巴丹吉林盆地路井凹陷铀成矿条件分析及找矿方向探讨

为了分析巴丹吉林盆地路井凹陷构造、建造、改造及铀矿化特征,文章通过对路井凹陷的铀源、构造演化、古气候环境、水文地质、目的层岩性-岩相、后生蚀变及铀矿化特征进行系统分析,探讨找矿方向及找矿类型,圈定重点找矿层位,以此来指导巴丹吉林盆地及周缘找矿。研究表明,路井凹陷铀源丰富,目的层发育泥-砂-泥结构,地下水补-径-排体系完整,层间氧化带发育,具备砂岩型铀成矿条件。结合目前钻孔揭露的铀矿化线索,证实路井凹陷具备铀成矿潜力和找矿空间,确定下白垩统苏红图组作为主攻找矿层位,兼顾下白垩统巴音戈壁组。苏红图组找矿部位以河道翼部为主,寻找潜水-层间氧化带型铀矿;巴音戈壁组找矿部位以扇三角洲前缘为主,寻找潜水氧化-同沉积型铀矿。

杨子砚:7年申遗路向世界推荐巴丹吉林沙漠

苍穹之下,巴丹吉林沙漠延绵的沙丘一直向远方延伸,在这连绵的金色沙丘之间,144个沙漠湖泊像144颗宝石镶嵌其间,从高空往下看,宛如一顶巨大的闪耀着宝石光芒的皇冠戴在这片浩瀚的大漠之中。位于我国内蒙古自治区的巴丹吉林沙漠,以其独特的自然景观和丰富的生物多样性,被誉为“沙漠中的奇迹”。2024年7月26日,巴丹吉林沙漠—沙山湖泊群成功列入《世界遗产名录》,成为中国第一个沙漠类型的世界自然遗产,巴丹吉林沙漠向世界展示出她独特的魅力。时间回到2023年6月6日,第46届世界遗产大会中国代表团成员、中国风景名胜区协会遗产外联部主任杨子砚和申遗技术团队已经第七次来到巴丹吉林沙漠。他们在巨大沙丘之间不断穿行,沙漠烈日已经把他们烤得汗如雨下。

巴丹吉林——探索保护与发展之间的平衡之路

“巴丹吉林沙漠-沙山湖泊群”在世界遗产的舞台上大放异彩,展现了美丽中国的独特魅力。巴丹吉林沙漠位于内蒙古自治区西部阿拉善盟,是中国第三大沙漠。2024年7月26日,在第46届世界遗产大会上,中国申报的“巴丹吉林沙漠-沙山湖泊群”通过评审,成功列入《世界遗产名录》。

巴丹东、西湖地貌演化及其对湖泊水体特征的影响

巴丹湖区位于巴丹吉林沙漠的东南缘,发育很多被纵向沙垄一分为二、水体化学特征悬殊的双湖系统。前人对此类湖泊成因及风成地貌过程如何影响湖泊水文特征缺乏系统的研究。通过对沙漠东南缘局部风向和巴丹东、西湖湖盆形态的分析反演湖区的地貌演化,从而对湖泊水化学等特征的差异进行解释。水化学测试结果显示:巴丹东湖湖水的TDS为1.5 g/L左右,为微咸水;西湖的TDS是东湖的上百倍,为盐水。Google Earth遥感影像和DEM反映出巴丹吉林沙漠盛行NW风,东南缘风向及风力多变;巴丹东湖湖盆深于西湖湖盆。反演了巴丹湖地貌演化的3个阶段:(1)月牙湖形成阶段,即巴丹湖的形成阶段;(2)双湖系统形成阶段,气候干旱使湖泊水位降低、湖盆出露,在NW定向风作用下,新的新月形沙丘形成于湖盆上,将其分割从而导致巴丹东湖湖盆遭受风蚀;(3)纵向沙垄形成阶段,由于局部风向的改变,新月形沙丘在SW向风力作用下往NE向不断延伸,并转变成纵向沙垄。综合分析认为:气候变化是风成地貌演化的驱动力,多次风向的改变产生了湖盆地形西高东低的差异,导致东湖接受的浅层地下水补给大于西湖;当气候变得暖湿时,水位上升致两湖水体连通,由于东湖水位高于西湖,使东湖盐分释放、西湖盐分积累。因此,受地貌演化的影响,巴丹东、西湖形成了悬殊的盐度特征。

