基本介紹
- 中文名：砒砂岩
- 分布：黃土高原北部晉陝蒙接壤地區
簡介,成分,危害,分布,治理,
簡介
砒砂岩是一種鬆散岩層，具體指古生代二疊紀（約2.5億年）和中生代三疊紀、侏羅紀和白堊紀的厚層砂岩、砂頁岩和泥質砂岩組成的岩石互層。砒砂岩為陸相碎屑岩系，由於其上覆岩層厚度小、壓力低，造成其成岩程度低、沙粒間膠結程度差、結構強度低。岩性為礫岩、砂岩及泥岩，交錯層理髮育，且顏色混雜，通常以粉紅色、紫色、灰白色、灰綠色互層相間而存在，所以也叫“五花肉”。
成分
主要為石英、鈣蒙脫石、鉀長石和方解石，其他含量較低。不同地域的砒砂岩，除鉀長石外，其他礦物成分含量無明顯差異。不同顏色的砒砂岩，石英、鉀長石和鈣蒙脫石這幾種主要礦物含量差別不大。灰白、紫紅色相間砒砂岩主要礦物含量稍大於灰白色砒砂岩和紫紅色砒砂岩，且不含高嶺石。
通過在皇甫川流域二老虎溝小流域進行典型取樣，對不同顏色砒砂岩進行了化學成分分析。分析表明，各顏色砒砂岩中的二氧化矽含量均最高，就所取的灰白、紅白、紫紅3種顏色6個樣本而言，其含量達到54.11%～65.42%，另據其他所取樣本的檢測分析，甚至可以達到77.75%。但是，不穩定組分氧化鈣、氧化鉀、氧化鈉都具有一定的含量，其中，灰白色砒砂岩中氧化鈣含量最高，達到13%以上；紫紅色砒砂岩中氧化鉀含量為2%左右；3種顏色砒砂岩的氧化鈉含量基本上也均在2%以上。部分樣本還測出含有少量三氧化硫和五氧化二磷，這兩種物質極易溶於水，並發生化學反應生成硫酸、磷酸等。砒砂岩中所含這些不穩定成分非常容易與水等物質發生化學反應，導致內部結構發生改變，這是砒砂岩抗侵蝕性弱的重要原因之一。
危害
由於其成岩程度低、沙粒間膠結程度差、結構強度低，遇水如泥、遇風成砂，水土流失非常嚴重，也由於這種岩層自身物理、化學性質和當地特殊的自然、人文環境，使得該岩層極易發生風化剝蝕，民眾深受其害，視害毒如砒霜，故稱其為“砒砂岩”。
像普通的岩石一樣堅硬，然而一旦遇到風便成砂，遇到水便成泥。被中外專家稱為“地球上的月球”、“地球生態癌症”。內蒙古準格爾旗的砒砂岩占全旗總面積的76.9%，多年來，該地平均土壤侵蝕模數高達3000噸/平方公里，每年向黃河輸送泥沙高達1億噸，是黃河流域粗沙主要來源區之一，也是黃河下遊河床淤積抬高釀成洪水災害的主要發源地之一。
分布
旗、伊金霍洛旗、達拉特旗、杭錦旗，在陝西省的神木、府谷兩縣，山西省的河曲、保德兩縣和清水河縣，在各主要直接入黃支流的分布面積以窟野河和皇甫川面積最大，其次為孤山川、清水川、渾河，還約有三分之一面積的砒砂岩分布在內蒙古十大孔兌及其它直接入黃支溝。按覆土程度可大致分為三大類型區，即裸露砒砂岩區、蓋土區、蓋沙區，總面積1.67萬km2。
砒砂岩在各主要直接入黃支流的分布面積以窟野河和皇甫川面積最大，其次為孤山川、清水川、渾河。皇甫川、孤山川、清水川幾乎全流域都分布在砒砂岩區，窟野河在神木以上基本全部分布在砒砂岩區。還約有三分之一面積的砒砂岩分布在內蒙古十大孔兌及其它直接入黃支溝。
裸露砒砂岩區：砒砂岩直接見於地表，上面無黃土、風沙土覆蓋或覆土（沙）極薄（0.1-1.5m）。凡是此類砒砂岩出露面積占總面積70%以上的區域，即為裸露砒砂岩區。裸露砒砂岩區地貌多呈崗狀丘陵，溝壑密度平均為5～7km/km2，植被稀少，覆蓋度極低，上覆薄層的黃土或浮沙，一般為10～150cm，基岩大面積裸露。侵蝕模數2.1萬t/km2.a左右，以水蝕為主，複合侵蝕嚴重。砒砂岩不僅在溝谷中出露，而且在坡面上出露。岩性為礫岩、砂岩及泥岩，交錯層理髮育，顏色混雜，有棕紅色、紫紅色、黃綠色、白色、灰白色，風蝕與水蝕都很嚴重。其影像特徵是溝谷水系發育，溝谷陰影不明顯，影像色調較淺，缺乏植被的顏色（綠色），大部分地區呈現肉紅色、淺紫色。
