腾格里沙漠沙丘沉积物粒度特征及其空间差异

沉积物粒度特征对于研究物源、衡量搬运能量具有重要意义。分析了腾格里沙漠45个沙丘顶部样品的粒度特征,并计算了30 a输沙势。结果表明：（1）沙丘沙以细沙（71%）和中沙（20%）为主,平均粒径2.38 Φ,分选系数0.40 Φ;平均粒径与分选系数、偏度呈良好的线性关系。（2）分选为“极好”和“好”的样品整体分布在沙漠中部和西南部,前者概率累计曲线趋于近对称、中等峰态,为二段式,后者趋于正偏、中等或尖窄峰态,为三段式;而沙漠边缘分选较差,概率累计曲线为多段式。（3）盛行起沙风为西北风。西北和东北部属中风能环境,风况属单峰型和复杂型;南部和东南部分别属低、中风能环境,均双峰型风况。研究区沙丘沙源应以下伏河湖相沉积物就地起沙为主。沙漠边缘河湖相沉积物应该为中部区沙丘沙提供了物源,西南部沙丘沙可能源自石羊河下游的冲洪积物,风力分选作用较长,边缘沙丘沙则应来源于该区河湖相沉积物就地起沙,风力分选不充分。粒度参数空间分布特征与沙丘类型和规模之间存在一定的耦合关系。     

金字塔沙丘粒度变化及表面过程的初步研究

莫高窟顶金字塔沙丘粒径集中分布在2.44～2.94 Φ,属细砂。标准差介于0.24～0.65之间,偏度在0.03～0.31,属于正偏级。峰度在0.78～1.72,介于宽峰态至尖峰态。沙粒粒径级配是风况、地貌与沙物质相互均衡作用的结果。金字塔沙丘存在着沙臂顶部沙最细或最粗两种粒度模式。金字塔沙丘沙丘主臂(WNW—ESE)属于在双向风环境作用下,类似于横向沙丘粒度变化模式,两坡下部以风蚀为主,丘顶附近以堆积过程为主,导致沙臂两坡粒径与分选性由下而上变细与变好。频率高、风速不大的局地气流,可将大量细沙物质搬运到金字塔沙丘主臂,造成丘底到丘顶的粒度变化不大。副臂(SW)受较强NW风力作用,具有横向及纵向沙丘粒度变化模式,整个坡面处于风蚀状态,沙臂顶部风蚀最为强烈,导致从底部到顶部的粒度逐渐由细变粗。     

雅鲁藏布江米林宽谷段爬升沙丘粒度分异特征研究

雅鲁藏布江米林宽谷段爬升沙丘分布广泛。选择卧龙镇西侧雅鲁藏布江右岸典型爬升沙丘,根据沙丘爬升高度和叠置沙丘地貌部位对其表面沉积物进行了系统采样。作为河谷风沙地貌的重要组成部分,相应采集了河漫滩、阶地沙丘沙样品。粒度分析表明,爬升沙丘对河漫滩沙丘、阶地沙丘在物源和形成过程方面具有继承性,其表面沉积物以细沙和极细沙为主(2.07～3.71Φ),分选中等或较好(0.20～1.41Φ),细偏,多峰。由坡脚向丘顶的沉积物粒径变细,分选变好,偏度和峰度降低。爬升沙丘表面叠置沙丘的粒度向丘顶变粗、分选变好。细沙、极细沙等粒级组分与高度相关,反映颗粒爬升能力不同。叠置条带状沙丘脊部和槽部的粒度存在分异。     

