黄土地质学
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黄土地质学范文第1篇
【关键词】 陇东 黄土 滑坡
随着西部经济建设的飞速发展，特别是近年来能源开发、工程建设的重点区域逐步转移到西北黄土地区，所以对于黄土滑坡灾害的研究变得尤为重要。黄土滑坡作用是造成黄土塬土壤侵蚀、水土流失的重要方式，直接影响着黄土塬区沟谷体系的形成与发展，与水蚀破坏作用一样，都是土壤侵蚀研究的重要领域。
1 黄土塬地貌及水文背景
陇东位于甘肃省东部，范围东至子午岭、南临泾河、西接六盘山、北至白于山分水岭一线，总面积约3万平方千米。该地区属黄土高原的中部，黄土发育最为典型，从中新世纪晚期，经上新世、更新世和全新世，连续沉积，厚度达300多米，属黄土高原丘陵沟壑区，黄土残塬及沟壑发育，为典型的黄土梁峁状丘陵地貌特征。峁梁以下的冲沟、河沟和河流下切强烈，冲沟横剖面多呈u形谷，次为v型谷。
该区年平均降水量约350―550mm，且多以暴雨形式集中在7―9月。其中，黄土塬梁峁区主要依靠大气降水补给，往往降雨来不及入渗就以地表径流的形式排泄，入渗量很少，补给缺乏。黄土塬区，地势平坦，可以充分接受大气降水入渗补给，形成良好的含水层。
2 滑坡类型
黄土滑坡是指土体的剪切力超过了软弱构造层面的强度，从黄土陡崖向下突然滑动的地貌改造作用与过程.是重力侵蚀的重要形式之一。根据现场实地调查验证，该地区按其滑体的物质组成分成如下几类：（1）黄土内部滑坡：即主滑动面完全产生在黄土层中。黄土分布区一般较干旱，地下水的主要来源是降雨。雨水沿着黄土孔隙渗入，使得黄土坡潜水位升高。黄土孔隙大，遇水会产生湿陷，在降雨丰富的季节，土体一方面由于水的作用会产生不同程度的湿陷，另一方面由于水的渗入使得土体自重增加，坡体上部会出现一系列的张裂缝，这些裂缝又使得水向下渗流的速度加快，土体抗剪强度会随着含水量不断增加不断降低，最终导致斜坡变形、破坏直至滑坡发生。（图1庆阳某黄土塬边坡剖面示意图）此类滑坡分为以下三类：①Q3黄土滑坡：此类滑坡的滑动面产生于Q3黄土与下伏古土壤接触面上，或产生于Q2黄土的古土壤顶面，滑体主要由Q3黄土所组成或部分有Q2黄土的成分。②Q3+Q2黄土滑坡：此类滑坡的滑动面主要产生于N2红土的顶部风化层中，滑体主要由Q3+Q2所组成。③Q3+N2黄土滑坡：此类滑坡的滑动面产生于N2红土中，滑体物质由Q3黄土及N2红土所组成。（2）黄土―砾石―基岩斜坡：该类斜坡在坡角部位，有基岩及夹在黄土和基岩之间的砾石层，主要分布于河谷阶地。主滑面位于含水量高或饱水的黄土与下伏泥岩、页岩接触面。滑体物质由上部黄土与下伏泥岩、页岩、砂岩互层组成，在滑坡舌部可发现黄土包裹泥岩、页岩的现象。
3 成因分析
影响黄土滑坡因素主要有地形地貌、地层岩性、降雨、人类工程活动等，黄土边坡灾害的产生是在多种因素共同作用下的结果。（1） 地形地貌。在黄土地区，由于新构造运动的间歇性、差异性，形成了特殊的黄土台塬及黄土梁，强烈的河流下切及后期黄土的堆积，形成高陡的边坡外形，为滑坡的产生提供了动力条件，各种构造结构面控制了滑坡滑动面的空间位置及滑坡的时空分布。黄土沟谷地形坡度陡峭，沟谷切割较深，沟谷的谷缘线以下地形坡度接近或大于黄土内摩擦角，稳定性差。这种独特的黄土侵蚀地貌为滑坡的产生提供了场所。（2）地层岩性。第四系中、上更新统（Q3、Q2）黄土组成，此类黄土结构疏松，孔隙发育；颗粒分选良好，以胶结型为主；垂直节理发育，透水性强，富含碳酸盐，遇水浸湿后强度显著降低。在黄土边坡上，受风化、卸荷和植物作用，黄土边坡易被冲蚀破坏，引起边坡失稳。（3）水动力特征。一是地表水下渗，黄土含水量增大，胶结物质的粘聚力减弱，易形成滑坡；二.降水入渗一方面增加土体自重，另一方面降低土体的粘聚力和内摩擦角，极易诱发滑坡。（4）人类活动。人类活动是触发滑坡的一个重要因素。随着经济开发的加强，在水力、地面建设、能源开发等活动导致了滑坡的多发。
4 结语
随着西部建设与能源开发的不断发展，对黄土滑坡灾害的研究变得尤为重要。陇东地区黄土特征比较明显，本文从该地区地貌特征、滑坡类型及其滑坡成因进行了简单的阐述，希望对施工设计有所帮助。
参考文献：
[1]田明中，程捷.第四纪地质学与地貌学 地质出版社.
黄土地质学范文第2篇
关键词 特殊岩土；岩土工程；地质条件；特性；分析
中图分类号P5 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）100-0141-02
在我国乃至世界范围内，建筑工程经常会遇到特殊岩土工程的地质问题，为工程的开发和建设带来麻烦和隐患。特殊岩土的不良特性是导致工程发生变形状况和各种地质灾害的直接原因。特殊岩土工程地质条件的特性成为全球岩土力学和工程地质学科普遍关注的问题。我国地大物博，特殊岩土种类呈多个类型，主要有膨胀土、软土、湿陷性黄土、盐渍土等等。本文主要针对典型的湿陷性黄土、膨胀土以及软土的工程地质条件特性进行分析，讨论工程建设中针对此三种特殊岩土地质条件的勘察和施工技术措施。
1 湿陷性黄土的工程地质条件特性及勘察施工技术措施
1.1 湿陷性黄土的工程地质条件特性分析
所谓湿陷性黄土，是指岩土结构在外界的压力作用下受到水的浸湿而产生破坏性影响，其结构变化产生明显的大幅度的附加下沉，即产生湿陷现象，黄土在受到水的浸泡后发生湿陷即成为湿陷性黄土。在湿陷性黄土中因为上覆土的自重压力作用下遭到水浸湿而成为湿陷的黄土属于自重湿陷性黄土，非上覆土的自重压力作用而遭到水浸湿成为湿陷的黄土属于非自重湿陷性黄土。湿陷性黄土在全球范围内分布较为广泛，我国的湿陷性黄土主要分布在干旱以及半干旱的气候地带湿陷性黄土的岩土工程地质条件特性表现为以下几点：
1）湿陷性黄土以的颗粒成分多呈50%～70%的粉粒组，其成分间存在的天然缝隙大多在1.0～1.1的范围内，自然空隙较大，压实程度差，其岩土结构多呈现出大垂直节理；
2）湿陷性黄土的压缩性差，其具有较高的抗剪强度，这是由于存在可溶性的岩胶结物同时还具有负空隙压力导致的。但在水的浸湿作用下，湿陷性黄土的这些特性被瓦解，导致其压缩性明显增强，表面的粘聚力消失，这就使岩土的抗剪强度快速降低从而导致湿陷的发生；
3）湿陷性黄土因为多呈现垂直节理，其渗透系数在垂直方向上多倍于水平方向。
1.2 湿陷性黄土的工程地质勘察和施工技术措施
湿陷性黄土进行岩土工程地质条件勘察的时期，必须首先对其进行湿陷性的正确评价，这是后续进行施工措施采取是否正确合理的先决条件。除了如同一般场地和地基的岩土工程勘察基本技术之外，应该着重对黄土的湿陷性等级进行正确的计算和评价。具体的勘察内容主要有：湿陷性和非湿陷性黄土的确定；自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土的判定；场地实现类型的判定；湿陷等级的判定以及湿陷起始压力的确定等等。另外对地下水位的变化和湿陷性黄土的物理力学特性进行掌握。做好准备的工作以便于根据工程的要求对工程的实施监理岩土工程评价体系和施工措施计划。
湿陷性黄土地基的工程施工措施要求将岩土的大孔隙结构破坏掉，改善岩土的不良物理力学特性，以将地基因为水浸的作用产生的湿陷变形减少或者消除。我国目前多采用换土垫层法、土桩挤密法、深基础法等等进行地基的处理。
2 膨胀土的程地质条件特性及勘察施工技术措施
2.1 膨胀土的工程地质条件特性分析
所谓膨胀土指的是由亲水性矿物岩土组成主要的岩土颗粒成分，而且具有失水后收缩、吸水后膨胀的变形特性的粘性土。膨胀土多分布于我国南方的中西部地区。膨胀土的伸缩性很强，其发生变化以所处环境的含水量为主要影响条件，其力学特性也是其发生变化的主要因素。膨胀土的膨胀率较高，大可达到10%的膨胀率，其收缩率大的可达到0.7～1.0，而且其缩胀具有可逆性。对于工程建筑而言，地基的含水量仅仅发生1%的微小变动便会产生来自水平方向和垂直方向双方面的膨胀变形。
2.2 膨胀土的工程地质勘察和施工技术措施
对于膨胀土图的勘察主要以土质的含量及其物理力学特性为先决条件对膨胀土的形成年代，及其范围分布进行勘察，当检测土质中的水含量大于5%，且土质塑限在13%以下，即可进行膨胀土的确定。另外进行膨胀土的物理力学测试，判定其膨胀力，还需对膨胀土进行级别的判定，以便于进行膨胀土工程特性的评价，结合工程需要采取合理的施工措施。对膨胀土进行地基的处理首先在工程设计上进行合理的建筑场地的选择，结合地区的地理环境和地质状况和建筑需要设计合理的施工方案。可采用化学方法或者换土的方法将地质问题从根本上进行解决。也可采用桩基或者深埋的方法，同时结合建筑物的结构处理方法进行工程地质问题的解决。
3软土的程地质条件特性及勘察施工技术措施
3.1软土的工程地质条件特性分析
软土指的是在自然状态下，空隙大于等于1.0、含水量超过液限的细粒土。多为灰黑色的淤泥质土和泥炭质土。在我国，软土主要分布在东南沿海地带，在我国中西部的沼湖地区也有分布。软土在自然状态下含水量超过液限，其天然孔隙较大，通常大于等于1.0，具有很强的压缩性；软土强度较低，渗透系数小，其灵敏度较高，高者甚至可达到8～9。软土在较大的地震力的作用之下很容易发生震陷。
3.2 软土的工程地质勘察和施工技术措施
除了一般场地地基的勘察技术要求之外，对于软土的场地和地基勘察还应该着重对于软土的详细情况的勘察。包括：软土的成因、类型的判定、分布的区域、层理结构的特点。另外对表面硬壳层的厚度、下伏硬土层的深度和范围以及对暗埋的沟坑的深度和填充状况进行了解。结合工程需要和地基对软土的影响进行施工前合理的施工方案的设计。
如果建筑物相邻高矮层具有较大差异的荷载，要对其在变形上的差异和影响作用进行分析；如果地面堆载存在大面积的情况，要对邻近的工程建筑的影响加以考虑。可采用分层总和法进行地价沉降的计算，对于上层为硬质涂层下层为软土层的地基需验算下卧层。
参考文献
黄土地质学范文第3篇
关键词：地质学基础;室内实验;野外实习;实践，探索
中图分类号：G646 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）41-0035-03
