中國阿拉善沙漠和黃土之間物源分析

1、本課題得到高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金資助課題（編號：20060730003）資助。中國阿拉善沙漠和黃土之間物源分析中國阿拉善沙漠和黃土之間物源分析王立強1，李明治11蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點實驗室，蘭州(730000)Email：wanglq04@摘要：摘要：中國北方沙漠、黃土高原和青藏高原是亞洲粉塵釋放的關(guān)鍵區(qū)域，元素示蹤研究表明中國西部沙漠和北部沙漠是亞洲粉塵和黃土高原黃土的主要源區(qū)。通過收集總結(jié)大量的大氣觀測、地球化學(xué)、地形

2、數(shù)據(jù)以及粒度數(shù)據(jù)，對比當(dāng)前研究已得到粉塵的成果和釋放模式，初步認(rèn)為中國黃土物質(zhì)來源于阿拉善高原的巴丹吉林沙漠與騰格里沙漠。這兩個沙漠（包括阿拉善高原的戈壁）的源區(qū)是發(fā)育于祁連山北麓的弱水和石羊河山前沖洪積平原，近地面風(fēng)是粉塵傳輸?shù)桨⒗粕衬椭袊S土的主要動力。物質(zhì)從發(fā)育于祁連山北麓的弱水、石羊河山前沖洪積平原到阿拉善高原沙漠最后到黃土的搬運方式可能是以一種接力棒的型式進(jìn)行的。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：中國黃土、阿拉善高原沙漠、源區(qū)分布、示蹤體系中

3、圖分類號：號：P512.21引言引言前人研究[18]表明沙漠和黃土是同一風(fēng)力作用下的孿生沉積，但因所在生物氣候帶、地形和風(fēng)力大小等條件的差異，兩者在空間上具有明顯的沉積分異，對于兩者物質(zhì)的源區(qū)學(xué)術(shù)界眾說紛紜。我國北方的沙漠和黃土高原作為兩個獨立的環(huán)境地質(zhì)單元，在晚新生代它們應(yīng)有各自的演化歷史，但從更大的時空尺度考慮，二者亦有密切的關(guān)聯(lián)：主要都是由冬季風(fēng)和西風(fēng)從西部和北部沙漠搬運而來。在第四紀(jì)干旱、寒冷的冰期，隨著沙漠的東擴，黃土高原所接

4、受的粉塵堆積通量和粉塵顆粒大小亦相應(yīng)增加；而在溫暖、濕潤的間冰期，粉塵通量和顆粒隨沙漠向西收縮而減小。從這個意義上應(yīng)將我國的沙漠、黃土視為一耦合的環(huán)境體系。中國北方廣泛分布著沙漠、戈壁以及沙化土地，這些地區(qū)主要受高空的西風(fēng)環(huán)流和近地面的東亞季風(fēng)所控制，其中北方向和西北方向的東亞冬季風(fēng)是粉塵產(chǎn)生和輸送的主要驅(qū)動力。從廣義上講，靠近黃土高原北部的戈壁和沙漠以及西北的內(nèi)陸盆地都可能是黃土高原的源區(qū)[19]。那么黃土高原的風(fēng)塵物質(zhì)究竟來自何處呢

5、？Bowler等認(rèn)為柴達(dá)木盆地是黃土高原的重要粉塵源區(qū)，Derbyshire等的工作表明祁連山北部巨大的山麓沖積扇是黃土高原西部黃土的主要源區(qū)，而方小敏等認(rèn)為青藏高原是其東部鄰近地區(qū)和遠(yuǎn)東太平洋地區(qū)的重要粉塵源區(qū)。中國北方粉塵釋放區(qū)是全球粉塵釋放源區(qū)的重要部分，國際上籠統(tǒng)地將中國干旱、半干旱區(qū)視為亞洲粉塵的主要源區(qū)，部分報道特別指出中國黃土高原為主要源區(qū)[3839]。盧演侍等[l4]比較早地提出了黃土源于中國沙漠的論點，張德二[40]根