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。     

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。     

响水河中游右岸沙丘群粒度分布特征

在野外实地考察和测量的基础上,沿盛行风向,对西辽河平原西部响水河中游右岸普遍发育的新月形沙丘链进行样品采集。经室内激光粒度仪测定,研究了河岸沙丘粒度分布规律。结果表明：（1）响水河右岸沙丘及丘间地以中沙为主,而河谷谷底细沙含量最多,平沙地次之。（2）滨岸沙丘由迎风坡脚到丘顶平均粒径变小,远岸沙丘由迎风坡脚到丘顶平均粒径变大;多数沙丘分选性由两侧坡脚到丘顶变好;多数沙丘丘顶偏度值和峰态值大于两侧坡脚。（3）滨岸沙丘受风、水两相作用,能从较深地层获得沙源;其下风向沙丘主要受风力作用,沙源主要为丘间地沙及上风向风沙流携带的较细沙。     

柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风成沉积物粒度特征与空间差异

哈勒腾河流域位于柴达木盆地东北部,是一个近似封闭的内陆盆地。该地区风成沉积物来源相对单一,沙丘类型简单且发育时间短,是研究高原内陆盆地物质迁移规律和风沙地貌发育的理想场所。对115个不同类型、不同地貌部位沉积物粒度进行分析。结果表明:哈勒腾河流域地表沉积类型包括沙丘沙、丘间地沉积、河流沉积和戈壁沉积,主要由细沙组成,平均含量达51.6%。沙丘沙平均粒径1.01~2.90 Φ,分选性较差至极好(0.28~1.74 Φ),频率曲线呈近对称和中等峰态。该流域发育有独特的穹状沙丘,属于新月形沙丘演化的初期阶段,平均粒径1.55~2.54 Φ,分选中等至较好;尽管表现出从迎风坡和背风坡中部到沙丘顶部颗粒变粗、分选变差的特征,但相对同一地区的新月形沙丘而言分选过程较弱。从区域上来看,在W-E走向的断面上,新月形沙丘从西向东颗粒变粗,分选变差;在NW-SE走向的断面上,新月形沙丘由西北至东南颗粒变粗,分选性无明显变化。这表明,该流域风成沉积物的可能物源包括哈勒腾河流冲积物和山前风化剥蚀产物。     

新疆喀拉库姆沙漠新月形沙丘不同部位粒度特征

对新疆叶尔羌河流域绿洲边缘喀拉库姆沙漠高度在3～12 m的新月形沙丘进行了粒度分析。结果表明:表层和下层沉积物均以细砂和极细砂为主,二者含量达82%以上。表层沉积物较下层稍粗,平均粒径分别为2.09 Φ和2.16 Φ。下层沉积物较表层分选性好,σ均值分别为0.48和0.62。表层和下层沉积物偏度均为正偏,SK均值分别为0.21和0.24。峰态均为尖窄,Kg均值分别为1.18和1.11。表层和下层沉积物平均粒径均表现为丘顶最粗,背风坡坡脚最细,由两侧坡脚至丘顶平均粒径变粗,平均粒径与其他粒度特征参数之间均存在良好的相关性。分析表明,喀拉库姆沙漠沙丘沉积物粒度特征除受物源这一背景制约外,还与区域构造、沙漠地貌、植被、气候和较为复杂的风沙动力学过程等众多因素有关。     

生物基可降解聚乳酸(PLA)沙障对沙丘表层沉积物粒度特征的影响

以吉兰泰盐湖北部流沙区铺设8 a的不同规格聚乳酸（PLA）沙障内沉积物为研究对象,利用激光衍射技术分析了沙丘表层0~3 cm沉积物粒度组成,计算并分析平均粒径、标准偏差等粒度参数,探讨了影响障内沉积物相对粗细的关键组分,分析PLA沙障的防沙效益。结果表明：PLA沙障内沉积物以细沙、中沙、极细沙为主。中沙、极细沙、细沙是障内沉积物的关键组分。PLA沙障的阻滞作用使得中沙、粗沙含量百分比升高,细颗粒含量百分比降低,障内沙粒分选性逐渐变差,峰态偏离正态分布,向负偏方向发展,频率分布曲线分布范围变宽,累积频率曲线变缓,表层颗粒组成趋于粗化。1 m×1 m规格PLA沙障内均以积沙为主;沙丘迎风坡和背风坡的2 m×2 m、3 m×3 m沙障内均为积沙状态,丘顶则为风蚀状态。综合考虑沙障铺设成本和防护效果,得出研究区域内2 m×2 m规格PLA沙障整体防沙效益最佳。     

