第七届青年地学论坛

      风成沉积的黄土具有独特的物理特性，如孔隙度高，颗粒松散，容重低等。这些特性使黄土对水十分敏感，极易受水的侵蚀和搬运。长期以来，受气候、沉积和构造环境的影响，黄土景观系统中形成了大量的节理系统，如构造节理、垂直节理、次生节理、黄土柱、垂直峭壁等。这些节理系统的存在，快速驱动着黄土景观中物质迁移、能量流动、水文循环、微地貌演化以及地质灾害的发生等。研究表明，黄土节理系统，尤其是非构造成因的黄土原生垂直节理，在黄土高原水土保持、生态和地质环境稳定性、以及地质灾害的发生等方面发挥着关键作用。因此，系统研究黄土原生垂直节理的起源、发育和演化，对于揭示黄土各向异性、强水敏性、易侵蚀灾变以及生态和水文过程等有重要的参考价值。
      基于此，本研究对黄土原生垂直节理的起源、发育和演化过程进行了系统的总结分析和实验验证，提出了黄土原生垂直节理普遍发育的新机制。首先对黄土原生垂直节理的成因机制、演化模式、理论模型、发育形态，及其与黄土历史沉积过程的关系进行了系统的总结，构建了控制原生垂直节理起源和发育演化的理论框架，揭示了原生垂直节理受五大因素的共同影响。该框架表明：在水-土-力的相互作用下，当产生的驱动力超过土体的阻抗力时，便沿着土体内部的优势结构单元边界拉裂形成原生垂直节理；进一步受演化因素的影响，如黄土沉积堆厚、干湿循环和风化效应，历史沉积黄土中已形成的原生垂直节理不停的退化，然后在新沉积的黄土中重新发育原生垂直节理。
      在此基础上，进一步构建了控制黄土原生垂直节理演化的水-力耦合广义模型，并结合案例研究，重现了原生垂直节理在黄土剖面的演化轨迹。其演化过程为：水-力耦合作用驱动了黄土原生垂直节理的形成，历史沉积效应驱动了黄土原生垂直节理的退化，从而使黄土具各向异性，而黄土各向异性的存在又在其水-力边界改变时，发育新的垂直节理，循环往复并叠加黄土沉积环境的影响，形成了当今黄土-古土壤剖面中垂直节理的发育景观。因此，每一层黄土-古土壤都经历了垂直节理的演化过程，即黄土原生垂直节理是普遍发育的，而不是局限于某一层黄土或古土壤。这些演化结果造就了黄土的普遍各向异性、强水敏性和易侵蚀崩解的本质。
      基于构建的水-力耦合广义模型，结合黄土斜坡景观中原生垂直节理形态特征的野外调查数据，验证了提出的原生垂直节理在黄土剖面的演化轨迹。即地表黄土广泛发育的垂直节理裂缝网络，证明了提出的水-力耦合驱动机制的正确性，而黄土内部无明显垂直节理证明了黄土堆厚作用下垂直节理被填充和退化的行为。最后，原生垂直节理受微地形、地质背景以及环境因素的综合影响，在黄土景观系统中演化为多种微地貌形态，如黄土墙、黄土柱等，以及千姿百态的优势通道，如节理裂缝、落水洞等。这些演化规律和过程为今后黄土高原土壤侵蚀、沟壑演化、地质灾害防治以及生态水文等研究提供新的有价值的观点。
 

黄土景观；黄土地形；黄土各向异性；原生垂直节理；结构演化；