雅丹地貌的形态以及形成研究

...雅丹地貌的形态以及形成研究姓名吴小青学号X31314015专业2013级地质学安徽大学资源与环境工程学院2016年5月8日雅丹地貌的形态以及形成研究吴小青（安徽大学资源与环境工程学院2016.5.8）YadanlandformsofformandformedresearchCholeWu(SchoolofResourcesandEnvironmentalEngineering,AnhuiUniversity)9摘要：日新月异、变化多端的雅丹地貌是干旱荒漠区的重要地貌景观，观之令人浮想联翩、感慨万千，它不仅有很好的观赏价值，由于雅丹地貌出现于干旱荒漠地而且通常是在有深厚沉积物的湖积平原上发育而成，它是自然界中风和水不断作用的杰作，因此对认识荒漠区的演变有重大的科研意义。2002年初我国已将甘肃敦煌雅丹地貌作为国家级地质公园给予开发和保护!由此可见雅丹地貌的存在所具有的重大意义。本文拟从雅丹地貌的形成过程，形态，全球分布情况，我国最美的雅丹地貌以及目前对其研究所存在的缺陷这几个方面来展开叙述。关键词：雅丹定义雅丹形成形态分布情况雅丹的消失发育研究缺陷最美雅丹Abstract:Changing,andvariedofYadanlandformsisdroughtdesertdistrictofimportantlandformslandscape,viewsofwasimagination,andfilledwithemotion,itnotonlyhasisgoodofornamentalvalue,duetoYadanlandformsappearedYudroughtdeserttoandusuallyisinhasdeepdepositionrealofLakeproductplainShangdevelopmentandinto,itisnaturestrokeandwaterconstantlyroleofmasterpiece,soonawarenessdesertdistrictofevolutionhasmajorofresearchmeaning.2002beginningofyardanglandformasanationalgeologicalparkinDunhuang,Gansuprovincehasbeendevelopingandprotecting!soyardanglandformbythepresenceofmajorsignificance.Articleyardanglandformformation,morphology,globaldistribution,themostbeautifulofyardanglandformandcurrentlyonitsexistingdefectdescribedintheseareastolaunch.Keywords:YadandefineYadanformdisappearedanddevelopmentstudyofmorphologicaldistributionofYadandefectmostbeautifulYadan0引言风蚀垄槽，即雅丹是典型的风蚀正地貌形态，最初是指形成于塔克拉玛干沙漠东北部，由干涸的湖底沉积物干缩形成的龟裂，再经风蚀作用改造形成的沟垄纵横的地形。雅丹为维吾尔语，意为“险峻的土丘”。而现今的雅丹地貌是干旱气候区一种地貌的代名词，是指风蚀沟壑纵横，断桓残丘经纬，似迷宫状的地貌形态，它既可由湖泊沉积物改造而来，也可由洪积物、冲积物风蚀形成。雅丹地貌是风蚀地貌研究的重要对象,目前研究较为薄弱。雅丹地貌自瑞典探险家斯文赫定命名并开始研究以来,已有百余年的历史。