巴丹吉林沙漠地表沉积物粒度特征及区域差异

对巴丹吉林沙漠不同区域、不同类型沙丘、不同地貌部位的223个地表沉积物样品进行粒度分析表明,该沙漠的流动沙丘主要由细沙组成,其含量可达49.5%～66.1％;沙丘沙的平均粒径介于2.104～2.706 Φ之间,粗于塔克拉玛干沙漠和腾格里沙漠,与世界其他沙海中沙物质粒径相比处于中等粗细。粒径最细者为灌丛沙丘表面沙粒,最粗者为横向沙山迎风坡;分选度好至极好,均为正偏中等峰态。丘间地物质粗于沙丘沙,平均粒径为1.409 Φ,分选较好,正偏窄峰态。从频率曲线来看,沙丘沙为单峰,丘间地多为双峰或三峰。在典型横向沙山剖面上,自迎风坡坡脚至沙丘顶部平均粒径变细而分选性变好,最粗的沙粒出现在靠近迎风坡坡脚的丘间地,而最细和分选最好的沙粒出现在紧邻沙丘顶部的背风坡。尽管横向沙山与新月形沙丘和沙丘链的尺度不同,但二者同属横向沙丘系统,具有相似的沙丘动力机制,因而粒度参数之间关系的表现趋同。从区域上来看,在平行于主导风向的3条NW—SE向断面上,沙漠中北部高大沙山之间低矮“通道”上的沙粒平均粒径存在微弱的变细趋势,而高大沙山区则不存在明显的变化规律;在平行于雅布赖山的3条SW—NE向断面上,粒度参数沿断面方向无明显的变化规律,但断面越靠近雅布赖山平均粒径越粗。一般认为巴丹吉林沙漠是中国重要的沙尘源区之一,然而粒度分析结果表明,沙漠中北部几乎不含粉沙黏土（<0.0625 mm）组分,而东南部的横向沙山区含量则相对较高,这就需要进一步推断巴丹吉林沙漠具体的沙尘源区和沙尘释放过程。以上变化规律说明,除了物源和主导风向等宏观因素外,引起局地气流改变进而影响沙粒跃移过程的地形起伏、植被覆盖等微观因素也对沙粒分选过程起着重要的控制作用;宏观和微观因素共同作用,最终形成的粒度参数规律性在沙丘尺度上要好于区域尺度上。该粒度分析结果,对于分析巴丹吉林沙漠沙物质来源和形成演变过程、反演高大沙山形成机理、估算地表沙尘释放量等均具有重要参考意义。     

新疆策勒绿洲-沙漠过渡带地表沙物质理化性质空间差异

植被盖度、地形等会对荒漠区风沙土壤理化性质产生影响.对策勒自流沙前沿沿主风向到绿洲边缘的柽柳沙堆顶部、流动沙丘顶部、裸露平沙地3种地貌部位表面沙物质理化性质分析,结果表明:流动沙丘顶部沙物质平均粒径3.47～2.6 Φ,明显粗于裸露平沙地和柽柳沙堆顶部沙粒,从流沙前沿到绿洲边缘沙物质有细化趋势,流沙前沿平沙地上沙粒平均粒径比绿洲边缘裸露平沙地沙粒平均粒径粗0.44 Φ;在空间上沙物质分选系数差异不大,分选性都为中等偏上-中等;平沙地和流动沙丘顶部沙粒偏度为-0.06～0.06,相对于平均值分布近对称.柽柳沙堆顶部沙粒偏度分布在0.05～0.25,大都属于极细偏;流动沙丘顶部和平沙地沙粒都表现为中等峰态,柽柳沙堆顶部沙粒大多表现为窄峰态.柽柳沙堆顶部大部分沙物质pH为酸性,其余地貌部位沙粒都表现为碱性,3种地貌单元含盐量与地形高低关系较密切.不同地貌部位地表沙物质总盐量表现为:柽柳沙堆顶部 > 裸露平沙地 > 流动沙丘顶部,流动沙丘顶部沙粒含盐量最少,越靠近绿洲柽柳沙堆顶部沙粒总盐量愈高.     