巴丹吉林沙漠腹地降水特征的初步分析

利用巴丹吉林沙漠腹地定位观测的降水数据,结合其外围南缘、东南缘、北缘和西北缘4个气象站同期降水资料,分析了沙漠腹地的降水特征以及高大沙山对降水的影响,比较了沙漠腹地与外围降水量的差异。结果表明,沙漠腹地降水以小雨为主,且一般在1～2 h内结束。沙漠腹地与外围的降水在季节分布上有较好的一致性,观测期间腹地的年降水量少于南缘阿拉善右旗气象站,但明显多于东南缘、北缘和西北缘。沙漠腹地降水的季节变率很大,年降水量往往由某些集中降水日决定,具有高度集中性。腹地的高大沙山对降水有一定影响,沙山顶部年降水量和年降水日数皆略多于丘间地,较长的单次降水过程之持续时间及累积降水量亦有类似特征。强降水事件发生时,沙漠腹地在16.8 km的空间距离上有"斑块"现象。日降水量的相关距离分析显示,夏半年日降水量空间相关性随距离的增大而明显减小;冬半年因多冷锋降水而使其日降水量在约50 km空间尺度上仍有较好的相关性,50 km以外相关性则显著减小。

巴丹吉林沙漠高大沙山的形成发育研究

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。

巴丹吉林沙漠湖泊季节变化的遥感监测

利用2001年12月28日、2002年3月18日、7月24日、9月26日、12月15日五期ETM+遥感影像,提取了巴丹吉林沙漠湖泊年内季节变化信息,并分析了湖泊季节变化的统计特征与空间分布特征.结果显示,巴丹吉林沙漠湖泊总面积和数量随季节更替呈现出明显的统计特征与空间分布特征.湖泊总面积和数量在当年春、夏、秋、冬季均依次减少,到第二年春季又逐渐恢复到前一年春季状态;湖泊面积季节变化萎缩与增大区域呈集聚、连片分布态势,部分时段湖泊面积变化表现出渐变分布特征.研究结果可为进一步深入研究巴丹吉林沙漠湖泊水循环、湖泊水量平衡、湖泊生态系统提供科学参考.

1973-2010年巴丹吉林沙漠腹地湖泊面积空间变化的遥感分析

利用1973、1990、2000、2010年4个时期遥感影像数据,提取并统计了1973 1990、1990 2000、2000 2010、19732010年4个时期湖泊面积变化信息,分析了巴丹吉林沙漠湖泊面积变化的空间特征.结果表明,湖泊数量与面积整体表现为减小,同时也存在湖泊面积增大与湖泊新增;1973 2010年间,沙漠腹地共干涸19个湖泊、新增7个湖泊,43个湖泊萎缩、6个湖泊扩张,26个湖泊面积基本保持稳定;从湖泊面积的空间变化看,面积减小的湖泊在整个湖泊区域均有分布,面积增大的湖泊较多分布于研究区东侧,且多在中东部区域外围,面积减小剧烈的湖泊在空间上有聚集分布的态势;湖泊面积变化量在整个空间上并没有表现出显著的正相关关系.湖泊面积变化所表现的空间特征可能由于不同湖泊区域补给来源不同或不同湖泊补给方式存在差异造成的.

