Physicochemical characteristics and sedimentary environment of honeycomb dunes in Gurbantunggut Desert

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00106

Journal of Desert Research ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (2): 14-24.DOI: 10.7522/j.issn.1000-694X.2021.00106

Previous Articles Next Articles

Physicochemical characteristics and sedimentary environment of honeycomb dunes in Gurbantunggut Desert

Chong Gao¹(), Zhibao Dong¹(), Weige Nan¹, Zhengyao Liu¹^,², Chunming Zhu¹, Xiaozhi Wang¹, Nan Xiao³, Xin Zhang¹

^1.School of Geography and Tourism，Shaanxi Normal University，Xi’an 710119，China
^2.Shaanxi Institute of Geo-Environment Monitoring，Shaanxi Institute of Geological Survey，Xi’an 710054，China
^3.College of Geographical Sciences，Inner Mongolia Normal University，Hohhot 010022，China

Received:2021-07-01 Revised:2021-08-13 Online:2022-03-20 Published:2022-03-30
Contact: Zhibao Dong

Abstract

Abstract:

In this paper， the characteristics of grain size， elements and Micromorphology of surface sediments of honeycomb dunes in Gurbantunggut Desert are sampled and analyzed， and its sedimentary environment is discussed. The results show that：（1） The surface sediments of honeycomb dunes in Gurbantunggut Desert are mainly fine sand； The major elements are depleted， and the trace element Co is enriched obviously； The chemical alteration index （CIA） is close to the average value of the upper continental crust； The roundness of quartz sand particles is moderate， and the micro morphological characteristics are mainly dished pits and irregular impact pits. （2） The northeast of the study area has the largest average particle size and the worst sorting performance； Serious loss of major elements； The micromorphological characteristics are the most complex； The CIA value in the west of the study area is the lowest. The average particle size increases from the toe of the windward slope to the top of the slope and decreases on the leeward slope； There was no significant difference between elements and micro morphological characteristics. （3） The sedimentary physicochemical characteristics show that the desert is in the early stage of continental weathering. The arid climate conditions make the surface components of sand dunes lack effective chemical weathering， and the sedimentary environment is complex， dominated by aeolian machinery.

Key words: honeycomb dunes, sediment, grain size, geochemical elements, micromorphology

CLC Number:

P931.3

Chong Gao, Zhibao Dong, Weige Nan, Zhengyao Liu, Chunming Zhu, Xiaozhi Wang, Nan Xiao, Xin Zhang. Physicochemical characteristics and sedimentary environment of honeycomb dunes in Gurbantunggut Desert[J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(2): 14-24.

