中國黃土的主要工程地質問題

A. 中國黃土建築條件分區圖（1:萬）編制原則及方法的探討

中國黃土的建築條件分區，就是按照工業與民用建築的專門要求，在地質成因和區劃理論指導下，根據中國黃土區的自然地理條件，結合中國黃土的建築特徵資料，進行綜合分析，最後以其建築條件的差異性和共同性，概括地劃分出各種類型的建築條件區。

在中國黃土區內，工業與民用建築物有如下的分布規律，即不僅是大城市，就是絕大多數的城鎮，都聚集於河谷平原地帶。

從工業與民用建築的觀點來看，不是所有的黃土地層都需要了解其建築性質的，只有研究地表下8～15m 深度內的黃土，才有著現實的意義。

這些建築工作者研究黃土的特點，很自然地要反映到編制黃土建築條件分區圖的原則和方法中。

黃土是第四紀時期內的大陸表層沉積物，所以分析黃土形成時的氣候因素和區域地質環境，對於從大范圍內，查明黃土的分布規律、存在狀態和特徵等，是有著首要意義的。因此，作者首先利用自然地質地理環境來反映黃土的建築條件，但這兩者之間的關系，並非是確定性的，故在區劃時，第一級（地區）是以黃土的建築條件結合自然地質地理環境作為劃分的標准。其次考慮到建築物有大多數分布在河谷平原上的規律，及其與黃土的成因、地層、地貌之間的聯系，以及這些相互的聯系與黃土建築條件之間的關系，作者是利用地貌條件來反映這一級的黃土建築條件的，但這兩者之間的關系，也並非嚴格地確定，故第二級（區）的劃分是以黃土的建築條件結合地貌條件為依據的。再其次考慮到河谷低階地（一、二級階地）是建築工程主要的實踐對象，以及低階地上的地貌和地層與黃土建築條件之間的關系，故第三級（地帶）是以黃土的建築性質結合低階地上的地貌和地層條件作了進一步的劃分。

根據以上的原則，將我國主要的黃土分布區劃分為5個地區：

1）山西地區；

2）豫西地區；

3）關中地區；

4）陝北地區；

5）隴西地區。

在每個地區內又劃分為黃土高原（台塬）區和沖積平原區，計10個區。在每個沖積平原內再劃分為二級階地地帶和一級階地地帶，計10個地帶。

（本文原載：中國第四紀研究委員會第二屆學術會議論文摘要匯編，1964年10月，第60頁）

B. 黃土的岩性特徵

1. 黃土的構成

自然界的黃土剖面，根據岩性特徵可劃分為黃土層和古土壤層，它們在垂向形成交替疊覆關系。黃土層一般為棕黃、灰黃色，粒度相對偏粗，形成於比較乾冷的氣候，是黃土的主要構成; 而古土壤層顏色偏紅，一般為紅色、棕紅色、褐紅色，這與成壤的程度有關，若成壤程度深顏色偏紅，粒度相對較細，它形成於相對比較溫濕氣候。因此，野外的黃土剖面是黃土層與古土壤層交替出現的。

2. 黃土的粒度特徵

中國黃土主要由 0. 05 ～0. 005mm 粒級的粉砂組成，其中以 0. 05 ～0. 01mm 的粗至中粉砂含量最高，其平均含量達 46%～60%。不同粒級的物質在黃土中含量不同， ＞ 0. 25mm 的顆粒(中砂)含量很低，變化幅度在 0. 04%～0. 61% ，0. 25～0. 05mm 的顆粒(細砂)含量不到30% ，0. 05～0. 005mm 的顆粒(粉砂)含量最高，一般達 55%～60% ， ＜ 0. 005mm(粘土)的顆粒僅占 15% ～30%。劉東生等(1965)根據黃土中細砂(0. 1 ～0. 05mm)、粉砂(0. 05 ～0. 005mm)和粘土(＜ 0. 005mm)的含量，將黃土分為砂黃土(sandy loess)、粉黃土(siltyloess)和粘黃土(claeyey loess)三類(表 7-6)。

