中国西北干旱区典型泥漠地表粒度与矿物组成特征及抗风蚀能力

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00192

摘要/Abstract

摘要：

泥漠是干旱区重要的粉尘释放源区，其地表颗粒粒度、矿物组成对其抗风蚀性能具有重要的影响。本研究选取中国西北干旱区5处典型泥漠，对其地表颗粒物粒度、矿物组成特征及地表力学特性进行了分析。结果表明：（1）泥漠地表颗粒以粉砂为主，含量62.94%~97.44%，平均粒径6.77~5.86 Φ（9.15~17.22 μm），分选介于较差至差区间。（2）各区域泥漠均以氯硅铝钙石、石英以及多种闪石类和长石类矿物为主，且内陆盆地泥漠石英与长石含量高于内陆河流域泥漠。（3）泥漠抗剪强度为57.16~168.42 kPa，硬度25.34~39.59 MPa；内陆盆地泥漠抗剪强度和硬度值显著高于内陆河下游，表现出更强的抗风蚀性能。本研究为揭示不同泥漠粉尘释放机理和释放模式构建提供了基础数据和科学依据。

关键词: 粒度, 矿物, 抗剪强度, 土壤风蚀, 泥漠

Abstract:

Dry playas are significant dust emission sources in arid regions. Their surface grain size and mineral composition critically influence their resistance to wind erosion. This study investigates five typical dry playa surfaces located in the lower reaches of the Tarim River， Shule River， and Beida River inland waterways， as well as in the Beishan and Suhongtu inland basins within the arid northwestern China. We analyzed characteristics of surface grain size， mineral composition， and surface mechanical properties. The results indicate that：（1） The surface particles of dry playas are dominated by silt， with contents ranging from 62.94% to 97.44%， the average grain size ranges from 6.77 Φ to 5.86 Φ （from 9.15 μm to 17.22 μm）， and sorting characteristics fall within the poorly sorted to very poorly sorted range. （2） The mineral composition across all regions is primarily dominated by anorthite， quartz， and various amphibole and feldspar minerals. Notably， the quartz and feldspar content in the inland basin dry playa surfaces is higher than those of the inland river basins. （3） The shear strength of the dry playa surfaces ranges between 57.16 kPa and 168.42 kPa， and the hardness ranges between 25.34 MPa and 39.59 MPa. The shear strength and hardness of the dry playa in inland basins are significantly higher than those in the lower reaches of inland rivers， demonstrating relatively good wind erosion resistance. This study provides fundamental data and a scientific basis for elucidating the dust emission mechanisms and developing emission models for different dry playa surfaces.

Key words: grain size, mineral composition, shear strength, wind erosion, dry playa

中图分类号:

P931.3

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图/表 9

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颗粒类型	粒径/Φ	粒径/μm
砾石	<-1	>2 000
极粗砂	0~-1	1 000~2 000
粗砂	1~0	500~1 000
中砂	2~1	250~500
细砂	3.32~2	100~250
极细砂	4.32~3.32	50 ~100
粉砂	8.96~4.32	2~50
黏土	>8.96	<2

颗粒类型	粒径/Φ	粒径/μm
砾石	<-1	>2 000
极粗砂	0~-1	1 000~2 000
粗砂	1~0	500~1 000
中砂	2~1	250~500
细砂	3.32~2	100~250
极细砂	4.32~3.32	50 ~100
粉砂	8.96~4.32	2~50
黏土	>8.96	<2

区域	平均粒径(M_z)/Φ	分选系数(σ)	偏度(SK)	峰度(K_g)
塔里木河	6.75±0.50	1.82±0.42	-0.12±0.11	1.11±0.26
疏勒河	6.21±0.59	2.16±0.59	-0.42±0.16	0.96±0.23
北大河	6.77±0.11	1.12±0.17	-0.06±0.14	0.91±0.07
北山	6.15±0.43	2.42±0.99	-0.37±0.21	0.86±0.23
苏宏图	5.86±0.78	2.31±0.24	-0.17±0.50	0.81±0.32

区域	平均粒径(M_z)/Φ	分选系数(σ)	偏度(SK)	峰度(K_g)
塔里木河	6.75±0.50	1.82±0.42	-0.12±0.11	1.11±0.26
疏勒河	6.21±0.59	2.16±0.59	-0.42±0.16	0.96±0.23
北大河	6.77±0.11	1.12±0.17	-0.06±0.14	0.91±0.07
北山	6.15±0.43	2.42±0.99	-0.37±0.21	0.86±0.23
苏宏图	5.86±0.78	2.31±0.24	-0.17±0.50	0.81±0.32

矿物	区域
矿物	塔里木河	疏勒河	北大河	北山	苏宏图
氯硅铝钙石	36.63	7.89	12.61	10.82	6.91
石英	10.29	10.19	4.68	19.44	10.40
铁闪石	8.06	10.21	22.37	8.31	1.05
钠长石	6.17	2.66	2.76	8.85	6.03
方解石	5.38	2.72	1.13	2.30	0.67
文石	4.58	2.97	1.59	0.79	0.99
大隅石	3.33	5.61	4.62	5.30	8.39
韭闪石	2.72	3.04	9.03	9.06	4.88
白云母	2.46	4.88	6.49	2.57	5.95
黑云母	2.32	2.45	8.01	6.05	7.09
透长石	2.15	3.92	6.41	7.00	13.23
正长石	2.07	1.27	1.12	4.00	1.54
葡萄石	1.62	7.10	1.39	0.54	0.28
白云石	1.32	3.92	1.35	0.44	0.26
斜长石	1.19	2.24	0.38	1.28	0.24
硬玉	1.19	0.38	0.74	2.30	10.30
镁铝榴石	0.37	1.57	2.00	0.75	0.34
有机质	0.35	7.27	0.71	0.03	0.38
石膏	0.03	0.03	1.01	0.40	10.54