《地质学基础》是高等师范地理科学专业的一门重要的专业基础必修课[1]。众所周知，地质学是研究地球的一门自然科学，其侧重于研究地球的地下部分，是地球科学的重要组成部分。地质学的主要任务是研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律[2]，为人类的生活、生产和发展服务。地质学的研究方法包括野外调查、室内实验和模拟实验及历史比较法[2]，客观上决定了它的实践性，不参加必要的室内和野外实践，要想从事地质学的学习和研究是不可能的。所以，《地质学基础》课程作为一个地质学这个学科的“浓缩版本”，同样也具有很强的实践特性。因此有目的地开展《地质学基础》课程的见习实践活动，不仅很有必要，而且对掌握《地质学基础》课程的精髓意义重大。《地质学基础》课程的见习分室内实验和野外实习两大部分。作为长期从事《地质学基础》课程的见习实践者，笔者有责任、有义务对以往的实践活动进行总结，希望这些工作能对该门课程的见习有所帮助。
一、《地质学基础》课程的室内实验
《地质学基础》课程中很重要一部分内容涉及地壳及上地幔的物质组成。元素组成矿物，矿物组成岩石，岩石形成岩石圈。岩石圈的运动实际上就是板块运动的重要内容。因此，认识并掌握重要的矿物类型和岩石类型对于进一步学习和掌握地质学的相关理论和研究，意义重大。需要指出的是，和传统的物理、化学实验不同，矿物和岩石的实验主要是认识实习。室内实验的核心就是掌握矿物、岩石肉眼鉴定的方法，具体来讲，就是凭借放大镜、小刀、条痕板、稀盐酸等简单工具和化学试剂对矿物的物理性质和化学性质进行判断[3]，识别出矿物，然后根据矿物组合规律确定岩石名称。
1.矿物的室内实验。①实验教学目的和要求：认识矿物的形态和重要的物理性质，矿物的物理性质的核心是光学性质和力学性质，其中矿物光学性质主要包括颜色、条痕、光泽和透明度;而力学性质主要包括硬度、解理和断口等，要求实习学生熟记摩氏硬度计，体会解理和断口之间的互为消长关系;学会肉眼鉴定矿物的方法;掌握常见矿物的重要鉴定特征。②实验项目具体内容，包括目的、内容、主要实验仪器、教学方式和实验预习等。③实验矿物的分类包括自然元素大类、硫化物大类、氧化物和氢氧化物大类、卤化物大类和含氧盐大类等五种类型。④注意区分经常容易混淆的矿物：比如自然金、黄铜矿和黄铁矿;方铅矿和辉锑矿;方解石、石英和萤石;等。
2.岩石的室内实验。①实验教学目的和要求：认识岩石的颜色、结构、构造和主要矿物成分特征;掌握常见岩石的肉眼鉴定方法和步骤。②实验项目具体内容，包括目的、内容、主要实验仪器、教学方式和实验预习等。③岩石分类包括火成岩、沉积岩和变质岩三大类。需要指出的是，对于三大类岩石的认识，注意必须兼顾认识岩石的结构和构造。譬如，在火成岩室内实验中，需要了解火成岩的分类原则，按照二氧化硅含量的不同，火成岩可分为超基性岩、基性岩、中性岩、酸性岩等四种类型;由于火成岩形成因岩浆活动的方式不同而分为喷出岩和侵入岩，因此火成岩的种类相对而言就显得比较复杂，例如中性岩既有喷出岩，又有侵入岩，即使二者化学成分相同，其岩石的面貌也会大相径庭。所以说认识和肉眼鉴定火成岩一定要从岩石的结构和构造入手，才能弄清其成因，从而正确地区分不同种类的岩石。同样，沉积岩和变质岩也应结合它们各自的结构和构造来进行肉眼识别，其中，沉积岩具有“成层”特征，即部分具有层理构造，含动、植物化石;而变质岩的矿物“定向性”的片理构造特别明显。另外，结合三大类岩石的相互转化关系，也会对肉眼鉴定中也有一定的帮助作用，例如，沉积岩中的页岩和变质岩中板岩具有亲缘关系，具有一定的相似外貌，初学者容易混淆，从岩石的相互转化关系中比较容易解释，即页岩经过变质作用就会形成板岩;同理，砂岩经过变质作用会形成石英岩，在肉眼鉴定的过程中要细心观察它们的共同点和不同点。④注意区分经常容易混淆的岩石类型;譬如石英岩和大理岩;页岩、板岩和千枚岩;花岗岩和混合花岗岩;辉长岩和闪长岩;白云岩和石灰岩;花岗岩和花岗片麻岩等。
3.《地质学基础》室内实验课程的教学方式和考核方式。（1）教学方式，作为一门实践性很强的课程，一般采用先由实习教师讲解肉眼鉴定方法，然后实习学生在老师指导下观察矿物或岩石标本。实习教师首先将课堂学习内容简要复习一下，接着就重要的矿物和岩石种类进行讲解，并及时、准确地回答同学在实验期间提出的各种问题。每一次实验结束后，要对实验进行归纳和小结。（2）考核方式。①完成实验报告：实验报告内容要尽可能体现实验内容全面、结果准确、形式灵活的原则。②实验课的考核方式和成绩评定办法：考核方式分优秀、良好、中等、不及格四个等级，考核成绩记入平时成绩，约占平时成绩的70%，规定没有实验课成绩的学生，期末不得参加本门课程的考试。③如果有条件，室内实验结束后应逐一对实习学生进行标本考核。
二、《地质学基础》课程的野外实习
《地质学基础》课程的野外实习主要目的是巩固学习过的书本知识，弄清如何进行野外地质观察以及怎样取得野外地质观察数据。由于时间和经费等各种主、客观条件的制约，本课程的野外实习，实际上已成为自然地理野外综合实习的一部分，实习内容涉及地层、褶皱、断层、节理等地质体或地质构造的野外识别和观察。经过多年的实践摸索，近20年来陕西师范大学旅游与环境学院地理科学专业本科生的《地质学基础》课程野外实习可以说是立足陕西，面向毗邻省份，先后建立了一系列的实习点或实习基地，比如：陕西省汉中市梁山地质实习点、陕西省泾阳县口镇―关山大断裂实习点、陕西省延安市杨家岭、宝塔山地质实习点、陕西省秦岭终南山世界地质公园翠华山地质实习基地、陕西省洛川黑木沟黄土国家地质公园实习基地、陕西省西安市段家坡黄土地质实习点、陕西省西安市南五台国家森林公园实习点、陕西省户县太平峪国家森林公园地质实习点、四川省峨眉山地质实习基地、四川省都江堰市九甸坪―深溪沟地质实习点等。另外，我院还积极加强校际之间的合作，曾多次委托南京师范大学地理科学系为我院地理科学创新班在南京地区和黄山等地进行了以《地质学基础》课程为主要内容的野外实习，取得了良好的实习效果。为积累经验，我院还将谋划和其他兄弟院校进行合作，力争尽快使本门课程的野外实习更上一层楼。同时，积极创造条件，未来将更多实习基地建在我国的东部和中部地区，让参加实习同学看到更多更好的地质遗迹，这样不仅会增长同学们的地质知识，而且会陶冶他们的情操，更加热爱祖国的大好河山。
1.野外实习内容。由于不同地区地质状况千差万别，本课程的野外实习内容会根据具体情况而侧重点会有所变化。以陕西泾阳口镇―关山大断裂实习点为例，野外实习的主要内容包括：（1）实习地区的地层;（2）观察口镇―关山大断裂以及断裂的地貌标志和断裂面特征;（3）观察断层角砾岩;（4）观察鄂尔多斯地台南缘的褶皱;（5）野外如何区分节理和层理;（6）野外识别灰岩、砂岩、页岩以及煤线;（7）识别地层之间的不整合;（8）罗盘的野外使用。对于每一次的野外实习，实习教师都要做到实习前的室内讲解，不论实习地点多么熟悉，都要实地进行野外踏勘，精选实习线路，对实习内容精益求精、胸有成竹，对在实习期间学生的提问要耐心细致作答。
2.野外实习考核方式。野外实习考查方式是完成实习报告，一份实习报告实际是对实习学生所学知识的综合考查，报告的内容涉及实习地区的自然地理概况、大地构造位置、地层、地质构造（褶皱和断层等）、地质发展历史等。要求报告图文并茂，语言流畅、推理符合逻辑，实习报告的字数限制在5000字以上。野外实习的考核成绩评定办法：考核方式分优秀、良好、中等、不及格四个等级，考核成绩记入学生学籍档案，凡考核成绩不及格者需要参加下一届的野外实习，直到成绩考核合格为止。通过多年来的《地质学基础》课程的见习实践，笔者认为不论是室内实验，还是野外实习，同样都十分重要，不可偏废。室内实验是野外实习的前提条件，野外实习是室内实验的进一步延伸，二者共同构建起了本课程的见习实践环节。为保证室内实验的顺利开展，陕西师范大学在原有岩矿标本陈列室的基础上，2013年再次由新成立的陕西师范大学基础实验中心为地质实验室从浙江某地质教学标本厂购进了价值十几万元的矿物、岩石标本，极大地改善了办学条件，目前基本可以做到两个参与实验的同学拥有一套实验标本。另外地质实验室专门增加配备实验管理人员，为相关实验的顺利开展打下了良好基础。除此而外，基础实验中心还对地质实验课不时进行检查，学校教学督导委员也定期进行全程听课;这些措施的实施在笔者看来不仅仅只是反映学校对实验课的重视，更重要的是保证了地质实验课的教学目的、教学内容和教学效果的全面实现和提高。多年的教学实践表明，熟练、准确地用肉眼鉴定矿物和岩石是从事地质学研究的工作基础和基本技能。笔者认为肉眼鉴定矿物和岩石的重要法宝是多看、多比较、多记忆。而《地质学基础》课程的野外实习更是不可或缺的野外实践和地质认识经历，所谓“读万卷书，不如行万里路”的道理用在此处显然是再贴切不过了。多年的实习反复证明，要成功地完成一次野外地质实习，除了前期的野外踏勘外，必须要有周密的野外实习计划、宽裕的经费支持、科学的团队管理、教学经验丰富的带队教师团队和吃苦耐劳的品质做支撑;当然，野外地质工作的基础知识准备是必要的，它包括地质罗盘的使用方法、GPS仪器的使用方法、岩石和地层及地质构造的观察与描述等。同时要加强野外实习教学内容与要求，其中包括要求实习生完成地质路线的信手地质剖面的绘制，完成必要的野外地质素描等;根据实习地点的具体情况，尽可能开辟出多条地质实习路线，尽量覆盖课堂教学所讲授的学习内容;实习结束后要按时编写实习报告，及时组织实习学生进行必要的实结，包括总结成功的经验和失败的教训。需要特别指出的是，实习的重中之重就是要保证地质野外实习的绝对安全，其中最重要的是实习参与者的生命安全，作为实习的组织者，要有各种各样的实习预案，以及处理实习突发事件的能力;对于实习的组织者而言，每一次实习路线的选择都要慎之又慎，不然就会事倍功半。
参考文献：
[1]刘护军.高等师范地理科学专业地质学基础课程的教学实践与探索[J].教育教学论坛，2013，（49）：209-210.
[2]宋春青，邱维理，张振春.地质学基础[M].第四版.北京：高等教育出版社，2005.