表 7-6 砂黃土、黃土、粘黃土的劃分標准

在時間上，從老到新，黃土的粒度由細變粗，粗顆粒含量增加，而粘土含量降低(表 7-7)。在空間上，黃土的粒度也具有一定的變化規律，總體上自北西向南東粒度逐漸變細，依次為砂黃土帶、黃土帶和粘黃土帶(圖 7-21)。

表 7-7 山西午城剖面各時代黃土各粒級組成平均含量

圖 7-21 黃河中游黃土顆粒粗細分布帶(據劉東生等，1985，轉引自曹伯勛等，1995，簡化)

圖 7-22 黃土正態概率曲線圖(據劉東生等，1985，簡化)

對黃土的粒度分析表明，其正態概率曲線為細二段式，只有一個截點，出現在 5 ～6. 5Φ 之間(圖 7-22)。截點把黃土的顆粒大小分成兩組: Φ 值小於截點的為易懸浮粒組，大於截點的為挾持粒組和次生粒組。

3. 黃土的礦物成分特徵

中國黃土的礦物成分非常復雜，包括碎屑礦物、粘土礦物和碳酸鹽礦物三類。

黃土中的碎屑礦物含量最高，可占總量的 80%～90%，其中輕礦物(密度 ＜ 2. 9g/cm3)占 90%～96% ，而重礦物(密度 ＞ 2. 9 g/cm3)只佔4%～7% 。在輕礦物中，主要為石英(＞ 50% 以上)、長石(29%～43% )、雲母(＜ 2. 5% ); 重礦物以不透明礦物為主，主要有磁鐵礦、鈦鐵礦、褐鐵礦、角閃石、輝石等。

粘土礦物一般含量為 10%～20%，主要有伊利石、高嶺石、蒙脫石、綠泥石、蛭石等，其中含量排前三位的是伊利石(46. 6%～59%)、高嶺石(15. 9%～21%)和蒙脫石(4% ～11. 1% )。在古土壤中粘土礦物含量大於黃土母質層，時代早的黃土層中粘土礦物含量高於晚的黃土層。

碳酸鹽礦物含量在 10% ～15%之間，主要有方解石和白雲石，但中國黃土主要為方解石，白雲石幾乎不含或極低(在洛川)，而在歐洲、北美兩者皆有，方解石的含量(60%～80%)高於白雲石(20% ～30%)。碳酸鹽礦物一部分來自物源區，經風搬運過來，另一部分是在當地環境下新形成的次生碳酸鹽礦物，其中次生碳酸鹽礦物占 80% ～90%。

4. 黃土的化學成分特徵

黃土的主要化學成分取決於黃土的礦物成分和風化程度，在風化過程中可能導致一些元素的流失，引起化學成分的變化。在常量元素方面，主要為 Si、Al、Ca、Fe、Mg、K、Na 等(表 7-8)，它們的含量佔到 85% 。黃土中的微量元素主要有 Ti、Mn、Sr、P、Ba、F、Zn、V、Cr、B 等幾十種。

表 7-8 中國黃土的化學成分變化

中國黃土中元素的時空變化也具有一定的規律。在黃河中游地區，因受到由西北向東南風向的影響，黃土物質發生依次沉積，石英、長石含量依次降低，氣候從乾旱帶過渡到較濕潤氣候，因此反映在黃土化學成分上是 SiO₂、FeO、CaO、Na₂O、K₂O 含量相應減少，而 Al₂O₃和Fe₂O₃含量略有增加。在時間上，從老到新，黃土中 Al₂O₃和 Fe₂O₃含量存在降低的趨勢，SiO₂含量變化不大，而 CaO 和 FeO 的含量自下而上升高。

5. 黃土的微結構特徵

黃土的微結構是指黃土中固體顆粒與孔隙的空間排列形式，它將黃土中骨骼顆粒(碎屑顆粒)、細粒物質(粘粒物質)、土壤形成物(膠膜、結核等)和孔隙之間的相互關系表現出來，反映了黃土的成土作用和土壤發生過程。黃土的微結構可分為粒狀微結構(granoidic fab-ric)、斑狀微結構(porphric fabric)和膠斑狀微結構(cutans-porphric fabric)(圖 7-23)。在黃土層中一般具有粒狀微結構(表 7-9); 顯著風化的黃土和古土壤一般為斑狀微結構; 膠斑狀微結構出現在古土壤中。