巴丹吉林高大沙山表层孔隙水现象的疑义

1997-2003年对巴丹吉林沙漠中不同位置共7个高大沙山和1个流动沙丘表层2m内的孔隙水情况用常规方法作了观测,每年均在相近日期进行。孔隙水量随深度而增大,历年观测期间2m附近的体积含水量约3%,达到相应实测最大持水量的约65%或更高,25cm至1m孔隙水δ18O的正值表明它经过了反复补给-蒸发过程。观测了雨后入渗深度及其在沙丘120m坡面上的分布,另由历年短期能量平衡测验获得沙山陆面蒸发和凝结概念。认为当地年降水量和凝结量不足以对沙山2m表层内的孔隙水现象作出解释,疑另有与大尺度地下水系统相关的补给源。

巴丹吉林沙漠高大沙山典型区风沙地貌的分形特性

以分维为工具,以分维数为中介参数刻画巴丹吉林沙漠高大沙山典型区风沙地貌的形态特征,研究发现,该区星状沙山多单独分布,其沙山高度较综合型星状沙山及复合型星状沙山小,一般多在100～200m之间,形态相对简单,因而其分维数较小(D=1 042462)。综合型星状沙山,为在巨大的沙山体上迭置有次一级的星状沙丘,其规模小于复合型星链状沙山,高度多达200～300m,该类型沙山形态结构较星状沙山复杂,因而其分维数高于星状沙山(D=1 119346)。复合型星链状沙山,是构成该区域高大沙山的主体,其相对高度大于300m,平均为309 43m,最高可达465m,沙山形态结构颇复杂,在其巨大的沙山体上迭加有许多相同类型的次一级沙丘及古沙丘,规模也较综合型星状沙山大,因而其分维数最大(D=1 148164)。

巴丹吉林沙漠湖泊水化学空间分布特征

通过对巴丹吉林沙漠腹地拐子湖-地质公园一线51个湖泊水,8个泉水,12个井水及1个雨水水样的水化学成分分析,初步探讨了沙漠湖泊水化学分布特征及其影响因素.结果表明由东南边缘至腹地湖泊总体上依次呈硫酸盐型-碳酸盐型-氯化物型分布.东南边缘以Na+、Cl-、SO24-为主的湖泊因矿化度分异,形成Ca2+、Mg2+含量不同的三种亚型,其中高矿化度的Na-Cl-(SO4)型湖泊在腹地湖泊群中也有出现,表现出地理上的不连续分布;边缘若干湖泊受局部地理环境的影响水离子多含Na+、Cl-、CO32-+HCO3-.综合分析表明湖泊水化学型的空间分异与区域气候差异和气候变化有关,湖水直接或间接地接受当地降水补给,但不排除外源地下水补给对其有一定贡献.通过对比不同时段部分沙漠湖泊水化学特征发现近十年以来腹地湖泊补给源或受气候干暖化影响使其水化学特性较边缘湖泊的变化大.

巴丹吉林沙漠南缘植被物种多样性及其与土壤特性的关系

通过对巴丹吉林沙漠南缘地区植被的野外调查,探讨了植被物种组成与物种多样性对样地沿距沙漠中心的距离变化的响应,以及物种多样性与土壤因子间的关系。结果表明：（1）研究区主要物种共计10科18属20种,植物种类以沙漠旱生植物为主,样地的植被群落类型都是灌木与草本植物群落。（2）随着样地向沙漠外缘的延伸,植物种类和数量逐渐增多,群落结构更加复杂化和多样化;样地Shannon-Wiener指数和Simpson指数呈上升趋势,优势度指数逐渐下降;灌木层与样地的α多样性指数变化趋势一致,草本层变化幅度较小;β多样性指数中Bray-Curtis指数呈下降趋势,说明植物群落之间的物种替换速率降低。（3）物种多样性指数与土壤因子的相关关系及逐步回归分析表明土壤有机质和土壤全氮含量对植被的影响显著,土壤表层20～40 cm中的土壤速效磷与样地物种多样性和草本层物种多样性之间具有显著相关关系。

