地表风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育的影响

风蚀是雅丹地貌发育的主要控制因素,但在特定环境中,其他环境因素也可能起重要作用。通过对楼兰地区雅丹地貌野外调查、测试及室内实验分析,探讨风化作用对雅丹发育的影响。结果发现:新疆罗布泊地区广泛发育雅丹地貌,其中楼兰地区雅丹相对较为矮小,主要发育于全新世沉积岩上,地表没有植被或松散沉积物等覆盖,地层裸露。楼兰雅丹体为黏土质粉砂岩,干燥条件下较为坚硬(硬度> 20 kg·cm^(-2)),抗风蚀能力较强,但是雅丹体表层岩性发生明显软化(硬度<10kg·cm^(-2))。这主要是由于罗布泊地区少量且集中的降水、显著的昼夜温差以及强烈太阳辐射等相互作用造成的。从这些广泛存在的松软层表明,雅丹体表层风化作用速度快于风蚀作用,而表层首先进行的风化作用,对雅丹风蚀作用起很大的促进作用,明显加速了楼兰地区雅丹地貌的发育。因此,受少量降水、昼夜温差和强烈的太阳辐射等影响的风化作用对楼兰地区雅丹地貌发育具有重要的影响。

藏北高原安多地区高山草甸土的母质成因及其成土模式

基于对藏北高原安多地区高山草甸土的粒度组成及理化性质的研究,探讨了该地区高山草甸土的母质成因及成土模式。分析结果表明,安多地区高山草甸土的粒度分布以20μm为界线呈双峰态分布。主峰峰值粒径在90μm左右,较细峰呈宽阔细尾分布,峰值粒径在3～6μm之间。高山草甸土的各粒级组成(<2μm、2～20μm、20～300μm、300～2 000μm)沿剖面变化很小。高山草甸土主要由极细砂组成(50～125μm),平均粒径集中在60～90μm,明显比黄土高原黄土、川西黄土、成都粘土的粗。高山草甸土粒度分布特征与土壤底部的薄层粗骨性残留古风化层相比存在显著差别,而与该区域河谷沉积、风尘沉积具有相似的特征。总之,各实验数据指示,安多地区高山草甸土具有土层厚、质地均匀、无砾石和层理不发育的特点,与基岩原地风化形成的高山草甸土存在明显差别,其成土母质来源于风尘沉积。该区高山草甸土成土过程符合风尘"加积型"土壤发育模式,而风尘沉积在高山草甸土的形成和发育过程中发挥了重要的作用。

策勒绿洲天然环境中几种乔木叶面滞尘特征

基于对策勒地区12种乔木天然环境中叶面滞尘和大气降尘的测试分析,揭示了不同乔木叶面对自然沙尘的滞留特征。结果表明:不同的乔木叶面滞尘能力有所差异,其中新疆杨、苹果、红枣和核桃的叶面滞尘能力相对较强(7~18g/m^2),而银白杨、胡杨、梨树、沙枣、杏树、榆树、灰杨和桑树的叶面滞尘能力相对较弱(2~7g/m^2)。不同乔木叶面滞尘均为单峰态粒度分布,众数、均值、不同粒级组分含量等差异较大,且区别于研究区大气降尘双峰态粒度分布特征,表明植物叶面对大气降尘具有选择性滞留的特点。叶面滞尘能力较强的,其倾向于滞留较粗的颗粒(砂含量较高),而叶面滞尘能力较弱的,则倾向于滞留较细的颗粒(粉砂和粘粒含量相对较高),表明植物叶面滞尘能力与叶面滞尘颗粒粗细呈一定的相关关系。综合分析发现,植物各种生理特征共同作用,是叶面滞尘能力及滞尘粒度特征主要的影响因素。

