库姆塔格沙漠"羽毛状沙丘"形态的示量特征

通过卫星照片判读和实地观测,库姆塔格沙漠的“羽毛状沙丘”由两种风沙地貌构成：东北-西南走向的新月形“沙垄”为“羽轴”；垄间分布的波状微起伏的“大沙波”为“羽枝”,“大沙波”与沙垄的夹角为75°～103°。二者组合成类似“羽毛”的风沙地貌。新月形“沙垄”由单个新月形沙丘的前一沙丘的迎风坡与后一沙丘东翼相连构成“沙垄”。组成“沙垄”的新月形沙丘的两翼平均长37．5m,翼间距30～66m,沙丘高3～19m；在所观测区域内,沙丘沙的分选性由南向北变差。新月形“沙垄”长为3～22km,垄间距为1～3km,其问分布浅色和暗色相间的波状微地貌,暗色部分平均宽24．3m,浅色部分的平均宽11．6m。暗色部分表层沙粒的粒径有60%在1．00～0．25mm之间,以暗色矿物为主,而浅色部分表层沙粒的粒径的90%在1．00～0．25mm之间,分选性相对暗色部分较好,以石英等浅色矿物为主。暗色和浅色微地貌成对出现,相对高差约7cm。这种波状微地貌在库姆塔格沙漠中北部重复出现,类似于风沙地貌分类的沙波,暂称其为“大沙波”。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙丘剖面特征

在库姆塔格沙漠羽毛状沙丘分布区选取典型地段作为观测区,运用全站仪测量了观测区羽毛状沙丘地形特征。结果如下：（1） 构成羽毛状沙丘羽轴的沙垄由首尾相连的变形的新月形沙丘构成,其走向为N55°E;新月形沙丘的平均高度为17.65 m,西北翼角的平均长度为72 m,均长于东南翼角。（2） 沙垄的纵断面（SW→NE）表现出明显的波动性,波长在50～100 m之间,波高在10～25 m之间。（3） 沙垄的平均宽度为127.69 m,平均坡度为12.59°;西北坡平均坡长为71.74 m,平均坡度为11.65°,东南坡平均坡长为59.05 m,平均坡度为13.52°。（4） 羽毛状沙丘的“羽枝”部分是由地形平缓的穹状大沙波首尾相连构成,并未像遥感影像一样呈现出明暗相间的羽毛状图案。大沙波的平均宽度为641.34 m,其纵断面相对平缓,2个波峰之间的距离在400 m左右,波峰高度为1～3 m,平均坡长为322.37 m,平均坡度为1.28°,仅为沙垄的10%。     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风成沉积物粒度特征

对位于库姆塔格沙漠北部的三垄沙地区,迄今尚未开展详细的风沙地貌研究。对该区域地表沉积物样品进行粒度分析,旨在探讨不同区域、不同沙丘类型以及沙丘不同地貌部位的沉积物特征差异。结果表明:三垄沙地区地表沉积物以中沙和细沙为主,二者平均含量之和为63.20%,平均粒径为0.95~1.89Φ,分选系数为0.55~1.55,粗于库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠,与世界其他沙海沙物质相比属于偏粗粒径。三垄沙地区的主要沙丘类型为新月形沙丘或沙丘链,其北部发育有线形沙丘;这两种沙丘表层沉积物平均粒径均属于中沙范围,且从沙丘底部到丘顶平均粒径变大、分选变好,最粗的沙粒出现在沙丘顶部,平均粒径分别为1.64Φ和0.71Φ,不同于其他地区沙丘顶部沉积物最细的分布模式。从概率累积曲线来看,流动沙丘多为二段或三段式,风成沙砾浪和剥蚀残丘多为三段或四段式,表明后者经历的分选过程较短。本区地表沉积物的平均粒径沿主导风向有变小的趋势,其中,新月形沙丘和线形沙丘的这一特征最为明显。     