巴丹吉林沙漠东缘天然梭梭种群空间分布异质性

梭梭(Haloxylon ammodendron(C.A.Mey.)Bunge)是生长于沙漠地区的一种特有灌木,在维持荒漠生态系统平衡和地区经济发展中发挥着不可替代的作用。为掌握天然梭梭种群空间分布规律,以巴丹吉林沙漠东缘塔木素地区的"野生肉苁蓉及梭梭产籽基地"为试验区,采用样线法测定梭梭株高、冠幅直径,统计梭梭分布密度,分析梭梭种群数量特征空间分布特征及其与生境之间的关系。结果表明:梭梭林密度、株高、冠幅直径均符合正态分布,表现为强度变异;株高、密度、冠幅直径的半方差函数理论模型均为高斯理论模型,其相应的变程为1249、909、1035 m;空间自相关比例均超过70%,受随机因素影响较小,保持着较好的天然分布和生长状态。梭梭种群数量特征的分形维数均大于1.5,空间依赖性强,空间结构性好。长期风蚀作用,小地形海拔高度体现为不同沙层厚度,梭梭株高、冠幅直径和密度在空间上的分布呈西高东低,北高南低的趋势,与海拔高度存在极显著相关;梭梭群落的空间异质性表现出一定的适度沙埋效应。

巴丹吉林沙漠高大沙山粒度成分与沙山形成

选取巴丹吉林沙漠东南部全球高差最大(约420 m)的诺尔图湖东大沙山和较高的苏木巴润吉林湖西大沙山(高差约400 m),对其迎风坡沉积物进行系统采样分析,讨论了高大沙山迎风坡沉积物粒度成分特点、变化规律、原因及其活动性。结果表明,全球高差最大的诺尔图东沙山和苏木巴润吉林湖西沙山迎风坡沉积物具有双层结构,表层沉积物的粒度组成较下层粗,表层沉积物的中砂含量高于细砂,而下层沉积物的细砂含量明显高于中砂;两层沉积物中的极粗砂、粗砂、极细砂和粗粉砂含量均很少,且不含粘粒。表层沉积物粒度成分比下层粗是表层沉积物受到了风蚀作用造成的。从沙山下部到上部,迎风坡沉积物粒度成分逐渐变细,分选变好,偏度趋于负偏。两个大沙山粒度组成与变化特点一致表明,大沙山表层粒度成分在发生粗化,物质组成还在发生移动,大沙山仍然处在活动阶段。大沙山地貌与风力作用可分为3个带,下部是以较平坦洼地为代表的侵蚀、搬运带,中部是新月形沙丘密集分布的物质堆积和运移并存带或风沙物质转运带,上部是风沙物质堆积的陡峭沙山主峰带。大沙山物质运移的基本模式是下部以侵蚀搬运为主,中、上部物质则是堆积与运移并存,风沙物质经过多次的运移传递而到达沙山顶部和背风坡。

晚更新世以来巴丹吉林南缘地区沙漠演化

巴丹吉林沙漠南缘地区含风成砂地层广泛分布。由于受东亚夏季风降水尾闾摆动的影响，本区沙漠在晚更新世以来的演化中表现出微弱的波动性质。全球冰期气候波动主宰着本区沙漠的演化方向；青藏高原的隆起使该区变得更加干旱。

巴丹吉林沙漠沙山发育与环境演变研究

通过对巴丹吉林沙漠风沙地貌、沙山地层结构、古沙山层理构造、沙山TL测年和区域输沙率等的综合研究表明 ,巴丹吉林地区自西北而东南大致可划分为河湖为主的弱水冲洪积扇、以河湖与风沙交替作用过度区和以风沙作用为主沙丘区。弱水冲洪积扇的发育为沙漠、沙山的发育提供了丰富的沙物质来源。高大沙山是更新世期间起伏的沙质下垫面与西风环流和季风环流相互作用的结果。末次冰期以前为西风环流为主时期 ,地表主导风向为西风 ,次为西北风 ,河湖环境发育 ;末次冰期以来为东亚季风环流为主时期 ,地表盛行风向为西北风 ,次为西风 ,风沙活动盛行。期间 ,风积床面经历了新月形、新月形沙丘链、复合新月形、复合沙丘链到复合型高大沙山的一系列复合、演变与发展过程。