黄土地质学范文第4篇
关键词：黄土边坡；极限状态；参数反演；内聚力；内摩擦角；稳定系数；天水地区；甘肃
中图分类号：P642.13+1；TU413.6+2 文献标志码：A
Statistical Analysis of the Limit State Loess Slope in Tianshui Area of Gansu
LI Tonglu1，2， LIU Chao1， LI Ping1，2
（1. School of Geological Engineering and Surveying， Changan University， Xian 710054， Shaanxi， China；
2. Key Laboratory for Geohazards in Loess Area of Ministry of Land and Resources， Xian Center of
Geological Survey， China Geological Survey， Xian 710054， Shaanxi， China）
Abstract： For the practical slope design， the angle of adjacent natural slope is often used as reference to design a cutting engineering slope， which is called as engineering analogical method. Based on the method， the profiles of 51 loess limit state slopes with the height of 40150 m were surveyed in Tianshui area of Gansu， and the height， width and angle of the slopes were measured； the relationship between height and width of slope was double logarithmic linear， and the correlation equation was built； and then， the slope height was divided at intervals of 10 m， and three heights of limit state slopes for each interval were collected to calculate the strength parameters of cohesion and internal friction angle with MorgensternPrice method. The inversion results showed that synthetically cohesion of loess increased， and internal friction angle decreased with the height of slope increasing， which was in accordance with the relationship between the strength parameters of loess and depth. Based on the inversive strength parameters and the regression equation of the height and width of limit state slope， the relationship curves between the height and width of slope were calculated with different stability coefficients， and the curves were drawn as a chart， which was used to determine the stability coefficient of a known slope and to confirm the angle of designed cutting slope.
Key words： loess slope； limit state； parametric inversion； cohesion； internal friction angle； stability coefficient； Tianshui area； Gansu
0 引 言
在边坡稳定性分析中，由于岩土体性质及其所处环境的复杂性，必须将定性分析和定量计算相结合[15]。定性分析一般是基于边坡变形的迹象或类似边坡的类比分析。理论计算方法可分为基于物理模型的稳定性计算方法和统计计算方法[611]。基于物理模型的方法目前已很成熟，无论是各种极限平衡法，还是基于强度折减的数值方法，都能取得十分一致的结果，其中强度参数取值是理论计算的核心问题。统计计算方法是对已破坏的边坡进行统计分析，一般是建立滑坡有关参数（坡高、坡度、滑体体积）的关系，主要用于判断相近地质条件滑坡的破坏范围。文献中，Heim假定边坡破坏后，不再有内聚力，由于起点和终点动能均为0，坡体在下滑时的重力势能全部转化为摩擦能消耗掉，在此基础上提出了一个雪橇模型（sled model）， 该模型很好地反映了滑坡体在运动过程中的能量转化， 他将坡体起点和终点连线的倾角定义为综合摩擦角，综合摩擦角的大小反映了滑坡运动距离的远近。一些学者也称之为平均摩擦角或似摩擦角。Hus最早统计了世界上一些大型滑坡的似摩擦角和滑坡体积的关系，得出二者总体规律具有反相关性，但数据离散性大，相关性不是很好；Okuda在Hus的数据中加入了日本一些滑坡的案例，总体规律相似 。
目前，针对特定域和特定类型的滑坡有许多统计关系，但都是针对已发生的滑坡，可用于预测滑坡的破坏范围，但是很少有针对未滑动破坏边坡的统计。这是由于边坡稳定性不易直接确定，将不同稳定性的边坡进行统计是没有意义的。李萍等提出了极限状态边坡的概念，对黄土高原地区进行系统调查和研究，发现极限边坡主要分布在河流侵蚀岸坡，并提出4点判别标准[1719]：①坡顶有拉裂隙；②坡面局部滑塌，地形破碎；③现有新滑坡恢复的原始坡形；④新滑坡两侧与其坡高、坡度相当的边坡。显然，应用极限状态坡概念，假定其稳定系数为10，可对其进行统计分析。
由于自然黄土边坡是在当地特定的地理与气候环境下形成的[2025]，极限状态边坡也反映了黄土边坡对所在环境的最大承受度，所以该方法依据可靠，容易被工程设计人员接受。对黄土成因及发育过程相同、土坡结构一致的各临界边坡剖面进行统计分析，可使工程类比定性分析法系统化和定量化。基于此，笔者在甘肃天水地区现场实测51个坡高40～150 m的极限状态坡地形断面，在断面上测量其坡高、坡宽及坡度等参数，统计获得了坡高与坡宽的双对数线性相关方程；再将坡高按10 m间距分段，每个坡高段取3个极限坡高，利用MorgensternPrice法反演不同坡高段的强度参数（内聚力和内摩擦角）；基于反演的强度参数和极限状态边坡坡高和坡宽的回归方程，进一步计算获得不同稳定系数下坡高与坡宽的关系曲线，将该曲线制成图表，可用来直接判定该地区一个已知边坡的稳定系数，也可以给定安全系数，确定一个拟设计边坡的坡度。
图1 区域地质概况及边坡测量点位置
Fig.1 Regional Geological Condition and Positions of Slope Survey Sites
1 研究区概况
天水地区位于六盘山以西，秦岭北麓，陇西盆地东南部，天水、秦安、通渭一带，主要为渭河流域及其支流葫芦河流域（图1）。该地区自古近纪末至新近纪初，受东昆仑—秦岭断裂系左旋走滑活动控制，形成北西—南东向拉张盆地与隆起山地交错的古地形面貌。新近纪末期，从大约11 Ma到7 Ma期间是较大规模的侵蚀阶段，形成以长梁为主的地貌，成为第四纪风积黄土沉积的基底。由于缺乏宽阔平坦的沉积环境，该区第四纪黄土堆积层明显比西北部会宁地区薄。第四纪初期陇西盆地随青藏高原及周围山地一起抬升，剥蚀面解体，渭河及其支流下切，沿河两岸形成六级阶地，呈现出现在的黄土梁、峁地貌以及山梁、沟壑等地形。
地质演化历史控制了该区黄土边坡的成因及发育过程。对该地区边坡地层结构进行调查，发现坡高30 m以下的边坡主要为Q3地层，30～60 m极限边坡含Q2、Q3地层，90 m以上边坡含Q1—Q3的连续沉积序列。调查的极限状态边坡中，低坡陡，高坡缓，坡度随坡高的增高而降低幅度增大。按照上述极限状态边坡判别标准，对现场确认的极限状态边坡测量了其地形断面，共测边坡断面51个。根据断面统计了各边坡的坡高、坡度（θ）和坡宽（斜坡线的水平投影），统计结果列于表1。所测最高边坡为1486 m，坡度为226°；最低边坡为444 m，坡度为419°。采用坡高（H）和坡宽（L）进行相关性分析，将坡高和坡宽均取自然对数，绘制在双对数坐标上，可见符合双对数线性关系（图2）。其拟合方程为
ln（H/m）=0.516ln（L/m）+1.950 R2=0.94（1）
式中：R为相关系数。
表1 实测极限状态边坡坡度和坡高
Tab.1 Measured Grades and Heights of Limit State Slopes
序号坡高/m坡度/（°）序号坡高/m坡度/（°）序号坡高/m坡度/（°）
144.441.91864.347.73599.732.0
245.751.11965.243.436104.830.4
345.948.82065.432.537107.732.3
447.335.42180.126.938110.224.7
550.250.22280.327.239113.735.3
651.552.52382.028.740115.631.7
751.553.12485.627.441119.236.7
851.652.32590.128.142123.423.6
952.351.42690.938.743125.522.0
1053.652.42791.037.244125.922.5
1154.153.22891.836.745126.224.2
1254.455.12992.338.646127.837.7
1357.246.13092.527.347128.324.3
1461.445.43193.235.748130.523.8
1561.834.83294.837.949142.720.7
1662.739.23399.137.350146.719.8
1762.942.53499.625.551148.622.6
图2 极限状态边坡坡宽和坡高的关系
Fig.2 Relationship Between Height and Width of Limit State Slope
2 强度参数反演
通过测量和统计，可以获得极限状态边坡坡高和坡宽的关系。但是在工程实际中，一般不会按极限状态进行设计，而是有一定的安全储备，给定安全系数，设计坡度或坡宽。为此，可根据极限状态边坡进行参数反演，再根据反演得到的参数计算不同安全系数下的坡宽和坡高，并制成图表，以便工程应用。
反演结果相当于一个原型试验，可克服试验参数的离散性和不确定性，但反演结果不代表某一具体土层的参数，是整个边坡地层的综合参数。
对于极限状态边坡，可设定边坡稳定系数（Fs）为10。重度的变异性小，各层取统计平均值。由于强度参数有2个，即内聚力（c）和内摩擦角（φ），只能给定其中一个反演另一个。为了同时获得c、φ值，可选用2个以上极限边坡断面，分别给定一系列φ值，计算c值，并将其绘制于cφ图中，不同边坡断面的cφ关系曲线交于一点，该点的值即为强度参数的反演结果（图3）。
图3 不同坡高段综合强度参数反演曲线
Fig.3 Inversion Curves of Synthetically Strength Parameters Under Different Slope Heights
不同高度的边坡地层结构不同，该地区30 m以下的边坡主要由Q3地层构成，30～60 m的边坡主要由Q2、Q3地层构成，90 m以上的边坡主要由Q1—Q3的连续地层构成。不同时代地层的物理力学性质有较大差异。因此，当坡高差异较大时，由于其强度参数不同，各边坡断面的cφ关系曲线可能没有交点或相互之间出现多个交点。为此，需要按高度分区间进行反演。坡高下界取40 m，上界取150 m，每10 m一个坡高区间，取区间内最大值、最小值及中值为输入坡高，根据式（1）计算出相应理论坡宽及坡度，各区间内采用的边坡高度与坡度见图3。地层Q1—Q3的重度采用统计平均值，分别为209、185、149 kN·m-3。对于40 m以上的高边坡，涉及多层黄土，各层土重度取不同的值，反演时的c、φ值按均质土层考虑，反演结果只有1组，为边坡的综合强度参数。
计算方法采用MorgensternPrice法，将每个区间3个坡高下的反演所得cφ关系曲线绘制成图。每个区间中3条曲线交点作为该坡高区间的强度参数反演值，将各坡高区间的反演值绘制于同一曲线（图4）。
图4 综合强度参数反演结果
Fig.4 Inversion Results of Synthetically Strength Parameters
图4表明，随着坡高增大，黄土的内聚力增大，而内摩擦角减小。尽管反演的是综合强度参数，但也反映出强度参数随地层时代的变化特点。黄土的内摩擦角和内聚力跟其物质成分及密实度有关。黏粒含量高，内聚力增大，内摩擦角减小；密实度增大，内聚力增大。反演的强度参数随边坡高度的变化总体上符合黄土的成分及结构随深度的变化规律，这与文献[3738]中实测结果基本一致。
黄土的极限状态边坡是自然形成的，但强度参数是其内在的控制因素。反演结果也反映出外在的边坡状态是黄土内在性质的体现。
3 边坡稳定性判别
给定坡高和不同的稳定系数，利用反演所得内聚力和内摩擦角，仍采用MorgensternPrice法，可计算获得相应稳定
图5 不同稳定系数下天水地区边坡坡高与坡度的关系
Fig.5 Relationships Between Height and Grade of Slope
Under Different Stability Coefficients in Tianshui Area
系数下的坡度[3941]。将计算结果绘制成图（图5），即坡高在40～150 m之间的坡度与稳定系数的对应关系。该图可用来直接判定一个已知边坡的稳定系数，也可以用来确定拟设计边坡的坡度。
现场实测以高于40 m的黄土高边坡为主，最高接近150 m，因此该图对高边坡更为适用。需要指出的是，黄土地层结构和性质在区域上随着沉积环境和气候条件的变化而变化，在一定沉积区域则相对稳定。图5是根据天水地区黄土极限状态边坡统计得出的结果，在该地区是适用的，对于其他地区则必须考虑黄土地层结构和性质与该地区是否相近，若差异较大则不适用。
图5是根据图1的统计结果得出的，采用的是最佳拟合线，但从图1可以看出，测量点的分布也有一定的离散性，在拟合直线的上下均有分布。因此，图5反映了该区域边坡稳定性的统计规律，代表总体情况。对于具体边坡，在利用图5定性分析的基础上，需要再做具体分析。
4 结 语
（1）甘肃天水地区黄土临界状态边坡坡高和坡宽呈反相关关系，并符合双对数线性关系，拟合度较高。该统计关系代表黄土高边坡的统计规律。
（2）按坡高分段，分别反演获得不同坡高段极限边坡的综合强度参数，结果反映出随着坡高的增大，黄土的综合内聚力增大，内摩擦角减小。此特点与黄土强度参数随深度的变化规律基本一致。
（3）基于反演的强度参数和极限状态边坡的回归方程，可进一步计算获得不同稳定系数下坡高与坡宽的关系曲线，将该曲线制成图，可用来直接判定一个已知边坡的稳定系数，也可以用来确定拟设计边坡的坡度。
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黄土地质学范文第5篇
【关键词】滑坡；形成机制；历史演化
Study on the Mechanism and Historical Evolution of GaoZhuang Landslide
Wang Yongsen
【Abstract】GaoZhuang Landslide is an example of high-speed and long run-out landslide in the south bank of Jing River. Base on the geological environmental conditions and form, the author preliminary analyse the historical evolution and mechanism of high-speed and long run-out landslides, look forward to provide the theory of reference for regional landslide hazard study.
