巴丹东、西湖地貌演化及其对湖泊水体特征的影响

巴丹湖区位于巴丹吉林沙漠的东南缘,发育很多被纵向沙垄一分为二、水体化学特征悬殊的双湖系统。前人对此类湖泊成因及风成地貌过程如何影响湖泊水文特征缺乏系统的研究。通过对沙漠东南缘局部风向和巴丹东、西湖湖盆形态的分析反演湖区的地貌演化,从而对湖泊水化学等特征的差异进行解释。水化学测试结果显示：巴丹东湖湖水的TDS为15 g/L左右,为微咸水;西湖的TDS是东湖的上百倍,为盐水。Google Earth遥感影像和DEM反映出巴丹吉林沙漠盛行NW风,东南缘风向及风力多变;巴丹东湖湖盆深于西湖湖盆。反演了巴丹湖地貌演化的3个阶段：(1)月牙湖形成阶段,即巴丹湖的形成阶段;(2)双湖系统形成阶段,气候干旱使湖泊水位降低、湖盆出露,在NW定向风作用下,新的新月形沙丘形成于湖盆上,将其分割从而导致巴丹东湖湖盆遭受风蚀;(3)纵向沙垄形成阶段,由于局部风向的改变,新月形沙丘在SW向风力作用下往NE向不断延伸,并转变成纵向沙垄。综合分析认为：气候变化是风成地貌演化的驱动力,多次风向的改变产生了湖盆地形西高东低的差异,导致东湖接受的浅层地下水补给大于西湖;当气候变得暖湿时,水位上升致两湖水体连通,由于东湖水位高于西湖,使东湖盐分释放、西湖盐分积累。因此,受地貌演化的影响,巴丹东、西湖形成了悬殊的盐度特征。     

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究

通过对巴丹吉林沙漠高大沙山的考察，以及沙丘形态和风况、沙山TL测年、古沙丘层理产状等的研究表明，高大沙山的形成发育受沙源、风系、底基地形和灌草植被等因素的影响。第四纪以来弱水古水系的变迁为沙漠及沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。沙山发育的受西风和西北风两大盛行风系的控制，末次冰期以前为西风环流主导时期，地表盛行风向为西风，次为西北风；末次冰期以来为季风环流主导时期，地表盛 行风为西北风，次为西风。沙山底基地形的起伏不仅诱发近地表气流产生波伏运动，同时也是风沙流运行的障碍。气候湿润期发育的沙丘灌草植被通过抑制风蚀、扑捉风沙等作用加速沙山的发育。高大沙山是新月形沙丘和沙丘链、复合新月形沙丘和沙丘链演进而形成的大型稳定风积床面形态。     

《巴丹吉林高大沙山典型区景观图》的编制研究

通过航片、地形图分析，结合野外实地考察资料，研究编制１：１０万巴丹吉林高大沙山典型区景观图的技术方法和图形分析，说明地貌发育成因过程。     

巴丹吉林沙漠西南缘胡杨(Populus euphratica)径向生长对气候的响应

利用2014年采自巴丹吉林沙漠西南缘的胡杨样本,建立了该地区胡杨树轮年表,选用相关函数法结合高台气象站历年逐月降水和温度(月平均气温、月平均最高气温、月平均最低气温、平均地温)等主要气候因子,分析巴丹吉林沙漠西南缘胡杨树轮对气候的响应;研究表明,黑泉乡胡杨树轮宽度标准化年表与生长季平均气温相关较好,具有明显的正相关关系。而生长季3-9月的平均气温与胡杨树轮宽度年表的相关高达0.629(P<0.0001),3-9月的平均气温可能是该地区胡杨树木径向生长的主要限制性因子且具有明确的树木生理学意义。     

巴丹吉林沙漠及其高大沙山研究评述

亚洲内陆干旱化是国际古环境研究的热点问题。巴丹吉林沙漠是亚洲内陆第二大流动沙漠,拥有世界最高大的风积地貌——沙山,是亚洲内陆干旱化研究的重要载体。沙山的形成演化与其所在沙漠的环境变迁有关,且真实地记录了区域与全球的气候变化。沙山形成过程研究应从区域地质和环境演化入手。本文从地质演化、环境演化、沙漠沉积、沙漠水文、沙山地貌和沙山形成发育等6个方面阐述了有关巴丹吉林沙漠的高大沙山、沙漠湖泊和沙漠自身的形成演化。认为构造-气候事件是亚洲内陆干旱化的一级控制,地球运行轨道变化是二级控制。自新构造运动始至其趋缓,构造-气候事件始终是巴丹吉林沙漠环境气候的主控因素,地球运行轨道变化也起很大的作用。此时西风环流是中国北方沙漠带环境气候的主要驱动力。新构造运动趋缓后,地球运行轨道变化是中国北方沙漠带环境气候的主控因素,青藏高原对大气环流的影响逐渐显现,东亚季风环流是该地区环境气候的主要驱动力。古水说可以很好地解释沙漠湖泊水的来源问题,沙漠湖泊是通过浅层的地下水路依靠保存在地下的古水来相互补给的。宏观上沙漠湖泊是风蚀湖,高大沙山的维持与沙漠湖泊之间不存在必然的因果关系。风成说可以较好地解释沙山的成因。未来的重要研究方向之一是将沙山、沙漠及其演化一同进行研究,重建沙山和沙漠的演化历史,并探讨它们之间的关系。     

