中亚干旱区的荒漠化与土地利用

笔者在实地考察、航片和卫星影像判读的基础上,参考国际上最新研究成果,以咸海盆地和古丝绸之路沿线地区为例,分析探讨了中亚干旱区荒漠化发生的过程、机制及其对自然和人文环境系统的影响和危害。由于大量从阿姆河和锡尔河引水扩大灌溉、浪费水源及单一农作物种植,使1960年时还为世界第四大湖的威海水面和蓄水大减,在干枯了的湖底和周围耕地上荒漠化快速发展,造成自然环境系统的严重退化和社会经济的巨大损失。虽然在我国丝绸之路沿线地区自古以来就有荒漠化现象,但荒漠化的规模在近40年来发生了根本性变化。塔里木河下游和克里雅河下游及玛纳斯河下游的湖泊干枯,植被退化甚至消失,不少野生动物灭绝。     

最近50年来莱州湾东部典型砂岸潮上带土地利用变化研究

以不同时期测量和成像的地形图和高分辨率遥感影像为数据源,综合使用野外调查、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)等方法,对最近50多年来莱州湾东部砂岸典型岸段(界河口—刁龙嘴)的土地利用变化进行研究。结果表明,最近50多年来,莱州湾东部海岸土地利用/土地覆被变化显著,土地利用类型转化的总趋势是风沙地、林地、耕地向养殖池及居民地转化。从20世纪90年代初以来,该岸段潮上带风沙地大部分已为养殖池(塘、大棚)等所覆盖,在沿海防护林和海域之间新出现了一条平行于岸线、基本连续展布的水产养殖设施带,其外侧建有高出当地最高潮位的防浪堤。潮上带土地覆被的如此深刻变化,必然深刻地改变风暴潮作用时的水动力边界条件,导致风暴潮作用过程中沿水下岸坡—海滩—潮上带方向的能量分布发生调整,进一步会对海岸地貌及冲淤发生的范围、强度、性质和形式等带来变化。因此,大面积的潮上带土地利用可能是莱州湾东部砂岸,最近30年来海岸地貌冲淤演变的重要影响因素之一,这为今后深入研究并预测该段海岸地貌冲淤变化提供了新的视角。     

呼伦贝尔地区土地荒漠化动态变化

呼伦贝尔地区是中国重要的天然草原和畜牧基地, 随着该地区经济和社会的发展及人类对资源的不合理利用, 土地荒漠化现象加重。笔者应用RS和GIS技术, 以1970 年MSS、2000 年ETM和 2007年CBERS数据为数据源, 主要采用人工目视解译方法, 并辅助野外调查验证, 获得三期解译数据, 并利用空间分析、网格剖分方法, 对呼伦贝尔地区荒漠化的时空变化情况进行研究。结果表明: 近40年来, 该地区土地荒漠化总面积不断增加, 1970 年该地区土地荒漠化面积为7408.76 km2 , 2000年为7 539.52 km2 , 2007年增加到7 852.12 km2 , 共增加面积443.36 km2。1970-2000年间, 沙漠化减轻、盐碱化加重的面积为134.09 km2 , 沙漠化加重、盐碱化减轻的面积为53.35 km2 ; 2000- 2007年间, 沙漠化减轻、盐碱化加重的面积为41.71 km2 , 沙漠化加重、盐碱化减轻的面积为172.8 km2。     

重力驱动作用——滦平盆地下白垩统西瓜园组沉积时期主要的搬运机制

通过对冀北滦平盆地下白垩统西瓜园组沉积地层的实地考察,发现盆地内发育丰富的重力驱动作用沉积物。文中描述西瓜园组发育的滑动和滑塌现象,指出露头剖面中存在的挤压变形现象并非构造成因,而是由于滑动块体和滑塌块体前端的挤压应力环境造成的。在介绍西瓜园组重力流沉积发育环境的基础上,对露头中存在的若干重力流沉积进行了描述,并使用砂质碎屑流这一概念对这些现象进行了较为合理的成因解释。通过对滑动和滑塌(重力块体运动)和砂质碎屑流—浊流(重力流)沉积物研究,结合前人对该地区冲积扇—扇三角洲的研究成果,认为重力驱动作用是滦平盆地下白垩统西瓜园组沉积时期主要的搬运机制。     