6、據(jù)歷史時期降塵的天氣學(xué)分析，也指出中國歷史時期的降塵源于沙漠而不是黃土。張小曳等[4]通過對“近源”中國沙漠與“遠(yuǎn)源”高空西風(fēng)粉塵的元素示蹤分析，證明晚第四紀(jì)以來輸入黃土高原的粉塵其源地主要是中國沙漠。所以，黃土的源區(qū)在目前來講仍存在很大爭議，需要進(jìn)一步研究。2相關(guān)證據(jù)相關(guān)證據(jù)2.1大氣監(jiān)測證據(jù)大氣監(jiān)測證據(jù)中國北方的沙塵暴源區(qū)主要分布在河西走廊和阿拉善高原、南疆盆地南緣以及內(nèi)蒙古中部三地區(qū)[9]。張小曳[26]通過統(tǒng)計近40年(1960

7、～1999)3～5月份中國中等、強沙塵暴(持本課題得到高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金資助課題（編號：20060730003）資助。啟忠等[15]通過研究黃土稀土元素地球化學(xué)特征發(fā)現(xiàn)沙漠物質(zhì)與黃土具有相似的REE配分模式，從而證明了黃土源于沙漠的觀點；Sun[16]分析了柴達(dá)木盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地和黃土高原地區(qū)的黃土堆積中一些微量元素的比值和同位素特征及礦物組成，發(fā)現(xiàn)四個地區(qū)黃土的上述特征值都有自己特定的分布區(qū)域，表明了它們的不同

8、物質(zhì)來源區(qū)（圖1）。圖2柴達(dá)木盆地、塔里木盆地、準(zhǔn)噶爾盆地和黃土高原沉積物微量元素特征對比圖（據(jù)Sunetal，2002）Fig2QaidamBasinTarimBasinJunggarBasintheLoessPlateausedimenttraceelementcomparisont同時，張小曳等[5]利用Al、Fe、Mg和Sc作為示蹤元素，通過以上元素的組配特征首次提出西北部沙漠（以塔克拉瑪干沙漠為中心）、北部沙漠高粉塵區(qū)（以巴丹

9、吉林沙漠為主，包括騰格里沙漠及烏蘭布和沙漠）和北部沙漠低粉塵區(qū)這三個區(qū)域為有效粉塵釋放源區(qū)，而古爾班通古特沙漠區(qū)，柴達(dá)木盆地（即青藏高原粉塵區(qū)）被排除在外。眾多學(xué)者的研究表明：就SrNd同位素特征而言，巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠地區(qū)與柴達(dá)木盆地和黃土高原最為吻合，說明巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠和柴達(dá)木地區(qū)的沙漠是黃土高原的可能物源區(qū)，但同位素特征的相似只能說明它們作為物源區(qū)的必要條件，而非充分條件。柴達(dá)木盆地作為一個封閉的地形，無論從地貌還

10、是環(huán)流條件都不太可能對黃土高原的堆積起重要的貢獻(xiàn)[14]。以上所有證據(jù)說明中國黃土的物質(zhì)源區(qū)最大可能就是中國西北的巴丹吉林沙漠和騰格里沙漠。2.3地形證據(jù)：地形證據(jù)：第四紀(jì)冰期的來臨使更多高海拔的年輕造山帶遭受剝蝕而成為黃土的來源物質(zhì)[38]。曾經(jīng)黃土高原的物質(zhì)來源被認(rèn)為來自包括西北三大內(nèi)陸盆地(準(zhǔn)噶爾、塔里木、柴達(dá)木)在內(nèi)的廣闊的沙漠、戈壁地區(qū)，但最新的研究揭示出，源自準(zhǔn)噶爾和柴達(dá)木盆地的粉塵主要由低空氣流搬運，受下風(fēng)方向的山脈阻擋就

11、近堆積成山麓黃土。源自塔里木盆地的粉塵如果被近地面風(fēng)搬運，則不可能移出盆地，而是堆積在昆侖山北麓；但如果被飆升到高空，則被西風(fēng)急流攜帶，移出盆地而降落在北太平洋地區(qū)。無論哪種情況，該盆地的粉塵都不可能對黃土高原有重要貢獻(xiàn)。因此，西北三大內(nèi)陸盆地并非黃土高原的重要物源。如前所述，張小曳[26]認(rèn)為：來自南疆的塔里木盆地的粉塵對黃土高原的貢獻(xiàn)極小。由于該盆地北、西、南3個方向均被平均海拔在4000～5000m左右的高山所阻擋，僅在東部有一通