【Key words】landslide；mechanism；history evolution
高庄滑坡位于泾阳县高庄镇，泾河南岸，其滑速高、滑距长，在该地区属于典型。该滑坡发生于1972年8月，灾害发生时滑坡后缘（高程470m）三级阶地瞬间滑落到泾河漫滩之上（高程405m），且滑坡在滑动过程中将原本位于斜坡坡脚的河道向北推移了约350余米，并形成体积约达5×105m3滑坡堆积体。高庄滑坡不仅堵塞了河道，造成水土流失，严重影响了该地区居民的正常生产秩序，并对区域投资环境的带来了不利影响。
1.滑坡体地质环境条件
（1）地形地貌：高庄滑坡发育于泾河下游南岸三级阶地前缘，该地区受渭北差异性隆起影响，泾河南岸遭受严重侧蚀，二级阶地缺失，形成了高差较大，坡面较陡的黄土斜坡。斜坡坡脚为泾河一级阶地，该级阶地地势平缓，以微弱角度向泾河倾斜。（2）地层岩性：根据现场调查、邻区勘察报告及相关文献［1,2］，该地区地层由上至下依次为：①晚更新统风积黄土（Q3eol），薄层，厚约5―10m，披覆于斜坡顶部；②中更新统晚期风积黄土（Q22eol），是构成斜坡的主要地层，较密实，垂直节理发育，出露有3层褐红色古土壤，遇水强度降低；③中更新统早期冲积物（Q21al），位于泾河河床及漫滩，泾河冲积而成，具有二元结构。（3）地下水：主要为松散岩类孔隙水，受多年原顶灌溉影响［3-5］，较为富集，在该滑坡上游5km处发现有泉出露。
2.滑坡体形态特征
高庄滑坡平面呈近圆形，东西宽约330m，南北长约440m，厚10―15m，面积约1×105m2，滑向20°。滑坡前缘较缓，滑舌较长，滑体散碎，大部分滑体已改造成为耕地，前缘受泾河侵蚀形成漫滩；中部到前缘为缓倾平台，植被发育；后壁较陡，成扁宽型圈椅状，坡度约65―80°，后缘有若干落水洞发育，有明显拉张裂缝，垂直节理发育，植被不发育，后壁陡坎高度与马兰黄土厚度基本一致［6］（图1、2、3）。滑坡剖面图，见图4。
3.形成机制初探
高庄滑坡的形成从时间进程来看经历了孕育期、发展形成期、滑后稳定期3个阶段［7］。
3.1 孕育期。高庄滑坡的形成，主要受新构造运动、泾河侧蚀、大气降水、以及原顶灌溉等多重因素的影响，经过了长期的变形积累，最终破坏。在此过程中，渭北地区的差异性隆起及泾河侵蚀下切，形成了泾河下游南岸陡峭的斜坡和北岸平坦开阔的河谷地貌。受泾河多年侧蚀影响，斜坡结构遭受破坏，坡脚处应力集中，加之侵润作用的影响，土体强度降低，坡体平衡逐渐丧失。同时，坡体内原有的节理裂隙受卸荷、大气降水及地下水的影响进一步发展、发育，局部边界因裂缝贯通形成大小不一的崩塌，崩塌堆积体沉积于河床，并形成大量淤泥。随着侧蚀的加剧，受上部荷载影响，坡脚处形成剪应力集中区，斜坡坡体出现向临空方向强烈的蠕动、变形趋势，在坡脚处形成了剪切蠕滑段。
3.2 发展形成期。蠕滑段的发展引起了斜坡上部坡体的变形及应力状态的变化，使坡体后缘拉张应力区扩张。此外，气象、水文的多旋回周期性变化以及不合理的人类工程活动（如开挖坡脚、灌溉等），对蠕滑、变形也起到一定的加速作用；并且，张应力集中区受冻融作用影响显著，后缘裂缝在周期性循环冻融作用下逐步扩大、加深，甚至与坡脚窑洞贯通，在坡顶处形成蠕滑拉裂段。随着剪切蠕滑段与蠕滑拉裂段两破坏区的发展，应力不断集中在黄土层内某层古土壤层上（相对隔水层），该层上部黄土层起着“锁固段”的作用，而该古土壤层从结构上起着“蠕滑段”的作用，由于其自身结构松散，抗剪强度差，加之泾河对上覆黄土冲刷严重，地下水进入该破坏区，应力集中于该层之上，斜坡稳定性急剧降低。
斜坡坡脚处首先发生破坏，“锁固段”被剪断，前部坡体向前滑动，后部坡体临空面增大，抗滑段的缺失使抗滑力突然减弱，后部坡体迅速下挫，形成整体滑动。在后部坡体的旋转推动力及前部坡体的自重力作用下，前部滑体冲入泾河后使泾河河道局部产生浅层堵塞。当巨大的滑体高速冲积至泾河河床，因地下水位较浅，阶地较浅部位的松散卵砾石层受到巨大的冲击力后瞬时液化，同时滑体受剧烈振动松散破碎。在淤泥的“”作用下，滑体与河床接触面上的卵砾石层高速滚动，就像“传送带”一样擎托着上部滑体高速向北岸长距离滑移，直至能量耗尽，滑体完全解体。受泾河展布方向及河水冲刷影响，滑体滑动方向向泾河下游有所偏移。
3.3 滑后稳定期。滑坡在滑动后，释放了大量的重力势能，坡体逐渐趋于稳定，后壁在卸荷作用的影响下，形成坍塌并堆积于坡体后缘。从目前坡体结构来看，由于原有斜坡大量卸荷，滑体分布面积较大，整体坡度平缓，坡体稳定，且前部坡体将泾河向北推移了约350余米，滑坡在短期内受泾河侧蚀影响较小，再次滑动可能性小。
4.历史演化
高庄滑坡尽管发生突然，但滑坡发生之前还是经历一个长期的孕育过程。根据现场调查及相关资料，可以将高庄滑坡的历史演化过程概括为两个阶段―不稳定斜坡演化阶段与滑坡演化阶段。
（1）不稳定斜坡演化阶段
高庄不稳定斜坡的演化主要受渭北差异性隆起控制，其演化过程可以分为以下4个亚阶段（不稳定斜坡形成演化示意图，见图5）：
①渭北隆起迅速，区内咸阳凸起上升相对缓慢，泾河下切，咸阳凸起北缘即泾河南岸形成三级阶地；
②泾河受渭北地区隆起影响，向南侧推移，泾河南岸遭受侧蚀形成二级阶地；
③渭北地区差异性隆起，泾河下切、侧蚀，泾河南岸二级阶地逐渐缺失；
④泾河水量逐渐减小，泾河继续下切、侧蚀，泾河南岸形成一级阶地，三级阶地临空面增高，逐渐形成高陡的不稳定斜坡。
图5 不稳定斜坡形成演化示意图
（2）滑坡演化阶段
高庄滑坡的形成受内外因素的影响，经过了长期的变形积累，最终形成破坏。从时间进程上可以分为3个时期，即孕育期、发展形成期、滑后稳定期。滑坡形成演化示意图，见图6。
①孕育期：受大气降水及泾河侧蚀影响，滑坡后缘出现裂缝（a），经过长期的积累，裂缝发育，变深变宽，局部有崩塌现象（b）。
②发展形成期：泾河不断侧蚀，斜坡坡脚结构破坏，受原顶灌溉影响，形成地下潜水层，坡体逐渐形成软弱层，前缘坡脚处产生蠕滑段，后缘产生拉张应力区，裂缝继续发展，部分落水洞在大气降水和地下水的作用下贯通（c、d）。滑坡从坡脚处破坏，“锁固段”被剪断，前部坡体向前滑动，后部坡体下挫，形成整体滑动（e）；
③滑后稳定期：滑坡在滑动后一段时间逐渐趋于稳定，滑坡后壁形成坍塌并堆积于滑坡体后缘（f）。
图6 滑坡形成演化示意图
5.结 语
本文以泾河下游南岸高庄滑坡为例，就该类高速远程滑坡的地质环境条件、形态特征、形成机制及演化进行了阐述、分析和探讨，并得出以下结论：①高庄滑坡形成的主要原因为泾河侧蚀及不合理的人类工程活动；②该类（高速远程）滑坡的形成需经历长期的孕育过程；③滑动面土体在受灌溉影响形成软弱结构面，滑坡的旋转推力及滑体撞击河床时产生的液化作用是该类滑坡高速远程特点的主要原因。
参考文献
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【文章编号】1006-2688（2011）04-0004-03
黄土地质学范文第6篇
地质遗迹资源作为宝贵的、不可再生的自然遗产，它经历并一定程度上记录了漫?L地球演化过程中的各种内力和外力共同作用。每一个地质遗迹都具有独立的形成演化背景和自身特征，其不可复制的特性使其具有极强的代表性，能够为科学研究提供有力证据的同时兼赋美学、科普教育和旅游开发等多重价值属性。
地质遗迹资源调查评价作为建设地质公园的基础和核心工作，是地质公园建设的前提。研究通过“诸暨市地质遗迹调查评价项目”，整理了一套较为系统详细的地质遗迹资源调查评价设计工作方法，并提出了项目设计工作中的主要工作难点与对策。
1 设计前期准备
地质遗迹资源调查评价设计前期的准备工作是项目最基础的工作，其工作程度和详实与否，直接影响项目工作质量的好坏和工作进展的效率。前期准备工作充分，一则可以使得调查目的明确，工作量设计科学，合理加快工作进度；二来在调查初期就可以对地质遗迹的形成演化机理和科学意义作出初步判断，并通过野外调查进行验证和证据搜集，增加项目成果的质量和说服力。
地质遗迹调查工作应在明确项目目的、任务的基础上，首先对调查区进行情况摸底。摸底工作的主要内容包括工作区地理位置和遗迹资源分布范围、自然地理概况和社会经济概况，其中自然地理概况应包括地区地形、地质、水文和气象等方面内容。这些摸底工作可为后续工作的合理安排，以及调查工作的分区和调查结论的合理推断等工作提供科学依据。
资料收集和研究作为地质遗迹调查评价的基础工作，资料的齐全程度、系统性和对资料的研究深度，直接关系到对调查区地质遗迹资源的了解程度以及调查工作的准确性和效率。相关资料按形式可分为文本资料和图件资料两类。地质遗迹调查评价收集的有关文本资料主要有：工作区不同比例的区域地质调查报告、工作区矿产调查报告和地质灾害调查报告；工作区区域内矿产资源、地质灾害和旅游开发等各类相关规划报告；区域矿产开发、地灾防治等各类地质有关地质相关工作方案；区域内以往跟地质有关的相关研究及工作开展文献；区域地质志、文物志和水文地质志等地方志；工作区统计年鉴及历史文化、民俗风情等相关文本资料。地质遗迹资源调查评价收集的有关图件料主要有：工作区不同比例的区域地质图、地形图、地貌图；矿产资源分布图；工作区地质灾害分布图；区域内矿产资源、地质灾害和旅游开发等各类相关规划图；行政区划图；遥感影像图；工作区导游图；工作区植被、土壤及土地利用现状图等图件资料。
2 项目设计
要掌握一个地区的地质遗迹资源，主要通过调查和评价两个方面，而项目设计则是这两项工作开展的基本依据。项目设计是在前期准备的基础之上，组织野外踏勘，而后进行设计的编写、评审和实施。设计的主要内容应包括；（1）项目的来源及目标任务；（2）工作区的地质地形、地理位置、交通经济和以往工作程度等基本概况；（3）工作部署；（4）组织管理；（5）经费预算；（6）预期成果等，其中，工作部署是项目设计的关键。
2.1 野外踏勘
为使调查工作部署切于实际，设计前需要对调查区现场的地质和实施条件进行概略了解，因此有必要进行野外踏勘。野外踏勘的主要工作重点在于选定具有代表性的地质遗迹点进行踏勘调查，进而在已有资料的基础之上对调查区进行由点到线、由线到面的初步分析和推断。
2.2 工作部署
