柴达木盆地雅丹形态特征及成因

雅丹是沟槽和垄脊相间排列的典型风蚀地貌,雅丹研究是风沙地貌学科的薄弱环节。结合遥感影像和气象数据,对柴达木盆地雅丹地貌的分布、形态特征和发育环境进行了研究。结果表明:柴达木盆地雅丹体形态参数长(l)与宽(w)之间具有良好的正相关关系,即l=3.8685w+7.7109;雅丹地貌的形态受地形、地层性质、气候条件和外力等因素影响;柴达木盆地主风向为WNW和NW,与该区域雅丹的长轴走向吻合,说明研究区雅丹的形成主要靠风蚀作用。     

罗布泊地区雅丹形态特征及演化过程

雅丹地貌因其多样形态类型长期以来吸引人们的关注,对其形态特征描述也成为研究热点。作为雅丹地貌形态最早命名地,罗布泊地区雅丹因其形态的独特性和复杂性闻名,然而对该地区雅丹形态特征和发育演化过程的深入研究较为缺乏。本文结合野外实测数据和UAV（小型无人机）所摄地景影像,采用地形数字化方法提取地貌原始数据,选定形态参数后识别测量得到雅丹形态参数数据,基于以上数据和前人研究成果尝试描述罗布泊地区雅丹形态特征并对该地区雅丹演化过程进行讨论。主要结论有：① 罗布泊地区雅丹长度集中分布在20 m以下,少有长度> 160 m,宽度集中分布在8 m以下,高度多2 m以下,表明区内雅丹个体规模总体较小,低矮雅丹在数量上占绝对优势;雅丹长宽比值呈现连续增加的变化过程,伴随高度的增加长宽比值迅速增大,由2∶1逐步增大到4∶1,并持续升至10∶1以上,走向分布集中于22.5°~67.5°,与主风向相类似,雅丹个体平面形态呈现连续变化过程;雅丹的相邻雅丹数值集中分布在3~4个,平均顶间距分布在< 20 m和40~80 m区间,显示罗布泊地区雅丹空间特征的多样性。在个体雅丹形态以外,初成雅丹和雅丹共基座现象是罗布泊地区主要存在的2种复杂化雅丹形态表现。② 罗布泊地区雅丹理想演化模式经历初成期、青年期、成熟期和衰亡期4个阶段,由于存在地层岩性、风力剥蚀、流水作用等控制因素影响,造就了类型复杂、变化多样的罗布泊地区雅丹形态现状。③ 罗布泊地区雅丹发育具有多期性,第四纪以来主要存在晚更新世、早全新世、晚全新世和小冰期等4个发育期,结合形态特征和环境演化情况推测龙城和白龙堆雅丹形成于晚更新世,楼兰北部高大雅丹形成于早全新世,楼兰中北部雅丹多数形成于晚全新世,而楼兰地区的低矮雅丹形成于小冰期;依据地层年代和雅丹高度数据,计算得到0.5 ka B.P.后楼兰遗址附近平均风蚀速率为6.2 mm a^-1。精确描述罗布泊地区雅丹形态特征并探讨其演化过程,对于了解雅丹形态控制因素影响程度,深入分析区域风蚀过程具有重要意义。     

新疆罗布泊地区白龙堆雅丹地貌形态特征及成因研究

雅丹地貌是风沙地貌研究的薄弱环节,目前从形态描述到定量研究还未出现较大突破,亟待结合新的技术手段开展创新性研究。新疆罗布泊地区极端干旱,风蚀作用强烈,广泛分布着不同时期发育的雅丹,是研究雅丹地貌形态的理想区域。在Google Earth上沿着新疆罗布泊地区盛行风向测量并分析了白龙堆雅丹4个子区域共1000个雅丹个体的长度、宽度等形态参数,结果表明:白龙堆雅丹4个子区域长度、宽度和长宽比(R值)等形态参数存在一定区域差异,但总体上相近,其雅丹长度均值为63.42 m,65%集中在25.00～75.00 m之间;宽度均值为13.97 m,80%分布在5.00～20.00 m之间;R值均值为4.37,80%集中在2.00～6.00之间。白龙堆雅丹R值的均值总体上接近于特定风场条件下发育的雅丹R值(R=4.00)。因此,区域风蚀作用塑造了相对稳定的雅丹形态,并且这种形态基本接近于特定条件下风蚀形成的雅丹形态。尽管风动力是白龙堆雅丹形态主要的塑造动力,但是地层岩性、地表盐壳、极端干旱气候等因素也具有重要的影响。白龙堆雅丹形态变化特征可为深入理解雅丹地貌发育过程提供区域性认识。     

