库姆塔格沙漠南北两侧中砂至粗粉砂矿物特征及其物源指示

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00008

摘要/Abstract

摘要：

对采自库姆塔格沙漠核心区南北两侧的51个点位、73个风沙样品（表层、次表层和浅剖面）进行了粒度分析、密度测试以及1~5 Φ宽粒径多粒级碎屑矿物重液分离和显微鉴定。结果显示：库姆塔格沙漠中的流动沙丘主要成分是中细砂，沉积物的平均密度为2.63 g·cm^-3，暗色颗粒约30%是重组分，以岩屑为主，含有少量重矿物。沉积物中的重组分含量、矿物种类数，石英、碳酸盐类、闪石族、帘石族、稳定重矿物类和铁质金属矿物类等的矿物含量以及Q/F、Q/（F+L）、ZTR和UM/SM矿物指数随着粒径变小而增大；而轻、重组分中的岩屑、斜长石和钾长石等含量以及重矿物指数GZi随粒径变小而减小。1~5 Φ碎屑中轻矿物有10种，以石英和斜长石为主；重矿物有35种，以绿帘石、角闪石和褐铁矿为主，石榴子石为特征矿物；轻、重组分中岩屑均占据很高至较高的含量。研究区沉积物成熟度很低，沙漠北部略高于南部。矿物特征和矿物指标皆表明沙漠沙北部比南部经历更为强烈的风化磨蚀和沉积分选，风沙碎屑可能主要来源于沙漠南部毗邻的阿尔金山，是古今冲洪积物和古湖相沉积物由风力驱动活化而成的近地转沙再沉积。

关键词: 重矿物, 轻矿物, 矿物成熟度, 物源, 库姆塔格沙漠

Abstract:

Identification of detrital heavy minerals was carried out using a multiple-window grain size strategy range of 1-5 Φ wide on 73 aeolian sand samples （surface， subsurface， and shallow sections） from 51 sites in the core area of the Kumtagh Desert located in the north and south regions. The samples were consequently subjected to particle size analysis and density testing for certain specimens. The findings indicate that the dominant constituent of the shifting dune in the Kumtagh Desert is medium-fine sand， exhibiting an average sediment density of 2.63 g·cm^-3， approximately 30% of the dark particles comprise heavy components， primarily composed of rock debris and containing a minor proportion of heavy minerals. The number of mineral species， the contents of heavy components， quartz， carbonates， amphibole group， epinete group， stable heavy minerals and ferric metal minerals， as well as the mineral indices of Q/F， Q/（F+L）， ZTR and UM/SM in sediments exhibit an increase with decreasing particle size. Conversely， the content of rock debris， plagioclase， potassium feldspar， and the heavy mineral index GZi in light and heavy fractions exhibited respectively a decrease corresponding to the reduction in particle size. The 1-5 Φ detrites contain a total of 10 light minerals， predominantly quartz and plagioclase. Among the heavy minerals， there are 35 different types， with epidote， hornblende， and limonite being the most abundant， while garnet stands out as the characteristic mineral. The concentration of both light and heavy rock debris is significantly high. The sediment maturity in the study area is significantly low， with a slightly higher level observed in the northern part of the desert compared to the southern part. Both mineral characteristics and mineral indexes indicate that the sand in the northern region has undergone more intense weathering and sedimentary sorting than its counterpart in the south. The aeolian sand debris primarily originates from the Altyn Tagh， which is adjacent to the southern part of the desert. This sand can be considered as "turn into desert sand near the source" redeposited through wind-driven activation of ancient and modern alluvial and palaeo-lacustrine sediments.

Key words: heavy minerals, light minerals, mineral maturity, provenance, Kumtagh Desert

中图分类号:

P931.3

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图/表 10

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密度区间/ (g·cm^-3)	YDⅡ（沙漠北部台地平沙地样品）						20YQ（羽毛状沙丘样品）
密度区间/ (g·cm^-3)	粒度/Φ	黑色	灰色	褐色	黄色	白色	迎2	迎6	背2白	背4白
<2.50	0.5~1.0	—	0.02	0.11	0.32	3.31	0.22	0.53	0.17	0.70
2.50~2.60		1.02	4.17	20.38	20.05	4.30	31.20	37.61	26.51	22.41
2.60~2.70		34.44	63.69	73.33	72.04	89.95	62.90	55.58	68.27	72.15
2.70~2.80		28.65	17.00	4.49	3.20	1.73	3.14	3.72	3.70	2.50
2.80~2.90		15.10	5.68	0.83	1.70	0.71	1.23	0.92	0.76	0.68
2.90~3.00		10.39	4.58	0.75	1.20	—	1.31	0.70	0.53	0.80
3.00~3.10		0.01	3.98	0.11	1.49	—	—	0.80	0.06	0.75
3.10~3.20		7.39	0.88	—	—	—	—	0.01	—	—
3.20~3.30		3.00	—	—	—	—	—	0.14	—	—
加权密度 /(g·cm^-3)	0.5~1.0	2.79	2.71	2.64	2.65	2.64	2.63	2.62	2.63	2.64
	0.0~0.5	2.71	2.67	2.60	2.63	2.65
	-0.5~0.0	2.66	2.64	2.62	2.63	2.65
	-1.0~-0.5	2.67	2.64	2.61	2.63	2.55