在国外,科学技术,特别是遥感技术的进步不断推动雅丹地貌的研究,20世纪60年代末至90年代初,随着航空航天影像的广泛应用,在地球和其他类地行星上不断发现更多类似地貌形态,国际地貌学家纷纷开展雅丹地貌研究；20世纪90年代末至今,随着高分辨率成像技术(HiRISE)的发展和人类对外太空的探索,激发了人类对地外行星雅丹地貌研究的更大兴趣,也带动了地球上雅丹地貌的研究。国内对雅丹地貌的研究主要经历了以下3个阶段:20世纪30年代初,中国西北科学考察团对罗布泊等地进行考察时,对雅丹地貌的形态特征进行描述和分类,并对古人将雅丹命名为龙城、白龙堆做出了科学形象的解释;20世纪80年代,中国科学院新疆分院罗布泊综合考察队,对罗布泊地区的雅丹分布状况、形成机理与过程等进行了研究;21世纪以来,随着国内干旱区旅游资源的开发及库姆塔格沙漠考察研究的深入,促发中国学者对雅丹地貌分布、形成发育过程及其旅游资源开发研究的热潮。随着科学技术的不断进步和研究方法的更新,已取得了重要进展,但仍存在许多问题。1雅丹地貌的简介1.1“雅丹”定义的发展在“雅丹”一词未被地学界广泛使用前,有诸多称谓。在东汉史学家班固所著的《汉 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ·地理志》卷二八下中被称为龙城、白龙堆和龙堆，称其为“空气动力学地形”,此外还有“狮身人面像”],“剥蚀丘”,“沙漠城”,“泥狮”,“土阜”等不同命名。这些名称虽然形象,但其科学内涵和流传欠缺,并未受到国内外学者的认可。1899—1903年,瑞典探险家斯文赫定在中国新疆罗布泊考察时,将古湖周围成群分布,长数百米,高2～3m以上,走向东北—西南,先水蚀后风蚀而形成的形态各异的地貌,按当地维吾尔语称其为Yardang(原意是“具有陡壁的小丘”)。之后,随着他的著作《中亚和西藏》在国内外学界的广泛传播,在中国被音译为“雅丹”。从此,“Yardang(雅丹)”一词便正式登上科学殿堂,成为地质地理学者追寻、探索的重要对象。根据斯文赫定的描述和研究,“雅丹”概念具有以下限定:①形成于极端干旱区;②物质组成以第四纪河湖相沉积物为主,岩性松软—中等固结;③外营力以水蚀和风蚀为主;④分布范围较大,相对集中,且排列整齐;⑤高度和长度达到一定规模;⑥形态千姿百态。随着研究范围的扩大,许多学者所定义的雅丹内涵与原创者并不完全一致。在国际上,大致有以下4种观点:一是Blackwelder认为雅丹是具有陡壁的垄岗与垄间槽地的组合,高数英寸(约几厘米)到25英尺(约7.6m)以上,不仅在松软物质上,而且在第三纪湖相沉积和更新世沙丘等胶结沉积物上都有发育,强调了雅丹是垄岗和槽地组合形态,以及其组成物质的多样性;二是Cooke、McCauley和Mainguet等认为雅丹是发育在包括固结中等的第四纪湖相粉砂和粘土沉积物、硅藻土、白垩土和坚硬的砂岩、花岗岩及其他坚硬的岩石上的风蚀垄,其典型形态长宽比为4∶1,有些大雅丹的长宽比率达10∶1,使雅丹发育的物质组成进一步扩展,同时强调了形态为长垄状;三是Halimov,Goudie，Brookes和Laity等泛指分布于世界绝大多数沙漠中,发育在软硬形成时代不同的岩性地层上的流线型丘陵,雅丹发育的物质基础不再受岩性限制,并强调了形态上的流线型;四是Ward、Breed强调仅指发育在第四纪松软沉积物上的小型风蚀地貌形态。在国内也存在3种观点:夏训诚在研究罗布泊地区雅丹时,认为其发育在河湖相泥岩、粉砂岩和砂岩互层上,在有风力作用参与的同时,特别强调了流水在雅丹形成发育过程中的作用。吴正则强调雅丹发育在包括河湖相沉积物等未固结的土状堆积物上,除主要分布于极端干旱区外,在湿润的近海岸地区也有分布。杨更则认为,雅丹经长期风力侵蚀,由一系列平行的垄脊和沟槽构成的景观,地层产状近水平,多为湖积相,但对地层软硬程度和年代未作限制。雅丹定义的不统一,主要是对雅丹定义域过大造成的。一方面说明雅丹研究在扩展和深入,另一方面也说明对雅丹的定义出现了分歧,使各个学者所指的雅丹地貌存在很大的不同。而这对雅丹地貌研究的传播、交流及其成果推广应用造成严重影响。