新疆楼兰地区雅丹地貌差异性侵蚀特征

楼兰地区雅丹地貌正处于活跃发育时期,为研究雅丹地貌侵蚀作用提供了良好的载体。对楼兰雅丹地层岩性、地貌形态特征等进行野外调查、测量,进行室内试验、分析。结果表明：楼兰雅丹地层形成于全新世时期,主要由较为坚硬的黏土粉砂层（CS）和松散的砂质粉砂层（SS）两类组成,并且CS层和SS层交替出现。这导致雅丹体出现显著的差异侵蚀现象。由于地层存在差异侵蚀,楼兰雅丹侵蚀较慢的CS层普遍出现岩层坍塌现象,CS层坍塌块体长度（L）和厚度（T）分别代表了SS岩层的相对侵蚀深度和CS层的厚度。统计结果显示楼兰雅丹CS层坍塌块体长度和厚度存在中度正相关关系（R=0.553）。但是,随着坍塌块体厚度的增加,其长度增加呈减缓趋势（L/T比值逐渐减小趋势）,直至长度和厚度相等（L/T≈1）。综合分析表明,楼兰地区雅丹地貌发育主要受风蚀作用影响,但是区域地层岩性特征、重力作用对楼兰雅丹侵蚀起着特殊重要影响。     

火星和地球雅丹形态学类比分析——以埃律西昂平原和柴达木盆地为例

作为一种风蚀地貌,雅丹地貌是对环境长期适应的一种表现,其形态特征可以反映所受内外营力的作用。对火星埃律西昂平原和地球柴达木盆地雅丹体的形态参数进行对比分析。结果显示：（1）埃律西昂平原雅丹体的长宽比（3.49）与柴达木盆地雅丹体的长宽比（3.57）较为接近,同时也与理想状态下的长宽比（4）接近,它们都具有流线型的形态,且处于雅丹体发育的成熟期。（2）柴达木盆地雅丹体是鲸背状,埃律西昂平原雅丹体是椭圆状,原因是柴达木盆地雅丹体常年受盛行风的影响,埃律西昂平原雅丹体受两种反向风的影响。柴达木盆地雅丹体表面崩裂的痕迹不明显,埃律西昂平原雅丹体表面崩裂的痕迹比较明显,原因是形成雅丹体的物质基础和温差环境不同：柴达木盆地雅丹体的物质基础是湖相沉积物,雅丹体表面有减弱风化的盐壳;埃律西昂平原雅丹体的物质基础是火山熔岩流,而且火星的昼夜温差大于地球。     

地表风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育的影响

风蚀是雅丹地貌发育的主要控制因素,但在特定环境中,其他环境因素也可能起重要作用。通过对楼兰地区雅丹地貌野外调查、测试及室内实验分析,探讨风化作用对雅丹发育的影响。结果发现：新疆罗布泊地区广泛发育雅丹地貌,其中楼兰地区雅丹相对较为矮小,主要发育于全新世沉积岩上,地表没有植被或松散沉积物等覆盖,地层裸露。楼兰雅丹体为黏土质粉砂岩,干燥条件下较为坚硬（硬度>20 kg·cm^-2）,抗风蚀能力较强,但是雅丹体表层岩性发生明显软化（硬度<10 kg·cm^-2）。这主要是由于罗布泊地区少量且集中的降水、显著的昼夜温差以及强烈太阳辐射等相互作用造成的。从这些广泛存在的松软层表明,雅丹体表层风化作用速度快于风蚀作用,而表层首先进行的风化作用,对雅丹风蚀作用起很大的促进作用,明显加速了楼兰地区雅丹地貌的发育。因此,受少量降水、昼夜温差和强烈的太阳辐射等影响的风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育具有重要的影响。     

甘肃敦煌雅丹地质公园区风蚀气候侵蚀力特征

风蚀气候侵蚀力是潜在风力侵蚀强度的重要表征。基于2013年和2014年风速、降水和空气温度、湿度等气象要素的实地观测数据,对甘肃敦煌雅丹地质公园区的风蚀气候因子指数进行了逐月的计算和分析。结果表明：（1）研究区风蚀气候因子指数为151.98±0.13,是全国的三大极大值区之一;（2）研究区风蚀气候因子指数不同于全国干旱半干旱区基本季节变化特征,夏季最大,春夏季明显高于秋冬季,与新疆和田地区的季节变化特征相似;（3）研究区风蚀气候因子指数具有4—8月持续高值、9月至翌年3月持续低值的月变化特征;（4）风蚀气候因子指数的决定性气象因子是风速,而降水的减弱作用甚微;（5）一般来说,雅丹地貌分布区风蚀气候因子指数≥150。     

