库布齐沙漠沉积物粒度及其对沉积环境的指示意义

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00130

摘要/Abstract

摘要：

干旱区表层沉积物物质组成和地球化学特征对揭示物源、形成过程及沉积环境具有指示意义。采用粒度与全粒径分布参数对库布齐沙漠沉积物物源、成因及其作用过程进行了研究。结果表明：库布齐沙漠东部沉积物组分偏细，平均粒径为0.17 mm，全粒径分布参数C最大（755.66）、μ和Dc最小（-0.36和0.10），西部北支沉积物居中，平均粒径为0.30 mm，全粒径分布参数居中，分别为537.91、-0.32和0.12；这两个区域风沙活动强烈，沉积物主要是以颗粒悬移和跃移远距离输移形成的风沙沉积物，以中等—高扰动递变悬浮沉积为主，组分高度混合，具有同源性。库布齐沙漠西部南支沉积物组分偏粗，平均粒径为0.29 mm，全粒径分布参数C最小（289.94）、μ和Dc最大（-0.15和0.25）；西部南支沉积物为近源沉积，除风沙沉积物外，还有部分河流沉积物。

关键词: 沉积物, 粒度, 沉积环境, 库布齐沙漠

Abstract:

The material composition and geochemical characteristics of surface sediments in arid areas are important for revealing the source， formation process and sedimentary environment. The multi-index parameters of particle size and full particle size parameters reveal the differentiation characteristics of the origin， origin and action process of the Hobq Desert sediment in three regions， which were shown as follows： The sediment in the eastern part of the Hobq Desert was thin， with a mean particle size of 0.17 mm， the largest full particle size distribution parameter C （755.66）， the smallest μ and Dc values （-0.36 and 0.010）； The sediment in north branch of the west was middle， the average particle size was 0.30 mm， and the full particle size distribution parameters was 537.91， -0.32 and 0.12， respectively； These two areas have strong sand activity， and sediments are mainly wind sand sediments formed by long-distance transfer of particle suspension and transition， mainly medium-high disturbance and recursive suspension deposition， and sediment components are highly mixed with homology. The sediment component of the south branch of the west was coarse， with an average particle size of 0.29 mm， the smallest full-grain diameter distribution parameter C （289.94）， and the largest μ and Dc values （-0.15 and 0.25）， including some river sediments.

Key words: sediment, grain size, depositional environment, Hobq Desert

中图分类号:

P931.3

刘茜雅, 王海兵, 左合君, 郭建英. 库布齐沙漠沉积物粒度及其对沉积环境的指示意义[J]. 中国沙漠, 2024, 44(6): 240-248.

Xiya Liu, Haibing Wang, Hejun Zuo, Jianying Guo. Grain size of the Hobq Desert sediment and its indicating significance for the sedimentary environment[J]. Journal of Desert Research, 2024, 44(6): 240-248.

图/表 10

图1 库布齐沙漠沉积物组分百分比空间插值

Fig.1 Spatial interpolation of the sediment components in Hobq Desert

图2 采样点位置

Fig.2 The location of sampling point

图3 库布齐沙漠沉积物粒度特征

Fig.3 Characteristics of the sediment particle size in Hobq Desert

表1 库布齐沙漠沉积物组分和参数特征

Table 1 Sediment components and parameter characteristics in Hobq Desert

区域	样品数 /个	粒径/mm							M_z/mm	σ	SK	K_g
区域	样品数 /个	≤0.063 粉砂	0.063~0.125 极细砂	0.125~0.315 细砂	0.315~0.63 中砂	0.63~1.25 粗砂	1.25~2 极粗砂	≥2 砾石	M_z/mm	σ	SK	K_g
沙漠全域	151	2.46	20.47	61.07	11.70	2.68	0.86	0.76	0.27	0.20	0.25	1.64
东部	39	3.20	26.05	61.83	6.65	1.14	0.67	0.47	0.17	0.10	0.24	1.73
西部北支	78	1.37	15.96	72.06	7.81	1.65	0.32	0.85	0.30	0.23	0.21	1.69
西部南支	34	4.10	24.44	35.01	26.41	6.84	2.31	0.88	0.29	0.25	0.38	1.39

图4 库布齐沙漠全粒径分布参数与沉积物组分关系

Fig.4 Relationship of whole size parameters and sediment composition in Hobq Desert

图5 库布齐沙漠沉积物组分百分比和全粒径分布参数空间分布

Fig.5 Spatial distribution of sediment components and fractal dimensions in Hobq Desert