通过对工作区地质遗迹资源基础资料的调研，结合野外踏勘，在全面掌握工作区情况的基础上，对调查工作进行部署。首先，应遵循“以点带面、统筹兼顾、编测结合、突出重点”的工作部署原则[5]；其次，应结合调查区的遗迹资源情况，明确调查目标任务、工作内容、技术方法和技术要求，科学合理地设定设计工作量；第三，应根据统计的工作量分布情况，对调查对象进行分区，区分工作的重次；最后，应强调调查中发现，发现后落实的工作要求，积极发掘新的地质遗迹资源，并投入工作量进行落实，避免地质遗迹资源的流失。
根据地质遗迹资源的分类情况，确定调查评价的主要内容有：（1）重要的地质剖面，构造形迹，古生物化石，矿物矿床等；（2）由内外地质作用形成的具有较高观赏价值的地质地貌景观，如河流、瀑布、湖泊、泉水、冰川、岩溶洞穴、峡谷、火山地貌、黄土地貌、丹霞地貌等；（3）地震、滑坡、泥石流、地裂及地面沉降等环境地质遗迹及发生规律；（4）特色稀有的动植物资源；（5）有观赏价值的各种人文历史景观；（6）当地的经济状况、民俗风情、游客接待能力、环境容量等；（7）当地的区位条件，交通状况；（8）特殊的气候、气象因素及环境因素；（9）邻区旅游资源状况。
对地质遗迹资源的调查可采取详查和概查相结合的方式，具体实践中应由点到线、由线到面地调查，可采取的工作方法主要有：资料收集和分析、遥感解译、野外调查与验证、样品分析等。
评价工作主要采用层次分析法和德尔菲法，参照相关规定和技术要求，邀请有经验的专家进行多轮打分和修正，最终形成评价结论。
2.3 项目管理
参照一般工程项目的项目管理办法，将地质遗迹资源调查评价项目的项目管理内容分为安全管理、质量管理、成本管理和组织管理四个方面。（1）安全管理：地质遗迹资源调查项目的安全隐患主要存在于野外调查阶段。项目实施单位应建立科学完善的安全生产制度和野外调查工作制度。（2）质量管理：项目实施单位的质量管理目标是在完成任务委托书工作要求以及项目设计工作量的基础之上，保证完成工作的质量满足相关要求。（3） 成本管理：作为项目实施单位，成本是不可避免的考虑因素。项目成本管理应是在保证项目实施安全和成果质量的基础上，制定成本计划，实行成本控制，经过分析考核，对成本进行优化，科学合理地减少资源浪费。（4）组织管理：地质遗迹资源调查评价项目的组织管理，主要在于人员和进度的管理，合理的人员和进度安排，不仅可以保证项目的质量，而且可以节约成本，提高项目设计的可操作性。
3 工作难点及对策
通过“诸暨地质遗迹资源调查评价项目”的实施，整理设计前期准备工作和项目设计中存在的难点，并提出相应对策如下。
3.1 准备工作?y点及对策
（1）作为区域性的地质遗迹资源调查，涉及的遗迹资源类别可能较多，需要收集的资料全面性、系统性可能难以保证，应在项目的实施过程中根据需要及时补充；
（2）资料涉及部门较多，不方便甚至不可能实现共享，且部分资料涉及保密条例，收集困难大，与各部门的协调工作复杂，应保持认真细致的工作态度，有耐心地与各部门协调交涉，重要资料办理借阅登记，适时合理利用业主单位协调作用；
（3）到手资料种类繁多、杂乱，一味堆积容易导致思路混乱，影响理解和资料整理研究进度，对此应安排专人负责整理分类、筛选和编册；
3.2 项目设计工作难点与对策
地质遗迹资源调查涉及地质学、地理学、旅游学等专业，项目设计中制定目标任务相对容易，但要实现目标，做好具有针对性和操作性强的工作部署，真正做到对地质遗迹点的充分调查相对较困难。首先，人员分配要合理，调查小组人员需包含地质学、地理学、旅游学等专业人员，且需要有较好的基础地质知识基础；其次，调查点的筛选和调查区的划分，直接决定了工作量的大小和分布，需要经多方面搜集资料和信息，并科学合理地分析研究，才能做出决定；最后，由于地质遗迹资源的科学内涵丰富，且一般其赋存的环境较为复杂，往往需要科学的鉴定和专业的论证才能真正认识和掌握，因此项目设计中要有严格的质量控制程序和方法。
黄土地质学范文第7篇
[摘 要]距今8500～3000年是全新世以来气候最佳适宜期，在我国称之为“中国全新世大暖期”或“仰韶温暖期”。处在南北交接“生态过渡带”的黄河中下游地区，气候温暖湿润，植物繁茂，动物众多，水源充足，黄土疏松肥沃，这些适宜的生态环境为农业的孕育起源提供了得天独厚的温床。从新石器时代早期的南庄头遗址、案板遗址，到裴李岗文化、磁山文化、仰韶文化、龙山文化遗址，直至夏商时代的文化遗迹，都发现有丰富的农业遗存，充分说明黄河中下游地区是农业起源的中心地区之一．有利的生态环境背景和丰厚的经济基础，也是该地区文明发祥和早期王朝建都于此的主要因素。
The Holocene Megathermal in China with the Agricultural
Civilization in the Middle and Lower Reaches of the Yellow River
Key Words: the Holocene Megathermal in China; the Yangshao Warm Period; the Holocene Climatic Optimum; the middle and lower reaches of the Yellow River; the agricultural civilization
Abstract :The Holocene Climatic Optimum is equal to the Holocene Megathermal in China， or the Yangshao Warm Period in China， it is about 8500～3000 years ago. The region of the middle and lower reaches of the Yellow River， being located in the transitional region of the ecological environment， was warm，humid， and its soil was soft and fertile， all that benefit the origin of the agriculture. So many cultural ruins in the Yangshao Warm Period show that this region is one of the orig- inal center of agriculture. Because of the solid foundation of the agriculture， the region of the middle and lower reaches of the Yellow River became an original region of the ancient countries in China.
在人类文明的长河中，作为大自然之子的人类，必然要受到生态环境的影响。并且越是在人类的蛮荒时代，这种影响就越显著。全新世大暖期是地球演化史上进入第四纪全新世以来的第一次气候适宜期，它对人类的进化、农业文明的形成和发展产生有深刻的影响。
一 “仰韶温暖期”及“中国全新世大暖期”
“仰韶温暖期”的概念可追溯到竺可桢先生在1972年发表的《中国近五千年来气候变迁的初步研究》一文。他在对我国五千年来气候变迁的深入研究后得出结论道：“在近五千年中的最初二千年，即从仰韶文化到安阳殷墟，大部分时间高于现在2℃左右。一月温度大约比现在高3℃－5℃”[1]。这篇文章虽然没有提出仰韶温暖期的概念，但已率先指出从仰韶文化时期到殷商时期是生态环境比较适宜、气候较为温暖的时期。竺可桢的这一见解与国际学术界认同的全新世中期出现过世界性的气候回暖期——“全新世气候最佳适宜期”的看法正相吻合，由于这一时期和仰韶文化存在有一定的关系，所以我国有学者称之为“仰韶温暖期”[2]。这一概念在1978年出现后，逐渐被学术界所采用。如龚高法、张丕远等先生在1987年发表的《历史时期我国气候带的变迁及生物分布界限的推移》一文中，专门探讨了仰韶温暖期的气候状况，主张仰韶温暖期的起讫年代约为距今8000～3000年之间，并具体分析了我国东北、华北、西北、黄河中下游、长江流域、华南、西南等地区在这一时期的气候状况，认为此一时期各地的气温普遍较现今温暖。到了1991年，满志敏先生发表了《黄淮海平原仰韶温暖期的气候特征探讨》一文，这项研究得到了原国家教委博士点基金的资助[3]。不久，邹逸麟先生在其主编的《黄淮海平原历史地理》一书中，专设《仰韶温暖期的黄淮海平原气候》一节，充分利用了这一项目的成果材料[4](p1～13)。这都使仰韶温暖期的概念逐步被学界所了解和接受。
需要指出的是，仰韶温暖期尽管与仰韶文化相关，但并不仅仅限于仰韶文化的时期，也就是说，并不仅指距今约6000～5000年的仰韶文化时期，而是要远远大于这一时期。如上所述，龚高法等人认为仰韶温暖期的起讫时间在距今8000～3000年之间。另外，从空间范围看，仰韶温暖期的生态区域也不局限于仰韶文化的分布范围，它可以用来表示我国各地全新世中期生态环境的基本状况。也许是考虑到仰韶温暖期概念的局限性，以及和国际流行的“全新世气候最佳适宜期”的对接，中科院施雅风院士曾组织国内地理学、地质学、冰川学、植物学、古生物学及第四纪生态环境方面的专家对中国全新世大暖期与环境进行专题研究，选择距今8500～3000年为中国全新世大暖期的起讫时间，将原先大暖期的开始时间前推了500年，并出版了这项研究的标志性成果——《中国全新世大暖期气候与环境》一书[5](p7)。从此，“中国全新世大暖期”的概念在科学界更为流行。实际上，中国全新世大暖期和仰韶温暖期的概念有相通之处，中国全新世大暖期的起讫时间，也可作为仰韶温暖期的起讫时间，“中国全新世大暖期”概念的应用，应是对仰韶温暖期概念的发展。总之，“中国全新世大暖期”和仰韶温暖期一样，正与全球性的全新世中期气候最佳适宜期相对应，是反映中国第四纪全新世中期生态环境、尤其是气候演变特征的概念。
二 中国全新世大暖期的生态环境特征
