库姆塔格沙漠粒度分布特征及环境意义

库姆塔格沙漠位于中国西北干旱区,被称为我国第六大沙漠。粒度分析在区分沉积环境、判定物质输运方式、判别水动力条件和分析粒径趋势等方面具有重要作用。对库姆塔格沙漠中北部、北缘、西部、中间及南部、东南缘5组20个沙样粒度分析结果表明：其粒度组成差异很大;粒度参数具有以下特征值：平均粒径Mz=1.55～2.92 Φ;标准偏差σ1=0.41～1.11;偏度SK1=-0.11～0.31;峰态KG=0.77～1.23。同时,粒度频率曲线呈单峰态和多峰态共存状态;大部分沙样的偏度近于对称。分析结果说明库姆塔格沙漠沉积物的沉积环境复杂多样,有风力沉积、河湖沉积、河流冲积(洪积)等。     

库姆塔格沙漠羽毛状沙垄形成机理研究

库姆塔格沙漠像一把扇子覆盖在了阿尔金山山前的倾斜平原上,沙丘类型复杂,而尤以羽毛状沙垄最为独特成为我国独有的沙丘形态。有关羽毛状沙垄形成发育机理研究,近几十年来进展甚微。通过野外观测、高精度航片解译和风洞模拟实验研究,结果表明：羽毛状沙垄形成条件是：①具有广大平坦倾斜的地面。②地表沙物质不甚丰富。③两组相近风向是其形成动力条件。④舌状沙丘是在新月形沙垄形成之后的次一级沙丘形态。二者组合成羽毛状沙垄。羽毛状沙垄形成过程可以归纳为下列图式：新月形沙丘→新月形沙垄→舌状沙丘→羽毛状沙垄。     

库姆塔格沙漠植物区系组成及地理成分

运用植物学及植物地理学方法,结合实地植被调查,对库姆塔格沙漠植物区系组成、地理成分、生活型及分布特征进行了分析研究。结果表明：库姆塔格沙漠区属于典型的荒漠植物区系,共有种子植物22科69属109种,其中被子植物占总数的98.13%。单种科、寡种科和单种属、寡种属是库姆塔格沙漠植物区系的主体,是植物区系复杂性及物种多样性的主要来源,寡种属优势明显。中型科属和较大科属虽不占主体,但却往往是构成植物群落的建群种或植物区系的代表成分,对植物区系的构成及植被的分布格局都有很大的影响。植物区系地理成分多样,温带分布和地中海分布是本区系地理成分的主要组成部分,区域植物具有典型的温带特征。受地形地貌、气候环境的影响,区域植被分布随地貌变化呈现出不同的分布格局,具有非地带性差异特征。库姆塔格沙漠草本植物占数量优势,木本植物以灌木为主,木本植物对区域环境影响作用较为明显。库姆塔格沙漠区植物地理成分及分布特征也说明气候、环境条件,植物种的生态幅度及其对环境的适应能力对植物地理分布的决定性影响。     

库姆塔格沙漠沉积物粒度端元特征及其物源启示

关于沙漠沉积物粒度的研究已经开展得十分广泛,但是从粒度资料中提取沙漠沉积物的搬运和物源信息的工作仍较薄弱。为此,将端元模型分析技术应用到沙漠沉积物物源判断研究中,对库姆塔格沙漠的沉积物(包括沙丘和丘间地)进行粒度端元提取,并结合各端元的沉积动力特征、空间分布格局及与潜在物源的对比,对沙漠的物质来源进行了判断。结果表明:端元1(66.90~309.52 μm)为由三垄沙、雅丹和阿尔金山冲洪积物共同组成的细粒跃移质;端元2(163.48~586.00 μm)为全由三垄沙和雅丹贡献的较粗跃移质;端元3(309.52~2 711.36 μm和66.90~143.90 μm)则为被后期改造了的阿尔金山冲洪积物。通过各端元的空间分布格局和与潜在物源沉积物端元的对比,我们认为三垄沙、雅丹和阿尔金山冲洪积物均为库姆塔格沙漠沙丘和丘间地提供了物源供应,但北部的三垄沙和雅丹对沙丘贡献较多,而南部的阿尔金山冲洪积物则对丘间地贡献较多。另外,通过对端元1的分析,我们更倾向于认为在库姆塔格沙漠沉积物的部分粒级和局部地区存在丘间地为沙丘提供物源这一过程。     