密度区间/ (g·cm^-3)	YDⅡ（沙漠北部台地平沙地样品）						20YQ（羽毛状沙丘样品）
密度区间/ (g·cm^-3)	粒度/Φ	黑色	灰色	褐色	黄色	白色	迎2	迎6	背2白	背4白
<2.50	0.5~1.0	—	0.02	0.11	0.32	3.31	0.22	0.53	0.17	0.70
2.50~2.60		1.02	4.17	20.38	20.05	4.30	31.20	37.61	26.51	22.41
2.60~2.70		34.44	63.69	73.33	72.04	89.95	62.90	55.58	68.27	72.15
2.70~2.80		28.65	17.00	4.49	3.20	1.73	3.14	3.72	3.70	2.50
2.80~2.90		15.10	5.68	0.83	1.70	0.71	1.23	0.92	0.76	0.68
2.90~3.00		10.39	4.58	0.75	1.20	—	1.31	0.70	0.53	0.80
3.00~3.10		0.01	3.98	0.11	1.49	—	—	0.80	0.06	0.75
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3.20~3.30		3.00	—	—	—	—	—	0.14	—	—
加权密度 /(g·cm^-3)	0.5~1.0	2.79	2.71	2.64	2.65	2.64	2.63	2.62	2.63	2.64
	0.0~0.5	2.71	2.67	2.60	2.63	2.65
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	-1.0~-0.5	2.67	2.64	2.61	2.63	2.55

样品系列/样数	1~2 Φ	2~3 Φ	3~4 Φ	4~5 Φ
阿奇克谷地南缘阶地AGJD表层/n=6	0.95	1.76	4.54	4.25
北部台地SBTD表层/n=10	2.12	2.18	5.51	12.91
北部台地SBTD次表层/n=8	1.83	2.07	5.46	11.76
北部台地SBTD2剖面/n=6	1.25	2.05	5.13	4.24
北部台地SBTD6剖面/n=11	1.78	2.18	5.30	12.83
羽毛状沙丘20YQ表层/n=18	1.99	2.54	6.10	8.94
南缘冲洪积物表层+阶地剖面/n=9	4.86	5.13	7.07	9.46
南缘沙丘SNQ2+SNQ3表层/n=9	6.69	3.95	8.26	10.27

样品系列/样数	1~2 Φ	2~3 Φ	3~4 Φ	4~5 Φ
阿奇克谷地南缘阶地AGJD表层/n=6	0.95	1.76	4.54	4.25
北部台地SBTD表层/n=10	2.12	2.18	5.51	12.91
北部台地SBTD次表层/n=8	1.83	2.07	5.46	11.76
北部台地SBTD2剖面/n=6	1.25	2.05	5.13	4.24
北部台地SBTD6剖面/n=11	1.78	2.18	5.30	12.83
羽毛状沙丘20YQ表层/n=18	1.99	2.54	6.10	8.94
南缘冲洪积物表层+阶地剖面/n=9	4.86	5.13	7.07	9.46
南缘沙丘SNQ2+SNQ3表层/n=9	6.69	3.95	8.26	10.27

样品（样数）	鉴定粒级	石英 /%	斜长石 /%	钾长石 /%	方解石 /%	白云石 /%	常见轻矿物合计/%	轻岩屑 /%	Q/F	Q/(F+L)
阿奇克谷地南缘阶地+ 台地表层 /次表层（n=24）	1~2 Φ	34.98	22.95	16.83	0.13	0.29	75.18	24.83	0.88	0.54
	2~3 Φ	38.09	24.09	18.35	0.44	0.44	81.41	18.57	0.90	0.62
	3~4 Φ	47.52	19.69	14.72	4.51	1.58	88.02	11.84	1.38	1.03
	4~5 Φ	47.86	20.20	11.02	9.87	3.93	92.88	6.34	1.53	1.27
	加权平均值	42.66	21.06	16.93	1.93	1.23	83.81	16.48	1.18	0.83
羽毛状沙丘 20YQ （n=18）	1~2 Φ	30.22	24.21	14.16	0.01	0.04	68.64	31.36	0.79	0.43
	2~3 Φ	40.93	24.88	17.11	0.58	0.30	83.80	16.15	0.97	0.70
	3~4 Φ	46.62	23.07	13.29	4.69	0.78	88.45	11.45	1.28	0.98
	4~5 Φ	48.34	22.17	10.44	8.88	1.85	91.68	7.85	1.48	1.19
	加权平均值	38.57	24.27	14.81	1.61	0.35	79.61	20.34	1.00	0.69
南缘沙丘 Q2+Q3 （n=9）	1~2 Φ	17.49	23.87	15.51	1.30	0.69	58.86	41.12	0.44	0.22
	2~3 Φ	28.49	26.22	19.25	0.72	0.55	75.23	24.77	0.63	0.41
	3~4 Φ	46.67	19.42	13.32	4.36	1.21	84.98	15.02	1.43	0.98
	4~5 Φ	51.24	21.94	7.07	8.30	1.97	90.52	8.90	1.77	1.35
	加权平均值	32.61	24.13	17.13	1.89	0.80	76.56	23.43	0.85	0.56
沙漠南缘冲洪积物（n=3）	1~2 Φ	14.24	25.04	9.05	1.22	2.44	51.99	48.01	0.43	0.17
	2~3 Φ	26.50	28.27	10.96	2.41	2.00	70.14	29.77	0.68	0.40
	3~4 Φ	49.46	18.53	11.73	4.08	2.58	86.38	13.55	1.64	1.13
	4~5 Φ	49.35	21.34	7.33	10.70	2.79	91.51	7.56	1.75	1.36
	加权平均值	33.90	23.10	10.96	3.03	2.42	73.41	26.51	1.06	0.69