珠江口盆地荔湾井区珠江组深水扇沉积特征

珠江口盆地白云凹陷荔湾深水区为油气勘探有利区域,通过岩石学和古生物组合特征研究,认为该区珠江组下部属于典型的深水扇沉积,可划分为早期盆地扇和晚期斜坡扇两种类型,两类深水扇都以发育颗粒流、砂质碎屑流及低密度浊流等顺坡重力流沉积为主,同时夹有少量内波和等深流等深水牵引流改造沉积。砂质碎屑流为两类深水扇水道砂体的主要沉积类型,发育有逆-正粒序层理、平行层理和水平层理,粒序层内可见各种丰富的液化变形和生物逃逸构造,而水平层内发育有更多的生物钻孔和扰动现象。两类深水扇的沉积构造和古生物特征有明显差异,其中盆地扇水道砂岩中普遍含硅质小砾石,水道间泥岩中含有较多保存完好的抱球虫化石,斜坡扇水道砂岩以富含炭泥屑为典型特征,水道间泥岩含有更丰富的颗石藻和抱球虫化石,其中部分抱球虫和颗石具有遭受海底溶蚀作用的现象,指示斜坡扇相对盆地扇有更大的水体深度。平面上两类深水扇具有相似的重力流沉积的分带性,都具有自陆架坡折向盆地方向由颗粒流沉积逐渐向砂质碎屑流和近源高密度浊流、远源低密度浊流等单向演化的特点。     

风暴浪作用下沙质岸滩稳定机制物理模型试验研究

近年来风暴潮等海洋灾害日趋频发,沙质海岸侵蚀问题也愈发突出,沙滩稳定防护显得日益重要。为研究风暴浪作用下沙质岸滩稳定机制问题,设计了一系列的水槽试验,对风暴浪作用下沙质岸滩的稳定机制和演变过程进行了录像观察和研究分析。试验中采用图像处理技术,根据水和岸滩床面的像素值差异,对岸滩整体剖面进行实时动态提取;对比和分析了不同入射波高、波周期、水深、岸滩初始坡度以及波高连续变化下沙质岸滩演变过程。试验结果表明,岸滩稳定与岸滩初始坡度和沙坝的发育直接相关,而波参数主要影响岸滩扰动幅度和沙坝以及前滩侵蚀边界的位置变化。当入射波高连续变化时,沙坝迅速响应并向离岸迁移。岸滩变化幅值与入射波能流存在明显正相关关系,波能流越大对岸滩稳定性的危害越大。而水位升高会增强前滩向岸侵蚀风险。此外,在本试验尺度下,前滩以侵蚀为主。当岸滩初始坡度小于稳定坡度且波陡较小时,即Dean参数Ω''较小时,岸滩才发生明显的前滩淤积,这对于试验尺度下岸滩恢复工况研究至关重要。具体来说,当岸滩整体坡度为1:10且前滩坡度达到1:5~1:2.5时,岸滩稳定性最好,岸滩形态最接近最终平衡剖面,岸滩趋于稳定的时间最短。     

Formation and evolution of sand deserts in Xinjiang,Northwest China：Ⅰ. Provenances of desert sands

