毛乌素沙地东南部边缘不同地质成因类型土地沙漠化粒度特征及其地质意义

首次对毛乌素沙地东南部边缘沙漠—黄土地带的土地沙漠化进行系统的地质学分类,提出了沙地内部就地起沙型沙漠化、河流谷地就地起沙型沙漠化、风化残积就地起沙型沙漠化和风沙侵入型沙漠化等四种土地沙漠化类型。通过深入分析不同地质成因类型土地沙漠化的粒度特征,探讨了不同地质作用对土地沙漠化的贡献及其对土地沙漠化防治方面的重要意义。研究表明,研究区的土地沙漠化以就地起沙型为主,河流的水力搬运是沙漠化物质搬运的主要途径,风力作用则是对河流湖泊沉积物的进一步分选和再沉积。最后,提出了不同类型的土地沙漠化防治对策建议。     

毛乌素沙地东南部边缘不同成因类型土地沙漠化的特征

以毛乌素沙地南部边缘沙漠黄土地带的土地沙漠化为例,将研究区的土地沙漠化分为沙地内部就地起沙型沙漠化、河流谷地就地起沙型沙漠化、风化残积就地起沙型沙漠化和风沙侵入型沙漠化4种类型.深入分析了不同成因类型的沙漠化土地的粒度特征及其所代表的地质意义.同时,以遥感解译和野外路线地质调查为手段,分析了不同类型土地沙漠化的区域分布.最后,探讨了不同地质成因类型土地沙漠化划分的理论意义、环境地质学意义和对土地沙漠化防治的重要意义,提出了不同类型土地沙漠化防治的对策和建议.     

中国北方东部沙质荒漠化的地学观

中国北方东部的土地荒漠化主要受新构造运动以来的权造－沉积特征、青藏高原隆升所引起的全球气候变化、尤其是亚洲季风等地质背景控制。北方东部沙质荒漠化区域地质分类，按其成因可分为就地起沙型、风沙型和土地粗粒化型等3种类型。其中，就地起沙型沙质荒漠化主要分布在东部毛乌素、科尔沁、浑善达克、呼伦贝尔等沙地内，流经这些沙地的古河道，广泛发育河湖相砂质沉积物以及以砂质沉积物为母质的土壤分布区。风沙型沙质荒漠化主要分布在上述沙地的边缘地带，如毛乌素沙地以南的覆沙黄土区等。土地粗化主要分布在内蒙古锡林郭勒草原－河北坝上草原－河北坝上草原，其土壤类型多为含砾沙土，其土壤母质为基岩风化壳、残坡积或冲洪积物。荒漠化发展趋势上，尽管就地起沙型沙质荒漠化在毛乌素、科尔沁和浑善达达沙地的局部地区均有所逆转，但总体上，在北方广大地区，主要以地表土壤粗化为主的荒漠化和风沙型荒漠化等均有不同程度的扩大。上述不同类型的沙质荒漠化，总体上受地背景控制。其中，第四纪以来的构造－沉积特征控制着不同类型荒漠化的区域分布，气候变化控制着荒漠化的进程，人类活动则是在上述背景的基础上进行。     

