■司玉龍 王盧海 秦士臻

（河南金源黃金礦業(yè)有限公司河南洛陽471400）

黃土層中鈣質(zhì)結(jié)核的成因和利用

■司玉龍 王盧海 秦士臻

（河南金源黃金礦業(yè)有限公司河南洛陽471400）

黃土地區(qū)研究者甚少，通過對黃土中結(jié)核形成機制的論述，為黃土結(jié)核層在各領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

黃土特性 結(jié)核 節(jié)核 鈣質(zhì)結(jié)核成因 結(jié)核層的利用

1 黃土的基本基本特性

黃土是一種以灰黃色為主色調(diào)的土體。主要分布于比較干燥的歐亞大陸中緯度地區(qū)，呈斷續(xù)帶狀分布。在我國主要分布在太行山以西、日月山-賀蘭山以東、秦嶺以北、陰山以南的陜、甘、青、晉、寧、豫、內(nèi)蒙等7省（區(qū)）的近40萬平方千米的區(qū)域內(nèi)。

黃土以粉砂顆粒為主（含量＞50%），孔隙度一般為40%-50%，結(jié)構(gòu)松散，發(fā)育有大的孔隙，垂直節(jié)理比較發(fā)育。層理分明。

沈括在《夢溪筆談》的《雁蕩山記》中說：“今成皋、陜西大澗中，立土動及百尺，迥然聳立，亦雁蕩具體而微者，但此土彼石耳?！北容^形象的描述了黃土地貌的外觀。

2 鈣質(zhì)結(jié)核的特性及形成機制

2.1 鈣質(zhì)結(jié)核的特性

結(jié)核（concretion,nodue）是指存在于沉積巖中的，在成分、顏色、結(jié)構(gòu)等方面與圍巖有顯著區(qū)別的集合體，形狀有球狀及各種不規(guī)則狀。是一種附（寄）生圍巖中，具有自己獨立性狀的零星的巖石土體。在成分以鈣質(zhì)、硅質(zhì)、鐵質(zhì)為常見。

鈣質(zhì)結(jié)核（calcic concretion），又稱石灰質(zhì)結(jié)核，下文稱黃土結(jié)核(loess doll)，俗稱姜結(jié)人（loess child)、姜石（caicite）。黃土中的鈣質(zhì)結(jié)核顏色以（灰）白色為主，黃（褐）色次之，土狀光澤，硬度3，比重2.7，因摻雜石英、粘土類礦物多少而比重、硬度略有增減。礦物成分以方解石、白云石為主，次要礦物為石英、粘土類礦物、褐鐵礦等。結(jié)構(gòu)為細分散隱晶質(zhì)皮殼狀，斷面可見同心圓狀構(gòu)造，（由于后期膠狀物脫水，可形成放射狀構(gòu)造）。遇冷鹽酸劇烈起泡。形狀有長柱狀、不規(guī)則樹枝狀、圓球狀及瘤狀。小者幾毫米，一般長15-25cm、寬5-10cm，大者可達數(shù)米，有的還呈層狀分布。常見于古土壤層內(nèi)部，是膠體凝絮作用的產(chǎn)物。

2.2 鈣質(zhì)結(jié)核的形成機制

在黃土形成后的2.4ma以來，風化作用下巖石（以黃土為主）中的Ca、Si等離子被分解出來，它們不溶解于水，隨水介質(zhì)運移，形成膠體物質(zhì)，特別是鈣離子起著主導(dǎo)因素?；瘜W反應(yīng)式如下：