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。     

库姆塔格沙漠"羽毛状沙丘"形态的示量特征

通过卫星照片判读和实地观测,库姆塔格沙漠的“羽毛状沙丘”由两种风沙地貌构成：东北-西南走向的新月形“沙垄”为“羽轴”；垄间分布的波状微起伏的“大沙波”为“羽枝”,“大沙波”与沙垄的夹角为75°～103°。二者组合成类似“羽毛”的风沙地貌。新月形“沙垄”由单个新月形沙丘的前一沙丘的迎风坡与后一沙丘东翼相连构成“沙垄”。组成“沙垄”的新月形沙丘的两翼平均长37．5m,翼间距30～66m,沙丘高3～19m；在所观测区域内,沙丘沙的分选性由南向北变差。新月形“沙垄”长为3～22km,垄间距为1～3km,其问分布浅色和暗色相间的波状微地貌,暗色部分平均宽24．3m,浅色部分的平均宽11．6m。暗色部分表层沙粒的粒径有60%在1．00～0．25mm之间,以暗色矿物为主,而浅色部分表层沙粒的粒径的90%在1．00～0．25mm之间,分选性相对暗色部分较好,以石英等浅色矿物为主。暗色和浅色微地貌成对出现,相对高差约7cm。这种波状微地貌在库姆塔格沙漠中北部重复出现,类似于风沙地貌分类的沙波,暂称其为“大沙波”。     

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...     

库姆塔格沙漠梭梭群落特征研究

 在对库姆塔格沙漠植被调查的基础上，以天然梭梭为研究对象，从群落结构、分布和生长特性等方面研究了梭梭群落的结构特征及其自然生存规律。结果表明：沙漠南缘地带为梭梭群落的分布定居区。由于生境及地貌类型的不同，群落结构差异性较大。随着植被类型由东部山前荒漠草原向西部典型荒漠植被类型过渡，梭梭群落相对数量及相对盖度增大，由伴生种转化为建群种。水分是影响梭梭种群自然生长及更新的主导因素，成龄梭梭的生长差异性表现为河床梭梭优于滩地梭梭，沙地梭梭好于戈壁梭梭;小龄级梭梭幼苗主要分布在河床冲沟边缘附近，形成垂直河床的条带状定居格局;深居沙漠腹地的老龄梭梭已基本上衰败死亡，测定年代距公元1950年为(314±54)a。风沙作用使沙漠南移，梭梭出现衰败死亡与自然更新的演替过程。     

巴丹吉林沙漠周边地区土壤养分和粒度特征

选取巴丹吉林沙漠周边8个典型地貌区域,开展不同深度土壤养分和粒度组成特征及空间异质性研究。结果表明：（1）巴丹吉林沙漠周边区域土壤养分和粒度空间异质性较强,整体上土壤贫瘠,全钾含量中等;电导率变异性最大,pH的变异性较弱,其他因子属于中等变异。土壤整体上细沙含量最高,0—20 cm层黏土和极粗沙含量的变异系数较高;20—40 cm层黏土、粉沙和极粗沙含量的变异性强。（2）0—20 cm层全氮、全磷、速效磷、速效钾含量和电导率区域差异显著;20—40 cm层全氮和速效钾含量的区域差异显著。0—20 cm层各粒级含量均有显著的区域差异;20—40 cm层极细沙、中沙和粗沙含量的区域差异显著。（3）0—20 cm和20—40 cm层以细沙为界限,小于细沙颗粒的物质与养分含量普遍表现为正相关关系,而大于细沙颗粒的物质与养分的关系普遍呈负相关关系。     

库姆塔格沙漠周边地区极端降水的时空变化特征

根据中国气象局信息中心提供的库姆塔格沙漠周边地区20个气象站1960-2014年逐日降水量资料,分析了库姆塔格沙漠周边地区1960-2014年极端降水的时空变化特征。结果表明：（1）库姆塔格沙漠周边地区极端降水主要集中在夏季且存在很大的地域性差异。（2）1960-2014年库姆塔格沙漠周边地区极端降水事件、年大雨频次、年大降水事件降水量和年降水量显著增加。（3）库姆塔格沙漠周边地区西部极端降水主要由频数很少的暴雨贡献,而东部极端降水则由暴雨和大雨共同贡献。（4）库姆塔格沙漠周边地区极端降水指数在夏季和年尺度的空间分布相似,且强降水指数在年和夏季尺度的空间分布均呈“鞍型场”型。     