Sandy desert landscape is a geological product of arid climate and abundant sand materials supply in natural conditions, therefore the formation of sandy desert is an ideal studying object for understanding the interaction between various stratigraphic/epigenetic spheres of the earth system. However, until now, the knowledge about the provenance and formation of these deserts in Xinjiang, Central Asia is diverse and inconsistent, a systematic review is necessary. Ancient aeolian sand sediments in the internal areas of these deserts and their twin dust deposits in the Cenozoic strata surrounding the Xinjiang deserts are direct and indirect clues reflecting the provenance of sand materials and the formation and evolution of deserts. Based on the geochemical, mineralogical and isotopic evidences of desert sands and relevant deposits in the peripheral regions, this paper reviews the research progress on the development of the sandy deserts in Xinjiang, Northwest China. Many proofs proposed that desert sands in Xinjiang were mainly sourced from the ancient pluvial, alluvial and fluvial sediments and were eventually achieved because of the local sand supply. It pointed out that the settings of tectonic structure in Xinjiang had made sediments both in the Tarim Basin and the Junggar Basin being influenced greatly by regional hydrological system and aeolian processes originated from the planetary wind system of westerly, the East Asian winter monsoon and the topographical mountain-valley winds. However, the directions of transportation paths are different between the hydrological dynamics and the aeolian dynamics, which are decided by the slantwise structures of the basins tectonics and the regional atmospheric circulation routes, respectively, and have determined anisotropies of the transport pathway of these sediments delivered by different agents. This results in a geological cycle of detrital sediment transportation in the two large basins and thus largely increases the degree of sediment mixing, alternation and recycle between younger and older sediment sources, as well as the complexity and diversity of sand provenances.     

Scenarios on future land changes in the West African Sahel

In an attempt to anticipate possible futures of drylands of West Africa in the face of rapid socio-economic and environmental changes, we developed four scenarios based on recent survey data, the literature and our knowledge of the region. The four scenarios are inspired by those developed by the Millennium Ecosystem Assessment: (1) ‘downward spiral’ characterized by rapid climate change, expansion of agriculture and chaotic urban growth; (2) ‘integrated economy’ with integrated land management, food production for local markets and rural–urban exchanges; (3) ‘open doors’ characterized by large-scale out-migrations, land grabbing by foreign companies and development aid and (4) ‘climate change mitigation’ with an increase in biofuel crops, land management for carbon capture and development of off-farm activities. We conclude that the Sahel region is most likely moving away from being a highly climate-dependent region based on agriculture towards a more open and diversified economy. West African countries have to find a balance between the new opportunities and risks created by economic globalization.     

坡折带控制下的砂质碎屑流对油气勘探的意义——以四川盆地上三叠统须家河组为例

坡折带近年来日益受到重视,它明显控制了上覆地层分布、岩性岩相变化和油气藏的分布。通过层序地层法恢复古地貌,在川中-川西过渡带识别大型地貌坡折带,川西地区晚三叠世接受其西部和东部两个方向的物源供给。在大量岩心观察、地震资料和测井资料研究基础上,认为在坡折带控制下,龙泉山断裂带以西须二、须四段发育砂质碎屑流重力流沉积,分析其基本特征和储集性能,最后指出砂质碎屑流储层物性总体优于川西地区南部其它类型砂体,是新型的勘探对象,具有一定的勘探潜力。     

内蒙古布日敦湖湖泊沉积物粒度的风沙活动指示意义

本文通过研究位于东亚季风过渡带的布日敦湖湖泊沉积物粒度组成和碳、氧同位素特征,结合210Pb/137Cs年代数据,建立布日敦湖近50年的粒度变化序列。通过与中国北方100个气象站数据的年平均沙尘暴日数进行对比,建立研究区可靠的风沙活动指标。研究发现,布日敦湖湖泊沉积物粒度特征对研究区风沙活动具有指示意义。其中,细颗粒(4~16μm)含量变化与翁牛特旗沙尘暴日数变化趋势较吻合,可以指示区域风沙活动;而粗颗粒组分(64μm)含量变化趋势与沙尘暴日数变化差异较大,推测可能受到大规模人类活动导致的湖区附近土地沙化影响,所以不能指示风沙活动。研究区生态环境脆弱,大规模人类活动会导致生态环境恶化和土地沙化,为现代北方沙尘活动提供沙源,并为未来的沙尘活动恶化埋下隐患,因而研究区不适宜进行大规模人类活动。本文的研究成果对保护研究区生态环境和区域防风固沙具有重要意义。