Figures/Tables 10

References 47

1	吴正.风沙地貌与治沙工程学［M］.北京：科学出版社，2003：236-254.
2	董治宝，苏志珠，钱广强，等.库姆塔格沙漠风沙地貌［M］.北京：科学出版社，2011：177-309.
3	Ellwood J M， Evans P D， Wilson I G.Small scale aeolian bedforms［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1975，45：554-561.
4	Livingstone I.Grain-size variation on a ‘complex’ linear dune in Namib Desert［C］//Frostick L E，Reid I.Desert Sediments：Ancient and Modern.Oxford，UK：Blackwell，1987：281-291.
5	Wang X M， Dong Z B， Zhang J W，et al.Grain size characteristics of dune sands in the central Taklimakan Sand Sea［J］.Sedimentary Geology，2003，161：1-14.
6	Friedman G.Distinction between dune，beach，and river sands from their textural characteristics［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1961，31：514-529.
7	Ahlbrandt T S.Textural parameters of eolian deposites［M］//McKee E.A Study of Global Sand Seas.Honululu，USA：University Press of the Pacific，1979：21-51.
8	Visher G S.Grain-size distributions and depositional processes［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1969，39（3）：1074-1106.
9	徐志伟，鹿化煜，赵存法，等.库姆塔格沙漠地表物质组成、来源和风化过程［J］.地理学报，2010，61（1）：53-59.
10	陈丽华，缪昕，魏宝和.扫描电镜在石油地质上的应用［M］.北京：石油工业出版社，1990：51-57.
11	戴枫年.石英砂粒表面微结构特征的研究［J］.中国沙漠，1986，6（3）：20-23.
12	Krinsley D H， Doornkamp J C.Atlas of quartz sand surface textures［M］.New York，USA：Cambridge University Press，1973：5-102.
13	谢又予，崔之久，李洪云，等.中国石英砂表面结构特征图谱［M］北京：海洋出版社，1984：5-33.
14	王贵勇，哈斯.古尔班通古特沙漠蚀余沙丘的发现及其意义［J］.第四纪研究，2002，22（3）：294.
15	周宏飞，肖祖炎，姚海娇，等.古尔班通古特沙漠树枝状沙丘土壤水分时空变异特征［J］.水科学进展，2013，24（6）：771-777.
16	季方，叶玮，魏文寿.古尔班通古特沙漠固定与半固定沙丘成因初探［J］.干旱区地理，2000，23（1）：32-36.
17	王雪芹，雷加强.古尔班通古特沙漠半固定沙垄面的蚀积特征［J］.干旱区研究，1998，15（1）：35-39.
18	钱亦兵，吴兆宁.古尔班通古特沙漠环境研究［M］.北京：科学出版社，2010：1-144.
19	王逢桂.新疆子午沙鼠一新亚种［J］.动物分类学报，1981（1）：104-105.
20	王思博，范福来，乔璋，等.古尔班通古特沙漠东北部冬牧场鼠害调查［J］.新疆农业科学，1983（3）：39-40.
21	俞家荷.大沙鼠对库尔班通古特沙漠草地的破坏作用及其防治［J］.中国草原与牧草，1985（1）：54-56.
22	立运，昌笃.新疆生物土壤沙漠研究所继续进行准噶尔盆地荒漠植被考察［J］.植物生态学与地植物学丛刊，1982（1）：86.
23	张立运.古尔班通古特沙漠中的沙生和耐沙植物［J］.干旱区地理，1985，8（1）：2.
24	魏文寿.沙漠表层粒度与水热变化的环境效应分析：以古尔班通古特沙漠为例［J］.沉积学报，1998（1）：152-156.
25	刘华训，汤奇成.开发我国西北干旱地区的前景［J］.科学，1987（3）：210-216.
26	阿扎买提，于振江.牧道供水工程及近期内古尔班通古特沙漠草原开发的探讨［J］.干旱区研究，1988，11（2）：55-57.
27	陈大中.在古尔班通古特沙漠中敷设管道［J］.石油工程建设，1989（5）：9-12.
28	中国科学院治沙队.治沙研究第3号［M］.北京：科学出版社，1964：7-26.
29	钟德才.中国沙海动态演化［M］.兰州：甘肃文化出版社，1998：29-67.
30	吴正.准噶尔盆地沙漠地貌发育的基本特征［M］//中国地理学会.1960年全国地理学术会议论文选集（地貌）：北京：科学出版社，1962：16-25.
31	周颖，曹月娥，杨建军，等.古尔班通古特沙漠东缘风沙流结构特征［J］.水土保持学报，2016，30（3）：78-83.
32	魏文寿，刘明哲.古尔班通古特沙漠现代沙漠环境与气候变化［J］.中国沙漠，2000，20（2）：77-83.
33	周宏飞，周宝佳，代琼.古尔班通古特沙漠植物雾凇凝结实验研究［J］.水科学进展，2010，21（1）：65-71.
34	刘铮瑶，董治宝，赵杰，等.人工固沙措施对沙丘沉积物特征及土壤养分的影响［J］.生态学报，2020（4）：1-9.
35	Lancaster N.Geomorphology of Desert Dunes［M］.New York，USA：Routledge，1995：88-89.
36	陈国祥，董治宝，崔徐甲，等.毛乌素沙地中部风成沙的组成与微形态特征［J］.中国沙漠，2018，38（3）：473-483.
37	Folk R L， Ward W C.Brazos River bar：a study in the significance of grain size parameters［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1957，27：3-26.
38	Sahu B K.Depositional mechanisms from the size analysis of clastic sediments［J］.Journal of Sedimentary Petrology，1964，34（1）：73-83.
39	陈国祥.毛乌素沙地风成沉积物沉积学特征［D］.西安：陕西师范大学，2019：41-44.
40	郑海飞，郝瑞霞.普通地球化学［M］.北京：北京大学出版社，2007：147-149.
41	Nesbitt H W， Young G M.Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites［J］.Nature，1982，299（5885）：715-717.
42	Nesbitt H W， Young G M.Prediction of some weathering trends of plutonic and volcanic rocks based on thermodynamic and kinetic considerations［J］.Geochimica et Cosmochimica Acta，1984，48（7）：1523-1534.
43	毛沛妮，庞奖励，黄春长，等.汉江上游黄土常量元素地球化学特征及区域对比［J］.地理学报，2017，72（2）：279-291.
44	李徐生，韩志勇，杨守业，等.镇江下蜀土剖面的化学风化强度与元素迁移特征［J］.地理学报，2007（11）：1174-1184.
45	罗万银，董治宝，钱广强，等.戈壁表层沉积物地球化学元素组成及其沉积意义［J］.中国沙漠，2014，34（6）：1-13.
46	张正偲，董治宝，赵爱国.人工模拟戈壁风沙流与风程效应观测［J］.中国科学：地球科学，2011，41（10）：1505-1510.
47	朱春鸣，董治宝，刘铮瑶，等.古尔班通古特沙漠树枝状沙丘沉积物粒度和微形态特征的空间分异［J］.中国沙漠，2021，41（2）：9-18.