塔里木盆地南缘2000-2013年人工绿洲扩张特点

利用2000、2005、2011、2013年4期MODIS13Q1、Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像,基于RS、GIS技术,分别提取土地利用/覆被类型信息,探讨塔里木盆地南缘人工绿洲扩张特点。结果表明:塔里木盆地南缘人工绿洲在2000-2013年不断扩张,各时段扩增来源中,天然绿洲比重不断减小,绿洲-沙漠过渡带比重逐步上升,荒漠比重快速增加。各流域人工绿洲扩张的阶段性与区域性差异明显,且扩增来源结构由于扩张的相对区位不同而异。人口增长、政策引导使人工绿洲不断扩张,并具有阶段性与区域差异性特点。人工绿洲扩张过程中,天然绿洲和绿洲-沙漠过渡带有明显退化现象,使其生态屏障功能下降,威胁到绿洲安全和经济社会的可持续发展。

青藏高原纳木错异常高湖面重建工作研究进展与展望

青藏高原的许多湖泊发育有湖岸线、侵蚀阶地和高湖面沉积物,这些地貌和沉积单元是反映地质历史时期湖面变化的直接地貌和岩性证据。它们不仅反映了湖泊水文变化历史,还可作为揭示区域乃至全球环境变化的重要载体。在青藏高原众多湖泊中,纳木错最具典型性和代表性。纳木错湖岸最高古湖相沉积物位于现代湖面之上约150 m,高出当今溢流垭口约123 m。至今,有关纳木错异常高湖面的发育时代、湖侵-湖退过程、异常高湖面的形成机制、与其他湖泊之间的水文联系等科学问题仍不清楚或存在很大争议。本文以纳木错异常高湖面的特征、时代、期次和成因问题为主题,综述了一个多世纪以来国内外学者对纳木错湖面变化重建的研究成果,尤其对目前纳木错古湖面重建研究中存在的问题进行了总结,并对未来的工作重点进行了展望。此外,基于初步的调查结果,认为纳木错高湖面沉积可能形成于全新世中晚期,并指示了一次湖侵-湖退过程。南支槽的异常振荡及其导致的冬半年降水增加可能是引起湖面变化的主要驱动因素。

九龙江口潮滩表层沉积物有机质的分布、来源及沉积环境指示意义

本研究旨在揭示九龙江口潮滩有机质含量及其来源的时空分异规律,寻找有效识别潮滩沉积环境的有机碳指标,以便更好地将有机碳应用于河口沉积微相识别和古环境研究。在九龙江口潮滩不同地貌单元,于夏季和冬季采集41个表层沉积物,进行粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)和稳定碳同位素(δ^(13)C)测试。结果显示:从高潮滩至低潮滩,沉积物粒度逐渐变粗,TOC、TN和C/N变小,δ^(13)C值偏正。高潮滩有机质来源以陆源和红树林贡献为主,中潮滩以海源和互花米草贡献为主,低潮滩以海源贡献为主。九龙江口潮滩有机质的分布和来源受控于河口陆海相互作用的季节变化、潮滩沉积动力分异和潮滩植被分布。高潮滩与中–低潮滩之间,TOC存在显著性差异,TN、δ^(13)C存在极显著性差异,因此参数组合TOC、TN和δ^(13)C可作为高潮滩与中–低潮滩的有效判别指标。

基于NDVI的新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算经验模型研究

新疆荒漠地区植被覆盖度遥感估算模型十分缺乏,给荒漠化监测等相关工作带来很大不便,开展植被覆盖度遥感估算经验模型研究,对于促进和完善相关地区的生态监测及研究工作具有积极的现实意义。通过对阜康市北部沙漠南缘和克拉玛依市中部平原荒漠进行无人机航拍,利用无人机遥感提取(光合)植被信息,并将无人机航拍影像的植被覆盖度统计单元与高分辨率卫星影像像元在空间上直接相对应,获取在高分辨率卫星影像像元尺度上的植被盖度,然后通过植被覆盖度和空间上与其相对应的源自高分辨率卫星影像的NDVI数据的拟合关系,建立基于源自高分二号影像的NDVI的阜康北部沙漠植被覆盖度遥感估算线性模型以及基于源自ZY1-02C影像的NDVI的克拉玛依平原荒漠植被覆盖度遥感估算二次多项式模型。研究中所采用的无人机遥感与卫星遥感相结合、植被覆盖度统计单元与卫星像元在空间上直接对应的方法,可避免以往相关工作中常以点位测量数据代表卫星像元数据所带来的不确定性。由于所用卫星影像的NDVI数据稳定性相对不足等原因,所建立的遥感估算模型的估算精度尚相对偏低,有待于今后进一步的工作加以改进。