如果将中国全新世大暖期置于全球第四纪生态环境变迁的大背景下，可对其环境特征及在文明蕴育中的优越性有一个较深刻的理解。据环境学家的研究表明，第四纪是冰川作用十分显著的时期。大冰盖的多次出现和消亡，周期性地覆盖了北半球大陆的许多地方和南半球的部分地区，“在第四纪时，曾发生过诸多环境变迁，但无论哪一种，都没有像很多大冰盖的发育那样，对地表产生如此巨大的影响”[6](p83)。值得指出的是，第四纪大冰期都出现在距今约300万～l万年的更新世时期，这一时期也是人类起源的重要时期。如在更新世初期的早冰期，华北平原温度比现在低8℃左右。而在距今210万～150万年的S冰缘期，河南、河北等地的年平均气温比现在要低12℃以上。到了距今110万～80万年的鄱阳冰期，年平均温度要比现在低8℃左右。距今60万～50万年的大姑冰期的温度要比现在低6～7℃。而距今2O万～l0万年的庐山冰期，年平均气温则比现在低lO℃～12℃[7](p41)。在距今lO万～l万年出现的冰期为末次冰期，在我国称之为大理冰期或太白冰期。据世界各地的研究，末次冰期的降温幅度为8℃～12℃，海平面降温幅度为2℃～5℃。尽管在长达300万年的时间里，冰期和间冰期总是交替出现，但在冰期出现如此剧烈的降温，对于处在童年时期的人类无疑是一次次严峻的考验。冰期(glacial epoch)是指地球上气候显著变冷的时期，高纬度地区的冰盖扩张，向中纬度推进，高山地区的山岳冰川向低地伸展，引起海平面降低、气候和土壤生物带向赤道方向迁移。在各个大陆以夏季风降水为主的地区，冰期时气候寒冷干燥，植被退化，一些内陆干旱地区沙漠扩张，黄土堆积，湖面收缩下降[8](p91，44)。例如我国的绝大部分地区，由于冰期时蒙古冷高压占据绝对优势，来自太平洋的暖湿气流萎缩，所以降水量大幅度减少，致使西北地区沙漠扩张，风尘堆积极其旺盛，在黄土高原以至东部平原形成了厚厚的黄土层。这对处在旧石器时代人类的生存是一场严酷的挑战。在这样较为寒冷干燥的恶劣环境条件下，人们主要以狩猎和采集作为食物的来源，农业的发明还未提到议事日程上。
距今大约l万年之际，第四纪更新世晚期的末次冰期结束，全新世降临。全新世是最后一次冰期结束至今的这一段时期，也被称为冰后期(postglacial)。冰后期也是一个间冰期(interglacial epoch)，即两次冰期之间的温暖期。此时，冰川退缩，海平面回升，气候和生物带向两极方向迁移。以夏季风降水为主的地区，间冰期气候温暖湿润，湖面扩张，生物繁荣，内陆干旱地区流沙固定，黄土地带土壤发育。由于地球上不同区域的气候变化具有各自的特点，全新世气候期的划分也不仅相同。如西方学者分之为前北方期(距今10000～9000年)、北方期(距今9000～7500年)、大西洋期(距今7500～5000年)、亚北方期(距今5000～2500年)和亚大西洋期(距今2500年至今)，其中北方期是气候持续变暖期，而大西洋期则是全新世最为温暖湿润的时期。根据我国北方地区的生态环境材料，可将我国全新世的气候变化分为三期：距今10000～8500年为早全新世时期，在摆脱了冰期的漫漫寒夜后，这一时期气候开始转为温和而干燥，年平均气温大约为6℃。距今8500～3000年为中全新世时期，即是被施雅风院士率领的课题组确定的“中国全新世大暖期”，也就是仰韶温暖期。此时辽南地区出现以榆、栎、椴、胡桃、桤木、榛等阔叶树形成的森林，气候温暖湿润，年平均气温13℃，比现在高3～5℃。距今3000年以来为晚全新世时期，出现以松、桦为主的针阔叶混交林，表明气候有所恶化和波动。[5](p7～9)
综合以上国内外第四纪气候变化研究的成果，可知进入第四纪全新世以来，冰期结束，大地回暖，气候开始向有利于人类生存繁衍的温暖湿润方向发展，尤其是进入全新世中期以来，出现了全新世中期气候最适宜期。尽管全球气候适宜期的起讫时间略有差别，但完全有理由说明在中全新世曾经有过全球性的气候适宜期。在我国，即为中国全新世大暖期或仰韶温暖期，如果采用距今8500～3000年的数据，这一有利的生态环境则曾持续了长约5500年的时间。这一时期恰好大致和我国黄河中下游地区的裴李岗文化、仰韶文化、龙山文化、夏商王朝的时代相对应。正是在这一时期，农业开始萌发并得到迅速发展，新石器文化迅速取代旧石器文化并出现了繁荣景象；而且，代表文明和权力象征的国家开始奠基并建立起强盛的夏商王朝。因此，也可以说中国全新世大暖期为我国新石器文化的形成、繁盛和中华古代文明的孕育发展提供了最为适宜的环境条件。其中对农业的影响更是首当其冲。
三 中国全新世大暖期的农业环境条件
农业是人类社会与大自然关系最为密切的物质生产部门，这一方面表现为农业生产主要是在广阔的田野中进行的，另一方面也表现在农业生产又是动植物的自然再生产过程，因此必然受到生态环境的强大影响。而中国全新世大暖期黄河中下游地区的生态环境对农业的孕育发生是极为有利的。
与农业生产相关的自然生态环境因素有光照、温度、水分、空气、土壤等。光照主要来自太阳光。在中国全新世大暖期的时段范围内，作物生长所需要的光照、空气条件与今天相比没有大的变化，尤其在远古的条件下，空气的质量状况只能比今日为好，姑且不加详论。这里主要就温度、水分、土壤状况加以分析。
温度和水分是农作物必需的两大生长条件，因为作物在一定的温度和湿度条件下才能生长。并且，一定的温湿度条件决定着相应的农作物种植。环境学者根据孢粉及古植物、古动物、古土壤、古湖泊、古冰川遗迹及冰芯、古海面及海岸带痕迹和考古学等方面的资料，可以对包括温湿度在内的仰韶温暖期的气候状况及其演化过程加以基本的推测。在距今8500～7000年时期，根据青海湖、黄土高原、内蒙古白素海、河北东部、辽南地区、螺髻山等地的孢粉资料换算的当时温度比现在高2-4℃，尽管这一时期也曾出现过气温升降波动的现象。[5](p7)在天津静海、北塘及河南中部的裴李岗文化遗址中均发现了现生长在亚热带湖沼地区的水蕨孢子，这正和上述地区对气温的推测相吻合。在距今7000～6000年仰韶温暖期的鼎盛时期，现为干旱草原的青海湖滨当时为针叶阔叶混交林，从发现的紫果云杉残木可推知当时的年降水量达600mm左右，温度高于现代3℃左右。在海河流域、渤海湾、胶州湾和鲁北平原，出现了现生长在亚热带的水蕨、水青冈、枫香、山核桃、铁杉、杨梅等。这表明当时夏季风增强，冬季风减弱，致使这些植物能沿海湾、海河及黄河下游的平原地区生长。也由于当时河网沼泽纵横，水温增高，使得现生于亚热带湖沼水体的生物扩展到河北白洋淀、大陆泽和黄河下游地区。尤其是在山东中南部的汶河、泗河流域的北辛文化和大汶口文化早期的遗址中发现有许多扬子鳄、水牛、龟、鳖、鱼和现在分布在长江流域洞庭湖一带水域的丽蚌、楔蚌、尖嵴蚌等动物的遗骸，其中仅在王因一处遗址就发现至少属于20个个体的扬子鳄遗骨，表明这些地区当时应有亚热带湖沼的生态环境[9](p140～142)。距今6000～5000年为波动降温期，在这一时段的距今5500年左右，我国北方地区普遍出现过落叶阔叶林一度减少，寒温性和温性针叶树种增加、海平面下降等现象。但从在山东郯城、南京句容宝华山发现的这一时段晚期丰富的亚热带动植物，尤其是水蕨、山龙眼的存在，推测当时温度可高于现代3.6℃[5](p8)。距今5000～4000年为较稳定的温暖期，属这一时期晋南汾河东岸的龙山文化晚期陶寺遗址出土的古生物资料，提供了较丰富的环境信息。根据在陶寺遗址距今约4500年地层中出土的孢粉组合分析，计有乔木8种：油松、桦、鹅尔枥、榛、椴、栗、榆、栎；灌木及草本植物有11种：杜鹃、悬钩子、蒿、菊科、葎草、山萝卜、唇型科、禾本科、藜科、毛茛科、豆科；蕨类植物有水龙骨。其中的油松花粉占据优势，属华北地区山地暖温性针叶林的主要组成树种，既可单独成林，亦可与桦、栎等混交，组成暖温带针叶和阔叶混交林。到了距今4400～4000年的陶寺遗址晚期，尽管乔木、灌木和草本植物的种类未发生大的变化，但乔木植物花粉已占孢粉总数的60％，推测应有暖温带落叶阔叶林存在。加之在陶寺遗址还发现有鼍骨板即扬子鳄的遗骨，推测当地应属温暖偏湿的生态环境[10]。近些年来，随着河南偃师二里头遗址、洛阳皂角树遗址和山西夏县东下冯等文化遗址的发现，使我们了解到夏代的一些环境信息。从二里头遗址的孢粉资料[11]可知，在属龙山文化晚期的夏代初期，木本植物孢粉占相当的数量，灌木中的五加科、忍冬科、桤木，是今多生长在南方的植物，说明在夏代初年落叶阔叶林茂密，气候温暖湿润。《尚书·禹贡》及《史记·夏本纪》等文献中多有关于尧舜禹时期洪水泛滥和大禹治水的传说，说明夏朝立国前后的相当长的一段时期为多雨洪水期。二里头文化的一期(距今3900～3850年)和二期(距今约3800年)，即夏代早期和中期时，孢粉中的乔灌木数量与夏代初期相比有所减少，但仍有较大比例，松树和桑树孢子数量较前增加，喜湿作物香蒲属有一定增长，并新增了木本中的榆属。尤其需要指出的是，在二里头一期还发现了大象的标本。这既表明夏代早期和中期的生态环境状况是有差别的，也说明夏代早中期还仍保留着仰韶温暖期的基本特征。雨量比前段稍少，但仍较为充沛，在夏朝都城周围还有不小的森林，呈现出疏林草原的生态景观，气候已有转凉的迹象。二里头文化三期(距今约3750年)的孢粉和洛阳皂角树遗址采集的孢粉标本[12](p92～93)属同一文化时期的遗存。这一时期的孢粉中，木本植物已降至孢粉总数的7．6％，而草本植物花粉已占90．2％，在皂角树遗址的乔木花粉中，也以耐旱的松属居多，喜湿的蕨类植物减少，动物的种类也较单调，土壤的磁化程度也由此前的较高值向较低值跌落。这说明夏代晚期已转化为稀疏草原的生态环境，气候已显温凉干燥。但从总体上看，夏王朝所在的中心地区洛阳盆地还有较广阔的水域，降水量虽较以前有所减少，但还是要比今天为多，处在仰韶温暖期的后期的大背景下，温度要比今天高l～2℃。《夏小正》是反映夏代历史的文献，并且是反映夏王朝中心地区黄河中下游地区的文献①，其中的正月“启蛰”、“雁北乡”、“田鼠出”、“囿有见韭”、“采芸”、“柳梯”、“梅杏杝桃则华”的物候现象都比今日提前；而二月“剥鱓”的物象正与陶寺遗址出土的鼍鼓遗物相验证[13](p73～81)。《夏小正》的记述和洛阳盆地的孢粉资料都说明，尽管夏代晚期曾出现过气候的较大波动，但在夏代相当长的时期内，温度要比今日为高，湿度状况也比今日为好。殷商时期已进入仰韶温暖期的晚期，通过在殷墟出土丰富的动物标本和甲骨文中的有关记载，可对殷商时期的生态状况有一大致了解。自20世纪40年代以来在殷墟发现的动物遗存有肿面猪、鹿、圣水牛、狗、猪、獐、鹿、羊、牛、狸、熊、獾、虎、黑鼠、竹鼠、兔、马、狐、乌苏里熊、豹、猫、鲸、田鼠、貘、犀牛、山羊、扭角羚、大象、猴等；鸟类有雕、褐马鸡、丹顶鹤、耳鸮、冠鱼狗等；鱼类有鲻鱼、黄颡鱼、鲤鱼、青鱼、草鱼、赤眼鳟、鲟鱼及龟、丽蚌、蚌等[14]。另外古生物学家周本雄认为，早在20世纪40年代被石璋如先生鉴定为“麻龟板”的动物，应为鳄鱼[15]。这样，仅在殷墟发掘出的古动物化石就达40余种之多。甲骨文中也保留了殷代的环境资料。如其中对象的记载道：“今夕其雨，获象”(《合集》10222)。“于癸亥省象，易日”(《粹》610)。“乙亥王卜……王占曰：吉。获象七，雉三十”(《簋》86)。“辛巳卜，贞，王……往来亡灾，擒，获……象一”(《合集》37373)．从“获”象、“擒”象的记载，可知大象是在当地擒获的。这正和《吕氏春秋》“殷人服象，为虐于东夷”之说相对应。在殷墟发现的竹鼠、象、野牛遗骨，这都是喜栖竹林的动物，尤其是竹鼠，喜居山坡竹林，以竹子地下的茎为食，说明当地应有茂密的竹林。对此，也有卜辞可证：“王用竹，若”(《乙》6350)。“竹先用”(《后》下二一·二)。“贞，其用竹……羌”(《存》二·二六六)。殷墟的南部与淇水河畔的朝歌毗邻，春秋时属卫国之地。《诗经·卫风·淇奥》：“瞻彼淇奧，绿竹猗猗……瞻彼淇奥，绿竹青青，……瞻彼淇奥，绿竹如箦。”淇奥是指淇水的曲岸，猗猗、青青、如箦，都有茂密的意思。这说明，即使到了春秋时期，淇水两岸仍然是竹林繁茂，气候温润的地区[16]。