圖 7-23 黃土、古土壤的微結構類型(據劉東生等，1985)

表 7-9 黃土、古土壤中的微結構特徵

古土壤中的膠膜(cutans)是附著在孔隙、裂隙、孔道、團粒或骨骼碎屑顆粒的自然表面的土壤形成物。它是土壤中細粒物質擴散、移動或淀積形成的集聚物，或由於細粒物質原地變化形成的分離物，反映了土壤形成過程的真正性質。膠膜有三種: 碳酸鹽膠膜、粘粒膠膜和復合膠膜。

黃土結構疏鬆，孔隙率高，達 40%～50%，它包括黃土中的小孔隙、裂隙、蟲孔、植物根孔等。黃土的孔隙率隨黃土的時代變化，越老的黃土孔隙率越低，而馬蘭黃土孔隙率最高。由於黃土的孔隙率高，當水體進入黃土浸潤後，致使黃土中易溶鹽類溶解、碎屑顆粒發生移動和旋轉，孔隙縮小或封閉，導致黃土地面下陷，出現黃土特殊的工程地質性質———濕陷性。

C. 黃土高原地質存在著哪些問題

根據歷史記載，幾千年前，黃土高原的水土流失並不嚴重，大部分地方都生長著茂密的森林內和容青草，它們像被子一樣覆蓋在黃土層上。暴雨下來的時候，樹枝樹葉擋住了雨水，減弱了雨水沖刷地面的力量。同時，森林地面上的枯枝敗葉和厚厚的草皮，像海綿一樣吸住水分，使雨水不能到處橫流；再加上樹根、草根能抓住土壤，抵抗沖刷，所以黃土高原還是個水草肥美、青山秀麗的好地方。那時，黃河中的泥沙不多，為害也小。到宋代以後，這些森林和草地遭到人為的破壞，造成了大量的水土流失，而且越來越厲害。

現在，我們正在積極治理黃河：修造梯田，植樹造林，築壩攔沙……爭取實現土不下坡，清水長流。

D. 中國濕陷性黃土的工程地質性質

一、前言

中國濕陷性黃土就其工程地質性質而言，可分為高原濕陷性黃土和河谷濕陷性黃土兩類。前者分布於高原（或台塬高地），為晚更新世馬蘭黃土，屬於風積成因；後者分布在河谷，為全新世沖積黃土。

二、高原濕陷性黃土

在黃土高原地帶，雖然工業建築較少，但民用建築、生土建築和窯洞建築卻很多，因此，對於高原濕陷性黃土的工程地質性質進行試驗研究是很有必要的。現將有關資料敘述如下。

1.顆粒成分

顆粒成分是決定黃土的工程地質性質的基本因素之一，特別是粘土成分。從分布在不同地區的資料（表1）來看，高原濕陷性黃土的顆粒成分是有區域性變化的，粘土顆粒由西而東、由北而南逐漸增加。

表1 高原濕陷性黃土的顆粒成分

2.物理性質

物理性質是工程地質性質中的一個重要組成部分，是工程措施的直接指標。現從分布在不同地區的資料（表2）來看，高原濕陷性黃土的物理性質也是有區域性變化的，如含水量和容重等存在由西而東、由北而南的變化趨勢。但某些指標，如孔隙比等差別不大。

表2 高原濕陷性黃土的物理性質

續表

3.濕陷特徵

濕陷性是黃土獨特的工程地質性質，是評價黃土地基的重要依據，隨著實際資料的積累，目前可獲得如下的認識。

1）在平面分布上，由表3中得知，高原濕陷性黃土的相對濕陷系數值是存在著明顯的區域性變化的，並且有由西而東、由北而南、從大變小的趨勢。

表3 高原濕陷性黃土的相對濕陷系數

2）垂直剖面上，由表3和圖1中得知，相對濕陷系數值是隨深度增加而減小的，一般在近地表為最大，往下就反復地變小，至一定的深度時，濕陷性基本消失，而過渡到非濕陷性土層。這個消失的深度界限，是隨地區的不同而不同的，明顯地反映了區域性的差異。但總的看來，這個界限一般在10～16m的深度內。建立這個概念，對地基的評價是非常重要的，因為在高原區，黃土層的厚度很大，常達百米以上，過去曾有人認為，黃土層的厚度與濕陷層的厚度是等同的，現在看來，這是不正確的。

