(huán)境類型外，區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)如礦山開采造成了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的破壞，可稱為人為侵蝕環(huán)境類型。在礦業(yè)開采區(qū)人為巖土侵蝕也很嚴(yán)重，如義馬、宜洛、偃龍、滎鞏煤田、欒川鉬礦及小秦嶺金礦等開發(fā)區(qū)。礦產(chǎn)開采造成大量巖土體剝離、堆積和擾動(dòng)，破壞了原有地表形態(tài)，降低了土壤的抗侵蝕能力。根據(jù)煤礦礦區(qū)的試驗(yàn)資料，松散堆積物的泥沙起動(dòng)拖曳力為原生土壤的1/3左右，松散堆積物區(qū)的徑流系數(shù)減小60%～75%，從而導(dǎo)致地表入滲加大，土體含水量增加，使土體極易達(dá)到飽和，降低了土體的凝聚力和內(nèi)摩擦角，從而降低了土壤的抗蝕性［3，4］，形成土壤侵蝕新的物源和觸發(fā)機(jī)制。河道、灘地及其附近開礦使大量泥沙直接進(jìn)入河道，大大增加了河流泥沙。小秦嶺金礦開發(fā)區(qū)曾多次發(fā)生礦山泥石流，使大量的礦山廢渣被沖入三門峽水庫或黃河支流河道，造成水庫和河道淤積。礦山泥石流是礦區(qū)的主要環(huán)境地質(zhì)問題之一，對(duì)泥石流進(jìn)行綜合防治，應(yīng)以控制人為棄土棄渣為主，修建排疏工程和棄土棄渣場為輔，積極實(shí)施各項(xiàng)水土保持治理措施，政府部門應(yīng)采取行政、法律等手段，嚴(yán)禁采礦棄土棄渣的亂堆濫放，閉坑礦山要及時(shí)進(jìn)行礦山環(huán)境恢復(fù)。

3 結(jié)語

豫西黃河流域地貌類型復(fù)雜，主要有基巖山地、黃土地貌、河谷平原等。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，以大面積的抬升為主。地表巖性差異大，黃土及黃土狀土壤廣泛分布，降雨集中且多暴雨，植被覆蓋度在5% ～75%之間，不同地區(qū)的植被覆蓋有很大差別。人類活動(dòng)強(qiáng)烈，尤其是礦業(yè)開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響十分嚴(yán)重。因此，深入開展區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境演化、環(huán)境地質(zhì)問題調(diào)查評(píng)價(jià)、巖性結(jié)構(gòu)差異與抗侵蝕能力、泥沙和粗泥沙遷移與落淤和氣候演化對(duì)土壤侵蝕強(qiáng)度變化模式的研究，加強(qiáng)水土保持工作，對(duì)于黃河的治理與開發(fā)以及區(qū)內(nèi)生態(tài)建設(shè)具有重要的意義。

［1］徐建華，呂光圻，張勝利，等.黃河中游多沙粗沙區(qū)區(qū)域界定及產(chǎn)沙輸沙規(guī)律研究［M］.鄭州:黃河水利出版社，2000.

［2］蘇人瓊，楊勤業(yè)，關(guān)志華.黃河流域?yàn)?zāi)害環(huán)境綜合治理對(duì)策［M］.鄭州:黃河水利出版社，1997.

［3］董兆祥，王彥祺，張明義，等.礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題的預(yù)測與防治［M］.北京:地質(zhì)出版社，1997.

［4］陳永宗，景可.黃土高原現(xiàn)代侵蝕與治理［M］.北京:科學(xué)出版社，1988.

［5］景可，盧金發(fā)，樊季陽，等.黃河中游侵蝕環(huán)境特征和變化趨勢［M］.鄭州:黃河水利出版社，1997.

［6］王現(xiàn)國.豫西黃河流域土壤侵蝕現(xiàn)狀研究［J］.人民黃河，2005，(3).