表2 库布齐沙漠沉积物端元拟合结果

Table 2 End member fitting results of sediments in Hobq Desert

区域	端元数	线性相关度	角度离差	端元相关度
沙漠全域	4	0.861	13.178	0.010
东部	3	0.845	8.407	0.006
西部北支	3	0.836	5.481	0.010
西部南支	4	0.844	11.681	0.017

图6 库布齐沙漠沉积物端元频率分布曲线

Fig.6 End member frequency distribution curves of sediment in Hobq Desert

图7 库布齐沙漠沉积物粒度C-M特征

Fig.7 C-M characteristics of the sediment in Hobq Desert

图8 库布齐沙漠内部沉积物粒度相特征

Fig.8 Internal sediment particle size phase characteristics of the Hobq Desert

参考文献 30

1	陈垚.黄河泥沙沉积物演化特征及物源示踪［D］.西安：长安大学，2021.
2	Nesbitth H， Young G.Petrogenesis of sediments in the absence of chemical weathering：effects of abrasion and sorting on bulk composition and mineralogy［J］.Sedimentology，1996，43（2）：341-358.
3	王海兵，左合君，李宽，等.中国西北沙尘源及其产尘模式［M］.北京：地质出版社，2021.
4	Visher G S.Grain seze distributions and depositional processes［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1969，39：1074-1106.
5	张宏雪，张克存，安志山，等.敦煌-格尔木铁路沿线荒漠灌丛风动力环境与沉积物粒度特征［J］.中国沙漠，2023，43（5）：49-58.
6	俞鑫晨，李鸿威，杨小平，等.浑善达克沙地沉积物粒度特征及其指示意义［J］.地理学报，2023，78（7）：1809-1824.
7	Passage R.Grain size representation by CM pattern as a geologic tool［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1964，34：830-847.
8	Sahu B K.Depositional mechanisms from the size analtsis of clastic sediments［J］.Journal of Sedimentary Research，1964，34（1）：73-83.
9	宋莹，迟云平，谢远云，等.哈尔滨黄土粒度端元对比分析及其气候意义［J］.地理科学进展，2023，42（9）：1825-1840.
10	Paterson G A， Heslop D.New methods for unmixing sediment grain size data［J］.Geochemistry，Geophysics，Geosystems，2015，16（12）：4494-4506.
11	杨娅敏，张礼中，沈睿文，等.渤海湾唐山港海域表层沉积物粒度和黏土矿物分布特征及其物源指示［J］.海洋地质与第四纪地质，2023，43（5）：136-147.
12	王萌，郜学敏，屈欣，等.柴达木盆地西南缘沙丘沉积物粒度特征及其沉积环境［J］.水土保持通报，2022，42（5）：57-64.
13	Lancaster N.Grain size characteristics of Namib Desert linear dunes［J］.Sedimentology，1981，28：115-122.
14	郭鑫.库布齐沙漠东缘地表沉积物特征研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2022.
15	肖巍强，董治宝，陈颢，等.生物土壤结皮对库布齐沙漠北缘土壤粒度特征的影响［J］.中国沙漠，2017，37（5）：970-977.
16	宋洁，春喜，白雪梅，等.中国沙漠粒度分析研究综述［J］.中国沙漠，2016，36（3）：597-603.
17	Besler H， Die D N.Entstehung und dynamik eines ergs［J］.Stuttgarter Geographischen Studien，1980，96：1-241.
18	Stevens T， Carter A， Watson T P，et al.Genetic linkage between the Yellow River，the Mu Us Desert and the Chinese Loess Plateau［J］.Quaternary Science Reviews，2013，78：355-368.
19	Pye K， Tsoar H.Aeolian Sand and Sand Dunes［M］.Berlin，Germany：Springer，2009.
20	张小梅，靳鹤龄，刘冰，等.末次盛冰期以来库布齐沙漠有效湿度变化及其对全球变化的响应［J］.地球科学进展，2022，37（12）：1232-1244.
21	吴泽群.内蒙古河套地区晚第四纪库布齐沙漠的形成和演化［D］.北京：中国地质大学，2017.
22	国家林业局.中国沙漠图集［M］.北京：科学出版社，2018.
23	杨文斌，张团员，闫德仁，等.库布齐沙漠自然环境与综合治理［M］.呼和浩特：内蒙古大学出版社，2005.
24	Folk R L， Ward W C.Brazos river bar：a study in the significance of grain size parameters［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1957，27（1）：3-26.
25	Li Y， Huang C M， Wang B L，et al.A unified expression for grain size distribution of soils［J］.Geoderma，2017，288：105-119.
26	刘茜雅.戈壁地表沉积物组分空间异质性研究［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2022.
27	成都地质学院陕北队.沉积岩（物）粒度分析及其应用［M］.北京：地质出版社，1978.
28	Liu X Y， Wang H B， Zuo H J，et al.Wind and sand environment and spatial differentiation of sediment in the west desert of Yinshan Mountain in China［J］.Environmental Earth Sciences，2024，83：139.
29	Wang H B， Zuo H J， Jia X P，et al.Full particle size distribution characteristics of land surface sediment and their effect on wind erosion resistance in arid and semiarid regions of Northwest China［J］.Geomorphology，2021，372，107458.
30	熊鑫，王海兵，肖建华，等.戈壁沙砾质地表沉积物全粒径分布模式及其对分选作用的指示意义［J］.中国沙漠，2019，39（2）：202-208.