雅丹共基座现象对雅丹形态测量的影响

雅丹形态特征吸引人们的长期关注,对其形态的定量描述至今仍讨论热烈且众说纷纭。通过对罗布泊地区风蚀地貌的野外调查和无人机测量,发现普遍存在雅丹共基座现象。分布在同一个基座体上的风蚀残丘称之为共基座雅丹,属于雅丹与基座体的复合。对共基座雅丹和基座体开展雅丹形态参数的测量及分析,结果表明:共基座雅丹长宽比比值集中分布于3∶1~5∶1区间,与鲸背状等流线型雅丹形态表现相似,显示单一风向侵蚀残留特征;雅丹共基座现象是风蚀切穿深一层抗风蚀相对较强的地层形成的风蚀垄岗现象,厚度不等的不同抗风蚀强度地层在垂向上交替出现和受单一风向的风蚀作用是形成该现象的重要因素;通过对雅丹共基座现象的阐释和定量分析,对完善雅丹形态测量、深化雅丹形态变化的理解以及认识差异性风蚀过程具有重要意义。

罗布泊盐湖沉积物磁性特征及其环境意义

以罗布泊盐湖沉积物为研究对象,以环境磁学为主要研究方法,探讨罗布泊盐湖沉积物磁性特征的影响因素和环境意义。根据磁性特征可将罗布泊LOP1剖面沉积物分为两类:磁铁矿主导和铁硫化物(胶黄铁矿和黄铁矿)主导。磁铁矿主要来源于物源区塔里木盆地。胶黄铁矿和黄铁矿是早期还原成岩作用的产物,对磁性特征产生显著影响,胶黄铁矿主导层具有明显较高的χ、SIRM、χARM、χARM/χ和S-300 mT,黄铁矿相反。有机质供应增加是罗布泊盐湖沉积早期成岩作用的触发因素,中晚全新世以来冷事件期间塔里木盆地湿度改善,有机质供应增加,促使了早期成岩成因的自生铁硫化物生成。

水稻秸秆生物炭对3种土壤水溶态Cd动态变化的影响

【目的】探讨淹水环境下生物炭对不同类型土壤中镉(Cd)的钝化效果,为生物炭修复镉污染稻田土壤提供科学依据。【方法】将外源Cd添加到黄壤、红壤性水稻土和棕壤中,分别设置对照和添加5%(W/W)生物炭处理,通过室内模拟试验探讨淹水条件下生物炭对不同土壤中Cd钝化效果的影响。【结果】淹水初期(1 d),与对照相比生物炭处理显著降低3种土壤溶液的pH值和土壤氧化还原电位值(Eh),但提高了土壤电导率值。随淹水时间增加,对照处理的3种土壤Eh值均逐渐降低,生物炭处理可使土壤氧化还原反应减缓。在淹水初期,对照处理下的3种土壤水溶态Cd含量由高到低依次为:黄壤(272.5μg·L^(−1))>红壤性水稻土(23.48μg·L^(−1))>棕壤(1.44μg·L^(−1)),生物炭处理的3种土壤水溶态Cd含量分别降低31.66%、75.04%和66.67%。随淹水时间增加,对照处理下黄壤和红壤性水稻土的水溶态Cd含量均逐渐降低,到淹水30 d时的降幅分别为89.34%和76.53%;而生物炭处理的水溶态Cd含量降低幅度较小,分别为85.41%和37.03%。淹水30 d之后,与对照处理相比,生物炭处理的黄壤、红壤性水稻土和棕壤有效态Cd含量分别降低17.3%、56.3%和12.4%。【结论】5%生物炭处理可显著降低3种土壤的水溶态Cd含量。但随淹水时间增加,3种土壤的对照处理与生物炭处理之间的水溶态Cd含量差值均缩小。淹水30 d后,与对照处理相比,生物炭对水稻土有效态Cd含量的降幅大于棕壤和黄壤。

