为解决库布齐沙漠沙丘物质来源与沉积环境判别问题,内蒙古农业大学沙漠治理学院研究人员系统采集了396个采样区的表层沉积物样本,通过激光粒度分析(Mastersizer 3000)构建了首个覆盖全沙漠的沙丘粒度数据库。研究揭示了区域粒度参数差异(如中值粒径Mz为2.44φ)及沉积环境(风成为主,占比58%),为沙漠演化、沙源追溯及风成环境重建提供了重要数据支撑。
风沙地貌的形成与演化一直是沙漠研究的核心问题,而沉积物作为其物质基础,隐藏着沙丘发育的关键信息。库布齐沙漠作为中国第七大沙漠,其复杂的沙丘类型(如抛物线形沙丘、新月形沙丘链等)和东西向差异显著的地貌特征,使得沙源追溯与沉积环境解析充满挑战。尽管前人通过同位素示踪或模型模拟提出黄河改道、高原物源等假说,但缺乏全沙漠尺度、多类型沙丘的粒度数据支持。
针对这一空白,内蒙古农业大学沙漠治理学院的研究团队开展了系统性研究。通过覆盖库布齐沙漠全域的396个采样区(共1980份样本),结合激光粒度分析技术(Mastersizer 3000,测量范围0.01-3500μm),构建了首个综合性沙丘粒度数据库。研究采用Folk-Ward公式计算粒度参数(如均值粒径Mz、分选系数σ),并应用Sahu判别函数区分沉积环境,揭示了沙丘形成的动力学机制与物质来源特征。
区域粒度参数差异数据显示,库布齐沙漠以细砂(占比74%)和中砂(10%)为主,西北缘七星湖区域因古黄河摆动遗留粗颗粒物质,而达拉特旗周边河流汇入区则以细粒沉积为主。粒度参数Mz(2.44φ)与分选性(σ=0.68φ)表明,沙漠整体介于巴丹吉林沙漠(粗粒)与塔克拉玛干沙漠(细粒)之间,分选性略逊于全球典型沙漠。
沉积环境判别通过Sahu判别函数(Y1-Y4)识别出风成沉积(58%)、浅海/湖相沉积(16%)和浊流沉积(13%)。其中,"浅海沉积"实际反映湖泊环境(如七星湖区),而河流相沉积与黄河历史冲积扇分布高度重合,印证了黄河物源对东部沙漠的贡献。
沙丘类型对比抛物线形沙丘(Mz=2.14φ)与纳米布沙漠线性沙丘相近,但分选性较差(σ=0.67φ);灌丛沙堆的负偏度(SKG=-0.12)揭示其受水力冲刷与粗粒混杂的影响。网状沙丘链的负偏态分布则与气流分离导致的背风坡粗颗粒堆积有关。
结论与意义该研究首次完整揭示了库布齐沙漠沙丘粒度特征的空间分异规律,明确了黄河冲积物与局地风动力协同控制沙丘发育的机制。数据库的开放性为全球沙漠对比研究(如粒度参数Mz与σ的跨区域分析)提供了基准数据,同时为沙漠化防治与生态修复(如灌丛固沙效果评估)奠定了科学基础。成果发表于《Scientific Data》,标志着中国沙漠研究在数据共享与标准化实践方面的重要进展。