敦煌雅丹地层易溶盐特征及其对沉积环境的指示意义

雅丹地层是雅丹地貌形成发育的物质基础,记录了沉积过程、环境演化、地貌格局等大量的地表过程信息,而沉积物理化分析则成为解读其关键信息的重要前提。易溶盐特征作为重要的环境代用指标对解读雅丹地层沉积演化过程具有重要指示意义。以敦煌雅丹地貌为研究对象,对其出露地层的易溶盐沉积特征、环境代用指标以及沉积环境演化等进行了深入探讨。结果表明：(1)敦煌雅丹地层沉积物优势离子以Mg²⁺-Na⁺-Ca²⁺-Cl^--SO₄^2-组合为特征,相应的离子类型主要包括Cl-Na型与SO₄-Ca-Mg;(2)主要离子与总含盐量纵向旋回变化特征显著,以硫酸盐和氯化物盐交替演化为主,二者对雅丹易溶盐沉积具有决定性控制作用;(3)环境代用指标Mg²⁺/Ca²⁺、Cl^-/SO₄^2-等在雅丹环境变化研究中具有一定的局限性,表明雅丹地层并非完全由稳定的湖泊沉积发育而来...     

柴达木盆地西北部长垄状雅丹沉积物粒度特征

雅丹是干旱区常见的风蚀地貌,也是风沙地貌学界关注和争论的焦点。以柴达木盆地西北部冷湖地区的典型长垄状雅丹为对象,对其出露剖面的沉积物粒度特征进行了研究。结果表明:长垄状雅丹沉积物中粉沙组分含量最高,平均为44.03%;沙粒组分含量次之,平均为35.99%;黏粒组含量最低,平均为19.98%。沉积物频率曲线既有主次峰明确的双峰分布曲线,也有主次峰不明确的双峰和单峰分布曲线;前者可能为风力搬运堆积形成的沉积物,后两种曲线宽平,沉积物分选性差,可能为湖相沉积形成。沉积粒度参数在垂直剖面呈现出一定的变化规律,但是粒度参数之间没有显著的相关关系。长垄状雅丹沉积物呈明显的软硬岩层(即沙质亚砂土与粉质黏土或沙质亚黏土与粉质亚黏土)互层的现象,这为风力的吹蚀和磨蚀作用创造了有利条件。     

柴达木盆地雅丹地貌区风况数据集

为了明确柴达木盆地雅丹地貌发育的风况特征,对盆地中南部鲸背状雅丹区和西北部长垄状雅丹区的风况分别进行了长期的野外实地观测。对实测的风速风向数据按照罗盘16方位分风速段统计分析,计算输沙势,得到柴达木盆地雅丹地貌区风况数据集。该数据集包括两个数据文件：（1）盆地中南部的鲸背状雅丹区风况数据（WinReg_WhaleBackYardang_QB）;（2）盆地西北部的长垄状雅丹区风况数据（WinReg_LongRidgeYardang_QB）。每个数据文件均包含3个工作表,分别为观测周期内的原始风速风向记录,各月份、季节、年度的风频和输沙势。本数据集存储为.xls格式,压缩后的数据量为2.73 MB。本数据集不仅可准确阐释柴达木盆地雅丹地貌发育的风况特征,也为进一步研究雅丹地貌的发育演化模式奠定了基础。本数据集的相关研究成果发表在《中国沙漠》2013年33卷第5期和《Journal of Arid Land》2019年11卷第5期。     