[1]	刘霞, 刘剑刚, 安萍, 安琪, 王昌盛, 吕荫, 徐德华, 于禄鹏. 黄河流域现代沉积物的石英光释光残余剂量特征[J]. 中国沙漠, 2024, 44(6): 26-36.
[2]	娄俊鹏, 蔡迪文, 马文勇, 焦琳琳. 浑善达克沙地风蚀物粒度和元素分异特征[J]. 中国沙漠, 2024, 44(5): 143-154.
[3]	马奕鑫, 武子丰, 王卓然, 韩旭娇, 乌友罕, 哈斯额尔敦. 库布齐沙漠南缘沙源限制型抛物线形沙丘沉积构造[J]. 中国沙漠, 2024, 44(5): 41-49.
[4]	郭晓敏, 王海兵, 廖承贤, 杨皓钦, 华天红, 刘旭. 苏宏图戈壁地表沉积物组分变异性及其成因[J]. 中国沙漠, 2024, 44(5): 95-104.
[5]	王昱, 范逸扬, 袁辉, 王哲辉, 先锋云, 田苗, 袁兴鹏. 黑河流域梯级库区沉积物氮磷营养盐和重金属分布特征及污染评价[J]. 中国沙漠, 2024, 44(4): 212-222.
[6]	张悦仪, 迟云平, 谢远云, 康春国, 刘若男, 孙磊, 吴鹏, 魏振宇. 科尔沁沙地地表沉积物特征及其气候意义[J]. 中国沙漠, 2024, 44(4): 223-235.
[7]	肖佳奇, 武胜利, 陈鹏鹏. 和田河下游灌丛沙堆表层沉积物粒度和分形特征[J]. 中国沙漠, 2024, 44(4): 24-36.
[8]	郭酉元, 钱广强, 杨转玲, 邢学刚. 库姆塔格沙漠三垄沙地区砾波纹形态、粒度及环境风况[J]. 中国沙漠, 2024, 44(4): 37-45.
[9]	易小雅, 张德全, 刘勇, 旭日干, 谢胜波. 2000—2020年内蒙古杭锦旗植被变化特征及其对气候要素的响应[J]. 中国沙漠, 2024, 44(3): 51-62.
[10]	孟惠聪, 胡光印, 董治宝, 南维鸽, 莫皓焜, 胡菁菁. 若尔盖盆地流动沙丘治理前后表层沉积物粒度变化特征[J]. 中国沙漠, 2024, 44(3): 96-107.
[11]	梁晓磊, 程志花, 翟晓慧, 牛清河, 张益明, 李艳丽. 敦煌雅丹地层易溶盐特征及其对沉积环境的指示意义[J]. 中国沙漠, 2024, 44(2): 109-120.
[12]	燕宇, 左合君, 闫敏, 席成, 董佳奇, 牛丽梅. 1986—2020年库布齐沙漠湖泊数量和面积[J]. 中国沙漠, 2024, 44(2): 151-161.
[13]	韩敏, 高永, 贺明辉, 燕如, 白芳, 杨文源, 李小乐, 袁晓满, 杨娟. 藏锦鸡儿（ *Caragana tibetica* ）灌丛沙堆的形态与沉积物特征[J]. 中国沙漠, 2024, 44(2): 185-195.
[14]	管超, 武子丰, 哈斯额尔敦. 库布齐沙漠西缘格状沙丘动态特征及其成因[J]. 中国沙漠, 2024, 44(2): 239-253.
[15]	吕珂欣, 赵爽, 张文昌, 夏敦胜. 萨拉乌苏河流域全新世风成砂-湖沼相沉积物磁学性质[J]. 中国沙漠, 2024, 44(1): 75-85.