库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风成沉积物粒度特征

对位于库姆塔格沙漠北部的三垄沙地区,迄今尚未开展详细的风沙地貌研究。对该区域地表沉积物样品进行粒度分析,旨在探讨不同区域、不同沙丘类型以及沙丘不同地貌部位的沉积物特征差异。结果表明：三垄沙地区地表沉积物以中沙和细沙为主,二者平均含量之和为63.20%,平均粒径为0.95~1.89Φ,分选系数为0.55~1.55,粗于库姆塔格沙漠和塔克拉玛干沙漠,与世界其他沙海沙物质相比属于偏粗粒径。三垄沙地区的主要沙丘类型为新月形沙丘或沙丘链,其北部发育有线形沙丘;这两种沙丘表层沉积物平均粒径均属于中沙范围,且从沙丘底部到丘顶平均粒径变大、分选变好,最粗的沙粒出现在沙丘顶部,平均粒径分别为1.64Φ和0.71Φ,不同于其他地区沙丘顶部沉积物最细的分布模式。从概率累积曲线来看,流动沙丘多为二段或三段式,风成沙砾浪和剥蚀残丘多为三段或四段式,表明后者经历的分选过程较短。本区地表沉积物的平均粒径沿主导风向有变小的趋势,其中,新月形沙丘和线形沙丘的这一特征最为明显。

库姆塔格沙漠北部三垄沙地区风沙运动特征

风沙地貌发育受控于近地表风沙运动,目前这一领域的研究较多关注短时期内(几分钟至几小时)、单一方向(正对主风向)的风沙流结构特征,结果难以与长期的地貌过程联系起来。为此,我们采用八方位四层梯度集沙仪,于2014年5月至2015年5月,在库姆塔格沙漠北部三垄沙地区进行了一个完整年度的风沙运动观测。经过6个时段的连续观测,获取了不同方向、不同高度的192个运动沙粒样品。结果表明:(1)近地表1m高度内,收集的样品总质量为405.2kg,其中约75.3%集中在近地表0~0.2m,反映了近地表输沙特征。(2)平均输沙率为55.2kg·m^(-1)·d^(-1),风沙运动的风向以北风、东北风和西北风为主;不同季节差异明显,春季输沙率最大,是年均输沙率的2.5倍,夏季次之,冬季最小。(3)年度平均输沙通量廓线(风沙流结构)呈指数函数递减趋势,部分通量廓线出现了戈壁风沙流的"象鼻效应"。(4)平均净输沙率1.159kg·m^(-1)·d^(-1),随高度增加呈递减趋势,合成输沙方向为193.2°;不同时段净输沙率随高度的变化基本与全年一致,合成输沙方向随高度增加有从东北向北偏的趋势。综上所述,该区域输沙强度以春季最为强烈,输沙方向以N、NE和NW方向为主,且春、夏两季节分别有一个次输沙方向,为S方向。本研究对于深入理解三垄沙地区风沙运动特征和揭示库姆塔格沙漠沙物质来源有重要意义。

探地雷达在沙漠研究中的应用

目前国内外开展的沙丘形成机理、发育过程的研究多依靠短期的风沙观测分析,或者对浅层内部构造的取样分析。对于这些研究手段,难以从三维空间角度对其内部整体构造加以研究,从而也难以对形成机理、发展变化过程有一个全面的认识。我们利用现代技术在国内率先应用探地雷达开展有关沙丘内部构造和下部古地形的研究工作。研究结果揭示了三垄沙南段的成因主要由风成作用形成,而与下伏地形无关,由其内部构造可见三垄沙的形成为典型的在地势平缓地区,单风向为主作用下形成的新月形沙丘。沙丘的整个内部结构可分为三个区域,反映了其不同部位的结构特征。同时该研究成果显示应用探地雷达开展有关沙漠内部结构研究是一条非常有效的新途径。

浮出历史之海的古道

有一条古道,西出玉门,横贯莫贺延碛,直到吐鲁番,名曰「大海道」,自秦汉时起一直担负着通商西域的重要使命,但唐中叶之后再未见于正史,似乎就这么平白无故地被遗弃了。直至20世纪初敦煌的一次盗掘,一本无头无尾的古代残卷让大海道重新回到人们的视野,也给它笼罩上了浓浓的传奇色彩。2019年4月,我们与这条古道不期而遇。