元素	迎风坡坡脚		迎风坡坡中		坡顶		背风坡坡中		背风坡坡脚
元素	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差
SiO₂	63.53	4.23	63.79	4.46	65.47	6.17	62.78	2.30	62.59	2.96
Al₂O₃	7.45	1.17	7.84	1.09	7.13	1.41	7.59	0.85	7.89	0.85
K₂O	2.06	0.35	2.02	0.24	1.95	0.37	2.00	0.30	2.03	0.26
Na₂O	1.94	0.38	2.11	0.36	2.01	0.51	2.08	0.29	2.12	0.32
CaO	1.89	0.58	1.88	0.62	1.57	0.50	1.71	0.40	1.86	0.47
Fe₂O₃	1.72	0.63	1.78	0.63	1.60	0.71	1.68	0.55	1.77	0.55
MgO	0.85	0.33	0.90	0.35	0.68	0.35	0.83	0.27	0.90	0.28
TiO₂	0.19	0.06	0.19	0.05	0.18	0.07	0.18	0.05	0.19	0.05
P₂O₅	0.10	0.02	0.10	0.02	0.08	0.02	0.10	0.01	0.10	0.01
MnO	0.05	0.01	0.04	0.01	0.05	0.02	0.04	0.01	0.04	0.01

元素	迎风坡坡脚		迎风坡坡中		坡顶		背风坡坡中		背风坡坡脚
元素	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差
SiO₂	63.53	4.23	63.79	4.46	65.47	6.17	62.78	2.30	62.59	2.96
Al₂O₃	7.45	1.17	7.84	1.09	7.13	1.41	7.59	0.85	7.89	0.85
K₂O	2.06	0.35	2.02	0.24	1.95	0.37	2.00	0.30	2.03	0.26
Na₂O	1.94	0.38	2.11	0.36	2.01	0.51	2.08	0.29	2.12	0.32
CaO	1.89	0.58	1.88	0.62	1.57	0.50	1.71	0.40	1.86	0.47
Fe₂O₃	1.72	0.63	1.78	0.63	1.60	0.71	1.68	0.55	1.77	0.55
MgO	0.85	0.33	0.90	0.35	0.68	0.35	0.83	0.27	0.90	0.28
TiO₂	0.19	0.06	0.19	0.05	0.18	0.07	0.18	0.05	0.19	0.05
P₂O₅	0.10	0.02	0.10	0.02	0.08	0.02	0.10	0.01	0.10	0.01
MnO	0.05	0.01	0.04	0.01	0.05	0.02	0.04	0.01	0.04	0.01