三、河谷濕陷性黃土

工業與民用建築廣泛坐落在黃土河谷平原地帶，這里是建築部門的研究重點，我們曾對分布在不同地區具有代表性的重工業城市開始了調查和試驗工作，現簡述如下。

1.試驗場地的簡況

試驗場地地質地貌簡況示於表4。

表4 試驗場地的地質地貌簡況

續表

圖1 相對濕陷系數隨深度變化圖

1—太原；2—乾縣；3—蘭州

2.物質成分

（1）顆粒成分

顆粒成分所採取的分析方法是密度計法，其結果列於表5。

表5 河谷濕陷性黃土的顆粒成分

從表5中可以獲得這樣的認識，就大范圍而言，分布在河谷平原的濕陷性黃土，其粘土的含量與高原濕陷性黃土的分布規律一樣，存在著由西而東、由北而南逐漸增加的總趨勢。

（2）粘土礦物成分

從粘土礦物成分的分析資料（表6）來看，3個場地黃土的粘土礦物，主要都是伊利石，但其含量各地不同。這從粘土礦物的化學分析中也得到反映。

表6 河谷濕陷性黃土的粘土礦物成分

（3）化學成分

化學成分的分析結果及其特徵，可從表7中看出如下幾點：

1）化學成分在這3個場地是有差別的，尤其對黃土工程地質性質有重大影響的易溶鹽、中溶鹽和交換容量等有較大差別。

2）易溶鹽的含鹽量，以蘭州為最大，其次是西安，再次是太原，同時蘭州含有大量的易溶性的硫酸根離子，而西安和太原則含量微弱；再以介質溶液的pH 值來看，蘭州較西安和太原為小，故蘭州為硫酸鹽型的黃土，而西安和太原為碳酸鹽型的黃土。

3）中溶鹽（石膏）在蘭州的黃土中含量較多，而在西安和太原的黃土中就沒有。

表7 河谷濕陷性黃土的化學成分

3.物理力學性質

物理力學性質的特徵見表8、表9。

表8 河谷濕陷性黃土的物理性質

表9 河谷濕陷性黃土的力學性質

1）在物理指標中，含水量等存在著較大的區域性差異，且一般有由西而東、由北而南、從小變大的趨勢。但孔隙比等，在某幾個地方又基本上是相似的。

2）在力學指標中，凝聚力、內摩擦角的區域性變化較小，但野外的形變模量變化范圍很大。

4.濕陷特徵

近些年來，對濕陷性的認識有了新的發展，除了相對濕陷系數這個指標外，還新添了濕陷起始壓力的指標。

（1）相對濕陷系數

1）在平面分布上：從表10中得知，河谷濕陷性黃土的相對濕陷系數與高原上的濕陷性黃土一樣，也存在著區域性變化和一般的由西而東、由北而南、從大變小的趨勢。

2）在垂直剖面上：由表10和圖2中得知，河谷濕陷性黃土的相對濕陷系數與高原上的濕陷性黃土一樣也存在著隨深度增大而減小的規律。一般在地表為最大，往下就反復地變小，至一定深度時，濕陷性就要消失。濕陷性消失的深度是有區域特徵的，具有西深而東淺的變化趨勢，但總的看，它一般都消失在地表下10～15m的深度內。

