基于数字图像的中国西北地区戈壁表面砾石形貌特征研究

中国戈壁面积约66.08万km²,超过了流动沙丘和半固定沙丘的面积之和,但目前对戈壁沉积特征的研究程度相对较低。本文采用ImageJ软件,对中国西北地区戈壁原位无干扰的表面数字图像进行量算,获取了砾石覆盖度、粒径、磨圆度和形状比率等形貌参数。结果表明：中国西北地区戈壁表面的砾石覆盖度介于31.5%～84.6%,以中覆盖度为主,70%的戈壁属于空气动力学稳定表面;90%以上的戈壁表面砾石平均粒径为细砾和中砾。不同区域戈壁表面砾石磨圆度的平均值介于0.50～0.76,形状比率变化范围在1.38～2.46。戈壁表面砾石形貌特征与其成因类型密切相关：以剥蚀（侵蚀）-洪积作用为主形成的戈壁,砾石粒径较粗、形态比率较大、磨圆度低、覆盖度较高;以冲洪积为主形成的戈壁,砾石粒径和形态比率变小,磨圆度变好而覆盖度降低。砾石形貌特征可为追溯戈壁物源区和反演沉积物的搬运堆积过程提供参考。     

戈壁表层沉积物地球化学元素组成及其沉积意义

作为干旱、半干旱区的一类重要荒漠景观,戈壁在中国分布面积较广,其独特的物质组成和沉积特征对解释它的物源和发生过程有重要的意义.本文通过筛分处理对戈壁表层不同粒径沉积物地球化学元素组成进行了分析.结果表明:各类戈壁表层沉积物的主要元素组成特征基本相似,但不同粒级沉积物主要元素的含量略有差异.与UCC的平均化学组成相比,戈壁表层沉积物中主要元素除Si基本与UCC保持一致外,其余各主要元素均在不同程度上表现出了富集和淋失特征,微量元素在两大类型戈壁中随沉积物粒径的变化与主要元素基本一致.在极端干旱的气候条件下戈壁表层沉积物缺少有效的化学风化过程,基本处在未受或较弱的大陆化学风化的初、中级阶段.各个粒级的沉积物在经历侵蚀和风化过程中较好的继承关系表明,戈壁砾石层下伏的细粒沉积层不是外源搬运沉淀,而是局地岩屑通过就地风化和成壤作用形成.     

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风成沉积物粒度特征

对位于库姆塔格沙漠北部的三垄沙地区,迄今尚未开展详细的风沙地貌研究。对该区域地表沉积物样品进行粒度分析,旨在探讨不同区域、不同沙丘类型以及沙丘不同地貌部位的沉积物特征差异。结果表明:三垄沙地区地表沉积物以中沙和细沙为主,二者平均含量之和为63.20%,平均粒径为0.95~1.89Φ,分选系数为0.55~1.55,粗于库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠,与世界其他沙海沙物质相比属于偏粗粒径。三垄沙地区的主要沙丘类型为新月形沙丘或沙丘链,其北部发育有线形沙丘;这两种沙丘表层沉积物平均粒径均属于中沙范围,且从沙丘底部到丘顶平均粒径变大、分选变好,最粗的沙粒出现在沙丘顶部,平均粒径分别为1.64Φ和0.71Φ,不同于其他地区沙丘顶部沉积物最细的分布模式。从概率累积曲线来看,流动沙丘多为二段或三段式,风成沙砾浪和剥蚀残丘多为三段或四段式,表明后者经历的分选过程较短。本区地表沉积物的平均粒径沿主导风向有变小的趋势,其中,新月形沙丘和线形沙丘的这一特征最为明显。     