基于CMB模型的巴丹吉林沙漠沙源区分析

沙漠因其高反照率、低比热容的下垫面以及粉尘高输出率的特征对全球和区域环境有重要的作用。作为具有高大沙山的第二大流动性沙漠,其物质来源一直是地球科学研究热点。通过对巴丹吉林沙漠及周边地区表层沉积物进行矿物分析,在此基础上对巴丹吉林沙漠的可能物源区进行分析,进一步利用化学质量平衡(CMB)模型探讨了各物源区对巴丹吉林沙漠的贡献率。结果表明:巴丹吉林沙漠的表层沉积物中主要矿物包括相对比较稳定钠长石、钙长石、歪长石、黑云母、斜顽辉石、透辉石、铁辉石、微斜长石、白云母、正长石、石英和榍石以及不具区域代表性的斜绿泥石、石膏、角闪石、方解石、岩盐;主要物源区包括沙漠湖积平原沙、洪积平原沙、现代湖泊沉积物、外源沙和岩石风化壳;其中岩石风化壳和现代湖泊沉积物属于就地起沙,基本只影响其周边区域,来自沙漠北部的冲洪积沙和来自沙漠西北的外源沙是沙漠的主要物源。这与中国东部沙漠以湖泊沉积就地起沙有明显不同,可能和沙漠的发育过程、地质历史时期湖泊退缩规模和气候环境状况有关。     

巴丹吉林沙漠典型湖冰冻结-消融的空间模式差异

利用多源遥感数据解译、野外考察、原位观测等方法,分析了巴丹吉林沙漠腹地湖泊群湖冰冻结-消融空间模式及其差异的主要影响因素。结果表明：该沙漠存在4种冻结-消融空间模式,湖冰自湖岸蔓延至湖心、冻结早的区域融化晚;湖冰自湖岸蔓延至湖心、冻结早的区域融化早;湖冰自湖泊一岸扩展至另一岸、冻结早的区域融化晚;湖冰自湖泊一岸扩展至另一岸、冻结早的区域融化早。大部分面积较小湖泊的冻结-消融空间模式为从湖岸冻结至湖心,冻结早的区域消融晚。不同冻结-消融空间模式之间的差异反映了泉水与地下水对湖泊的补给作用,同一盆地内部或同一沙山两侧孪生湖泊湖冰物候特征的差异主要受湖泊形态特征、湖泊溶解性固体总量（TDS）、局地气候条件的影响,有泉水或地下水出露、TDS越低、水位越浅、风力越小的区域冻结越早。泉水、地下水与湖水混合后使湖水TDS降低,更易于冻结,这是巴丹吉林沙漠大部分湖泊冰的最初生成形式,表明巴丹吉林沙漠湖冰物候在一定意义上是湖泊群接受区域深层地下水补给的直接反映。     

巴丹吉林沙漠盐湖面积变化对湖泊边缘表层沉积物盐类矿物组合影响

选择巴丹吉林沙漠17个代表性盐湖,采集了2013年春季和秋季湖泊边缘表层沉积物样品,通过X衍射分析其盐类矿物组成和百分含量;应用Landsat 8遥感数据提取了上述两时段湖泊面积。结果发现,自春季到秋季13个面积减小的湖泊中,碳酸盐类矿物百分含量均较低,变化不明显;氯化物矿物和总盐类矿物百分含量均有增加,其增加幅度与湖泊面积变化有关。面积减少超过10%的湖泊,氯化物矿物或硫酸盐矿物百分含量总体明显增加;其余面积减少的湖泊,氯化物矿物百分含量均较春季有一定的增加,盐类矿物总百分含量也有一定程度的增加,但与湖泊面积减小程度相比没有更为明显的规律。4个面积增大的湖泊中沉积物的总盐类矿物百分含量和各盐类矿物的百分含量并未呈现显著相关性,表明在该区域湖泊面积的变化过程中,湖泊边缘表层沉积物中的盐类矿物百分含量对盐湖萎缩的指示意义相对高于湖泊扩张时期,氯化物矿物百分含量变化对湖泊面积萎缩变化响应更为敏感。     

巴丹吉林沙漠高大沙山沉积物地球化学元素组成及其环境意义

地球化学元素不仅反映地球表层沉积物的组成特征,并在分析物源、沉积过程及重建古环境等方面有积极意义。通过野外采样、室内实验,对巴丹吉林沙漠伊和吉格德湖、巴丹湖高大沙山区沉积物地球化学特征进行了分析。结果表明：沙山沉积物元素组成特征和含量略有区域差异;与上部陆壳平均化学组成（UCC）相比,常量元素中仅Si富集,其余均亏损;趋向迎风坡上部剖面,Si、K富集程度相对增加,其他常量元素（除Na）亏损程度增加。常量元素间的关系表明SiO₂影响沙山沉积物的地球化学组成及性质;迎风坡底部剖面沉积物呈现出多源性特征,可能是不同外力作用的结果。两湖区沙山的沙源属局部范围混合的结果,就近供应;干旱气候下沙山沉积物缺少较高等化学风化产生的条件,基本处在大陆风化早期阶段的初期。     

巴丹吉林沙漠湖泊与地下水化学参数初步研究

通过分析巴丹吉林沙漠内部8个泉水、12个井水、51个湖水的化学参数,初步探讨了湖泊与地下水化学参数的空间分布规律,比较近10 a来湖水矿化度值的变化情况,并对地下水与湖水各水化学参数值进行了对比分析。结果表明,沙漠腹地湖水TDS值从西北向东南逐渐降低,Na-Cl-CO3-(SO4)型湖水向东南过渡成Na-CO3-Cl-(SO4)型湖水,推测这种分布状况主要受当地气候的影响,同时受制于局部环境条件;沙漠东南边缘湖水矿化度值长期维持低值,SO2-4离子含量较CO2-3高,气候条件相对腹地湿润,可能存在大量的淡水资源补给;湖水TDS值的年际变化主要受气候变化的控制;沙漠地下水矿化度值并未出现和湖水类似的空间趋势性,并且地下水和湖水的TDS值线性相关不显著。