元素	迎风坡坡脚		迎风坡坡中		坡顶		背风坡坡中		背风坡坡脚
元素	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差
Ba	361.68	73.02	347.45	79.27	339.14	101.08	343.50	80.36	340.31	74.58
Sr	137.58	34.57	141.49	33.97	129.77	41.66	138.33	30.41	143.25	28.94
Zr	116.78	30.73	123.00	24.55	105.75	35.86	103.25	19.87	120.26	21.99
Rb	63.29	9.64	62.79	7.21	59.65	8.88	62.97	7.24	63.72	6.64
V	35.73	11.67	36.62	11.82	33.15	14.84	34.00	10.08	36.03	11.07
Cr	34.53	21.07	34.58	20.22	33.95	29.31	32.53	19.29	29.97	23.73
Co	23.37	21.53	27.53	23.45	41.41	30.12	25.00	15.98	25.65	16.22
Zn	21.40	9.70	22.02	9.60	18.55	10.28	20.85	7.91	22.34	8.13
Y	14.11	2.51	14.54	2.57	13.43	2.60	13.53	2.01	14.24	2.25
Pb	14.10	2.36	14.77	2.12	13.76	2.21	13.97	2.15	14.29	1.70
La	11.15	3.87	13.84	4.58	9.96	3.00	10.85	4.19	10.71	3.24
Ni	7.21	2.95	7.72	2.85	6.55	2.88	6.94	2.34	7.66	2.50
Cu	6.95	3.64	7.00	3.62	5.95	4.11	6.29	3.44	6.82	3.45
Nb	4.75	1.34	4.59	0.93	4.47	1.48	3.98	0.99	4.46	0.87
Th	1.47	1.59	1.42	1.47	1.24	0.98	1.08	0.68	1.69	1.66

元素	迎风坡坡脚		迎风坡坡中		坡顶		背风坡坡中		背风坡坡脚
元素	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差	平均值	标准差
Ba	361.68	73.02	347.45	79.27	339.14	101.08	343.50	80.36	340.31	74.58
Sr	137.58	34.57	141.49	33.97	129.77	41.66	138.33	30.41	143.25	28.94
Zr	116.78	30.73	123.00	24.55	105.75	35.86	103.25	19.87	120.26	21.99
Rb	63.29	9.64	62.79	7.21	59.65	8.88	62.97	7.24	63.72	6.64
V	35.73	11.67	36.62	11.82	33.15	14.84	34.00	10.08	36.03	11.07
Cr	34.53	21.07	34.58	20.22	33.95	29.31	32.53	19.29	29.97	23.73
Co	23.37	21.53	27.53	23.45	41.41	30.12	25.00	15.98	25.65	16.22
Zn	21.40	9.70	22.02	9.60	18.55	10.28	20.85	7.91	22.34	8.13
Y	14.11	2.51	14.54	2.57	13.43	2.60	13.53	2.01	14.24	2.25
Pb	14.10	2.36	14.77	2.12	13.76	2.21	13.97	2.15	14.29	1.70
La	11.15	3.87	13.84	4.58	9.96	3.00	10.85	4.19	10.71	3.24
Ni	7.21	2.95	7.72	2.85	6.55	2.88	6.94	2.34	7.66	2.50
Cu	6.95	3.64	7.00	3.62	5.95	4.11	6.29	3.44	6.82	3.45
Nb	4.75	1.34	4.59	0.93	4.47	1.48	3.98	0.99	4.46	0.87
Th	1.47	1.59	1.42	1.47	1.24	0.98	1.08	0.68	1.69	1.66

沉积环境	特征标志	迎风坡	坡顶	背风坡
机械作用	蝶形坑和蛇曲脊	11.12	16.29	18.70
	麻坑	7.78	10.83	2.10
	V形坑	0.96	1.33	2.44
	新月形撞击坑	1.17	1.50	0.00
	不规则撞击坑	12.34	4.96	8.20
	直撞击坑	1.03	0.00	0.00
	裂纹	0.44	1.38	0.30
	擦痕	4.17	3.50	3.60
化学作用	硅质球	0.34	0.00	0.00
	硅质鳞片	0.00	0.00	0.40
	硅沉淀	1.39	9.08	0.00

Physicochemical characteristics and sedimentary environment of honeycomb dunes in Gurbantunggut Desert

