推介孫建中教授等的黃土學系列新著

譚周地

吉林大學，長春，130026

近年陸續(xù)出版的黃土學新著包括上、中、下三篇。(上篇)為《黃土地質(zhì)學》，2005年由香港考古學會出版，長安大學教授孫建中編著，也是其從事黃土研究半個多世紀的總結(jié)。中篇《黃土巖土工程學》，下篇《黃土環(huán)境學》由孫建中教授與多位合作者共同編著，分別于2013、2011年由西安地圖出版社出版。該黃土學系列專著的出版是繼上世紀60年代以來，我國地學界出版的黃土研究重要著作，如劉東生院士等的《黃河中游黃土》(1964)、《中國的黃土堆積》(1965)、《黃土的物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)》(1966)和《黃土與環(huán)境》(1985)。張宗祜院士等的《中國黃土》(1989)、《黃土高原區(qū)域環(huán)境地質(zhì)問題及治理》(1996)。王永焱教授等的《中國黃土研究的新進展》(1985)、《中國黃土的結(jié)構(gòu)特征及物理力學性質(zhì)》(1990)等之后的又一套總結(jié)性新書。全面展示了黃土地質(zhì)學、黃土巖土工程學和黃土環(huán)境問題三大領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀。

上篇，《黃土地質(zhì)學》，全面闡述了黃土的定義、黃土的分布；我國黃土的厚度和產(chǎn)狀的變化、黃土的地貌類型及其發(fā)育歷史；黃土的巖石地層學、生物地層學和年代地層學研究；黃土高原河谷區(qū)及盆地區(qū)黃土與相關(guān)沉積的關(guān)系，從而制定了合理的地層表；黃土的粒度成分、礦物成分化學成分特征；黃土的結(jié)構(gòu)構(gòu)造及節(jié)理；黃土地層中的古土壤和土壤的主要類型；黃土形成時的植被與環(huán)境；黃土地層的古氣候環(huán)境記錄；國外黃土研究概況等。最后一章論述黃土的形成學說和成因類型。

中篇，《黃土巖土工程學》，全面總結(jié)了這一領(lǐng)域的研究成果。論述了黃土的本構(gòu)關(guān)系；黃土的物理、水理、力學性質(zhì)；黃土的濕陷性，濕陷性黃土地層；黃土濕陷的原因、機理與濕陷性的形成；濕陷系數(shù)與濕陷變形；濕陷起始壓力和起始含水率；濕陷性黃土地基的承載力；濕陷性黃土地基評價與處理。黃土區(qū)地震災(zāi)害特征、黃土的震陷與液化；非飽和黃土的工程性能；黃土建筑、黃土邊坡、黃土硐室的穩(wěn)定性；黃土材料的應(yīng)用，天然黃土材料及改良、復(fù)合黃土材料的種類及性能。

下篇，《黃土環(huán)境學》，總結(jié)了近年黃土區(qū)的地裂縫、滑坡、崩塌、泥流、黃土喀斯特、土地沙化、水土流失、沼澤化、鹽漬化、地方病等生態(tài)環(huán)境問題發(fā)展的規(guī)律及防治措施。此外，還在稍后出版的中篇之后設(shè)立了一個附錄，補充了黃土對污染物凈化作用的最新研究成果。介紹了黃土對Cr3+、Cr4+和As5+及垃圾滲出液凈化作用的機制。

黃土學系列新著三部，共約220萬字，全面總結(jié)了國內(nèi)外半個多世紀以來黃土研究的主要成果。系統(tǒng)地論述了黃土的地質(zhì)特征與工程性質(zhì)及黃土地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境問題。是最新的，最全面，最深入的研究黃土的總結(jié)性專著，是集大成的鴻篇巨著。黃土學系列書的出版，也可以說是“黃土學”真正誕生的標志。無疑是對地質(zhì)科學發(fā)展的重大貢獻。

上世紀后半期是我國黃土研究蓬勃發(fā)展的時期，50至60年代用大量理化分析的方法得出了大量黃土物質(zhì)成分的資料為黃土成因提供了可靠的依據(jù)。70至80年代作了大量的年代學工作給出了黃土與古土壤年代的數(shù)字化成果。80年代得出了黃土氣候曲線可與深海巖芯與極地冰芯氧同位素曲線對比，從而證明黃土與深海沉積和極地冰雪沉積可以并駕齊驅(qū)，成為三大氣候記錄。90年代又發(fā)展了季風學說，將我國黃土研究推向了世界的前列。本書總結(jié)了這些情況，反映了這些成果。

同時還要指出，《黃土地質(zhì)學》的可貴之處是孫建中先生也總結(jié)了本人半個多世紀教學與科研實踐相接合, 對我國西北、東北、華北及華南廣大地區(qū)的實地調(diào)查，也包括對國外部分地區(qū)黃土研究資料的分析及實地考察，而進行的綜合研究。并且在劉東生院士、張宗祜院士、王永焱教授等專家學者和研究人員的主要成果基礎(chǔ)上，提出了許多新認識、新見解和新論點。這無疑對推進黃土深入研究，具有重大意義和重要價值。