中国三北地区荒漠化区域分类与发展趋势综合研究

中国北方土地荒漠化主要受青藏高原隆升以来形成的构造－沉积特征、水文地质条件、全球气候变化、尤其是亚洲季风等地质背景控制。本文仅对北方沙质荒漠化、水蚀荒漠化两种主要的荒漠化类型的区域地质分布、成因及其发展趋势进行探讨。三北地区沙质荒漠化依成因可分为：就地起沙型、风沙侵入型和土地粗粒化型等。就地起沙型沙质荒漠化主要分布在西部内陆盆地周缘冲洪积扇上，中东部高原、冲积平原上的沙漠边缘地带、沙地内部和流经这些沙漠和沙地的古河道，以及河湖相砂质沉积物和以砂质沉积物为母质的土壤分布区；风沙侵入型沙质荒漠化主要分布在上述沙漠、沙地边缘的下风地带，如巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的东南缘、毛乌素沙地以南的覆沙黄土区、科尔沁沙地以东的辽河平原等；土地粗化主要分布在西部盆地沙漠与戈壁的过渡地带、中东部高原砾质沙草原。沙质荒漠化在毛乌素、科尔沁和浑善达克等沙地、河西走廊的局部地区有所逆转，但三北地区总体上仍呈恶化趋势，尤其是以地表土壤粗化为主的沙质荒漠化的发展更应引起人们的关注。水蚀荒漠化依地质背景之不同可分为土漠化和岩漠化两类，前者主要分布在北方中部黄土高原地区、内蒙古科尔沁沙地南侧的黄土分布区等；后者主要分布于太行山北部、辽宁西北部的基岩山区。晋陕蒙交界地带、甘肃平凉北部、定西地区和科尔沁沙地东南的蒙辽交界处等地水蚀荒漠化形势严峻；以小流域水土流失为主的治理工程使陕西的吴旗、延安、洛川等地和朝阳河中上游地区水蚀荒漠化有所好转。总之，第四纪以来的构造－沉积特征控制着不同类型荒漠化的区域分布，气候变化和水文地质条件控制着漠化的进程，人类不合理的经济活动则更是荒漠化过程的催化剂，尽管在局部、在一定的时间段内可使这一过程得以缓解甚至逆转。     

对应分析和模糊聚类分析在砂岩粒度成因研究中的应用

砂岩的粒度特征是其成因的重要标志.概率图解、C—M图解、粒度参数散点图等是目前粒度分析资料处理上使用最多最广的几种方法.概率图解主要是通过总体筛分、识别不同总体的特征及其相互关系来阐明沉积物的搬运机理、水动力条件及其与沉积环境的关系;C_M图、粒度参数散点图则是从沉积物的粒度分布中选取有代表性的粒度参数作图,通过与已知沉积环境中同类型图像的对比来阐述沉积物(岩)的沉积环境和搬运机理. 这些方法在砂岩粒度成因研究中起了一定的作用,向沉积岩(物)成因解释的定量化迈开了可喜的一步.但是,由于砂岩的粒度特征受多种因素的影响,如水动力条件、沉积环境、陆源区的母岩类     

碎屑颗粒粒度分析在东营凹陷辛176块沙四上亚段砂体成因研究中的应用

利用粒度资料进行沉积物的粒度结构分析, 能有效地判定沉积物搬运方式、判别水动力条件、区分沉积环境类型, 研究沉积物的成因机制。本文通过大量粒度频率曲线、概率累计曲线和粒级-标准偏差曲线等图件的分析, 详细研究了沉积物所包含的粒度组分及各自特征, 并提取出对沉积环境变化敏感的粒度组分, 确定了各自组分所对应的沉积水动力类型, 结合沉积相和构造背景研究, 探讨了东营凹陷辛176块沙四上亚段纯上5砂组砂体的成因, 认为辛176块王斜583、辛176斜1井砂体是广饶凸起的碎屑物质在南斜坡形成三角洲后被入湖河流继续搬运、沉积并被波浪改造形成的滩坝砂体; 牛114斜1、王587井砂体为青坨子凸起的碎屑物质以重力流方式搬运并与广饶凸起的物质混合、沉积, 后又被波浪改造而形成; 王58井砂体为来自青坨子凸起的重力流入湖后发生卸载形成的沟道砂体。     