土壤是农作物生长的根本。黄河中下游地区是黄土高原和黄河冲击而成的华北平原之所在，丰厚的黄土构成了黄河中下游地区的基本景观。黄土是非常适宜农作物栽培的土壤，由于呈粉尘颗粒状，是由西北气流从亚洲内陆搬迁而来，逐渐飘撒沉积而成，其成岩作用不
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① 笔者从对《夏小正》经文的考释、夏代生态环境的研究，并参考夏代天象的研究成果，推测《夏小正》应为反映夏王朝中心地区即伊洛河地区的历法。兹不赘述。
强。这些风成的黄土在结构上呈现出均匀、细小、松散、易碎的特点，这就使得粗笨的木耒、石铲等原始工具容易入土和耕作[17](p22～25)。黄土的有机质含量高，是较为肥沃的土壤，并有良好的保水性能。美国学者庞波里(Raphael Pumpelly)曾对我国的黄土评价道：“它(黄土)的肥力似乎是无穷无竭。这种性能，正如著名德国地质学家李希特霍芬(Ferdinand Richthofen)所指明，一是由于土层中累年堆积、业已腐烂了的植物残体，雨后通过毛细管作用，把土壤中的各种矿物质吸到地面；一是由于从[亚欧大陆]内地刮来的风沙不时仍在形成新的堆积。它‘自我加肥’(self-fertilizing)的性能可从这一事实得到证明：在中国辽阔的黄土地带，几千年来农作物几乎不靠人工施肥都可以年复一年地种植。正是在这类土壤之上，稠密的人口往往继续不断地生长到它强大支持生命能力的极限[l8]。”黄土一般呈碱性，黄土中的矿物质大体经久都不流失，因此基本肥力也长期不丧失．并且，如上所述，黄土还具有“自我加肥”的能力。这不但使其最适合于原始农业的早期耕作，而且也使黄土地区的人类从一开始就采用了与定居生活相适应的较为稳定的耕作制度．对此，何炳棣先生指出：“原始华北农业最初不应该采取游耕式的耕作法。”以研究中东原始农业而著名的美国学者杰克．哈兰(Jaek R．Harlan)根据他对华北黄土区古代自然环境、土壤状况等知识的掌握，对华北最早的耕作方式推测道：华北黄土区最早耕作方式决不是一般所谓的“砍烧制”，因为经典的砍烧制或游耕制一般需要每年实耕八倍的土地；换言之，土地耕作一年以后，要休耕七年之久，肥力才能恢复。华北远古农夫大概最多只需每年实耕三倍的土地；内中有些土地可以一年耕作，二年休耕；有些土地可以连续两年耕作，一年休耕；有些保持水分性能较好的黄土，可以连续耕作，基本上不需要休耕。他还认为，砍烧和游耕方式一般限于热带及多雨地带，这类地区农业上的枢纽问题是肥力递减。而华北黄土地区基本上的枢纽问题不是肥力递减，而是如何保持土壤中的水分[18]。由上可见，疏松易耕而富含肥力的黄土，不但有利于农业的起源，而且有利于黄河中下游地区形成较为先进的耕作制度和方法，这与其他文明古国的原始农业长期采用的刀耕火种的“游耕农业”相比，一开始就显示出无可比拟的先进性，成为孕育早期中华文明的根基。
四 黄河中下游地区农业的起源和发展
黄河中下游地区在地理位置上，由南至北正处在自亚热带向暖温带、暖温带半湿润区向半干旱区交接的生态过渡带。生态过渡带具有食物链长、生物多样性增加、种群密度提高等效应，且敏感易变的环境背景，客观上有利于物种的变异和进化，有利于早期人类对丰富的生物物种加以选择、驯养和栽培，从而有条件培育出优良的物种[19](p13～15)。这种生态过渡带的区域优势，即使在今天也仍然保持着。如以陕西关中地区为例。西端的宝鸡地区一月平均气温为－1．0℃，四月平均气温为13．5℃，七月平均气温为25．5℃，十月平均气温为12．9℃，年平均气温为12．8℃。全年日照时间为1978．9小时，降水量年平均为600～700毫米。西安地区一月平均气温为－1．3℃，四月平均气温为14．0℃，七月平均气温为26．7℃，十月平均气温为13．6℃，年平均气温为13．3℃。全年日照时间为2065．4小时，降水量年平均为600～700毫米。关中平原被现代地学界划为暖温带温和半湿润气候区，至今仍是陕西农业条件最好的地区之一。位居中原的河南，全省年平均气温南高北低，在13～15℃之间。豫西山地和太行山地，因地势较高，气温较低，年平均气温在13℃以下。淮河以南，年平均气温在15℃以上，一月平均气温在O℃左右。春季豫西地区为13～14℃，豫北、豫东在14～15℃之间，夏季7月平均气温在22～28℃之间。全省日照充足，全年平均日照时间为2000～2600小时。全省年降水量在600～1300毫米之间。其中黄淮之间(包括豫西山地)为650～1000毫米；豫北和豫西丘陵区为600～700毫米。就现代气候而论，河南处于暖温带和北亚热带地区，具有明显的过渡性特征。就整个黄河中下游地区来看，应划为半湿润气候区。全年日照充足，多在2000～2700小时，日照在45～60％之间。区内干燥度除伊洛河上游、渭河上游区小于1．O℃之外，其余地区均在1．0℃～1．5℃之间。其中1月平均气温关中平原区为－l℃～－6℃，三门峡至开封区段为0℃～－2℃，大汶河流域为－3℃。7月平均气温约为25～27℃。黄河中下游地区是整个黄河流域气温最高的地区，年平均温度在1O～15℃。降水量自西向东增加，渭河区年降水量在540～630毫米，三门峡至郑州花园口段，除伊洛河上游为850～900毫米外，其余多在600～650毫米；大汶河流域年平均降水量在700毫米。降水量的季节分配以夏季最多，春秋季其次，冬季最少[20](p565)。就目前的黄河中下游地区的气候状况看，与西北内地及北面的内蒙古高原地区相比，一年当中没有那么漫长的冬季和刺骨的寒流；与南面的江南地区相比，也没有连绵的“梅雨”季节造成的卑湿和炎夏的酷暑，处在暖温半湿润气候区的黄河中下游地区，年均500～900毫米之间的降水量，虽在一些地方不算充足，但它集中在作物生长最旺盛的夏秋季节，加之有充足的光照时间和强度能充分满足农作物光合作用的需要，这些条件都十分有利于农作物的孕育和生长。
而在原始农业起源和初步发展的中国全新世大暖期，黄河中下游地区的气候条件则更为优越。孔昭宸等学者在研究了包括黄河中下游地区丰富的孢粉资料和生物遗存后认为，在距今10000～9000年期间，关中平原、汾河下游谷地和黄淮平原等地的气候迅速变暖，尽管年平均气温与现在接近或偏低，但其降水量却明显增多，加速了植物生长和泥炭沉积。施雅风先生等根据黄土高原、河北东部、青海湖、内蒙古白素海、辽南地区等地距今8500～7200年间的孢粉资料，换算出当时温度比现在高2℃～4℃。距今7200～6000年间不仅是中国全新世大暖期中稳定的暖湿阶段，也是温暖期的鼎盛阶段，南北气候普遍较为暖湿，季风降水几乎波及所有各地，植物生长空前繁茂．华北平原则是湖沼大发展时期，气温平均值要比今高出2．5℃～3．5℃。降水较现在丰沛得多，根据推算，白洋淀地区降水高于现代450毫米。他们的结论是：在相同的纬度上，中国的大暖期升高值是全球最大的地区，又是全球冬季升温最高的地区之一[5](pl-18)。黄河中下游地区所处的生态过渡带的区域优势，温暖湿润的气候环境，尤其是充沛的供水条件，加之肥沃的黄土，都是农业生产得天独厚的有利条件。
农业是人们在长期观察周围环境中的动物和植物，并在进行有意驯养、栽培的基础上逐渐产生的，丰富的野生动植物的存在，是其形成的基本前提条件。黄河中下游地区早在晚古生代、中生代时就是植物繁茂、动物喜栖的地区，进入新生代更新世后，优美的生态环境和丰富的食物来源更成了西侯度人、蓝田人、许家窑人、丁村人及小南海人等早期人类栖居的场所。黄河中下游地区的早期人类遗迹比长江流域、华南及东北地区等地都多和集中，正说明这一地区是更为适宜人类生存和生活的地方。旧石器时代晚期的山西朔县的峙峪文化遗址、沁水的下川遗址都是位于太行山脉及其周围地区的著名古人类文化遗址．下川遗址距今的年代为36000～12000年之间，它是由旧石器时代末期向新石器时代过渡时期的重要遗址。尤其是到了距今13000～12Q00年的更新世末期，夏季风增强，气温稍有回升，出现草木繁茂的景象。除有松属树木外，温带落叶阔叶树种的栎属、臭椿、胡桃属、朴属、栗属、椴属及漆树、栾树属、黄连木属、柳属、槭属到处可见，偶尔也有亚热带树种化香属生活在山冈上。草本植物以耐旱的蒿属为主，其次为禾本科植物，也发现有蕨类植物[21]。就下川遗址的生态环境条件看，在这由干冷向暖湿气候过渡的时期，禾本科中的一些植物很有可能成为人们采集并进而尝试栽培的对象。值得注意的是，在下川遗址还发现有锛形器、石磨盘等石器。石兴邦先生指出：下川遗址出土的锛形器，是我国新石器时代主要生产工具石锛的先祖，以农业生产工具为代表的新石器时代的磨制石器则可在下川文化中找到雏形[22]。陈文华先生认为：下川石磨盘“中间由于多次研磨而下凹，显然是加工谷物的痕迹”[23])。卫斯先生则断言，“石磨盘在下川文化中的出现，代表了我国粟作文化的先声”[24]。