孫建中先生提出的新認識新見解和新論點主要有：

(1) 黃土風成與水成之爭已逾百年。孫建中教授給出一個明確的黃土的定義，即，“黃土就是風塵堆積”。同時在強調(diào)風成學說時也指出黃土成因的復(fù)雜性。風成黃土經(jīng)流水搬運再堆積后可形成坡積、洪積、沖積黃土等。因而正確地提出以風成為主的多成因?qū)W說。并以鄭州地區(qū)黃土為例論述了黃土成因的復(fù)雜性。 鄭州處于我國黃土分帶的粘黃土帶中，本應(yīng)厚度小，含沙量少，含粘土多，含鐵量高。但實際卻相反，晚更新世黃土在此厚達93m，含沙量高，含粘土少，含鐵量低，呈現(xiàn)異常。何以致此，作者認為黃河從黃土高原攜帶大量黃土泥沙，出陜晉豫峽谷至花園口，遇華北大平原，流速突減，卸下大量次生黃土于沖積扇表面。北風又將這些次生黃土吹向黃河南岸，遇丘陵而沉積，形成異常厚度的黃土。于是次生黃土又變成了原生黃土。由此說明黃土成因問題的復(fù)雜性。

(2) 傳統(tǒng)觀念認為，黃土是第四紀的產(chǎn)物。但孫建中教授根據(jù)西安劉家坡剖面黃土已進入高斯正極性時，和東北寧城黃土亦在高斯正向時之中且含有原鼢鼠化石，而首先提出“黃土還要更老些”(1987)，即黃土已進入上新世的觀點。后來郭正堂院士(2002)、安芷生院士(2010)相繼提出黃土已進入中新世早期和漸新世晚期。而Edward M. B. (1979)在挪威斯瓦巴群島發(fā)現(xiàn)前寒武紀高度石化的風成粉砂巖，被Woodworth J. B. 稱為“黃土巖”(Loessite)。因而指出黃土可以產(chǎn)生于多個地質(zhì)時代中。

(3) 1962年劉東生院士根據(jù)黃土中古土壤發(fā)育和所含哺乳動物情況，首次對黃土地層進行了正式劃分和命名，將第四紀黃土分為：早更新世的午城黃土、中更新世的離石黃土和晚更新世的馬蘭黃土。這無疑是一項重大的貢獻。

但是隨著年代學的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，隨著國際上對第四紀內(nèi)部及其下界的逐漸明朗，發(fā)現(xiàn)離石黃土上跨上更新統(tǒng)，下跨下更新統(tǒng)。因此孫建中教授提出修訂方案， 對原有黃土地層表的修訂建議無疑將引起第四紀地質(zhì)學界的關(guān)注：① 將原離石黃土頂部的第一層古土壤S1移歸馬蘭黃土，使離石黃土的上界與晚/中更新世的界線(Q3/Q2界線)一致起來。使原來的馬蘭黃土=L1變?yōu)轳R蘭黃土=L1+S1。② 將原來的離石黃土的下界由L15的下界移至L8的下界(或S8的上界)使之接近國際上用做中—早更新世界線的B/M界線(古地磁年表中的布容時和松山時的界線)。這樣，離石黃土便基本上回歸為中更新世的地層。③ 給原離石黃土下部S8至L15這段地層重新命名為“洛川黃土”使下更新統(tǒng)由午城黃土和洛川黃土兩個巖石地層單元組成。

(4) 傳統(tǒng)上認為，黃土的濕陷性及其相關(guān)的架空孔隙是在風塵降落后的成壤作用(即所謂的“黃土化作用”)過程中形成的。孫建中教授則認為架空孔隙是在風塵降落過程中細小顆粒相互搭架而成的。由于架空孔隙的直徑遠遠大于風塵顆粒的直徑，因而遇水濕陷。指出沒有經(jīng)受成壤作用的粉煤灰和全新世晚期的新近堆積黃土都具有很強的濕陷性，就是很好的旁證。同時指出，從孔隙度和濕陷系數(shù)在垂直剖面上的曲線看，在黃土的層位都是高峰，在古土壤的層為都市低谷。也說明成壤作用主要是架空孔隙和濕陷性的破壞者。這一新的觀點也逐漸受到研究者的重視。對前蘇聯(lián)的文獻所說原生黃土具有濕陷性，次生黃土沒有濕陷性的論述也明確指出我國的情況不是這樣。次生黃土，如新近堆積黃土不僅有濕陷性，而且濕陷性特強。該書總結(jié)了這一情況。

(5) 孫建中教授總結(jié)了他在東北的工作，在松遼平原劃分出了馬蘭黃土、哈爾濱黃土、長春黃土、和德惠黃土。在遼西分出了馬蘭黃土、赤峰黃土、庫倫黃土和寧城黃土。已如前述，寧城黃土屬于上新世。為黃土研究增添了新的資料。

(6) 此外，根究實地調(diào)查研究，對華北地區(qū)與黃土地層有關(guān)的湖河相地層進行了清理。如：建議保留狹義的“泥河灣組”，廢棄廣義的“泥河灣層”而代之以“陽原群”。同理，在其他盆地有榆社群、三門群等。對他們與黃土地層的關(guān)系，或上下關(guān)系，或同時異相關(guān)系一一作了論證。還發(fā)現(xiàn)了黃土地層界限的穿時性規(guī)律，即黃土地層界線的非同時性。由于各地湖水退卻的時間不同，造成各地黃土與湖相地層界限的非同時性。由于階地內(nèi)側(cè)首先脫離河流環(huán)境，較早接受黃土沉積，階地外側(cè)后接受黃土沉積，造成黃土與沖積界線的穿時性。由于季風的遷移造成黃土與古土壤界線的穿時性，如，B/M界線在鄭州在L8的底面上，到蘭州卻在L8的中點上。此外，還對華北地區(qū)傳統(tǒng)地文期研究的理論與方法提出了自己的意見等等。

筆者以為，孫建中教授等的黃土學系列新著將成為今后黃土研究的新起點。它們閱讀起來也十分有趣。筆者在粗讀本書后，滿懷喜悅和欽佩的心情，寫此短文向同行們推介。不當之處，敬請指正，謝謝！