中国北方沙漠/沙地锆石形态特征及其对物源的指示

单颗粒锆石的形态、颜色等特征记录了其母岩结晶过程的温度、压力、结晶介质的化学性质等信息,鉴定不同沙漠/沙地碎屑锆石的晶体形态特征可以指示沉积物的原岩类型,进而可以帮助追溯物源.本文分析了中国北方塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、毛乌素沙地、浑善达克沙地、科尔沁沙地等6个沙漠/沙地36个地表样品的碎屑锆石形态特征.结果显示,同一沙漠/沙地样品锆石形态特征较为一致,而不同沙漠/沙地样品锆石形态有差异.塔克拉玛干沙漠锆石多为无色或淡紫色,包裹体较少,锆石颗粒锥面较发育,短柱状锆石含量较多,指示该沙漠物质主要来自其北缘天山山脉早中生代碱性花岗岩.巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠锆石形态特征较类似,相比较而言巴丹吉林沙漠锆石多为淡粉色,形态上锥面较发育,较少见到包裹体;而腾格里沙漠锆石颗粒细长柱较多和含包裹体颗粒较多,这两个沙漠物质可能来自其南部中央造山带的变质岩和其北缘中亚造山带早中生代碱性花岗岩.毛乌素沙地多为深色、锥面发育和短柱状颗粒锆石较常见,含包裹体颗粒较多,该沙地物质主要来自其西北孔兹岩带以及北部阴山山脉碱性花岗岩.浑善达克沙地锆石形态似毛乌素沙地,指示其物源与毛乌素沙地类似.科尔沁沙地锆石磨蚀严重,扁柱状锆石颗粒较常见,指示该沙地物质大部分来自其南缘燕山山脉的显生宙浅海沉积岩.本研究表明碎屑锆石形态特征可以指示沙漠或沙地沉积物的源区.     

毛乌素沙地晚第四纪地层特征与沙漠化研究综述

毛乌素沙地保存着晚第四纪以来的多种沉积序列,记录了过去数十万年以来的古气候变化信息。其在地层发育上过渡性明显,以神木、榆林、横山、靖边及定边一线的沙漠-黄土边界带最为典型,主要有风成沉积和河湖相沉积2种类型,其中古风成砂是这2类沉积剖面的典型地层特征。随着地层记录、精确测年技术等现代沉积学方法的进步以及与历史地理、环境考古、遥感技术相结合的综合研究,晚第四纪以来毛乌素沙地的沙漠演变研究精度不断提高,毛乌素沙地进退在不同的时空尺度下与冷暖期的多旋回变化相适应,经历了沙丘固定与活化的多次转变。毛乌素沙地沙漠化研究在指标运用上多直接沿用黄土区的环境代用指标,有必要建立适合沙漠-黄土过渡地区的环境代用指标,且将气候环境物理替代性指标与元素地球化学以及生物学指标相结合。毛乌素沙地内部沉积速率快、受人类活动干扰较小的湖泊沉积物,对于提高沉积物的分辨率、恢复短时间尺度的环境变化过程也具有显著优势。     

2010—2018年中国北方沙质荒漠化变化分析

荒漠化目前已成为威胁全球生态环境的主要问题。我国北方地区风蚀作用强烈,是土地沙质荒漠化问题最为突出的地区。以沙漠、沙地分布较广的北方6省(区)为研究区,利用遥感技术获取2010—2018年研究区沙质荒漠化演化特征,并将气象、地质等因素进行综合分析,探讨毛乌素沙地、科尔沁沙地沙质荒漠化变化原因。遥感解译结果表明: 2018年北方地区沙质荒漠化土地共35.08万km²,其中重度沙质荒漠化面积11.92万km²,中度沙质荒漠化13.54万km²,轻度沙质荒漠化9.62万km²,主要分布于内蒙古自治区和新疆维吾尔自治区; 2010—2018年,北方地区沙质荒漠化土地面积减少0.73万km²,其中,新疆维吾尔自治区沙质荒漠化面积减少0.48万km²,内蒙古自治区减少0.19万km²,同时有2.78万km²沙质荒漠化土地程度减轻。以毛乌素沙地和科尔沁沙地为典型研究区,对比两沙地生态地质条件差异,总结了沙质荒漠化好转、加重的原因。研究认为,毛乌素沙地应降低人类活动干扰的影响,以自然恢复为主; 科尔沁沙地应加强地下水资源管理,优化植被结构,进一步推进退耕还林、退耕还草工作。研究成果为我国北方沙质荒漠化地区生态保护修复提供了科学参考。     

