有关沙漠化的若干问题

地理学报 2001年第56卷第1期

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究

作者: 闫满存王光谦

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，地表盛行风向为西北风，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状运动，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、复合新月形沙丘或沙丘链演进而形成的大型稳定风积床面形态。

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究闫满存 1 ，王光谦

1 ，李保生

2 ，董光荣

3 （1.清华大学水利水电工程系，北京 100084;2.华南师范大学地理系，广州 510631; 3.中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，兰州 730000）摘要: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，地表盛行风向为西北风，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状运动，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、复合新月形沙丘或沙丘链演进而形成的大型稳定风积床面形态。关键词:巴丹吉林沙漠;高大沙山;形成发育;更新世;古风系中图分类号: P93 1.3;P531 文献标识码: A 巴丹吉林沙漠位于阿拉善荒漠中心，面积约4.92×10 4 km 2 ，是我国第二大流动沙漠［1］，不仅沙丘规模宏大，同时丘间地湖泊也很发育。沙丘以高大沙山为主，沙山高200～300m，最高500m以上。Mckee ［2］根据全球地球资源卫星像片分析将这类大型风积床面形态称“综合新月形沙垄”，Petroy ［3］称“复合型山状新月形沙垄”，我国一般称“沙山” ［1，4］。丘间地湖泊计有1 44个，最大湖泊面积约1.45km 2 ，最大水深约15m（图1）。这种高大沙山与湖泊交错发育的地貌景观世界罕见［2，5］。因此，长期以来引起了地质地理学家的关注［1～11］。

沙漠、沙丘是干旱气候条件下风与沙质地表相互作用结果。它们的形成发育受沙源、地形、水分、植被等条件的影响。由于

影响或控制条件的区域差异，往往造成不同区域或同一区域沙丘形态、大小和分布的各异。因此，研究沙丘形成发育条件是探讨沙丘形成发育以及成因机制的前提［12～15］。然而，长期以来风沙积床面形态成因的研究多偏重于新月形、线形、横行等小型风积形态［5］，对大型风积床面形态涉猎尚少。而且大型风积床面形态的形成发育与特定古地理环境背景相

联系［16］。所以，将大型风成床面形态形成发育与区域自然环境演变相结合是研究沙山形成发育的切入点。近年来，作者等对巴丹吉林沙漠周边和腹地进行了2次考察，对典型沙山形态、沙丘分布、风况、地层结构与沙山年代、古沙丘层理产状等进行了较为详细地研究，旨在分析高大沙山形成发育控制因素的基础上，探讨高大沙山形成发育问题。图1 巴丹吉林地区地貌类型 Fig.1 Landforms of the Badain Jaran area 1 自然地质环境概况阿拉善高原东抵贺兰山，西至马宗山，北达中蒙边界，南邻青藏高原东北缘，面积约300000km 2 ，海拔1000m 以上，境内包括巴丹吉林、腾格里和乌兰布三大沙漠。其中，巴丹吉林沙漠面积最大，风积床面形态最具特色。地质构造上，阿拉善高原是一个长期稳定隆升的剥蚀区，燕山运动以来，在高原南部边缘形成了一些断裂山地和盆地，如沙漠西缘、东南缘的宗乃山、雅布赖山等，它们多呈北西西-南东东和北东东-南西西向断续分布。受断裂构造控制，在断陷盆地中发育了巴丹吉林沙漠，在盆地边缘出露有侏罗系、白垩

系及第三纪湖相层组成的丘陵。区内呈现典型大陆性气候，全年盛行西北风、西风，从东向西降水量和相对湿度逐渐减少，蒸发量和风速则逐渐加强。境内地表水系不发育，弱水是唯一的内流河流，流经巴丹吉林沙漠西北缘最终入索果卓尔和嘎顺诺尔湖。 2 沙山形成发育的控制因素 2.1 沙源沙源是沙漠、沙丘形成发育的物质基础，它与相邻或下覆地貌与沉积相联系。 2.1.1 相关地貌与沉积。据野外考察、航卫片判读以及钻孔资料，巴丹吉林沙漠西部、西北部的黑城至建国营一带发育有巨厚的河湖相沉积，厚度达300m以上，古地磁测定为布容期［17］。黑城至古日乃一带发育河湖与风沙交替沉积构成的台地。河湖相以细砂、粉砂和砂粘土为主，可见厚度在0. 2～1.2m;风沙相有两类，一类是风成交错层清晰的钙质胶结古沙丘，可测层厚0.4～1.0m，多出现于河湖相之下;另一类为松散古沙丘，可测层厚0.5～1.8m。在拐子湖以南、古日乃以东至现代流沙边缘，大型台地被风蚀雅丹景观所取代。风蚀雅丹带宽1～5km，最宽达10km以上。近湖一侧为1～3km宽的干枯胡杨林带，局地发育新月形沙丘或沙丘链。近流动沙丘一侧，为风蚀垄岗，残台、残丘、残墩等组成的风蚀雅丹带，这些雅丹多成孤立、或局地成片分布，可见高度2～15m。类似的雅丹可见于拐子湖以南、古日乃以东流动沙丘地10～15km。一般分布较零星，多出露于丘间地或局部被流沙覆盖。风蚀雅丹顶部普遍发育一层钙结层或河湖相层，其高度大致在同一水

平面上，它代表了本区最高一期湖侵的高度。雅丹由河湖相与风沙相交错沉积构成，河湖相层位稳定，主要由粉砂、粉细砂、砂粘土组成，土灰和锈黄色，局部层位钙质根管密集。风沙相层位不稳定，主要有两类:一类是钙结古沙丘，可测层厚0.2～1.5m，风成交错层理清晰，层理倾角15°～33°，倾向东和东南;另一类是松散古沙丘，可测层厚0.5～2.5m，交错层间见钙片或钙团（图2）。古日乃典型风蚀残台近顶松散古沙丘沙的TL测年为139±10 ka BP （图2），表明雅丹层形成于末次间冰期以前。雅丹的出现多与风力强大的风口部位相联系，如准葛尔盆地西部乌尔禾风城、柴达木盆地和罗布泊的雅丹等。图2 巴丹吉林沙漠古沙山层理倾向统计 Fig.2 Point diagram of fossil sand dunes cross-bedding dip readi ng from three localities in the Badain Jaran desert 2.1.2 相关沉积物颗粒组成。沙漠东南部伊克力敖包沙山、拐子湖和古日乃雅丹河湖相沉积物的粒度分析结果（表1）表明，沙山沙粒度组成中，粗沙占0.33%～15.04%，中沙占6.36%～5 0.77%，细沙占21.6%～52.0%，极细沙占16.47%～38.67%，粉沙占0.33%～3.9%。雅丹河湖相中，粗沙、中沙、细沙和极细沙的含量变化与沙山沙基本接近，所不同的是河湖相粉沙含量较高，反映河湖相沉积物具备提供沙漠、沙丘发育的沙物质基础。同时表明，风蚀雅丹的塑造过程也是为沙漠、沙丘不断输送沙物质的过程。表1 巴丹吉林地区沙山与河湖相沉积物粒