蓋土區：砒砂岩掩埋於各種黃土地貌之下。砒砂岩作為黃土沉積前的一種凸凹不平的古地形，代表了黃土沉積前的整個沉積間斷，其本身就是一種風化剝蝕面，呈波狀面分布。在溝谷中表現為黃土戴帽，砒砂岩穿裙的特殊的地貌景觀。黃土覆蓋一般大於1.5m，凡是此類砒砂岩分布且砒砂岩出露面積達30%以上的區域，稱為蓋土砒砂岩區。蓋土砒砂岩區地貌多呈黃土丘陵溝壑，植被覆蓋較裸露區好，上覆黃土或浮沙，黃土層從幾米到幾十米不等，梁峁頂部分布較厚，沿坡從上到下逐漸變薄。溝壑密度在3～6km/km2之間。除部分梁峁和緩坡地為耕地外，多為天然草場，植被覆蓋度為20%左右，侵蝕模數1.5萬t/km2.a，屬劇烈侵蝕區，以水蝕為主，水蝕、風蝕和重力侵蝕交替發生。砒砂岩主要在溝緣線以下的溝谷中出露，而且切割很深，呈典型的“V”字形溝道，坡度在35°以上。岩性為砂岩及泥岩，層理髮育，但每一種顏色的砒砂岩分布厚度較大，顏色有紫紅色、黃綠色、灰白色。與裸露區相比，蓋土區植被較好，因此影像特徵表現為整體綠色較多，溝谷水系發育。由於溝道切割很深，因此溝谷陰影明顯，影像色調較深。
蓋沙區：由於受庫布齊沙漠和毛烏素沙地風沙的影響，鄂爾多斯高原上的丘陵及梁地砒砂岩掩埋於風沙之下，或形成部分沙丘及薄層（10～30m）沙和砒砂岩相間分布，或形成風沙戴帽，砒砂岩穿裙的地貌景觀，凡有此類砒砂岩分布且出露面積達30%以上的區域，稱為蓋沙砒砂岩區。平均溝壑密度為1-3km/km2，地表沙化嚴重，侵蝕模數0.8萬t/km2.a，以風蝕為主，呈現出風、水蝕複合侵蝕的景觀。蓋沙區與裸露區及覆土區的區別就是地表黃土覆蓋薄且有浮沙覆蓋，地表水系不發育。因此，它的影像特徵是紋理不明顯，水系不發育，溝道陰影較輕，有明顯沙地的影像特徵。岩性為泥岩、含礫砂岩、頁岩、及長石砂岩，膠結疏散。
砒砂岩在各主要直接入黃支流的分布面積以窟野河和皇甫川面積最大，其次為孤山川、清水川、渾河。皇甫川、孤山川、清水川幾乎全流域都分布在砒砂岩區，窟野河在神木以上基本全部分布在砒砂岩區。還約有三分之一面積的砒砂岩分布在內蒙古十大孔兌及其它直接入黃支溝。
裸露砒砂岩區：砒砂岩直接見於地表，上面無黃土、風沙土覆蓋或覆土（沙）極薄（0.1-1.5m）。凡是此類砒砂岩出露面積占總面積70%以上的區域，即為裸露砒砂岩區。裸露砒砂岩區地貌多呈崗狀丘陵，溝壑密度平均為5～7km/km2，植被稀少，覆蓋度極低，上覆薄層的黃土或浮沙，一般為10～150cm，基岩大面積裸露。侵蝕模數2.1萬t/km2.a左右，以水蝕為主，複合侵蝕嚴重。砒砂岩不僅在溝谷中出露，而且在坡面上出露。岩性為礫岩、砂岩及泥岩，交錯層理髮育，顏色混雜，有棕紅色、紫紅色、黃綠色、白色、灰白色，風蝕與水蝕都很嚴重。其影像特徵是溝谷水系發育，溝谷陰影不明顯，影像色調較淺，缺乏植被的顏色（綠色），大部分地區呈現肉紅色、淺紫色。
蓋土區：砒砂岩掩埋於各種黃土地貌之下。砒砂岩作為黃土沉積前的一種凸凹不平的古地形，代表了黃土沉積前的整個沉積間斷，其本身就是一種風化剝蝕面，呈波狀面分布。在溝谷中表現為黃土戴帽，砒砂岩穿裙的特殊的地貌景觀。黃土覆蓋一般大於1.5m，凡是此類砒砂岩分布且砒砂岩出露面積達30%以上的區域，稱為蓋土砒砂岩區。蓋土砒砂岩區地貌多呈黃土丘陵溝壑，植被覆蓋較裸露區好，上覆黃土或浮沙，黃土層從幾米到幾十米不等，梁峁頂部分布較厚，沿坡從上到下逐漸變薄。溝壑密度在3～6km/km2之間。除部分梁峁和緩坡地為耕地外，多為天然草場，植被覆蓋度為20%左右，侵蝕模數1.5萬t/km2.a，屬劇烈侵蝕區，以水蝕為主，水蝕、風蝕和重力侵蝕交替發生。砒砂岩主要在溝緣線以下的溝谷中出露，而且切割很深，呈典型的“V”字形溝道，坡度在35°以上。岩性為砂岩及泥岩，層理髮育，但每一種顏色的砒砂岩分布厚度較大，顏色有紫紅色、黃綠色、灰白色。與裸露區相比，蓋土區植被較好，因此影像特徵表現為整體綠色較多，溝谷水系發育。由於溝道切割很深，因此溝谷陰影明顯，影像色調較深。