碎屑岩沉积从源到汇的“物-坡”耦合效应*

碎屑岩沉积体系的三维展布特征及其成因机制是建立沉积模式与预测其砂体分布的关键,更是沉积学研究的关键性科学问题。国内外绝大多数学者认为其平面形态和剖面充填型式均与其沉积的地形坡度、粒度粗细有密切的联系,但其定量关系并不清楚。建立不同类型沉积体中粒度和坡度之间的定量关系,对于预测沉积体中不同颗粒的运动方式及其分布至关重要。应用“源-汇”系统研究的思路,分析了供源区、搬运(输送)区及汇积区各自的地质特点,从单向水流对不同质量颗粒在静止/运动中的受力分析与沉积前总体地形斜坡设定2个角度,系统分析、推导并模拟了不同碎屑颗粒在纵向剖面上的运动轨迹,其表现为随着设定的坡型呈抛物线变化,反映出沉积物输送营力的变换及其随坡度变化的响应特征。建立了陆相碎屑岩沉积体系纵向剖面的流速与坡度的计算方程,明确指出沉积物的流速或流态决定其沉积方式,阐述了汇积区碎屑颗粒的加积型式与沉积物分布上的总体规律,由此提出碎屑岩沉积体系的“物-坡”耦合效应及其主要内涵,并从多个维度与源-汇的各区段,阐述了“物-坡”耦合效应在各种沉积体系的沉积物类型及其空间形态特征上的地质响应。     

The effects of the last glacial paleo-aeolian sands on desertification in northern China

In this paper, nine sediment sequences in the inner desert, desert-loess transitional zone (agro-pastoral transitional zone) and the northern margin of the Loess Plateau were investigated to study the sediments of Mu Us (Maowusu) and Otindaq (Hunshandake) sandy land in northern China since the last glaciation. All of these sequences consisted of the upper Holocene dark paleosol and the lower aeolian sand formed during the last glacial stage. The Mu Us and Otindaq sandy land became the active desert since the last glaciation and covered a larger sandy area than at present. Mu Us sandy land began to show a landform of sandy desert and expanded southward towards the northern boundaries of the Loess Plateau. The Holocene was characterized by the advent of warmer and wetter climatic conditions in northern China, resulting in the rapid growth of surface vegetation and Mu Us and Otindaq sandy land became a steppe. The thickness of surface soil reached up to as much as 50–80 cm. Thick paleosol covered the drift sands, and served as a protective layer for the steppe and farmland. Although the last glacial cycle is far away, paleo-aeolian sands formed during that period are still the material sources of regional desertification. Unreasonable cultivation destroying the Holocene paleosol, combined with dry climate and strong wind would result in activation of paleo- aeolian sand leading to the desertification of the study areas.     

黄河碎屑物质和中国西北沙漠/沙地存在物源联系吗？

在中国西北内陆分布着面积广大的沙漠/沙地,确定其物质来源对理解这些沙漠的形成和发育至关重要.尤其对腾格里沙漠、河东沙地、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠的碎屑物质是来自远源的黄河还是近源源区的争议较大.鉴于此,对沙漠中广泛存在的碎屑钾长石进行了554颗原位Pb同位素分析,结合黄河上游已经发表的钾长石Pb同位素数据,判定二者之间是否存在物源联系.综合区域内已发表的物源示踪结果,表明黄河上游的碎屑物质对腾格里沙漠的影响主要集中在有限的局部区域,未深入到沙漠腹地;黄河上游物质和河东沙地、毛乌素沙漠、乌兰布和沙漠和库布齐沙漠不存在物源联系.中国西北内陆这些沙漠/沙地的物质主要以近源物质为主,是对早更新世以来青藏高原隆升和气候干旱的沉积响应.      

