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线形沙丘是分布范围最广且形态类型多样的一种沙丘类型,不但在地球上的主要沙漠中均有分布,而且在火星和土卫六上也有分布。此外,该沙丘也是成因复杂且争议较多的一种沙丘类型,对其形成机制提出了多种假说。柴达木盆地中的线形沙丘不但在外部形态和分布格局上与火星和土卫六上的线形沙丘均比较相似,而且对其成因的侵蚀和堆积争论也十分激烈。基于上述研究背景,文章选择以柴达木盆地的线形沙丘为研究对象,对其发育环境及形成演化过程进行了研究。 本研究基于多次野外详细的实地考察和对本区域内Google Earth高清影像的细致分析制定了研究方案。通过对研究沙丘区沉积物组成特征、长期的风况观测、沙丘形态与分布和沙丘地貌格局分析、内部沉积构造以及光释光测年等结果的分析,初步得出以下主要结论: (1)沙物质的粒级级配在沙丘表面不同部位呈现出一定的分异性,即沙丘底部主要为中沙、粗沙和极粗沙组成,而沙丘上部则主要由细沙组成。粒度参数同样表现出沿着采样横断面有规律的变化,具体而言,平均粒径自沙丘底部至项部逐渐变细,分选逐渐变好,偏度趋于正偏,峰态趋于窄峰态。沙丘各部位沉积物的可溶盐含量的平均值相差并不大,这说明可溶盐可以通过毛管作用输移到沙丘的各个部位,通过固结沙物质在线形沙丘发育过程的始终均起着重要作用。 (2)沙丘沙的矿物组成以石英、长石等轻矿物为主,轻矿物的平均含量高达88.16%,而重矿物的平均含量仅为10.19%。沙丘沙重矿物以不稳定重矿物组分占绝对优势,平均占重矿物总量的74.92%,与周边沙漠以稳定和极稳定重矿物为主的矿物组成模式有所不同。沙丘沙的元素组成表现为以SiO2—Al2O3—Na2O为主的构成模式,且其CIA值远低于周边沙漠和中国黄土的等风成沉积物。这些指标均表明柴达木盆地内沙物质的化学风化程度很低。 (3)柴达木盆地的风能强度具有从西北部至东南部逐渐降低的趋势,而主导风向由西北部的西北风转变为南部和东南部的西风。察尔汗盐湖北岸的线形沙丘发育于宽单峰风况、风向变率为中等的中等风能环境中,与世界上其他区域无植被覆盖的活跃线形沙丘大都位于双峰风况环境有所不同。 (4)依据分布区域下伏地形和沙丘类型与形态的差异,柴达木盆地沙丘分布区可以划分为花海子沙区、祁曼塔格山前沙区、察尔汗盐湖周边沙区和都兰沙区。其中线形沙丘仅在察尔汗盐湖周边的一些零星沙地中出现,这可能与该区域为察尔汗干盐滩的下伏地形有关。 (5)依据地貌格局分析方法,察尔汗盐湖北岸线形沙丘区内的沙丘主要划分为三组,分别对应着三种不同的蚀积状态。第一组个体规模较小,为原较大线形沙丘的侵蚀残余;第二组为处于蚀积平衡的沙丘;而第三组主要为正处于快速垂直增高和纵向伸长的沙丘。这一划分方案通过野外考察得以验证。 (6)柴达木盆地线形沙丘内部构造与Bagnold模型有所差异,而在一定程度上与Rubin和Hunter模型具有一定的相似性。区内线形沙丘形成于3.02±0.21-0.40±0.02 ka BP之间,且形成年代具有自上风向至下风向逐渐递减的规律,指示着区内线形沙丘是通过堆积作用沿着合成输沙方向逐渐伸长的。同时,在沙丘达到一定的高度之后,就会开始遭受风力吹蚀,导致沙丘的衰退和萎缩。因此,对于区内的线形沙丘单纯的侵蚀或者堆积理论均不能合理解释其发育和演化过程,而需要在不同的时空尺度上将两者合理结合。