沙坡头地区新月形沙丘粒度特征

由腾格里沙漠东南缘沙坡头附近新月形沙丘表面沉积物的系统采集分析结果,发现从北部沙漠主体向黄河南岸,沙丘沙平均粒径变细但分选变差。同时,粒径及分选性在沙丘断面出现两种变化模式,其一是沙漠主体新月形沙丘由两侧坡部向丘顶区域粒径变细分选变好;其二为黄河两岸阶地和湖盆滩地的新月形沙丘丘顶沙粒粗于其它部位但分选仍然最好。根据粒度参数间的相互关系和其它环境条件的分析,对沙丘沙粒度变化的原因及偏度等也作了初步探讨。     

塔克拉玛干沙漠东北部纵向沙垄粒度分布特征

塔克拉玛干沙漠东北部纵向沙垄广泛发育,但沉积物粒度特征鲜有报道。基于筛析法测定了塔克拉玛干沙漠东北部一条上覆次级沙丘的纵向沙垄断面沉积物粒度特征。结果显示：（1）沙垄沉积物颗粒自垄顶向两侧坡底逐渐变细,分选变差;沙垄上覆次级沙丘亦同。（2）沙垄沙的频率分布曲线以双峰为主。（3）沙垄迎风坡中部沉积物平均粒径细于中下部;上覆次级沙丘迎风坡底部沉积物颗粒粗于迎风坡中部。该区域纵向沙垄粒度分布特征与前人提出的“脊部较粗型”一致。沉积物样品所表现的双峰分布特征受物源、风选影响显著。上覆沙丘断面上迎风坡底部粗化,可能是粗颗粒无法被带走而发生富集的缘故。沙垄上覆次级沙丘局部形态的变化影响了风沙流,从而导致了平均粒径和分选系数局部上的变化。在沙垄迎风坡一侧存在风沙流的二次输移过程。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄风沙活动强度特征

以库姆塔格沙漠腹地的羽毛状沙垄为床面,通过风季实地观测与分析,研究了羽毛状沙垄的近地面风况、粒度特征及风沙流结构等。结果表明:羽毛状沙垄近地面风况具有明显的季节性,冬季盛行东风,其他季节盛行东北风;全年平均风速5.94 m·s-1,大于起沙风频率占总量的46.76%;新月形沙垄粒度变化在1.22～1.86之间,分选较好,垄间沙埂粒度变化在1.35～2.11之间,风选属于中偏差;随着风速的增大,地面以上0—2 cm高度层所含沙量有明显减少的趋势,2—20 cm所含沙量有增加的趋势,0—20 cm所含沙量占总输沙量的92.28%以上;在地面以上0—40 cm高度内,输沙率同2 m高处1 min平均风速为幂函数关系,不同性质的地表对输沙率有较大的影响;羽毛状沙垄的风速变化表现为新月形沙垄和垄间沙埂不同部位气流的增速和减速,风向变化表现为同风场下沙垄与沙埂风向夹角的存在。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄形成机理研究

库姆塔格沙漠像一把扇子覆盖在了阿尔金山山前的倾斜平原上,沙丘类型复杂,而尤以羽毛状沙垄最为独特成为我国独有的沙丘形态。有关羽毛状沙垄形成发育机理研究,近几十年来进展甚微。通过野外观测、高精度航片解译和风洞模拟实验研究,结果表明：羽毛状沙垄形成条件是：①具有广大平坦倾斜的地面。②地表沙物质不甚丰富。③两组相近风向是其形成动力条件。④舌状沙丘是在新月形沙垄形成之后的次一级沙丘形态。二者组合成羽毛状沙垄。羽毛状沙垄形成过程可以归纳为下列图式：新月形沙丘→新月形沙垄→舌状沙丘→羽毛状沙垄。     