古尔班通古特沙漠树枝状沙丘沉积物粒度和微形态特征的空间分异

树枝状沙丘是古尔班通古特沙漠独特的沙丘地貌类型。分析了古尔班通古特沙漠树枝状沙丘表层沉积物的粒度和微形态特征。结果表明：（1）树枝状沙丘以中砂为主,其次是细砂和粗砂;平均粒径与分选系数有较好的线性关系,平均粒径越小,分选系数越好;沉积环境以河流湖泊环境为主;石英颗粒形态以圆形和长形为主,磨圆度适中,碟形坑分布广泛,同时伴有硅沉淀现象,表明沉积作用以机械作用为主,同时还伴有化学作用。（2）整体上,粗砂和极粗砂含量西部最多,细砂含量南部最多,受风力分选作用的影响明显。西部的分选较其他区域好,东部分选较差;西部磨圆度最好,南部磨圆度最差。坡顶的中砂含量最多,迎风坡丘间地粗砂含量高于背风坡丘间地;迎风坡坡脚的细砂和中砂含量远远高于背风坡坡脚;沙丘的两翼部位粒级占比相对一致。（3）粒度和微形态特征都表明树枝状沙丘沉积物特征主要受风力分选作用的影响,同时受物源和植被的影响,共同揭示出河流湖泊的沉积环境。     

海岸沙丘表面不同部位风沙流中不同粒径沙粒垂向分布的变化

河北昌黎黄金海岸典型沙丘的实地观测表明,风沙流中中沙与细沙输沙量的垂向分布在沙丘表面不同部位的变化并无本质性差别但有一定变化幅度的差异,如绝对输沙量均在迎风坡至丘顶增加、丘顶至背风坡坡脚减小,但中沙输沙量在迎风坡增加的幅度小于细沙、在背风坡减少的幅度大于细沙;相对输沙量在沙丘不同部位的变化趋向类似,但细沙的变化幅度要小于中沙;中沙的垂向分布模式均为幂函数,细沙则表现为指数分布(0~10cm高度内)和幂函数分布(10~30cm高度内)。     

中国北方农牧交错带鄂尔多斯高原段土壤表层粒度特征

土壤粒度是描述土壤性质的重要参数，研究农牧交错带土壤表层粒度对土壤质量和沙化程度评价具有科学意义。对不同沉积物类型及土地利用方式土壤表层（0~5 cm深度）粒度进行分析。结果表明：（1）沙黄土、覆沙黄土残积物、风化残积物中粉粒最多，其次为极细砂和细砂，这3个粒级含量之和表现为沙黄土（96.51%） > 覆沙黄土残积物（88.29%） > 风化残积物（77.58%）；风成沙土壤表层以细砂（53.85%）和中砂（26.13%）为主。（2）平均粒径由小到大依次为沙黄土（4.78Φ）、覆沙黄土残积物（4.62Φ）、风化残积物（3.80Φ）、风成沙（2.46Φ）；分选性由差到好依次为风化残积物、覆沙黄土残积物、沙黄土、风成沙；偏度呈现为正偏或极正偏；峰值表明风成沙（2.30）粒径分布最为集中。（3）同一地表沉积物中，砾石和极粗砂等粗颗粒在农田较多，粉粒在草地较多，极细砂在林地较多；风成沙中，粉粒在固定沙丘略多，细砂在半固定沙丘较多，砾石、极粗砂等粗颗粒仅在流动沙丘地中分布。（4）土壤颗粒分形维数表现为沙黄土（2.5242） > 覆沙黄土残积物（2.4373） > 风化残积物（2.3554） > 风成沙（2.2815）；地表沉积物类型不同，表层土壤分形维数与粒级含量相关性有着明显差异。     