库姆塔格沙漠形成演化与区域新构造运动关系研究

库姆塔格沙漠位于塔里木板块东部的阿尔金山北麓地带,受青藏高原新构造运动强烈隆升和贯穿本区的阿尔金断裂系发生左旋走滑变动的影响,构筑了南高北低的地质构造变为盆山格局。通过现今的断裂左旋走滑、多风向吹扬及南侧高山洪水及泥石流侵蚀地形共同作用表现出帚状弧形展布。风沙地貌特征表现为由东北向西南分异明显、沙丘类型复杂、形态独特,主要以羽毛状沙丘、金字塔沙丘著称。     

库姆塔格沙漠研究：进展与成果

库姆塔格沙漠,地跨新疆、甘肃2省区;东起敦煌鸣沙山、西临罗布泊、南依阿尔金山、北抵阿奇克谷地;面积超过2万km^2。境内气候极端干旱,地貌类型复杂、沙丘类型多样,是＂羽毛状沙丘＂在我国的唯一分布区。受自然条件和技术装备等制约,一直是我国八大沙漠中综合科考的最后空白。2006年,＂库姆塔格沙漠综合科学考察＂被列为首批国家科技基础性工作专项重点项目,历时4年,取得了丰硕成果,填补了多项沙漠科考和研究空白。主要包括：（1）首次发现、命名并定义了＂沙砾碛＂这一库姆塔格独特的地貌类型;初步探明了该沙漠独有的＂羽毛状＂沙丘的形态学特征及形成过程;（2）基本探明了库姆塔格沙漠地表沉积物的矿物组成及2个主要物源端元,揭示了晚新生代沉积物特征和地层序列;（3）初步确定了库姆塔格沙漠地区古风成砂的形成时代,并阐明了该沙漠的成因和演化过程;（4）初步查清了库姆塔格沙漠地区现代水系分布及水文特征,绘制完成中更新世晚期、汉、唐、清、民国、现代6个时期的水系演变图;（5）首次确认了库姆塔格沙漠土壤类型及其发育过程和区域分布特征;（6）首次建立了全方位、全天候、全覆盖的库姆塔格沙漠气象观测场,实现了基于卫星传输的气象数据实时采集,初步摸清了羽毛状沙丘形成的动力条件及周边气候演变趋势;（7）基本查清了库姆塔格沙漠野生动植物种群、数量和分布区域,特别是发现了沙生柽柳、白花柽柳、侧花沙蓬等6种植物的分布新区;（8）系统调查了国家一级保护动物双峰野骆驼种群及其生境,对野骆驼的行为生态学进行定位观测研究;（9）完成了沙漠及其周边地区的生态经济功能分区,提出了＂大敦煌＂区域可持续发展的战略对策,为拯救敦煌绿洲、保护敦煌文化遗产提供了重要科学依据。     

巴丹吉林沙漠晚更新世沉积物矿物学特征及其指示意义

巴丹吉林沙漠是研究亚洲内陆干旱化等古环境问题的重要窗口。以沙漠东南缘巴润宝日陶勒盖剖面为研究对象,通过详细的薄片矿物学、X射线衍射半定量及粒度等方法指标,综合分析沉积物的结构成熟度和成分成熟度等矿物学特征,恢复该地区在晚更新世沉积环境变化。结果表明：（1） 66.8 ka之前沉积的矿物碎屑分选性好、磨圆较好,稳定矿物含量高;66.8 ka之后,矿物分选性差、磨圆差,稳定矿物含量均下降,粘土矿物增加。（2） 66.8 ka之前沉积物以中砂为主,66.8 ka之后以细砂为主。研究表明巴丹吉林沙漠东南缘66.8 ka前后存在一次沉积环境突变,由风沙沉积转变为湖相沉积,可能代表了一次典型的东亚夏季风增强事件,推测与低纬西太平洋温度升高相关。对于巴丹吉林沙漠东南缘沉积物矿物学的相关认知有助于理解沙漠中沉积环境的转换过程及其驱动因子,并为重建沙漠千年尺度的古环境与古气候演变提供数据参考。     

