巴丹吉林沙漠高大沙山形成演化初步探讨

对巴丹吉林沙漠高大沙山形态特征和环境因素的研究表明:高大沙山形成发育受沙源、风况、基底和植被等因素的影响,尤其受环境演变的影响较大。受西风环流的控制,沙山下伏地形的起伏不仅能够改变近地表风的运行形式,而且是风沙流运行的障碍。气候湿润期(间冰期)沙丘主要通过钙胶结层固定沙丘表面,并增大沙山基底;气候干冷期(冰期)在钙胶结层又发育次一级的沙丘。经过钙胶结固定-加积-再钙胶结固定循环的演化模式,最终发育成高大的复合型沙山。     

塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的逆向演变

通过对塔克拉玛干沙漠腹地复合沙垄间地新月形沙丘的形态变化、分布特征、移动特征进行测量,计算出沙丘移动输沙变化,证实该区存在新月形沙丘逆向演变。逆向演变过程的发生主要由于沙垄间地的高度不饱和风沙流和该区新月形沙丘较小的高度。高度不饱和风沙流形成于沙垄背风坡底到垄间地中部的加速过程和粗沙地表的作用,从沙垄底部到垄间地中部的粒度变化,风沙流垂直结构都有所反映。新月形沙丘为沙垄背风坡上覆沙丘脱离沙垄而成,高度在2m左右,该区次风向使新月形沙丘宽度减小以及粗沙地表在强弱风交替作用下增加沙丘移动过程中沙丘沙的滞留量都有利于沙丘逆向演变。     

古尔班通古特沙漠沙垄表面的稳定性与顶部流动带的形成

古尔班通古特沙漠是我国惟一受西风气流控制的沙漠,也是我国最大的固定与半固定沙漠。个体沙垄表面的稳定程度从基部至顶部呈现明显的差异。通过分析沙丘的粒度组成、水分动态、土壤植被及生物结皮等下垫面因素的垂直变化,特别是对沙丘表面蚀积过程的实地观测和研究,探讨古尔班通古特沙漠固定、半固定沙垄表面的稳定性和顶部流动带的形成。     

古尔班通古特沙漠西南缘新月形沙丘内部沉积构造特征研究

沙丘内部沉积构造保存了沙丘动力演变过程的重要信息。以古尔班通古特沙漠西南缘固定、半固定新月形沙丘区为研究区域,利用探地雷达在春、秋两季对固定、半固定新月形沙丘内部构造进行探测,获取了不同规模形态的固定、半固定新月形沙丘深约8 m的内部构造图像信息。通过图像增益处理、解译和对比分析表明：（1） 古尔班通古特沙漠固定、半固定新月形沙丘共有5种沙丘内部构造雷达相,即高倾角斜层理、楔状交错层理、上凸形交错层理、低倾角-近水平层理和块状层理,其中前4种主要分布在3~5 m的浅层,而块状层理主要分布在4~5 m以下的深度。（2） 高倾角斜层理、楔状交错层理主要分布在高大新月形沙丘（链）的迎风坡上部和丘顶地带,前者为背风坡前积层埋藏而成,反映高大新月形沙丘迎风坡上部和丘顶风沙活动较频繁,沙丘“固身缩顶”后埋藏的前积纹层因风蚀而出露,后者为迎风坡风蚀坑和风蚀槽中由风沙流充填而成的构造或在丘顶风向的季节性变化形成的构造。（3） 与灌丛沙丘相关的上凸形交错层理广泛分布在新月形沙丘的迎风坡中下部,在背风坡也有局部出现,表明灌丛沙丘在沙丘表层的风沙过程中占有重要地位;而深部的块状层理可能是早期风积层受到强烈的生物扰动,原生层理消失而产生。（4） 以上沙丘内部构造的类型与组合分布特点,反映了研究区新月形沙丘总体上趋于稳定或衰退状态,这与现代沙丘“固身缩顶”的地貌变化特征相一致。例如,迎风坡中上部和丘顶常见风蚀槽,背风坡因坡度变缓、前积层发育趋缓,现代风沙活动主要集中于新月形沙丘的上部和丘顶等。由此可见,研究区固定、半固定新月形沙丘内部构造及其组合分布特征异于流动新月形沙丘,也与半个多世纪以来北疆沙漠气候变暖变湿、平均风速减弱、植被盖度增加的区域自然地理环境变化趋势有一定的吻合性。     