河西走廊新月形沙丘表层沉积物的理化性质

沙丘表层沉积物的理化特征是风沙地貌研究的重要内容。选取了河西走廊沙漠中部戈壁地表发育的新月形沙丘、灌丛沙丘及附近的湖相沉积物和戈壁表层沉积物的38个样品，对其物理性质（平均粒径、分选程度、峰度、偏度）和化学性质（常量元素和微量元素）进行分析。结果表明：河西走廊新月形沙丘表层沉积物粒度以中沙为主（21.65%~57.39%），其次是细沙（23.22%~52.96%）；平均粒径为0.27~0.43 mm，大于其他沙漠。分选性以中等较好为主，粒度曲线近对称，峰度中等。常量元素以CaO和SiO₂为主，分别为5.55%和66.12%；微量元素含量在同一沙丘具有相似性，但不同的沙丘之间的含量有所差异。     

东昆仑库木库里沙漠表层沉积物粒度特征、物源与沉积环境

对青藏高原北部世界海拔最高的库木库里沙漠周围冲积扇碎屑及沙漠表层沉积物粒度特征及元素组成研究结果显示：（1）库木库里沙漠表层沉积物以细砂为主,其次为极细砂,粉砂和中砂含量较少,有少量的黏粒,不含粗砂的组分,且粒度组成差异不大。（2）沉积物M_Z范围2.70~2.90 φ,σ₁范围0.80~1.10 φ,S_K1范围0.26~0.44,K_G范围2.27~3.62。（3）粒度主要呈近似对称的单峰分布,但细颗粒一侧有较细长的尾部。（4）沙漠表层沉积物元素组成与周围山麓冲洪积碎屑沉积物较为相似,尤其是沙漠西部的阿尔喀山北麓区域。（5）沉积物源判别表明,沙漠表层沉积物来源主要为阿尔喀山北麓及祁漫塔格山南麓碎屑沉积物,其形成环境主要为河流相沉积环境及浅湖相沉积环境。     

沙漠-黄土南北样带土壤物理性质区域分异特征

采集了沙漠-黄土南北样带从北到南的沙漠区、过渡区、黄土区的土壤样品,测量和分析了不同区域土壤容重(D)、粒度特征。结果表明：①D沙漠区>D过渡区>D黄土区,土壤容重的平均值依次为1.53 g·cm-3、1.51 g·cm-3、1.41 g·cm-3,过渡性明显;②沙漠区以中砂和细砂为主,过渡区以细砂为主,黄土区以细砂和粉砂为主。从沙漠区到黄土区,土壤颗粒逐渐变细,粘粒含量增加,分选性变差,偏度均属正偏,且在增大,峰态从常峰态向窄峰态类型变化,过渡区和黄土区属于双峰态,沙漠区属于单峰态。     

西藏定结地区爬坡沙丘粒度特征分析

通过对西藏定结地区典型爬坡沙丘表层沉积物的形态参数、粒度组成和粒度参数等进行分析，揭示其粒度特征。结果表明：（1）爬坡沙丘表层沉积物以细砂和中砂为主，极细砂含量较少，同时含有少量粉砂和粗砂，不含粘土成分。（2）沙丘平均粒径范围1.98~2.41 Ф，分选系数变化范围为0.45~0.75，属中等分选，偏度变化范围为0.01~0.12，呈近对称至正偏分布，峰度变化范围为0.94~1.01，呈中等尖锐峰态。（3）从样品PPSQ1~PPSQ6，随着高度和距离的增加，沙丘表层沉积物平均粒径先变细后变粗，分选不断变好。（4）爬坡沙丘表层沉积物主要来源于河漫滩。（5）与雅鲁藏布江、东昆仑山地区爬坡沙丘对比可知，定结地区的沙丘粒径较粗，分选较好，主要是物源及风力分选作用的共同结果。