库姆塔格沙漠东南缘季节性河流(洪沟)水文监测与分析

季节性河流是干旱区不同生态系间物种扩散交流的重要通道,也是维持干旱区生物多样性与生态系统稳定性的重要因子,但我国有关季节性河流水文生态学的研究一直相对滞后,且有关季节性河流水文长期动态的研究报道较少。以库姆塔格沙漠东南缘季节性河流-多坝沟为研究对象,利用自动水位计与人工调查相结合的方法,研究了洪沟内部的长期水文动态特征。研究显示：多坝沟洪水集中在6~9月份,降水是洪水的唯一驱动力。洪水频率、流量与降水季节、降水量、降水强度等因子密切相关。任何时间,单次降水量低于5 mm时,降水无法形成明显的洪水过程;春季单次降水低于16 mm或夏季单次降水低于10 mm时,最大洪水流量均不超过0.3 m³·s^-1。在没有洪水发生时,春秋季节泉水径流量表现为陡涨缓落,而夏季呈现陡落缓涨。该研究不仅为干旱区季节性河流水文监测提供了可行有效的方法,同时为进一步研究库姆塔格沙漠周边的生态水文过程、水资源管理利用及植物生存演化提供了数据支撑。     

库姆塔格沙漠梭梭沟区域(92°E)的风积地貌类型及分布

在2005年9月,对库姆塔格沙漠的梭梭沟区域(39°37'8"～40°25'02"N,92°12'59"～92°46'27"E)进行南北穿越,同时参考卫星照片和地形图,实地调查了库姆塔格沙漠的区域地貌形态.在纬向上,梭梭沟的沟头和沟尾分布有线形沙垄;沟谷区是沙垄相对高度最大的区域,也是沙丘类型最复杂的区域,复合型沙垄和综合型沙垄坐落在沟两侧的阶地上,沙丘类型有新月形沙丘链、金字塔型沙丘和波状线形沙垄,3条或4条小沙垄(链)组合成大沙垄,相对最大垄高为131 m."羽毛状沙丘"分布在梭梭沟以北为冲洪积平原上,沙漠的北缘分布新月形沙丘,最高达26 m.在经向上,40%的相对应样点的风沙地貌类型不同.地貌差异性较大的区域分布在梭梭沟的形状变化较大的区域.梭梭沟的形状变化,影响其两岸的沙丘形态.流水构筑了库姆塔格沙漠的下伏地貌,风沙地貌的分布受流水地貌影响强烈.     

库姆塔格沙漠东北缘浅层地下水补给来源

依据库姆塔格沙漠东北缘地表水和地下水水文、水化学和同位素相关数据,分析探讨了沙漠东北缘地下水的主要补给来源。结果表明,水体与周边流域地表水并无直接联系,主要受到南部山区贫重同位素水体的补给,但补给过程缓慢,因此,对周边地区水资源的开发非常敏感。根据地势条件和水文地质条件,祁连山沿党河洪积扇到谷地冲湖积平原可能存在一条地下水补给路径,冰雪融水和降水渗透到地下,沿党河洪积扇最终补给到疏勒河谷地。     

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。     

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。     

库姆塔格沙漠水文调查小流量测验及其误差分析

小流量测验是库姆塔格沙漠资源环境本底调查的重要内容.根据库姆塔格沙漠及周边河流泉水野外水文调查(2007-2009),对9条河流泉水16处断面进行了流量测验,分析小流量测验方法及其误差.调查研究表明:(1)库姆塔格沙漠及其周边溪流和泉水枯季径流小,多数河流不适宜用流速仪法实测流量;(2)用V形薄壁堰进行流量测验,其随机...     

河漫滩相沉积与风成沉积粒度判别函数的建立及在红土中应用

以长江南通段、婺江金华段的河漫滩沉积物和洛川、新疆昭苏的马兰黄土为训练样本,推导出河漫滩相沉积与风成沉积粒度的Fisher判别函数,并用启东河漫滩沉积物、南京下蜀黄土和伊犁马兰黄土对判别函数进行验证。第四纪红土的判别结果显示：新余、南平等地红土具有典型河漫滩沉积特征;长沙、金华、南昌、九江等地红土即具有风成又具有河漫滩沉积的特征,且风成沉积特征随着纬度减小及地形起伏增加而减小。结合现代降尘的粒度组成推测,中亚热带网纹红土的物质来源有近源也有远源。近源组分为来自附近河漫滩泛滥平原沉积物的风力二次搬运,在沉积后依旧保留了河漫滩沉积的大部分粒度特征;远源组分可能与黄土类似,由冬季风从北方物源区搬运而来。