塔克尔莫乎尔沙漠抛物线形沙丘的粒度分布模式

对新疆伊犁河谷塔克尔莫乎尔沙漠抛物线形沙丘表层78个风成沙样的粒度分析表明,平均粒径均值为220 μm,平均中值粒径为299 μm,标准偏差平均为1.98,偏度平均为-0.29。纵向分布上,从风蚀洼地到迎风坡下部,风成砂的平均粒径和分选性波动变化明显,沿迎风坡向上平均粒径减小,在脊线附近有较粗粒径的分布带。在沙丘背风坡平均粒径减小、负偏增加、分选性较差。在粒度参数等值线及三维分布方面,风蚀洼地和迎风坡下部呈现沿沙丘轴向交替分布的封闭等值曲线,两侧沙臂粒度参数大小波动变化,沙臂北翼坡脚粒度组成呈现很高的负偏和峰度值,反映在区域风况作用下,抛物线形沙丘本身地形起伏、两侧沙臂灌丛沙堆分布对沙丘表面风沙流运移有影响,风沙流与沙臂斜交在背风坡产生涡流引发较强的沉积作用。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙粒胶结体的粒度特征

对塔克拉玛干沙漠腹地沙粒胶结体进行溶蚀分散获取组成沙粒,采用激光粒度仪分析粒度成分,并与区域内沙丘沙、垄间平地沙和风沙流输沙的粒度特征进行对比,分析沙粒胶结体的粒度特征。结果表明：（1）沙粒胶结体中沙粒粒径呈多峰态分布,垄间平地沙呈双峰态分布,而沙丘沙和风沙流输沙呈单峰态分布;（2）沙粒胶结体内沙粒分选性较差,偏度属正偏,平均粒径（3.17 Φ）介于沙丘沙（3.10 Φ）和垄间地沙（3.28 Φ）、风沙流输沙（3.67 Φ）之间;（3）沙粒胶结体中沙物质主要组分为细沙和极细沙,与沙丘沙、垄间平沙地沙一致,而与风沙流输沙（极细沙和粉沙）不一致。与沙丘沙、垄间平地沙以及风沙流输沙相比,沙粒胶结体中粉沙、黏土和中沙相对富集,是现代地表物质的混合物;（4）与沙丘沙、垄间平地沙和风沙流输沙相比,沙粒胶结体内沙粒的蠕移-跃移、跃移-悬移截点粒径均偏细,蠕移组分所占比重很高。从组成颗粒的粒度组成来看,沙粒胶结体的形成受局地沙源和风动力的共同影响,是特殊环境条件下现代地表过程的产物。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴对新月形沙丘表面粒度变化的影响

以塔克拉玛干沙漠腹地的新月形沙丘为研究对象，对同一沙丘在沙尘暴作用下形态从新月形沙丘-不规则沙丘-新月形沙丘的演变过程做了观测记录，通过对不同形态沙丘表沙的粒度测量，研究沙尘暴对新月形沙丘表沙粒度的影响。结果表明：（1）新月形沙丘变形前与复原后，迎风坡中轴线处表沙的粒度变化趋势未发生变化，表现为从迎风坡脚至丘顶整体上逐渐变粗，表明风向风力相同或相近时，沙尘暴对形态相近的新月形沙丘迎风坡的粒度分布模式影响较小。（2）新月形沙丘中轴线与沙脊线处表沙均以极细沙和细沙为主，新月形沙丘原貌时，极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为83.07%、82.81%，在左翼与右翼沙脊线处分别为84.42%、91.20%，复原为新月形沙丘后，极细沙和细沙的平均占比在迎风坡与背风坡中轴线处分别为73.18%、76.31%，在左翼与右翼沙脊线处分别为76.63%、74.0%。沙尘暴过后复原的新月形沙丘表沙分选性极好，粒径整体偏细，粒度参数一致性增强，表明沙尘暴对新月形沙丘表沙的粒度特征有重要影响。研究结果可为沙尘暴作用下新月形沙丘表沙粒度的空间分布规律研究提供重要参考价值。