柴达木盆地新月形和穹状沙丘共存形态和成因

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2024.00158

摘要/Abstract

摘要：

经典沙丘地貌学理论认为沙丘地貌类型与风况一一对应，即不同类型沙丘不应该在同一区域（相同风况）同时存在。然而地球和火星上新月形和穹状沙丘共存地貌的发现与此理论相悖，目前尚不清楚此种共存地貌的发育环境和成因。以柴达木盆地新月形和穹状沙丘共存地貌为研究对象，综合分析沙丘形态、动态变化和发育环境，尝试探究二者共存的成因。结果表明：柴达木盆地共存区沙丘形态均较小，呈现圆形或近圆形穹状沙丘与矮胖型新月形沙丘共存。同一区域新月形和穹状沙丘的移动速率和底面积的关系符合相同的幂函数分布，沙丘形态变化存在由穹状向新月形和新月形向穹状两种演化模式。共存区呈具有明显主风和一定强度次风的双向风况，输沙方向存在78°~95°的季节变化，主风向或输沙方向的季节变化为新月形和穹状沙丘的共存和沙丘形态的改造提供动力。

关键词: 沙丘共存, 风况, 沙丘移动, 柴达木盆地

Abstract:

Classical aeolian geomorphology theory holds that each types of dune has individual wind regime and development environments， implying that different types of dunes should not coexist under nearly same wind regime. However， the coexistence of barchan and dome dunes has been observed on both Earth and Mars， contradicting traditional aeolian geomorphology theories， and the development environment and dynamics of such coexisting landforms are currently unclear. This study focuses on the area in the Qaidam Basin where barchan and dome dunes coexist， comprehensively analyzing the morphological characteristics， dynamic changes， and wind regime to explore the causes of their coexistence. The results indicate that the dune morphology in the coexisting areas of the Qaidam Basin is relatively small. Dome dunes are nearly circular or elliptical， while the barchans are characterized fat or short fat. The relationship between the annual migration rate and bottom area of barchan and dome dunes in the same region follows the same power function distribution， and the morphological changes of the dunes exhibit two patterns： evolution from dome dunes to barchan and transformation from barchan to dome dunes. The wind regime is characterized by a bidirectional wind with a distinct prevailing wind and a certain strength of secondary winds. There is a seasonal variation between 78°-95° in the direction of sand transport， and the seasonal variation in the main wind direction or sand transport direction provides the driving force for the coexistence of crescent and dome shaped sand dunes and the transformation of sand dune morphology.

Key words: dune coexistence, wind regime, dune migration, Qaidam Basin

中图分类号:

P931.3

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图/表 11

图1 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存分布及Google Earth影像

Fig.1 Distribution and Google Earth image of coexisting barchan and dome dunes in the Qaidam Basin

图2 沙丘形态参数示意图

Fig.2 Sketch map of dune morphological characteristics

表1 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存区沙丘形态参数

Table 1 Morphologyical characteristics of coexisting barchan and dome dunes

区域

编号

S_b/m²

L_s/W_b

图3 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存区沙丘形态参数概率分布

Fig.3 Probability distribution plots of the morphologyical characteristics of coexisting barchan and dome dunes in the Qaidam Basin

表2 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存区沙丘移动特征参数统计

Table 2 Statistics of dune migration in the coexistence area of barchan and dome dunes in the Qaidam Basin

区域	沙丘类型	移动速率/（m·a^-1）			移动方向/（°）			RDD
区域	沙丘类型	范围	均值	标准差	范围	均值	标准差	RDD
CDM1	新月形	0.5~5.2	3.1	1.2	115.9~157.2	143.4	7.5	139°
CDM1	穹状	3.5~8.1	5.4	1.0	130.7~154.0	143.1	5.5	139°
CDM2	新月形	5.5~13.6	8.0	1.8	154.2~178.7	167.5	6.0	157.7°
CDM2	穹状	8.1~15.7	12.4	2.3	137.9~175.7	155.1	8.6	157.7°

图4 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存区沙丘移动速率与沙丘底面积的关系

Fig.4 The relationship between dune migration rate and base area in the coexistence area of barchan and dome dunes in the Qaidam Basin

图5 柴达木盆地西南区域（CDM1）新月形沙丘和穹状沙丘移动和动态变化（黑色箭头示意由新月形沙丘向穹状沙丘演化的沙丘）

Fig.5 Migration and dynamic changes of barchan and dome dunes in the southwestern Qaidam Basin （CDM1）

图6 柴达木盆地东北部区域（CDM2）新月形沙丘和穹状沙丘移动和动态变化（黑色箭头示意由穹状沙丘向新月形沙丘演化的沙丘）

Fig.6 Migration and dynamic changes of barchan and dome dunes in the northeastern Qaidam Basin （CDM2）

图7 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存区域年输沙玫瑰图

Fig.7 Annual drift potential of coexistence area of barchan and dome dunes in Qaidam Basin

图8 柴达木盆地新月形沙丘和穹状沙丘共存区域季节输沙玫瑰图

Fig.8 Seasonal drift potential of coexistence area of barchan and dome dunes in Qaidam Basin

图9 共存区域新月形沙丘和穹状沙丘底面积分布直方图

Fig.9 Histogram distribution of bottom area in barchan and dome dunes coexisting regions

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