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丘表面沙粒度分布特征

对库姆塔格沙漠羽毛状沙丘不同部位表面沙物质进行的粒度分析结果表明,羽毛状沙丘"羽轴"-新月形沙垄沙以细沙(0.125～0.25 mm)为主,含量占60.8%,平均粒径2.42ψ,分选较好(σ1值0.33～1.09,平均0.65),偏度以对称为主(Sk值-0.31～0.35,平均0.08),峰度以中峰态为主(KG值0.70～1.57,平均1.08)."羽轴"-新月形沙垄沙粒径在横剖面方向上即从新月形沙丘两翼坡脚至丘顶部变细,东南翼角略粗于西北翼角;在纵剖面方向上从新月形沙丘迎风侧经丘顶至背风侧也逐渐变细.随着平均粒径变细,分选变好,正偏的趋势也越显著."羽枝"一垄间沙以粗沙为主,分选较差,宽峰态为主.羽毛状沙丘沙累计概率曲线主为4段式或3段式,"羽轴"-沙垄沙以单峰态为主,占96.7%;"羽枝"-垄间沙则以双峰态为主,占54.2%.大尺度地形(沙垄和垄间地)和局部地形对粒度分布有一定程度的影响.     

塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘形态的空间变化特征及其成因

垄间地是塔克拉玛干沙漠中的一种典型下垫面,发育有众多尺度小、形态简单的沙丘,而这些沙丘的分布及其形态的空间变化和成因,至今研究较少。基于Google Earth影像和实地观测,研究了塔克拉玛干沙漠腹地垄间地上覆沙丘在主导风向上的分布格局和形态特征,并分析了其成因。结果表明:(1)垄间地分布有沙片、新月形沙丘、新月形沙丘链和线性沙丘,但新月形沙丘分布最广泛、数量最多,沙丘数量次之,在整个垄间地都有分布,新月形沙丘链集中分布在沙垄背风坡脚,而线性沙丘则主要分布在沙垄迎风坡脚;(2)垄间地上覆沙丘具有明显的空间分布格局,沿主风向,沙丘密度和覆盖度呈上风向下风向中部,而新月形沙丘的长度、宽度、底面积、两翼开展度等形态示量参数,从沙垄落沙坡脚到垄间地中部偏迎风坡各参数呈现不同程度下降,沙丘呈逆向演变,随着靠近沙垄迎风坡脚各参数逐渐增大,沙丘又转为正向发育;(3)沙丘的空间分布和形态差异源于地表风动力和沙源供给的空间分异。沙垄背风坡脚风动力相对较弱,沙源丰富,沙丘密度高,新月形沙丘形态发育成熟度高;沙垄背风坡脚到垄间地近迎风坡脚,气流摆脱沙垄风影影响,风速逐渐增大,地表粗沙覆盖,沙源供给相对减少,沙丘物质收支失衡,形态趋于逆向演变;从垄间到沙垄迎风坡脚,受沙垄阻挡,风速降低,地表沙物质相对较细,地表沙源供给相对较充足,沙丘物质收支状况改善,沙丘形态有所恢复。     

萨拉乌苏河流域MGS4层段记录的末次冰期早冰阶气候波动

萨拉乌苏河流域米浪沟湾末次冰期早冰阶时期记录了5.5个由古沙丘砂与河流相、湖沼相构成的沉积旋回。对各沉积旋回的粒度及微量元素分析表明,河流相和湖沼相的平均粒径Mz、分选系数σ和SC/D的值明显高于古沙丘砂,河湖相中的微量元素Mn、P、Rb、Zr、V、Ni含量普遍较古沙丘砂含量高,而Ba、Co等则呈现相反的变化;这些气候代用指标的波动构成了与沉积旋回相对应的5.5个粒度及微量元素变化旋回,指示了该地末次冰期早冰阶至少经历了6次冷干和5次暖湿的气候波动,其中若干次气候回暖事件和冷干事件可与格陵兰冰芯和葫芦洞石笋等记录的D/O事件和Heinrich事件相对应。米浪沟湾剖面地层记录的千年尺度气候波动既是对东亚季风环流演变历史的体现,同时也是对全球气候变化的响应。     

腾格里沙漠东南缘沙丘形态示量特征及其影响因素

对腾格里沙漠东南缘主要类型沙丘形态示量及其影响因素分析认为,沙丘高度与间距之间具有明显的幂函数关系,而且这种关系所反映的沙丘动态(加积或前移)随沙丘类型、分布而异。影响沙丘规模与间距的因素比较复杂,粒度的影响没有普遍性;背风侧次生气流尺度对简单横向沙丘具有一定的控制作用;输沙率的影响表现在,各尺度等级风成床面形态及规模对输沙率的变化具有不同时空尺度的响应。     

晚更新世末期南海北部陆架的古地理探讨

根据地球物理综合调查,沉积物的粒度、矿物成分、石英砂粒扫描电镜分析,14T测年,以及微体古生物等成果,表明南海北部外陆架地区在更新世末期,冬半年气候干寒,东北风强劲,风沙活动强烈,砂丘广布,为干寒多风沙的自然环境。     