库姆塔格沙漠古水系变迁与沙漠地貌的形成

通过库姆塔格沙漠现场考察, 借助卫星遥感影像并结合地形图和相关研究文献, 对库姆塔格沙漠古水系变迁及其与沙漠地貌形态的形成和变化关系进行了研究, 初步认为: 阿尔金山北麓洪积扇发育和古水系变迁奠定了库姆塔格沙漠形成和演化的基础。第四纪初期阿尔金山强烈抬升之后, 大量剥蚀物质通过洪水搬运, 在阿尔金山北麓堆积, 形成巨厚的第四纪洪积扇层。洪积物不断堆积过程抬高了洪积扇前缘海拔高度, 导致洪积扇和古水系逐渐向海拔较低的右侧(东) 偏转发育和变迁。受卡拉塔什塔格-多坝沟一线的低山阻挡, 洪水携带剥蚀物在低山北侧堆积少而导致低山北侧的洪积扇海拔比其西部海拔低是洪积扇和古水系向右侧(东) 偏转发育和变迁主要原因。当阿尔金山隆升稳定后, 古水系的功能由对剥蚀物搬运转变为对洪积扇的冲蚀, 在洪积扇上形成冲蚀浅沟。流水进一步冲蚀洪积扇层和底部基岩, 形成了恰什坎萨依、厄格孜萨依、梭梭沟、八龙沟、多坝沟等冲蚀沟谷。同时, 流水不断改造 洪积扇, 形成了沙漠地貌的基本框架。库姆塔格沙漠是在流水地貌的基础上, 经过强烈的风蚀风积作用塑造, 形成了“帚状”形态和“羽毛状沙丘”独特的沙漠地貌景观; 广布于沙漠中的砾石体是洪积扇发育完成及沙漠形成后在较短时间里发生的大规模洪水事件的产物, 是古水系对剥蚀物的又一次搬运和堆积所致。     

玉门关西雅丹地貌的分布和特征及形成时代问题

玉门关西雅丹地貌位于玉门关以西68 km的疏勒河故道北面北山剥蚀残丘准平原的东西向断层谷地中(90°00'~90°10'E, 40°30'~40°34'N),该区雅丹地貌组成的古湖相地层被推测形成于中更新世甚至早更新世,中更新世末的新构造运动湖水向西撤退,随即被晚更新世的戈壁砾石层覆盖。晚更新世末发育了东西向古河道,以后由蒙古高原南下的强劲北风吹蚀而成,雅丹一般高20~40 m,最高可达100 m,形态丰富多姿,为世界上所少见的大中型、密集的、形态奇特的雅丹地貌景观,是旅游观光和科研的宝地。     

罗布泊东阿奇克谷地雅丹地貌与库姆塔格沙漠形成的关系

阿奇克谷地位于罗布泊洼地之东, 93°E以西, 东西长约150km, 南北宽20~30km。为新生代北山与阿尔金山之间的地堑凹地的一部分, 与东面河西走廊的地堑凹地相通。根据出露的雅丹地层河湖相沉积样品所作的ESR测年(2272~10094kaBP)和本区的地质地貌特征可将阿奇克谷地演化与库姆塔格沙漠的发育史归纳为4个时期。①早更新世至中更新世罗布泊古湖扩大时期, 东部湖湾宽约50~60km, 向东延伸至93°15′E或更东; ②中更新世晚期山地上升与古湖湾退缩消失时期, 距今30万年前左右, 青藏高原强烈隆升, 阻挡了海洋水汽的进入, 亚洲内陆加速变干, 由于阿尔金山的左旋向东滑动, 在北面古湖区地层发生了与阿尔山斜交的羽毛状断裂谷群, 并因东北向的断裂上升与东西向的河西地堑谷地斜交, 阻断了疏勒河水不再向西流入罗布泊, 使东部湖湾向西退缩并逐步消失; ③中更新世晚期至晚更新世初, 暴雨径流与强烈的风蚀作用时期, 阿奇克谷地北部的洪积湖相沉积台地支沟口形成雅丹土丘群, 谷地南面库姆塔格沙漠北面羽毛状断裂谷群形成雅丹垄脊和风蚀谷, 谷地中央呈现出季节性的盐碱沼泽和零星雅丹土丘; ④晚更新世末至全新世库姆塔格沙漠扩大, 向北埋没了羽毛状断裂谷(风蚀谷)和雅丹垄脊, 形成了世界上独特的羽毛状沙丘。     

腾格里沙漠东南缘格状沙丘表面气流及其地貌学意义

对腾格里沙漠东南缘沙丘形态与区域气流的分析表明,格状沙丘发育在双向低风能环境。沙丘表面气流及沉积过程的观测结果,主梁长期处在横向气流环境,其形态主要受背风坡分离气流控制,并以迎风坡侵蚀、背风坡净堆积形式顺主风向迁移。副梁处在双向-斜向气流环境,背风坡的附体偏向气流控制其形态和动力学过程,而且其强度是原始风入射角余弦的对数函数。在斜向风作用下,副梁迎风坡侵蚀的同时,背风坡中下部也发生沙粒的纵向输移且堆积于主梁背风坡,从而导致副梁沿年合成输沙方向延伸。由此认为,格状沙丘的主梁形成于主风-西北风的作用,而副梁是在主梁基础上并在主风和次风-东北风的交替作用下形成的;其形态动力学类型应属纵向沙丘置于横向沙丘之上一种复杂型沙丘。