表10 河谷濕陷性黃土的相對濕陷系數

圖2 相對濕陷系數隨深度變化圖

1—太原；2—蘭州；3—西安

（2）濕陷起始壓力

濕陷起始壓力，在我國已發展成為一個有實用意義的力學指標。從表11來看，它也存在著顯著的區域性特徵，並也有一般的由西而東、由北而南、從小變大的趨勢。

表11 灌谷濕陷性黃土的濕陷起始壓力

四、幾點認識

1）高原濕陷性黃土和河谷濕陷性黃土，在不同地區內，其工程地質性質具有區域性的差異。且在區域性的基礎上，大致都存在著由西而東、由北而南的方向性變化趨勢。

2）高原濕陷性黃土和河谷濕陷性黃土，在同一地區內的工程地質性質是存在著類別上的差異的。

3）不同地區的高原濕陷性黃土和河谷濕陷性黃土的工程地質性質是既存在類別上的差異，又存在區域上的差異的。

4）在區域性的差異上，河谷濕陷性黃土遠較高原濕陷性黃土的差異要大。這是由於前者的沉積環境遠比後者的沉積環境復雜。

5）我國濕陷性黃土的工程地質性質是存在著方向性和地區性的變化特徵的，這是由於各地在黃土堆積時的古地理、古氣候、沉積環境、發育歷史及人類活動等因素的不同所致。因此，在建築時，要區別對待，因地制宜。

6）在反映方向性和區域性的差異上，若簡單地以物理力學性質或以單一指標去了解，則這種內在的方向性或區域性規律就難於識別，只有把這種因素中的各個特徵指標聯系起來，作出綜合的工程地質性質的評價，才能把握其規律。因為黃土是自然作用的產物，它一方面是具有一定物理力學性質，一定的物質成分和組織結構的自然體系；另一方面又是在地質歷史過程中形成，且在天然和人為因素影響下，不斷改變的自然地質體。這種以黃土的形成、發展，以及相互聯系的全面觀點所揭露出的我國濕陷性黃土的區域性和方向性的規律，對於今後的科學研究和生產實踐，將會起到重要的作用。

參考文獻

劉東生，張宗祜.1962.中國的黃土.地質學報，42（1）

劉東生等.1965.中國的黃土堆積.北京：科學出版社

張宗祜.1962.中國黃土類土濕陷性及滲透性基本特徵.中國地質，（12）

（本文原載：《中國第四紀研究》，1985年，第六卷，第二期，139～145頁）

E. 黃土工程地質性質的介紹

黃土工程地質性質（engineering geological property of loess）是指與黃土分布區工程建設施工及建築物穩定條件密切相關的回黃土的特殊性答質，如黃土的濕陷性、壓縮性、抗剪強度等。

F. 黃土地區的主要的工程地質問題是什麼

研究地形的起伏和地面水的積聚、排泄條件，調查洪水淹沒范圍及其發生規律；內
劃分不容同的地貌單元，確定其與黃土分布的關系，查明濕陷凹地、黃土溶洞、滑坡、崩坍、沖溝、泥石流及地裂縫等不良地質現象的分布、規模、發展趨勢及其對建設的影響；
劃分黃土地層或判別新近堆積黃土，應符合規定；
調查地下水位的深度、季節性變化幅度、升降趨勢及其與地表水體、灌溉情況和開采地下水強度的關系；
調查既有建築物的現狀；
了解場地內有無地下坑穴，如古墓、井、坑、穴、地道、砂井和砂巷等。

G. 黃土工程性質

黃土工程地質(engineering geological property of loess)是指與黃土分布區工程建設施工及建築物穩定條件密切相關的黃土的特殊性質，如黃土的濕陷性、壓縮性、抗剪強度等。黃土的工程地質性質要闡明了許多出現的問題。基本內容
①黃土一般的工程地質指標，主要包括黃土的物理性質、化學性質和力學性質三大指標；②不同地貌單元、不同時代、不同成因類型的黃土的粒度成分、濕陷性及與濕陷性有關的特殊性質，不同區段內的黃土的濕陷性的評價；③結合區內工程建設進行區域黃土工程地質條件的評價及黃土工程地質區域的劃分。在對黃土高原多次暴雨洪水災害調研的基礎上，提案指出：黃土高原水保措施基本能應對一般侵蝕性降雨，但抵禦特大暴雨能力有限。由於黃土高原的水資源匱乏，長期以雨洪資源化為主要目標，存在「重蓄輕排」問題，較少考慮流域各地貌單元之間的匯水連通關系，加上工農業生產擠占溝道與河道，進一步導致了流域洪水泥沙連通性的惡化。在極端暴雨條件下，洪水超出流域蓄水能力，土壤侵蝕與洪澇災害愈發嚴重，坡耕地溝蝕廣布、梯田被嚴重破壞，在承接上方匯流的部位形成切溝或造成滑坡，莊稼被淹淤埋，淤地壩排水建築物及壩體被沖毀，甚至淹沒下游村莊、城鎮，危及人民生命財產安全。同時，大多數流域無整體蓄水與排洪規劃，水窖、壩庫等措施的蓄水量無法與小流域用水需求相協調，既不能抵禦極端暴雨洪水災害，也不能有效搜集和利用雨洪資源，甚至一度造成「不下雨就乾旱，一下雨就水災」的尷尬局面。