新疆罗布泊地区白龙堆雅丹地貌形态特征及成因研究

雅丹地貌是风沙地貌研究的薄弱环节,目前从形态描述到定量研究还未出现较大突破,亟待结合新的技术手段开展创新性研究。新疆罗布泊地区极端干旱,风蚀作用强烈,广泛分布着不同时期发育的雅丹,是研究雅丹地貌形态的理想区域。在Google Earth上沿着新疆罗布泊地区盛行风向测量并分析了白龙堆雅丹4个子区域共1000个雅丹个体的长度、宽度等形态参数,结果表明:白龙堆雅丹4个子区域长度、宽度和长宽比(R值)等形态参数存在一定区域差异,但总体上相近,其雅丹长度均值为63.42 m,65%集中在25.00~75.00 m之间;宽度均值为13.97 m,80%分布在5.00~20.00 m之间;R值均值为4.37,80%集中在2.00~6.00之间。白龙堆雅丹R值的均值总体上接近于特定风场条件下发育的雅丹R值(R=4.00)。因此,区域风蚀作用塑造了相对稳定的雅丹形态,并且这种形态基本接近于特定条件下风蚀形成的雅丹形态。尽管风动力是白龙堆雅丹形态主要的塑造动力,但是地层岩性、地表盐壳、极端干旱气候等因素也具有重要的影响。白龙堆雅丹形态变化特征可为深入理解雅丹地貌发育过程提供区域性认识。

罗布泊自生胶黄铁矿对磁性参数χARM/SIRM指示意义的影响

沉积物中磁性矿物的颗粒大小具有重要环境指示意义,是环境磁学研究的重要内容。磁性参数非磁滞剩磁磁化率/饱和等温剩磁(χ_(ARM)/SIRM)常被用于指示磁性颗粒大小,当沉积物磁性特征为较粗的多畴(MD)颗粒主导时表现为低值,而为较细的单畴(SD)颗粒主导时表现为高值。本研究对罗布泊盐湖LB剖面的沉积物进行了系统环境磁学测试,结果发现剖面中含有5个χ_(ARM)/SIRM值低于上覆层和下伏层的层位,指示其磁性颗粒较粗。但磁滞参数和扫描电镜结果显示这5个层位磁性颗粒明显细于上覆层和下伏层沉积物,显示χ_(ARM)/SIRM在这5个层位的指示意义失真。矿物鉴定结果显示这5个层位的主导磁性矿物为早期成岩成因的SD胶黄铁矿,赋存形态主要为颗粒团聚体、单颗粒或颗粒团聚体附着于硅酸盐矿物表面以及分布于薄片状硅酸盐内,这种赋存形态导致其具有较强的磁相互作用,并限制了χ_(ARM)的增加,最终造成χ_(ARM)/SIRM下降,指示意义失真。本研究显示当沉积物中存在胶黄铁矿等自生矿物时,利用比值参数χ_(ARM)/SIRM判断磁性矿物颗粒特征需谨慎。

九龙江口表层水盐度和悬沙浓度时空分布特征分析

在九龙江河口4个沉积环境:汊道、潮滩、前缘斜坡和前三角洲,采集31个表层水样,进行pH值、盐度和悬沙浓度的测量,旨在为河口泥沙运移、港口建设和养殖提供依据.结果表明:1)pH值、盐度和悬沙浓度均呈现由陆向海增加、冬季高于夏季的趋势.2)盐度分布揭示夏季河口潮流界位于中、南港的中部,冬季河口湾被中高盐水充填,冬季盐度锋位于鸡屿附近海域.3)悬沙浓度夏季南部高于北部,冬季北部高于南部;夏季海门岛-海沧一线附近为河口悬沙锋的位置;夏季径流沿南岸入海,以陆源悬沙输入为主;冬季涨潮流沿北岸入侵,以潮流输沙为主.