蓋沙區：由於受庫布齊沙漠和毛烏素沙地風沙的影響，鄂爾多斯高原上的丘陵及梁地砒砂岩掩埋於風沙之下，或形成部分沙丘及薄層（10～30m）沙和砒砂岩相間分布，或形成風沙戴帽，砒砂岩穿裙的地貌景觀，凡有此類砒砂岩分布且出露面積達30%以上的區域，稱為蓋沙砒砂岩區。平均溝壑密度為1-3km/km2，地表沙化嚴重，侵蝕模數0.8萬t/km2.a，以風蝕為主，呈現出風、水蝕複合侵蝕的景觀。蓋沙區與裸露區及覆土區的區別就是地表黃土覆蓋薄且有浮沙覆蓋，地表水系不發育。因此，它的影像特徵是紋理不明顯，水系不發育，溝道陰影較輕，有明顯沙地的影像特徵。岩性為泥岩、含礫砂岩、頁岩、及長石砂岩，膠結疏散。
治理
其一、實施生態修復和植被建設。砒砂岩區地廣人稀，荒地資源豐富，加之能源重化工基地建設和城鎮化進程加快，廣大農村人口增長趨勢已漸和緩。儘管降雨時空分布不均，但多年平均降雨量約400mm。在該區域實施生態修復將是生態建設中速度最快、效益最好、成本最低的措施之一。
其二、以沙棘作為砒砂岩區生物措施治理的突破口。根據現有沙棘的生長表現來看，沙棘可作為砒砂岩區生物治理的突破口，尤其適宜在水土流失嚴重的裸露砒砂岩上推廣種植，以充分發揮其優良的防護效能。從長遠來看，栽種沙棘應結合本區特點，對於平緩區應儘量採用寬頻狀種植，株行距以1～24×6～10m為宜，以利於放牧。大力提倡營造沙棘混交林，在發揮沙棘保水保土效益及改良土壤功能的同時，為其它植物的生長發育創造適宜的環境，促進該區植被向良性演替方向發展。另外，還要加強沙棘優良品種的開發研究，以提高其經濟價值。
其三、在蓋沙砒砂岩上種植檸條。檸條耐乾旱瘠薄，適應廣泛，在砒砂岩區的各種土地條件下生長良好，尤其適合生長在鬆散的沙質土上。因此，宜在蓋沙砒砂岩區應推廣種植。
為了充分利用檸條的放牧價值，應提倡輪封輪牧，適時平茬，合理利用。對低產沙地草場，可通過補植或補播檸條加以改造，提高草場的利用價值。
其二、以沙棘作為砒砂岩區生物措施治理的突破口。根據現有沙棘的生長表現來看，沙棘可作為砒砂岩區生物治理的突破口，尤其適宜在水土流失嚴重的裸露砒砂岩上推廣種植，以充分發揮其優良的防護效能。從長遠來看，栽種沙棘應結合本區特點，對於平緩區應儘量採用寬頻狀種植，株行距以1～24×6～10m為宜，以利於放牧。大力提倡營造沙棘混交林，在發揮沙棘保水保土效益及改良土壤功能的同時，為其它植物的生長發育創造適宜的環境，促進該區植被向良性演替方向發展。另外，還要加強沙棘優良品種的開發研究，以提高其經濟價值。
其三、在蓋沙砒砂岩上種植檸條。檸條耐乾旱瘠薄，適應廣泛，在砒砂岩區的各種土地條件下生長良好，尤其適合生長在鬆散的沙質土上。因此，宜在蓋沙砒砂岩區應推廣種植。
為了充分利用檸條的放牧價值，應提倡輪封輪牧，適時平茬，合理利用。對低產沙地草場，可通過補植或補播檸條加以改造，提高草場的利用價值。
從調查結果可以看出，油松能在砒砂岩坡面上正常生長，年平均高生長20-30cm，沙棘無論在坡面還是溝道，均能很好生長，年均高生長量20-50cm。因此，油松、沙棘是砒砂岩區造林的主要樹種，但油松只適宜在砒砂岩緩坡上造林。
另外，在砒砂岩區具有推廣價值的優良飼草植物有：羊草、冰草、無芒雀麥、紫花苜蓿、沙打旺、扁蓄豆、野豌豆、駝絨藜等；優良灌木樹種有：花棒、羊柴、烏柳、沙柳、檉柳、黃刺玫、蒙古蕕花、芨芨草等；優良喬木樹種有：側柏、樟子松、河北楊、旱柳、刺槐等。
根據不同草樹種的生物學特性和造林立地條件，砒砂岩區宜採用混交類型進行植被建設。