Adsorption of copper(II) from aqueous solution by Beidellite

Dry lakes, degraded sandy grasslands, abandoned farmland and mobile dunes which are widely distributed throughout the arid areas of northern China have been investigated in this work. Gain-size distribution of the surface sediments of Manas lake in Junggar basin, Juyan lake in the Alxa plateau, Zhuye lake in Minqin basin and most deserts (such as Mu Us desert, Otindag desert, Horqin desert and Hulun Buir desert) in China have been analyzed. The results show clay with particle sized <10 μm on the surface sediments of dry lakebed and sandy grassland developed from dry lakebed, respectively, account for >60% and ∼50% of the total mass. Since the tiny particles on the surface of abandoned farmland are blown away easily and rapidly, the content of clay particles in Minqin basin is <14%. The grain-size distribution of mobile dunes in northern China mainly consists of particles >63 μm and few particles <10 μm. Consequently, although sand/dust storms originate primarily in the western deserts, the gobi areas of the Alxa plateau, the north and east of Hexi Corridor and in central Mongolia, the widely distributed dry lakebeds, sandy grasslands and abandoned farmland adjacent to the deserts also contribute to aeolian dusts. Hence, the material sources for sand dust storm in East Asia include inland deserts, but also dry lakes, sandy grasslands and abandoned farmland, which are widely distributed throughout the arid inlands of northern China.     

青藏高原东北缘黄土粒度组成及物质来源分析

对青藏高原东北缘的民和黄土进行粒度分析发现，民和黄土粒度组成与兰州、洛川和西安等地差别较大，其黄土粒度明显大于上述地区。传统地把民和黄土划分为黄土带的南部过于简单化，它忽略了因青藏高原隆升而激发产生的高原物源区作用，应将民和黄土归属于黄土与砂黄土的过渡带。青藏高原因冰川反复消融和磨蚀产生的砂尘为民和黄土提供了可观的粗物质补给。事实表明，青藏高原第四纪冰川－冰融作用所产生的大量砂粉尘，不仅是高原腹地黄土区的主要物源，也是青藏高原边缘黄土的主要物源之一。     

基于遥感技术的中国北方沙漠及沙质荒漠化土地区划研究

根据影响沙漠、沙质荒漠化土地的地质地貌、植被、气候和人类活动等特征,通过确定地域分异、发生学、多级序列等区划原则,建立了以地质地貌类型组合、气候为沙漠、沙质荒漠化土地区(Ⅰ级区)划分和以沙质荒漠化土地类型空间分布特征为沙漠、沙质荒漠化土地亚区(Ⅱ级区)划分的指标体系。采用遥感方法,将中国北方沙漠、沙质荒漠化土地划分为贺兰山以西干旱沙漠、沙质荒漠化区;贺兰山-大兴安岭干旱、半干旱沙漠、沙质荒漠化区和大兴安岭以东半干旱、半湿润沙质荒漠化区等3个区和17个亚区。并对沙漠、沙质荒漠化土地区进行了现状分析。     

五十年代以来毛乌素沙地荒漠化扩展及其原因

本文在毛乌素沙地景观分类、制图及景观动态研究的基础上,分析了50年代以来毛乌素沙地荒漠化发展状况及其时空特征,并对其扩展原因进行了分析和探讨。结果表明,50年代以来,该地区荒漠化整体上处于迅速扩展之中,只是某些局部地方植被得到一定程度的恢复;荒漠化扩展存在明显的空间和时间差异：西北部纯牧区扩展速度远远高于东部和南部半农半牧地区,70年代末至90年代初扩展速度远远低于50年代末至70年代末;荒漠化的迅速扩展主要是由于不合理的人类活动造成的,气候波动也有一定影响。     

末次冰期以来中国季风区西北边缘沙漠演化研究

我国季风区西北边缘的沙漠是全球中纬度敏感带的重要组成部分.本文选取区内的毛乌素沙地、共和沙地和腾格里沙漠,通过对末次冰期以来地层年代学、沉积相和地层空间分布的研究,重点探讨了末次冰期和全新世时期两个特征时段的沙漠演化.其中末次冰期是沙漠的持续发展、扩张期,奠定了沙漠的空间格局;全新世早期沙漠总体趋于固定、缩小,中期沙漠大部处于固定、缩小状态,晚期沙漠有所扩大,但未达到末次冰期的最大规模.