基于RS和GIS的九龙江河口三角洲沉积面积时空变化研究

河流入海三角洲是海陆相互作用的产物,沉积物不断通过河流输送并沉积至入海口地区,形成河口三角洲,三角洲的形成和时空变化反映了河口沉积环境变化特征.本文利用遥感技术(RS)和地理信息系统技术(GIS),对九龙江河口三角洲1985~2017年8期Landsat遥感影像进行目视解译,分析三角洲时空变化特征并探讨其影响因素.结果表明:1)九龙江三角洲在1985~2017年总体从洲尾向下游扩张,增加了近16.0km2,增幅达24.0%;2)近30年来三角洲面积时空变化主要受河流沉积动力影响;3)三角洲沉积面积变化趋势,区域地形、气候、水文等自然特征以及河口沉积学原理表明,短期内九龙江三角洲有继续从洲尾向下游扩张趋势.

新疆楼兰地区雅丹地貌差异性侵蚀特征

楼兰地区雅丹地貌正处于活跃发育时期,为研究雅丹地貌侵蚀作用提供了良好的载体。对楼兰雅丹地层岩性、地貌形态特征等进行野外调查、测量,进行室内试验、分析。结果表明:楼兰雅丹地层形成于全新世时期,主要由较为坚硬的黏土粉砂层(CS)和松散的砂质粉砂层(SS)两类组成,并且CS层和SS层交替出现。这导致雅丹体出现显著的差异侵蚀现象。由于地层存在差异侵蚀,楼兰雅丹侵蚀较慢的CS层普遍出现岩层坍塌现象,CS层坍塌块体长度(L)和厚度(T)分别代表了SS岩层的相对侵蚀深度和CS层的厚度。统计结果显示楼兰雅丹CS层坍塌块体长度和厚度存在中度正相关关系(R=0.553)。但是,随着坍塌块体厚度的增加,其长度增加呈减缓趋势(L/T比值逐渐减小趋势),直至长度和厚度相等(L/T≈1)。综合分析表明,楼兰地区雅丹地貌发育主要受风蚀作用影响,但是区域地层岩性特征、重力作用对楼兰雅丹侵蚀起着特殊重要影响。

策勒绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度的空间变化

为了探讨绿洲-沙漠过渡带对绿洲可持续发展的环境效应,本研究对策勒绿洲西缘绿洲-沙漠过渡带、防护林带和绿洲内部的各种风成沉积物及策勒河谷沉积物粒度特征进行比较.结果表明:绿洲-沙漠过渡带风成沉积物粒度特征(包括粒度分布特征、粒度参数、各粒级含量等)在空间上基本一致,其粒度范围为0.3~200μm,分选性良好,主峰众数为67μm,主要为悬浮组分和变性跃移组分,未出现>200μm的跃移和蠕移组分,表现出典型的大气沙尘近距离传输沉积的特点.与外围(上风向)的策勒河谷(粒度范围0.3~800μm)和沙漠地区的沉积物比较,过渡带粒度明显偏细,但与过渡带、防护林带和绿洲内部现代尘暴降尘(下风向)各种粒度特征基本一致.策勒绿洲-沙漠过渡带由于存在较高植被覆盖度,能够有效地抑制沙漠地区较粗颗粒组分(>200μm)通过变性跃移或蠕移方式输送进入过渡带和绿洲内部.绿洲-沙漠过渡带与防护林体系一样,可有效抑制沙漠入侵绿洲,二者形成一个整体,共同维护策勒绿洲生态环境的稳定.

小冰期新疆楼兰地区绿洲生态环境变迁事件

干旱区绿洲水分主要来自河流补给,而河流水源主要是冰雪融水或山地降水。本研究通过对楼兰地区古绿洲植物残体AMS 14C年代学测试并结合前人研究成果,分析楼兰地区古绿洲生态环境恶化时间并探讨其原因。结果显示楼兰地区小冰期前(1460AD之前)发育了最近一期古绿洲,进入小冰期后生态环境恶化并导致绿洲消亡。楼兰地区生态环境恶化与前人的研究结论亚洲中部小冰期相对湿润的大环境"相悖"。结合流域古河道变迁地层和历史文献记录分析表明,楼兰地区小冰期期间生态环境恶化主要是古塔里木河迁移、改道造成的。虽然小冰期流域获得较多的水分补给,但是河流迁移、改道导致楼兰地区水分补给显著减少,生态环境恶化,绿洲最终消亡。这不同于前人研究显示的楼兰文明发展后期绿洲生态环境恶化是由于河流补给显著减少造成的。因此,干旱区局地生态环境变迁不一定是区域气候变化直接造成的。