这都可谓中肯之见。在山西怀仁鹅毛口遗址发现有包括石斧、石锄、石镰在内的石器达上千件之多，并伴有陶器出土。该遗址时代被贾兰坡先生认定为属新石器时代的早期[25]。从鹅毛口的工具组合可知当时已开始了原始的种植活动。在河北徐水南庄头遗址，也发现有种类繁多的动植物标本[9](p136)。在距今9700～10500年的南庄头文化时期，气候开始转暖，遗址附近河水流淌，湖泊宽阔，森林茂密。草原上奔跑的动物有麝、马鹿、麋鹿、斑鹿、狼、狗和豪猪等，水中的田螺、珠蚌、萝卜螺、扁卷螺、微细螺及鳖等动物清晰可见，鸟禽类的鸡、鹤等在自由飞翔。树林中有松、冷杉、云杉、栎、栗、榛、桦、鹅耳枥、桤木、榆、椴、柳、漆树等，半灌木和草本花粉有麻黄、葎草、菊、蒿、藜、石竹、豆、木犀、莎草、香蒲、狐尾藻、唐松草、禾本科、蔷薇科、伞形科、毛茛科、唇形科、蓼、茜草、茄科等。水域旁的植物有水龙骨科、中华卷柏和石松属等。其中的狗、猪可能为家畜。而禾本科类植物多为草本，为种子植物大科之一，我国现有190余属，800种以上，是狗尾草和粟、小麦、大麦、稻、高粱等作物所在的属种。在徐水南庄头虽未发现粟等粮食作物标本，但出土的石磨盘、石磨棒和陶器可说明采集经济已很发达[26]。可以想像，南庄头的早期居民们在大量采集禾本科植物的过程中，很有可能已开始栽培粟等作物。在陕西扶风案板遗址发现有丰富的植物花粉。在傍龙寺剖面第四层(距今12000～10000年)，除松、桦等木本花粉外，草本孢粉中，有蒿属、紫苑科、菊科、藜科、蓼属、禾本科、蔷薇科、白刺属、毛茛科、茜草属、车前属、十字花种、玄参科等，还有蕨类孢子水龙骨科。第三层(距今10000～8000年)以栎、松木本为主，草本略有增加，增加的种类有葎草属、苦木科、十字花科、豆科、唇形科、茜草科、茄科、报春科等。第二层为距今7500～5000年的仰韶文化时期，以阔叶树种为主，在草本花粉中，除增加了百合科外，与第三层大致相同。在张家壕剖面第三层(属距今5000～2500年的龙山文化时期)，阔叶树以松为主，草本中除龙胆属、锦葵科外，与傍龙寺剖面第二层大致相同。值得注意的是在属于案板遗址的另一处龙山文化层中发现有粮食作物粟的遗存[9](p56～65)。案板遗址的地层剖面展示了从旧石器时代末到新石器时代初，直到仰韶温暖期的植被演替状况。丰富多样的植物为人们提供了采集食物的来源，再从不同时期的地层中都有禾本科植物看，这类作物的籽粒应是人们采集的主要对象，并很有可能被特意培育起来。在案板新石器时代遗址中发现的粟，应是人们早已培育种植的作物。美国考古学者宾弗(Lewis Binford)指出：在农业发明之前曾有过“广幅地利用资源”的阶段，在这些被“广幅利用”的资源中，就包括了对某些动植物的利用[27](p313～341)。黄河中下游地区自全新世以来温暖湿润的生态环境和生长着的种类繁多的动植物，为人们在广幅地利用动植物资源的基础上转向采集栽培和定向驯化饲养提供了对象和条件，终于使这里成为原始农业最早诞生的地区之一。
进入到中国全新世大暖期后，原始农业得到迅速发展，新石器时代文化出现了空前繁荣的景象。其中，河北省武安磁山文化遗址就是较典型的一处。磁山遗址位于太行山东麓的山前地带，四周山峦起伏，南洺河水穿越西部山区东入漳河水系滏阳河，遗址西依太行山余脉红山，东邻鼓山，座落在南洺河北岸的河旁台地上，高出河床25米，此地正处在黄土高原与华北大平原的交接地区，遗址面积约8万平方米，发现了房址、灰坑、沟壕等遗迹，出土有烧制温度较低、制作质地粗糙的陶器，器形有盂、靴型支架、敞口深腹罐、小口双耳壶及碗、缸、鼎、盘、杯等。石器方面最具特征的是发现琢制的磨盘、磨棒，还有扁平石铲及磨制石斧、石锛、石凿、石镰等，并在窖壁上发现木耒痕迹，还有骨质的鱼猎工具镞、倒刺鱼镖、骨刀、蚌刀等[28]。引人注目的是在灰坑中发现有储存粮食的窖穴88个，经鉴定窖穴中的农作物遗存为粟。参加发掘的考古学者对88个窖穴中储藏粟的容量进行了估算，折合重量为138200余市斤，起码可以达到十万市斤[29]。据14C测定，磁山遗址的年代约在公元前8000～7600年。从出土的大量石斧(达1758件)来看，说明它们已被用来进行采伐林木荆棘，进行砍倒烧光，并具有相当的规模。石铲的发现，说明当时农业生产已脱离刀耕火种的初期阶段，进入了耜耕时期。石刀、石镰都是收割禾谷的得力工具。从数量可观而硕大的石磨盘和石磨棒来看，粮食加工已成为一项专门的日常作业和生产程序。大批的粮食窖穴证明当时的收获量甚丰，窖穴内仍贮存有大量的粟谷，也说明人们的口粮已较充裕。与此同时，猪、狗骨骼和鹿、猕猴、野猪及鱼、兔、蚌等动物遗存的发现，说明磁山人的家畜饲养和狩猎活动仍在进行。综合磁山文化的相关材料，可知磁山时期的农业已较发达，已远远超出原始农业初期的水平。它应该是在峙峪文化、下川文化、鹅毛口文化及徐水南庄头文化，时期早期粟作农业的基础上承继而来的。正是认识到这些从旧石器时代直至新石器文化的内在联系和它们所处的生态环境，我们曾主张太行山及其周围地区是粟作农业起源的中心之一[30]。磁山文化与主要分布在河南境内的裴李岗文化在文化面貌上有许多相同的特征，在时代上也较为接近。显然，磁山原始农业与河南境内嵩山东麓地区的裴李岗文化时期的原始农业有着相互影响和交流的关系。
粟作农业在太行山地区发生后，首先在其周围地区迅速发展和传播，其显著特征便是从山前地带向平原地区延伸和扩展，逐步形成沿太行山周围地区的粟作农业区。如在豫北和河北地区发现的磁山文化类型的遗址有河南淇县花窝遗址[31]、河北易县北福地一期乙类遗址[32]、正定南杨庄遗址[33]等，从遗址出土的大量石质农具、陶器及猪、狗、鸡等遗物看，农业已成为当地居民的主要生产活动。新石器时代中期又进入仰韶温暖期的最佳时期，也是粟作农业最有利的发展时期。太行山地区代表这一时期的新石器文化遗址有河北永年石北口遗址[34]、磁县下潘汪遗址[35]、正定南杨庄遗址、邢台柴庄遗址、邯郸百家村遗址，河南安阳后岗遗址[36]、大司空遗址[37]、大寨南岗和鲍家堂遗址[38]，以及山西芮城西王村遗址等[39]。这一时期出土的农业生产工具有石器、骨器、蚌器，仍以石器为主。石器除个别打制外，绝大多数为磨制石器，并且大多通体磨光，钻孔技术较为进步，器物种类增多，有斧、锛、锄、刀、镰、磨盘、磨棒、杵、臼等。陶器制作进入繁荣时期。出土的家畜遗骨有猪、狗、鸡、牛、羊等。在南杨庄遗址还出土有粟作遗存。从这些遗物所反映的文化面貌看，当时的农业生产已比早期有较大进步。到了新石器时代晚期的龙山文化时期，太行山周围地区的社会生产力水平有进一步提高。这一时期代表性遗址有安阳后岗二期遗存[40]、汤阴白营遗址[41]、邯郸涧沟和龟台[42]、辉县孟庄遗址[43]、襄汾陶寺遗址[44]。其中河南辉县的孟庄遗址和山西襄汾陶寺遗址的规模已进入龙山时期的“古城”阶段。此期农业工具已有明显进步，石器磨制精细，种类有石铲、有肩石铲、穿孔石刀、石镰、杵臼等，此外还有蚌刀、蚌镰等，在陶寺遗址还出土一件石犁，这表明原始农业已由耜耕向犁耕阶段过渡。
太行山地区在粟作农业产生后，在当地不断发展的同时，也开始向四周迅速传播开来。当然，也不排除太行山以外的地区独立产生粟作农业的可能性，只是后者目前还缺乏足够的依据。对于粟作农业的传播，张之恒先生曾指出：“根据现已发表的考古资料，粟作农业的传播路线是，由上述粟作的发源地(太行山和嵩山东麓的山前地带)向西传播进入泾渭流域，向东传播到黄河下游，向北传播到辽河流域。”[45](p73)如前所述，磁山文化与裴李岗文化有相似的文化内涵。实际上，磁山遗址与裴李岗遗址同处于黄河下游巨大冲积扇的顶端，时间相近，文化面貌也有许多相似的地方，如石磨盘、石磨棒及石镰、石铲器形较为接近，陶器也有相似的类型。这正是两种文化交流密切的反映，也可说明起源于太行山地区的粟作农业曾南下向黄河中游的河南中部、西部及南部广泛传播。据统计，包括新郑裴李岗、密县莪沟、长葛石固、舞阳贾湖在内的裴李岗文化遗址已达100余处[46]。其中在新郑裴李岗、沙窝李和许昌丁庄等遗址，都发现有粟的遗存[47]。这些大致说明了裴李岗—磁山文化时期原始农业发展的情况。豫西地区是黄土高原的余脉地带，又处在太行山及其支脉中条山之南，黄河干流及其支流伊、洛河穿行其间，也是与晋南和关中地区联系交流的通道。在这一地区发现有不少裴李岗时期的文化遗址。如巩义市铁生沟遗址、滩小关遗址、赵城遗址、水地河遗址，登封双庙沟遗址、向阳村遗址、王城岗遗址，密县莪沟遗址、马良沟遗址、老城遗址、东关遗址、张湾遗址、青石河遗址，偃师高崖遗址、马涧河遗址，洛阳杨窑遗址，孟津朱寨遗址，嵩县乌稍岭遗址，卢氏薛家岭遗址、祁树湾遗址及渑池、灵宝境内的裴李岗文化遗址[46]。豫西地区粟作农业的发展和传播，有力影响和带动了晋南和关中地区粟作农业的发展。到了仰韶文化时期，进入仰韶温暖期的鼎盛阶段，南北气候均较暖湿，季风降水几乎波及所有各地，植物生长空前繁茂，华北大平原湖沼进入盛大发展时期，黄河中游黄土与内蒙古东部沙地的古土壤全面发育[5](p8)，良好的生态环境使黄河中下游地区的原始农业进入了难得一遇的大好发展时期，出现了以粟作为主兼有黍、麦、豆、稻等作物并存的原始农业繁盛的局面。在关中、豫西、晋南地区，以陕西西安半坡遗址为代表的仰韶文化半坡类型、以河南陕县庙底沟遗址为代表的庙底沟类型和以山西芮城西王村遗址为代表的西王村类型，分别代表了仰韶文化发展的三个阶段。在洛阳、郑州地区的仰韶文化可以洛阳王湾遗址和郑州大河村遗址为代表。而在黄河下游的山东地区，则为北辛文化和大汶口文化为代表的新石器中期文化。到了新石器时代晚期，黄河中下游地区以粟作农业为主的原始农业发展到了高峰，无论是生产工具的配套和质量，生产规模的扩大还是农作物的产量都达到了前所未有的水平，标志着生产力的巨大进步。陕西龙山文化、河南龙山文化以及山东境内的典型龙山文化的繁荣和兴盛，正是粟作农业发展和推动的结果。与此同时，还应该特别指出的是，在仰韶温暖期的环境背景下，在黄河和淮河之间的广袤区域，以黄河中下游地区为中心，逐渐形成了粟稻混作的原始农业区[48]。这都为黄河中下游地区最终成为中华文明的中心奠定了坚实的物质基础。
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