1.2、雅丹地貌的形成雅丹地貌产生在和主风向平行的沟壑或破碎地区,雅丹是磨蚀作用和吹蚀作用相结合的产物,并被流水作用和块体运动所改造,在早期阶段,风或间歇性的流水作用把凹槽内的物质侵蚀搬运走,使得凹槽变宽加深,雅丹地貌发育。其中每一种过程的相对重要性随着区域岩性、构造和气候条件不同而变化。流水侵蚀冲沟可能促进雅丹发生发展,磨蚀作用常把雅丹迎风端和侧翼坡面抛光或凹槽化,吹蚀作用在胶结很差的湖积物中发育雅丹时起重要作用,雅丹迎风端下部被掏空时常以块体崩塌方式改变形态。例如青海西北部南八仙,一里坪和黄瓜梁,大风山一带的雅丹地貌而言,它形成物质主要是第四系中下更新统及部分第三系上新统和上更新统的湖相沉积物,沉积物质以泥土为主,局部夹有砂&石膏&芒硝等盐类沉积在它们沉积成岩的上百万到数十万年中,因湖水干涸,湖中泥质沉积物干缩而产生龟裂后经流水及盛行风的不断梳刮和镌刻，使其中的疏松砂层和较软物质逐渐被风蚀吹扬而消失，而相对坚硬的泥质层和膏盐层则残留下来形成荒原上凹凸有致、千姿百态的天然浮雕，这就是当今我们所见的雅丹地貌。1.3、雅丹地貌的形态及分布雅丹地貌形态被很多学者描绘为“船”的形状,在通常情况下,雅丹顶部较平,迎风面上部为盾形,下部陡峭,高度向后逐渐降低,整体轮廓呈锥形,长宽比率一般为3:1～4:1或更大,随岩性、风力、风向和时间等因素的改变而不同。雅丹可以认为是大尺度的风棱石,其规模不等,从小于1m到200m高且绵延几千米长,有时由于岩石成分和结构的差异,常出现各种形状,包括典型的长条形、蘑菇状、骆驼状和狮身人面像等,但在特定地区形状一般较为一致。雅丹地貌系统中的凹地为狭窄的“U”型槽,随着被侵蚀变宽而底部逐渐变平,有些地区槽内充满沙物质,有些只有部分覆盖,也有一些露出了难以被侵蚀的坚硬黏土层。雅丹可以发育在石灰岩、砂岩、页岩、花岗岩等各种岩石和河湖积相松散沉积物上,但是需要足够干旱和稳定风向的环境,在地球上分布面积不是很大,却遍及除澳洲以外的各大洲的沙漠中。目前,除大洋洲和南极洲外,其他各大洲均有发现。主要分布于降雨稀少、植被稀疏、风蚀作用强烈的干旱区和极端干旱区的沙漠边缘,如西亚(特别是阿拉伯半岛)和中亚,非洲撒哈拉沙漠和纳米布沙漠,北美西部荒漠地区、南美洲西部海岸荒漠区,欧洲西班牙的埃布罗低地。中国主要分布在新疆罗布泊、哈密、疏勒河中下游地区、柴达木盆地和内蒙古乌蒙等地。雅丹地貌发育的物质基础广泛,有河湖相沉积物,也有火成岩、变质岩等;组成物质地质年代跨度大,从全新世到元古代均有报道。据一些研究报道,在地外行星上也分布有类雅丹地貌,如在火星赤道附近地区的梅杜莎槽沟层上也有大面积的分布，如下表：1.4、雅丹地貌的消失雅丹地貌发育形成后，外营力的剥蚀作用使凸起部分的面积不断缩小，低洼的面积不断扩大，形成孤立的残丘，在风力的进一步侵蚀作用和重力崩塌作用下，残丘面积逐渐缩小，高差也不断降低，最后在地面消失。风蚀槽谷则逐渐扩大，并进一步形成风蚀洼地。总体而言，雅丹地貌垄岗和槽谷的面积比例与形成时间的长短有一定关系，即形成时间越长，垄岗的面积愈小，槽谷的面积愈大。2雅丹形成发育研究2.1、岩性条件岩性条件是雅丹地貌形成发育的基础，也是决定雅丹地貌形态的主要因素。由于对雅丹的定义不一致,雅丹形成发育可以在不同硬度和不同时代的岩石上。也有学者认为除硬度外,岩性中还应考虑其结构,并做了研究。如Goud-ie认为形成雅丹的岩体岩性相对一致,构造简单,但有便于下切的节理发育。夏训诚认为具有泥岩和砂岩互层的河湖相沉积物,泥岩层内发育有便于侵蚀的水平与垂直节理。2.2环境及动力条件目前发现的绝大多数雅丹分布在极端干旱区,年降水量小于50mm,植被稀少的平原地区,风蚀作用强烈;或较为湿润的洼地,盐类风化作用、地下水作用强烈的地区。很多学者根据地质历史时期气候变化研究,推断高大的雅丹是在更新世冰期干冷多风的气候环境下形成的,或更早的干旱气候环境下形成的。