H. 簡述濕陷性黃土的基本工程地質性質

陷性黃土是一復種特殊性質制的土，其土質較均勻、結構疏鬆、孔隙發育。在未受水浸濕時，一般強度較高，壓縮性較小。當在一定壓力下受水浸濕，土結構會迅速破壞，產生較大附加下沉，強度迅速降低。故在濕陷性黃土場地上進行建設，應根據建築物的重要性、地基受水浸濕可能性的大小和在使用期間對不均勻沉降限制的嚴格程度，採取以地基處理為主的綜合措施，防止地基濕陷對建築產生危害

I. 常見的工程地質問題有哪些

工程地質問題是指已有的工程地質條件在工程建築和運行期間會產生一些新的變化和發展，構成威脅影響工程建築安全的地質問題稱為工程地質問題。由於工程地質條件復雜多變，不同類型的工程對工程地質條件的要求又不盡相同，所以工程地質問題是多種多樣的。就土木工程而言，主要的工程地質問題包括：
（1） 地基穩定性問題：是工業與民用建築工程常遇到的主要工程地質問題，它包括強度和變形兩個方面。此外岩溶、土洞等不良地質作用和現象都會影響地基穩定。鐵路、公路等工程建築則會遇到路基穩定性問題。
（2） 斜坡穩定性問題：自然界的天然斜坡是經受長期地表地質作用達到相對協調平衡的產物，人類工程活動尤其是道路工程需開挖和填築人工邊坡（路塹、路堤、堤壩、基坑等），斜坡穩定對防止地質災害發生及保證地基穩定十分重要。斜坡地層岩性、地質構造特徵是影響其穩定性的物質基礎，風化作用、地應力、地震、地表水、和地下水等對斜坡軟弱結構面作用往往破環斜坡穩定，而地形地貌和氣候條件是影響其穩定的重要因素。
（3） 洞室圍岩穩定性問題：地下洞室被包圍於岩土體介質（圍岩）中，在洞室開挖和建設過程中破壞了地下岩體原始平衡條件，便會出現一系列不穩定現象，常遇到圍岩塌方、地下水涌水等。一般在工程建設規劃和選址時要進行區域穩定性評價，研究地質體在地質歷史中受力狀況和變形過程，做好山體穩定性評價，研究岩體結構特性，預測岩體變形破壞規律，進行岩體穩定性評價以及考慮建築物和岩體結構的相互作用。這些都是防止工程失誤和事故，保證洞室圍岩穩定所必需的工作。
（4） 區域穩定性問題：地震、震陷和液化以及活斷層對工程穩定性的影響，自1976年唐山地震後越來越引起土木工程界的注意。對於大型水電工程、地下工程以及建築群密布的城市地區，區域穩定性問題應該是需要首先論證的問題。