海南岛滨海沙地风沙活动的137Cs示踪初步研究

 采用¹³⁷Cs示踪法研究了海南岛滨海地区风沙活动特征，初步查明：由于¹³⁷Cs沉积量有限，海南岛¹³⁷Cs背景值含量较低，距海越近沙地中¹³⁷Cs含量越低，在植被覆盖较好的草地与林地土壤中¹³⁷Cs含量稍高；根据灌丛沙丘及丘间地剖面的137Cs分布态势，丘间地剖面¹³⁷Cs含量趋于微量的均匀化，表现出长期稳定沉积特征，而灌丛沙丘具有人为扰动剖面的特征；海南岛西部沙地风沙沉积速率约为1.25 cm·a^-1。     

珠江三角洲晚第四纪地层、海平面变化 与构造运动的关系

在回顾南海北部海岸和陆架地层证据的基础上,梳理了珠江三角洲晚第四纪演变历史。结果显示：1）本区晚第四纪地层拥有2套海相沉积,上（新）海相层是当前间冰期（或10.5 ka B.P.以来）高海平面期间形成的沉积物,而下（老）海相层最可能是末次间冰期（126―120 ka B.P.）高海平面阶段留下的沉积物;2）老海相层顶面埋深在三角洲盆地内至少比现今海平面低10~15 m,在珠江口一带则低于20 m,这说明珠江三角洲盆地存在构造沉降,因为2次间冰期的海平面高度是相近的;3）在新生代欧亚板块大陆向东南伸展的构造格局下,南海北部陆架和海岸带经历长期连续的沉降,而长期平均沉降率在0.12 mm/a左右,明显低于GPS测出的现代沉降率;4）在这种板块运动基础上,晚第四纪断裂活动增强了三角洲盆地的沉降,为2次海侵提供了可容沉积空间。     

海南岛西海岸沙丘形成动力过程的风洞模拟试验

The western coast of Hainan Island exhibits a savanna landscape. Many types of sand dunes, including transverse dune ridges, longitudinal dune ridges, elliptical dunes, coppice dunes, and climbing dunes, are widely distributed in the coastal zone. In winter, high-frequency and high-energy NE winds (dominant winds) are prevalent, with a resultant drift direction (RDD) of S35.6°W. In spring, low-frequency and low-energy SW secondary winds prevail, with a RDD of N25.1°E. Wind tunnel simulations revealed that the airflow over the dune surface is the main factor controlling the erosion and deposition patterns of dune surfaces and the morphological development of dunes. In the region’s bidirectional wind en- vironment, with two seasonally distinct energy levels, the airflow over the surface of elliptical dunes, barchan dunes, and transverse dune ridges will exhibit a transverse pattern, whereas the airflow over longitudinal dunes ridges exhibits a lateral pattern and that over climbing dunes exhibits a climbing-circumfluent pattern. These patterns represent different dynamic processes. The coastal dunes on the western coast of Hainan Island are influenced by factors such as onshore winds, sand sources, coastal slopes, rivers, and forest shelter belts. The source of the sand that supplements these dunes particularly influences the development pattern: when there is more sand, the pattern shows positive equilibrium deposition between dune ridges and dunes; otherwise, it shows negative equilibrium deposition. The presence or absence of forest shelter belts also influences deposition and dune development patterns and transformation of dune forms. Coastal dunes and inland desert dunes experience similar dynamic processes, but the former have more diversified shapes and more complex formation mechanisms.     

中国海岸风沙沉积记录的环境变化

海岸是陆、海、气相互作用的地带。海岸风沙沉积是这一特殊动力环境的产物,是研究海岸环境演变及海平面变化的良好信息载体。中国海岸主要存在3种风沙沉积,分别为“老红砂”、沙丘岩及海岸沙丘。本文通过比较已报道的风沙堆积的物质组成、地层变化等,进一步总结了海岸风沙沉积的特征;选择已开展绝对测年的沉积剖面,利用概率密度函数分析了风沙沉积年代的分布特征,考察了中国海岸风沙活动历史,结合其他气候记录,探讨了不同地质历史时期海岸风沙堆积的关键影响因素。结果表明：“老红砂”沉积主要记录了冰期-间冰期尺度的风沙活动,在120 ka BP前后、73—55 ka BP等时期,风沙活动主要与海平面下降时陆架提供的丰富沙源和强盛的冬季风有关;而在105 ka BP、80 ka BP前后,风沙活动与高海平面时期丰富的沙源或季风气候的季节性增强有关;55 ka BP以来风沙活动强度降低更多地反映了沉积记录保存环境的变化,末次冰期海岸风沙沉积大多分布在现代海面之下,并不代表实际的海岸风沙活动减弱。相比之下,海岸沙丘沉积所记录的风沙活动主要发生在近3 000 a,可能与中国海岸冬季风的增强有关。     

A wind tunnel simulation of the dynamic processes involved in sand dune formation on the western coast of Hainan Island