巴丹吉林沙漠边缘地区植被特征

通过在巴丹吉林沙漠野外植被调查,描述了植被的生活型和群落的空间分布特征,分析了植被多样性、优势度及均匀度指数,并探讨了历年来气候变化对植被分布的影响。结果表明：（1）巴丹吉林沙漠植物种类较少,可分为小乔木、灌木、小灌木、半灌木、多年生草本和一年生草本6类生活型。其中灌木种类最为丰富,小乔木最少。（2）巴丹吉林沙漠东南一带物种丰富度和多样性高于西北一带,南缘地区植被群落分布及植被群落多样性亦均高于北缘地区。（3）近53 a巴丹吉林沙漠气温发生显著变化,蒸发量增加。南缘地区增温而降水减少。这种变化对于以水分为主导因子的沙漠地区植被发育来说极为不利,有加剧沙漠南缘荒漠化的威胁。     

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。     

柴达木盆地东北部哈勒腾河流域风况特征及其对风沙地貌发育的影响

风况是影响风沙地貌发育的重要因子,在一定程度上决定了沙丘类型.为探究区域风沙地貌发育与风况之间的关系,对哈勒腾河流域不同区域一个完整年度的风况进行分析.结果表明:流域年平均风速为2.78 m·s-1,起沙风集中在春夏季,平均风速为7.78 m· s-1,起沙风事件平均持续时间为4.1 h;流域输沙势122-254 VU...     

Seasonal variations in Dustfall and its iron content over North China

Extensive dustfall collections were carried out from April 2001 to May 2002 in North China. The highest level of dustfall occurred in the Gobi deserts and at the margins of sandy deserts in the region. The iron content in dustfall in North China varied from 0.6% to 6.0% and there was significant seasonal variation, which indicates the dust sources differed during the year. Although the iron content in dustfall in North China is higher in the Loess Plateau and arable lands and lower in the Gobi and sandy deserts, the total iron deposition was higher in the Gobi desert regions. If the fine particles （PM10） in dustfall in North China are the major contributors of dust transport to eastern China and western parts of the North Pacific, then the annual deposition rates of iron may have been underestimated in previous studies. Our analysis indicates that iron deposition may reach 1.38 × 10^3 to 2.43 × 10^3 kg km^-2 and that most iron deposition occurs in spring and summer. If the more-coarse fractions （PM50） are considered, deposition rates may reach 2.75 × 10^3 and 6.80 × 10^3 kg km^-2, which would represent a large source of iron deposition in eastern China and the western North Pacific.     

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。     

栅栏对颗粒起动风速影响的实验研究

气流对栅栏的响应可以定量地用沙粒的起动风速来表征。通过风洞模拟实验研究了栅栏两侧不同距离处沙粒的起动风速及运动特征随疏透度和高度的变化关系。根据颗粒运动的不同典型特征,栅栏附近的水平区域可划分为5个区。栅栏的疏透度是决定其最终防护效果的关键因素,紧密型栅栏,尤其是不透风栅栏,其迎风侧脚容易形成堆积。栅栏疏透度为0.3～0.4时相对起动风速最大,疏透度0.3～0.6时能产生最大的有效防护距离。栅栏越低,产生最佳的防护效果所要求的疏透度就相对越小,反之亦然。疏透度0.3～0.4的栅栏在实际应用中可以起到最佳的防风阻沙效果。     

巴丹吉林沙漠周边植被特征和物种多样性

通过对巴丹吉林沙漠周边地区的野外调查,以重要值为测度指标,计算物种多样性指数、均匀度指数和优势度指数,对巴丹吉林沙漠周边地区荒漠植物群落物种多样性进行分析。结果表明:(1)该区域共计植物37种,各区域重要值大于0.1的物种中,灌木和半灌木占优势;(2)8个区域的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、丰富度指数和优势度指数差异显著,区域5(北部)和7(西部)因含有单物种群落,Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著低于其他区域;(3)荒漠植物群落结构层次中,8个区域的灌木层片每个多样性指数均没有显著性差异,草本层片在8个区域中多样性水平差异显著,由于荒漠区植被物种稀少、数量少,灌木层和草本层并未表现出显著差异;(4)巴丹吉林沙漠物种多样性水平较低,生态系统脆弱,对巴丹吉林沙漠周边地区生态系统重建时应该关注各种生态型植被的恢复重建。