动力条件是雅丹地貌形成的关键因素,现在主要集中于外营力条件的研究,包括风力和水力等方面。雅丹分布于极端干旱区,风力作用是其主要外动力。大多数学者认为单一风向的强风是雅丹形成的主要外营力,也有学者研究认为部分雅丹的形成是由2组风向相反的风况所致。对风蚀的2种作用方式———吹蚀和磨蚀的作用机理,不同的学者也有不同的认识。洪水作用也是重要的外营力。但对于洪水对雅丹的作用机理,也存在不同的看法:大部分学者认为,在雅丹形成初期,风沿着洪水形成的冲沟吹蚀,使冲沟不断加宽加深。也有学者认为,在雅丹形成之后,洪水还会再次侵蚀雅丹间槽地,并在雅丹坡面上发育密集的切沟。同时,也有学者提出洪水在雅丹形成过程中存在正反两种作用,认为强烈的洪水作用会起到破坏雅丹的作用。除上述定向动力条件外,部分雅丹形成过程中,还存在其他非定向营力,如风化作用、重力坍塌、盐类风化和龟裂等。各营力在雅丹形成发育过程中各阶段的相对作用亦不同。Goudie认为磨蚀作用在雅丹地貌形成初期及对相对高度较低的雅丹作用强烈;吹蚀对岩性较软的沉积地层作用明显;流水侵蚀切割作用,特别是山区暴雨洪水作用在雅丹形成初期起到很重要的作用,为风的作用提供通道;而盐类风化和干湿变化为风力搬运提供了大量的碎屑物质。在雅丹形成后,重力坍塌也逐渐成为重要的外营力因素。例如，通过对新疆雅丹地貌研究发现：区内形成雅丹地貌的外力作用主要为风化作用、流水作用、风蚀作用、重力崩塌作用，局部可能存在冻融作用。其中，早期作用以风化作用、流水作用为主；晚期作用以风蚀作用、重力崩塌作用为主。而风力作用和流水作用是其中最重要的两种作用。新疆雅丹地貌分布区均为气候干燥区，昼夜温差大，岩石裸露，物理风化特别是热力风化作用强烈，表面形成厚层的风化壳，为风力和流水侵蚀作用进一步发展奠定了基础。并且早期流水沿着先期节理，将原本平坦、连续的地表切割成不连续的、深浅不一的沟壑，伴随有重力崩塌作用和风蚀作用，为雅丹地貌的形成奠定了基础。新疆雅丹地貌的分布往往与其气候风口一致，如乌尔禾魔鬼城就位于塔城地区老风口外侧；哈密也是新疆大风区之一，内有两大风区及各风区的风口，其西北部即为以十三间房为中心的百里风区，古称黑风川或鬼谷口。山口大风的“狭管效应”产生强烈的风力作用，对雅丹地貌的形成起了重要的塑造作用，雅丹地貌的定向排列与当地风向密切相关，而各种形态逼真的象形山石更是风的艺术佳作。早期形成的雅丹地貌，雅丹垄岗面向槽谷一侧常成为陡壁，因而形成临空面，在重力作用下产生御荷节理，当应力积累到一定程度，则产生崩塌，对雅丹垄岗作进一步塑造。新疆雅丹地貌最终是在岩石、构造的基础上，经风化作用、流水作用、风蚀作用与重力作用的共同雕塑，形成各种形态的极具观赏性的雅丹地貌景观。2.3雅丹地貌目前的研究缺陷（1）、雅丹定义的不统一,主要是对雅丹定义域过大造成的。一方面说明雅丹研究在扩展和深入,另一方面也说明对雅丹的定义出现了分歧,使各个学者所指的雅丹地貌存在很大的不同。而这对雅丹地貌研究的传播、交流及其成果推广应用造成严重影响。(2)、雅丹形态研究中的主要问题是对雅丹地貌的基本形态究竟是长垄状还是流线型认识不一。实际上这2种形态同一地点也同时存在,由于雅丹发育时间和组成物质等不同,还有更多形态如方形、柱状的存在,不能只强调2种基本形态。应该指出,定量研究雅丹形态特征是非常必要的,但由于雅丹形态变化多端,只有定量研究是无法全面表达雅丹的具体形态的,因此在雅丹研究中定性和定量研究,两者不可偏废其一。(3)、在雅丹地貌形成发育条件研究中,首先,定量研究十分薄弱。目前仅有Ward等对吹蚀作用进行了风洞模拟实验,而定量研究各条件,尤其是动力条件对雅丹形成发育过程的影响对理解雅丹发育模式至关重要。其次是缺乏长期监测。目前还没有报道在雅丹分布区建立长期的观测场,对雅丹形成发育过程及其环境要素进行观测。再次,对雅丹形成发育的内营力作用重视不够。雅丹发育的内营力主要有构造抬升、沉降、褶皱、断层和节理等,这些内营力因素对雅丹形成发育的地质基础和对雅丹形成发育过程起到控制作用。