RichHTML

PDF

Knowledge

Abstract

Cite this article

share this article

Figures/Tables 10

References 47

Related Articles 15

Recommended Articles

Metrics

Comments

[1]	Yongchong Lin, Guijin Mu, Liling Chen, Chuna Wu, Lishuai Xu. Sorting characteristics and its implication of the grain size of modern atmospheric dust deposition near the surface of the Cele Oasis， Xinjiang， China [J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(1): 139-146.
[2]	Mengjun Hu, Dengyou Zheng, Tianqi Ji, Jing Zhuang, Wenli Sun. Geochemical characteristics of major element oxides and environmental evolution inferred from lacustrine sediments in Gonghe Basin， China during the early Late Pleistocene [J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(1): 147-157.
[3]	Jie Yin, Hasi Eerdun, Jing An, Yanguang Zhou, Rina Hu, Zifeng Wu. Geomorphologic significance of airflow and sand transport around an Artemisia ordosica nebkha in the Ordos Plateau， China [J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(1): 184-195.
[4]	Hui Zhao, Hongyu Yang, Xingfan Wang, Keqi Wang. Geochronology of the typical sediments in the Badain Jaran Desert： the progress and issues [J]. Journal of Desert Research, 2022, 42(1): 57-65.
[5]	Ke Xie, Hui Yin. The characteristic of grain-size in Ejina Basin and associated sedimentary dynamic environmental analysis [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(6): 111-119.
[6]	Meihui Pan, Zewen Hao, Yuhan Qi, Annan Yang, Yougui Chen, Chenlu Li. Grain size characteristics of moving dune in different geomorphological locations in Pengqu Basin， Tibet， China [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(6): 138-147.
[7]	Qinni Huang, Zhibao Dong, Nan Xiao, Miaoyan Feng, Huanyu Shi, Guoxiang Chen, Ziyi Bai, Xin Zhang, Chong Gao, Xiaozhi Wang. Sediments and morphology of coastal Spinifex littoreus nebkhas on Jingxinjiao beach of Hainan Island， China [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(6): 157-168.
[8]	Haiyun Yu, Zhengcai Zhang, Zhijun Wang. Sediment grain size characteristics at extinct lakes in the south Alxa， China [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(4): 177-184.
[9]	Yan Zhang, Pengfei Ma, Lin Zeng, Aimin Liang, Zhengcai Zhang. Study on silt and clay provenance in the Yarlung Zangbo River middle reaches using sediment physicochemical characteristics [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(3): 92-100.
[10]	Chunming Zhu, Zhibao Dong, Zhengyao Liu, Nan Xiao, Junhuai Yang, Miaoyan Feng. Grain size and micro-morphology characteristics of the surface ediments of dendritic sand dunes in the Gurbantunggut Desert [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(2): 9-18.
[11]	Xiangjie Li, Zhiwen Li, Jiangzhen Zhan, Li Sun, Lan Du, Chu Hou. Grain size characteristics and influencing factors of sediments in the Houtian sandy land of Nanchang， China [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(2): 92-99.
[12]	Pengfei Ma, Zhengcai Zhang, Qunpei Lunzhu, Jiajia Gao, Rui Dai, Wang Ci, Kaijia Pan. Analysis on the sand transport wind power conditions and suggestions on the sand disaster preventions in the middle reaches of Yarlung Zangbo River， China [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(1): 10-18.
[13]	Mingzhu Zhao, Ruiping Zu, Junzhan Wang, Lihai Tan. Grain size characteristics of sediment along the Hami-Lop Nor Railway [J]. Journal of Desert Research, 2021, 41(1): 19-27.
[14]	Qingjie Han, Caiyuan Hao, Jianjun Qu, Hongjie Zhang, Fucheng Zhou. Characteristics of three-dimensional flow field and sand control efficiency at typical sand control engineering area along the Linhe-Hami Railway [J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(6): 1-12.
[15]	Zhenyan Liu, Chunping Chang, Zhongling Guo, Jifeng Li, Rende Wang, Qing Li, Yapeng Huang, Xu Li, Jun Liu, Zhensheng Su. A comparative study on field test of sand collectors [J]. Journal of Desert Research, 2020, 40(6): 33-42.