The western coast of Hainan Island exhibits a savanna landscape. Many types of sand dunes, including transverse dune ridges, longitudinal dune ridges, elliptical dunes, coppice dunes, and climbing dunes, are widely distributed in the coastal zone. In winter, high-frequency and high-energy NE winds (dominant winds) are prevalent, with a resultant drift direction (RDD) of S35.6°W. In spring, low-frequency and low-energy SW secondary winds prevail, with a RDD of N25.1°E. Wind tunnel simulations revealed that the airflow over the dune surface is the main factor controlling the erosion and deposition patterns of dune surfaces and the morphological development of dunes. In the region's bidirectional wind en-vironment, with two seasonally distinct energy levels, the airflow over the surface of elliptical dunes, barchan dunes, and transverse dune ridges will exhibit a transverse pattern, whereas the airflow over longitudinal dunes ridges exhibits a lateral pattern and that over climbing dunes exhibits a climbing-circumfluent pattern. These patterns represent different dynamic processes. The coastal dunes on the western coast of Hainan Island are influenced by factors such as onshore winds, sand sources, coastal slopes, rivers, and forest shelter belts. The source of the sand that supplements these dunes particularly influences the development pattern: when there is more sand, the pattern shows positive equilibrium deposition between dune ridges and dunes; otherwise, it shows negative equilibrium deposition. The presence or absence of forest shelter belts also influences deposition and dune development patterns and transformation of dune forms. Coastal dunes and inland desert dunes experience similar dynamic processes, but the former have more diversified shapes and more complex forma-tion mechanisms.     

海南岛西部热带沙漠化土地特征与成因

海南岛西部沙漠化土地具有热带海岸沙地的地域特征、形态特征、旱生植被景观特征和土地利用快速演变特征。在大气环流、雨影区和海流的共同影响下, 岛西形成热带半干旱气候和热带稀树草原环境, 孕育并存在自然沙漠化发展的动力、空间和物质基础。岛西历史时期沙漠化受气候变化和毁林开荒等活动的影响, 但仍是自然沙漠化为主的沙漠化过程。20世纪以来现代沙漠化经历了发展、恢复、再发展、逆转、波动等5个阶段, 沙漠化既受数年或数十年尺度的气候变化的作用, 又受人为不合理经济活动的影响。用因子分析等诊断、分析后认为人为活动的贡献率远大于气候变化的贡献率, 现代沙漠化已演变为以人为沙漠化为主的沙漠化过程。     

浙江普陀山岛老红砂的成因与环境

作者根据野外实地考察,描述了浙江普陀山岛老红砂的性状,通过样品的采集及室内分析,从老红砂的沉积结构、石英砂颗粒表面微结构特征、微量元素等揭示了老红砂属于古风砂沉积。通过与中国华南地区老红砂的比较分析,结合老红砂的年代测定数据以及普陀山岛的地理环境特征等,揭示了该地的古地理环境。     

海南岛海岸沙丘岩的特征、成因及其环境意义

对海南岛海岸沙丘岩的沉积结构与构造进行了实地调查和实验分析。研究表明,海岸沙丘岩的沉积构造和结构特征有别于其他海岸沉积类型,既有风成特征,也有成岩作用特征。海岸沙丘岩的形成需要具备物源、气候和水分3个条件,并经历初始沉积物堆积、初步胶结和溶解—沉淀3个形成阶段。海岸沙丘岩具有一定的环境指示意义,即海岸沙丘岩形成于冰后期的相对高海面时期,能指示风力较弱、沙丘固定和湿热的气候条件。近1 000多年来,研究区的季风风向与现代盛行风风向基本一致。     

Grain-size features of aeolian sand on the east coast of Hainan Island and the revealed evolutionary processes of the sedimentary environment

The Mudui stratigraphic section represents the typical records of sedimentation processes of sand dunes and interdune depressions on the east coast of Hainan Island.Based on high-density sampling and optically stimulated luminescence(OSL) dating of the strata of the section,the grain-size composition,grain-size parameters,cumulative distribution probability curve,and grain-size-sensitivity indexes(SC/D) were analyzed.The analyzed results show that the grain-size features of aeolian sand,weakly developed sandy paleosol,two-facies(aeolian and aqueous) deposits,and lagoon deposits are all different.This indicates four evolutionary phases of the sedimentary environment of the east coast of Hainan Island since 38 ka B.P.Phase I:38-22 ka B.P.;phase II:22-17 ka B.P.;phase III:17-10 ka B.P.;phase IV:10 ka B.P.-present.The climate experienced the hot-wet/hot-dry,hot-wet/hot-dry,and warm-wet/hot-wet fluctuations,and the sedimentary environment also underwent lagoon deposition,dune and interdune depression deposition,dune stabilization and soil development,shifting sand deposition,and evolutionary processes.