中国沙漠沙地地表沉积物粒度分布格局及影响因素:解锁风沙环境演变密码

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:CATENA 5.4

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  为解决沙漠沙地沉积物粒度研究数据分散、缺乏系统分析的问题,研究人员整合中国八沙漠四沙地数据,研究其粒度分布特征及影响因素。结果表明沙漠沙地粒度分布差异显著,受多种因素影响,不宜作古气候重建指标,为风沙环境研究等提供基础。

  在广袤无垠的地球陆地上,沙漠和沙地占据着相当一部分面积,而在中国,它们约覆盖了国土总面积的 13.6% 。这些沙漠和沙地宛如一条独特的弧线,横跨西北、华北北部以及东北西部。沙漠和沙地的地表沉积物粒度,看似毫不起眼,实则蕴含着巨大的奥秘。它不仅记录着塑造沙漠沙地发展演变的空气动力学特征,还承载着沙源、外力作用以及长期环境变化的关键信息。在生态领域,沉积物粒度和组成更是对水分传输、养分留存、地表侵蚀等生态过程有着深远影响,关乎干旱半干旱地区生物土壤结皮(生物土壤结皮是在干旱和半干旱地区的土壤表面,由细菌、真菌、藻类、地衣和苔藓等生物与土壤颗粒相互作用形成的一层有机复合体,对土壤有保护、固沙等重要作用)的形成和植被生长。
然而,长期以来,针对沙漠沙地沉积物粒度的研究却存在诸多问题。一方面,中国地域辽阔,气候差异显著,西部沙漠和东部沙地沙丘活动性不同,学者们研究的侧重点也大相径庭,研究区域分散。另一方面,自 20 世纪后期粒度研究备受关注以来,虽然积累了大量实地数据,但这些研究大多各自为政,缺乏系统性的整理和综合分析,使得沙漠沙地粒度特征始终未能得到全面深入的探讨。

为了揭开这些谜团,来自国内的研究人员开启了一场探索之旅。他们系统收集并整合了中国八沙漠(包括塔克拉玛干沙漠(TAD)、库姆塔格沙漠(KD)、古尔班通古特沙漠(GD)等)和四沙地(如呼伦贝尔沙地(HBSL)等)地表沉积物的粒度测量数据。通过一系列严谨的研究,取得了丰富且具有重要意义的成果。该研究成果发表在《CATENA》上,为后续相关研究提供了关键参考。

研究人员在开展研究时,主要运用了以下关键技术方法:首先,利用先进的激光衍射法对沉积物粒度进行精确测量,取代了传统的筛分、沉降分析和移液管法,大大提高了分析效率。同时,对不同区域的样本进行系统采集,涵盖各个沙漠和沙地的多个位点,确保数据的全面性和代表性 。

下面来详细看看研究结果:

  • 地表沉积物粒度组分特征:研究发现,细砂(125–250μm)和中砂(250–500μm)是沙漠和沙地地表沉积物的主要粒度成分,而更细(0.004–0.125mm)和更粗(0.5–2.0mm)的成分占比相对较少。沙漠中极细砂和极粗砂的比例高于沙地,而且不同沙漠之间粒度组分的差异比沙地更为明显。例如,塔克拉玛干沙漠平均粒径最小,仅为 121.59μm ,而库姆塔格沙漠最大,达 248.50μm ;沙地的粒度则相对较为一致,在 193.21–237.06μm 之间。在沉积物分选性方面,沙漠整体较好,沙地相对较差,其中呼伦贝尔沙地分选性最差(1.06Φ),其他沙地多为中等分选(0.80–0.99Φ)。此外,沙漠和沙地的粒度分布多呈正偏态或接近对称,峰态窄至中等。
  • 影响因素分析:西部沙漠受自然条件影响强烈,由于当地地形和沙源供应的差异,其沉积物并未呈现出沿盛行风向变细的典型趋势。与之不同的是,东部沙地以及直接受益于西风带水汽的古尔班通古特沙漠,植被覆盖较好,生物土壤结皮发育良好。这些因素使得地表沉积物重新分布,抑制了粒度的顺风向分异。

综合研究结果和讨论部分,研究人员得出结论:沙漠和沙地地表沉积物粒度组成和参数的空间变化受到形成年代、沙源、搬运过程、气候条件以及人类活动强度等多种因素的共同影响。由于沙漠和沙地沉积物粒度特征受到如此复杂因素的交织作用,因此不能简单地将其作为重建沙漠沙地历史气候和环境演变的替代性指标。这一研究成果意义重大,它为风沙环境演变研究搭建了坚实的基础,让人们对沙漠沙地的形成、发展有了更深入的理解。同时,也为荒漠化防治技术的实施提供了关键依据,有助于制定更加科学有效的防治策略,守护生态环境,保障人类的可持续发展。

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