大氣降水或地下水溶解較多的碳酸鈣、碳酸氫鈣，在運移過程中，遇到不透水底層的壅滯，在淀積層中，沿某一質(zhì)點（如粘土顆粒、砂?；蛩危┠?，由里向外越長越大，并膠結(jié)地層中的粘土顆粒、砂礫，形成早期的結(jié)核。早期的結(jié)核以鈣化的形式存在，隨著時間軸的推移，沉積作用逐漸累積，形成了分散點狀、串珠狀的密集程度弱的黃土結(jié)核。若沉積環(huán)境持續(xù)良好的發(fā)展，結(jié)核相互連接起來，形成不規(guī)則的層狀連接體，即節(jié)核，俗稱“天崩石”。其后，黃土地區(qū)受喜馬拉雅山運動多幕的持續(xù)強烈抬升影響，該區(qū)的地殼運動也是多期次的以垂直上升為主。故在很多黃土地區(qū)的地層剖面上可看到一到數(shù)層的結(jié)核層。該結(jié)核屬后生結(jié)核，與地層的夾角5°-7°，結(jié)核層的厚度一般在0.15-0.3m支架，產(chǎn)狀比較穩(wěn)定。隨著人類活動對地形（貌）、植被、地表徑流、地下水埋深和侵蝕基準面甚至氣候等全方位的影響和改造，結(jié)核層的形成機制被破壞，結(jié)核層的生命已基本結(jié)束。只是在局部泉水出露地區(qū)，硬度較大的地下水在轉(zhuǎn)化為地表水時，由于泉水從密閉的地下涌出地表，環(huán)境從密閉到開放，P-T也劇烈變化，于是在小范圍內(nèi)形成胚胎期的結(jié)核--泉華。

3 結(jié)核（層）的利用

結(jié)核和結(jié)核層是一種特殊的“層理’。由于該區(qū)地層后期的相對隆起，地層剝蝕量大于沉積量，結(jié)核（層）出露地表。出露地表的結(jié)核由于球狀風化，常形成渾圓狀分布，在溝壑起伏的黃土坡地，容易使人滑倒，人們形象地稱其為“跌跤石”。雖然，結(jié)核影響出行和耕作；但勤勞智慧的先民利用“長不盈尺、厚達數(shù)寸”，隨處可見的節(jié)核作為鋪路、筑墻的石料，構(gòu)成黃土地區(qū)一道美麗的風景。

3.1 結(jié)核（層）在建筑上的利用

在黃土地區(qū)，傳統(tǒng)的建筑如窯洞、水窖等常巧妙的建在結(jié)核層的下部，這樣的建筑歷經(jīng)百年也很少坍塌。原理是結(jié)核層整體嵌合性好，韌性強，透水性差。

3.2 美學價值

樹枝狀的節(jié)核，有的外形類物，如姜、蘿卜，人，俗稱“假化石”做成象形石觀賞。早期結(jié)核內(nèi)部微細管道多，后期膠體脫水也會形成一些小裂隙，人們利用毛細原理，做“上水石”，成為近年來觀賞石市場的新寵。某些結(jié)核內(nèi)部含有水或泥質(zhì)，在晶體脫水后形成中空的結(jié)構(gòu)，個別的結(jié)核在搖動下會發(fā)聲，成為近年來收藏市場的新貴。

3.3 醫(yī)學價值

《本草綱目》載：“姜石以形名，或作礓礫。邵伯溫：‘天有至戾，地有至幽，石類得之則為礓礫是也’”。還說“生土間，狀如姜。有五種，以色白而爛不磣者良。”“味咸，性寒，無毒，主治丁瘡、腫脹”。文中所說“色白而爛不磣者良”是指風化較強、結(jié)晶較細、不含雜質(zhì)的結(jié)核有好的療效。現(xiàn)代醫(yī)學證明，由于鈣質(zhì)結(jié)核里含有多種微量元素，可降低水中亞硝胺的含量，對預(yù)防食道癌有一定的作用。

3.4 地質(zhì)學上的意義

3.4.1 工程地質(zhì)上的運用

可利用前文所述黃土結(jié)核層的巖石特性來防止風化侵蝕、滑坡、泥石流、陷落、跨落等地質(zhì)災(zāi)害，特別是工程地質(zhì)的預(yù)防。

3.4.2 科研價值

（1）結(jié)核層是來自母巖，但某些礦物又相對富集的礦物集合體，可作為一種標志層，對細致劃分黃土地層起著參照物的作用。

（2）結(jié)核層是成巖作用的自然產(chǎn)物，可以作為地球化學相的標志，對判斷古地球化學環(huán)境有著實際作用。

（3）結(jié)核層是大構(gòu)造背景下的產(chǎn)物，如有多層結(jié)核層，可推測新構(gòu)造運動的形跡。

[1]路風香、桑隆康.巖石學.157.北京：地質(zhì)出版社，2002,8.

[2]徐邦梁.普通地質(zhì)學.54-55.北京：地質(zhì)出版社，1993.5.

F426[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-19-1