风成沉积物中不同粒径石英颗粒表面机械结构的变化特征

按搬运方式将风成石英颗粒分级，逐级测量并统计表面机械结构的类型、数量和大小，并计算其面积。发现悬移为主的颗粒表面结构的类型、数量最少，仅见少量不规则坑、V形坑，在颗粒表面分布面积最小；跃移搬运为主的颗粒表面结构类型最丰富，不规则坑、蝶形坑、V形坑、新月形坑、贝壳状断口大而深，在颗粒表面的分布面积最大；滚动搬运为主的颗粒表面结构数量最多，以小而浅的不规则坑为主，伴有V形坑、贝壳状断口等，在颗粒表面的分布面积大小适中。不同搬运方式在石英颗粒表面形成的结构不同，撞击频率、颗粒大小、搬运速度共同影响表面结构的发育，高撞击频率、大粒径可以形成并承载更多的表面结构，大动能撞击可形成多种类且大尺寸的表面结构。在借助石英颗粒表面结构进行成因判别时需根据粒径大小选择相应粒级的石英颗粒表面结构特征组合，以及结构的数量、大小特征等进行综合判别。

新疆古楼兰交通与古代人类村落遗迹调查2015年度调查报告

2014年由中国科学院地质与地球物理研究所等单位承担的科技部国家科技基础性工作专项重点项目'罗布泊地区自然与文化遗产综合科学考察'正式启动。2015年度继续开展工作,考察区域位于楼兰古城东南,面积约150平方千米。另外对楼兰古城、楼兰古墓群09LE31号墓地中的一座被盗墓等也进行了调查和考古学考察,新发现房址2座、墓地2处。采集一大批珍贵遗物,已编号的有465件。器类有陶、铜、铁、玉石器、瓷、玻璃、贝、钱币等,更有个别遗物堪称精品,如铜印、花押、玉斧等。通过2014和2015两个年度的调查对楼兰地区的自然环境、人文与文化遗产分布概况、保存现状有了进一步的认识,2015年新发现的居址、墓葬和采集的遗物更进一步丰富了我们对该地区人类活动的认识,对于深入了解、研究罗布泊地区人类活动历史提供了实物佐证。

福建梅花山泥炭腐殖化度记录的过去千年气候变化

全球变暖背景下频发的极端气候事件,严重影响了经济社会可持续发展。研究过去人类活动背景下的气候变化特征可为预测气候变化趋势、制定应对策略提供历史借鉴。本研究选取福建梅花山国家级自然保护区山间泥炭岩芯(长度238cm)119个沉积物进行腐殖化度分析,结合粒度和烧失量记录,重建近千年来福建地区高分辨率气候历史。研究结果显示,在东亚季风区的低纬亚高山山间盆地,泥炭沉积物腐殖化度越高,指示气候越冷干;腐殖化度越低,指示气候越暖湿。梅花山泥炭腐殖化度在980~1529A.D.呈现低值(均值8.4%),指示中世纪暖期较强的东亚季风和暖湿气候;1529~1926A.D.呈显著高值(均值24.8%),指示明清小冰期较弱的季风和冷干气候;1926A.D.以来波动下降(均值22.8%),对应了现代暖期。梅花山泥炭腐殖化度记录与区域沉积记录显示出对东亚季风的同步响应。研究结果记录了小冰期的第二次和第三次冷期,分别为1589~1757A.D.和1842~1926A.D.。梅花山泥炭腐殖化度记录的近千年气候变化可能受太阳辐射、热带辐合带和厄尔尼诺/南方涛动等的共同驱动。