J. 黃土地區地質概況

黃土高原
（Loess Plateau）
在中國北方,它東起太行山，西至烏鞘嶺，南連秦嶺，北抵長城,主要包括山西、陝西、以及甘肅、青海、寧夏、河南等省部分地區,面積40萬平方公里,為世界最大的黃土堆積區。黃土厚50—180米,氣候較乾旱,降水集中,植被稀疏,水土流失嚴重。黃土高原礦產豐富,煤、石油、鋁土儲量大。
編輯本段北風送土
關於黃土的來源，長期以來，中外學者有過不同的爭論。其中，以「風成說」比較令人信服。認為黃土來自北部和西北部的甘肅、寧夏和蒙古高原以至中亞等廣大乾旱沙漠區。這些地區的岩石，白天受熱膨脹，夜晚冷卻收縮，逐漸被風化成大小不等的石塊、沙子和粘土。同時這些地區，每逢西北風盛行的冬春季節，狂風驟起、飛沙走石，塵土蔽日。粗大的石塊殘留在原地成為「戈壁」，較細的沙粒落在附近地區，聚成片片沙漠，細小的粉沙和粘土，紛紛向東南飛揚，當風力減弱或迂秦嶺山地的阻攔便停積下來，經過幾十萬年的堆積就形成了浩瀚的黃土高原。根據黃土堆積環境的不同，可將我國黃士發育分為三個時期：早更新世，相當於第一次冰期，氣候比新第三紀干寒，發生午城黃土堆積；中更新世，發生第二次冰期，氣候進一步變干，堆積了離石黃土，范圍廣、土層厚；晚更新世第三次冰期，氣候更加干寒，堆積了馬蘭黃土，厚度雖小，但分布范圍更廣，南方稱下蜀黃土。進入全新世，氣候轉為暖濕，疏鬆的黃土層，經流水侵蝕，形成了溝壑縱橫、梁、峁廣布的破碎地表。
科學在不斷發展，近年來科學家發現許多現象是黃土風成學說無法解釋的。譬如，黃土中粗粉沙含量由西北向東南遞減，黏土的含量卻從西北向東南遞增，這種自西北向東南的有規律的排列呈疊瓦階梯狀的分布過渡，而不是平面模糊過渡。這種疊瓦階梯狀的分布過渡更像是洪水的傑作等等。
為了解黃土高原的「變臉」過程，專家們特意到黃土高原西部甘肅靜寧縣、秦安縣、定西縣等地採集黃土高原6個典型地質剖面的黃土標本，從中獲得了700餘塊孢粉樣本和209塊表土孢粉樣本，這近千份孢粉樣本大約記錄了公元前4.6萬年至今黃土高原植被變遷過程。通過對碳14的測量，在6個典型剖面中共測得年代34個。經過分析，專家們發現，從黃土高原採集的20克樣品中最多分離出孢粉顆粒達到1112粒左右，最少的則不足50粒，顯示著4萬多年來，環境和植被出現了巨大的變化過程。
李春海說，從孢粉的分析來看，發現了松、雲杉、冷杉、鐵杉、櫟、菊科等數十種植物孢粉的記錄，專家們認為黃土高原在最初的時候並不姓「黃」，在4.6萬年的歷史中，有一多半的時間，黃土高原是森林和草原的成分相互消長，在這段時間里，黃土高原經歷過多次快速的「變臉」———歷經過草原、森林草原、針葉林以及荒漠化草原和荒漠等多次轉換。
黃土高原的形成和青藏高原的隆升，加快了侵蝕和風化的速度，在高原周圍的低窪地區堆積了大量卵石、沙子和更細的顆粒。每當大風驟起，在西部地區便形成飛沙走石、塵土彌漫的景象。被捲起的沙和塵土依次沉降，顆粒細小的粉塵最後降落到黃土高原區域，形成了一條荒涼地帶。
印度板塊向北移動與亞歐板塊碰撞之後，印度大陸的地殼插入亞洲大陸的地殼之下，並把後者頂托起來。從而喜馬拉雅地區的淺海消失了，喜馬拉雅山開始形成並漸升漸高，青藏高原也被印度板塊的擠壓作用隆升起來。
然而東西走向的喜馬拉雅山擋住了印度洋暖濕氣團的向北移動，久而久之，中國的西北部地區越來越乾旱，漸漸形成了大面積的沙漠和戈壁。這里就是堆積起了黃土高原的那些沙塵的發源地。體積巨大的青藏高原正好聳立在北半球的西風帶中，240萬年以來，它的高度不斷增長著。青藏高原的寬度約佔西風帶的三分之一，把西風帶的近地面層分為南北兩支。南支沿喜馬拉雅山南側向東流動，北支從青藏高原的東北邊緣開始向東流動，這支高空氣流常年存在於3500—7000米的高空，成為搬運沙塵的主要動力。與此同時，由於青藏高原隆起，東亞季風也被加強了，從西北吹向東南的冬季風與西風急流一起，在中國北方製造了一個黃土高原。