巴丹吉林沙漠湖泊钙华与根状结核的发现对研究湖泊水补给的意义

巴丹吉林沙漠湖泊中的钙华和根状结核的存在证实这些沙丘和湖泊形成的时间约3万年,而且基本上没有发生大的改变。同位素和水化学研究结果证实湖泊水与祁连山深大断裂中的地下水有关,湖泊群正好位于阿尔金断裂东端,祁连山断裂与阿尔金断裂在玉门一带相交,祁连山断裂的地下水汇入阿尔金断裂后最终补到巴丹吉林沙漠的湖泊群中;而钙华与根状结核是地下水通过碳酸盐岩地层后形成的。

巴丹吉林沙漠地层序列的粒度分布及其组分成因分析

对巴丹吉林沙漠腹地WEDP02孔310．45m的岩心进行了高分辨率的激光粒度测量，运用Normal和we｜buU函数对全孔的粒度分布进行了拟合和组分分离，在结合野外沉积相判断的基础上，将组分的粒径一频率、含量一频率变化作为组分成因分析的依据，系统分析了WEDP02孔沉积序列的粒度组分的成因。结果表明：WEDP02孔沉积物主要以风成砂、湖泊一风成砂混合沉积、）中洪积一风成砂混合沉积为主。风成沉积物中，超细粒成壤、高空远源粉尘、低空近源粉尘、风成砂与风成粗砂组分的粒径界线为2、12、105和270 μm，粉尘与风成砂纽分的比例平均值为20％／80％，在粒度组分的粒径一含量投影图中占据右上角部分；湖相沉积物中超细粒化学、悬移及风成砂组分的粒径界线为4、45、150-230 μm，湖相悬移组分含量大于35％，同时可含有风成组分和湖相砂，在粒度组分的粒径-含量投影图中占据细粒下部分；冲洪积超细粒化学、悬移黏土、悬移粉砂、风成砂、冲洪积砂的粒径界线为2、12、80、150-200和300 μm。这些特征反映了巴丹吉林沙漠不同沉积物的沉积学特征，是沉积物成因分析的粒度依据。

同位素指示的巴丹吉林沙漠南缘地下水补给来源

通过恢复巴丹吉林沙漠及其周边地区大气降水氚值,并结合区域稳定同位素组合特征,揭示了区域地下水氚年龄的多解性与地下水稳定同位素的温度效应。恢复的1963年核试验期氚高峰值达到2 100 TU,进入90年代平均为60 TU。1960年以来降水补给的地下水氚值都应大于15TU,而1963年的高峰氚衰变至今应在200 TU左右。地下水实测氚值较低,表明由现代少量降水补给的地下水与大量的古水进行了混合。影响降水中δ18O和δ2H分布的主要影响因子是月平均空气温度,对δ18O与2δH的影响权重分别占到59.9%和57.0%。巴丹吉林沙漠及其周边地区地下水较低的稳定同位素组成表明,其补给主要是晚更新世较冷环境下形成的,来源于东南部的雅布赖山区,部分浅层地下水接受现代降水与河流的补给。

夏季巴丹吉林沙漠残余层与深厚对流边界层的关系研究

利用2012年7月＂巴丹吉林沙漠陆气相互作用及其对区域气候的影响研究＂实验所得到的观测资料和中尺度气象模式WRF,对夏季巴丹吉林沙漠对流边界层高度发展的特征及其影响因素进行了研究。结果表明：（1）2012年7月在巴丹吉林沙漠连续观测到厚度超过3500 m的深厚对流边界层,其最大高度可达4000 m以上;当这种深厚对流边界层出现之前,当地中低层大气（1000～4000 m）存在近中性的残余层,而在没有近中性残留层出现时,即便地表感热通量较大,当天最大对流边界层高度却明显偏低;（2）WRF模式模拟结果表明残余层稳定度和对流边界层高度之间的负相关关系在空间区域成立,残余层位温直减率与当地对流边界层高度在时间和空间分布上都呈现显著的负相关关系;残余层位温直减率与对流边界层高度的空间相关系数最大值可达-0.51;（3）观测和模拟结果均表明残余层稳定度会直接影响由感热通量产生的对流边界层的发展效率,进而影响对流边界层的最大高度。通过研究发现,除感热通量外,近中性的残余层是巴丹吉林地区深厚对流边界层出现的关键条件之一。