如构造下沉,则导致地下水位升高,进而使雅丹底部遭受地下水浸泡,降低粘结系数,最终导致重力坍塌,快速走向衰亡;若构造抬升过高,则使雅丹发育的地层离地下水位太深,风化作用和风蚀作用则会更强,也会导致雅丹地貌亡。(4)雅丹地貌是侵蚀地貌,不同于堆积地貌,其形成年代不同于雅丹地层的年代,地层开始被切割的年代才是雅丹开始形成的年代。因此,雅丹形成年代的断定存在很大的难度,还没有直接的方法来测定其形成年代,这也是雅丹地貌研究的难点。目前只有通过一系列的间接方法来推测其形成的大致年代,但准确性欠佳。由于不同或同一区域的岩性、动力、气候和规模存在差异性,雅丹地貌的形成年代也是千差万别的。3中国三大最美雅丹地貌3.1乌尔禾最瑰丽的岩石雅丹风受坎坷不喜平风受坎坷不喜平在克拉玛依市乌尔禾乡东南三公里，有一处独特的风蚀地雅丹地貌，定名为风城，人们习惯称它为"魔鬼城"。风城地处风口，四季多风。每当大风到来，黄沙遮中国乌尔禾雅丹地貌图中国乌尔禾雅丹地貌图天，大风在风城里激荡回旋，凄厉呼啸，如同鬼哭狼嚎，令人毛骨竦然，"魔鬼城"因此而得名，蒙古语称风城为"苏木哈克"，哈萨克语为"沙依坦克尔西"，其意皆为魔鬼。方圆约10平方公里，地面海拔350米左右。据考察，大约一亿多年前的白垩纪时，这里是一个巨大的淡水湖泊，湖岸生长着茂盛的植物，水中栖息繁衍着乌尔禾剑龙、蛇颈龙、恐龙、准噶尔翼龙和其它远古动物，这里是一片水族欢聚的"天堂"，后来经过两次大的地壳变动，湖泊变成了间夹着砂岩和泥板岩的陆地瀚海，地质学上称它为"戈壁台地"。3.2、白龙堆最神秘的雅丹群龙聚首天涯白龙堆雅丹为罗布泊三大雅丹群之一，在历史书籍上常被提及，它位于罗布泊东北部，是一片盐碱地土台群，绵亘近百公里，由于白龙堆的土台以砂砾、石膏泥和盐碱构成，颜色呈灰白色，有阳光时还会反射点点银光，似鳞甲般，故被古人将这片广袤的雅丹群称为"白龙"。从远处望去，白龙堆就象一群群在沙海中游弋的白龙，白色的脊背在波浪中时隐时现，首尾相衔，无边无际，气势雄伟。3.2、三垅沙最壮观的雅丹戈壁的舰队三垄沙雅丹群位于玉门关以西的戈壁荒漠中，由于地处三垄沙雅丹边缘，因此被称为三垄沙雅丹。三垄沙是一条横亘于罗布迫东部地区的流动沙丘带，至今仍受东北风的影响，随时游动。这条沙漠带长约百公里，宽约数公里，在汉代土梁道的沙带最窄，约200米。遇到起风，沙如游蛇，在风口中行走，细沙会沿足盘旋到膝盖处。民间有谚语道:急走流沙慢走水。三垄沙雅丹东西长约10公里，南北宽约10公里，面积约100平方公里。土台高达15-20米，大多土台可长达200米。所有的土台都呈长条状东西排列，犹如茫茫沙海中的一群巨鲸，或联合舰队的一列列战舰在游弋，气势磅礴。其成因有不同的说法，但大多数人认为属洪水冲蚀为主，在加上风的作用形成。土台的结构多已沉积层黄土形成，有不同的颜色，在早午晚太阳的光线的作用下，产生不同的色彩世界，奇幻无群。这里自古就是丝绸之路的必经之地，运气好的话，你还可以在这里捡到文物;但这里也被称为魔鬼出没的地方，因土台形状近似，走进之后容易迷路，若碰上沙暴，风声如同鬼哭，令人心惊胆战。参考文献：[1]王帅，哈斯.风蚀地貌形态与过程研究进展.地球科学与环境学报.第31卷第1期2009年3月[2]吴　正.风沙地貌与治沙工程学[M].北京:科学出版社,2003.[3]王　帅,哈　斯.呼伦贝尔沙质草原区域风况与风蚀坑形态特征[J].水土保持研究,2008,15(3):74-76.[4]夏训诚.预测罗布泊科学考察与研究[M].北京：科学出版社.1987.[5]新疆维吾尔自治区地质环境监测院，中国地质大学(武汉).新疆旅游地质遗迹资源调查与评价报告[R].新疆旅游地质遗迹资源调查成果.乌鲁木齐：新疆国土资源厅，2005.[6]杨更.四川地质学报.2009年6月第29卷专辑Vol.29Suppl.June.,2009[7]曹俊,杨更.新疆罗布泊旅游资源特征[J].四川地质学报,2009,29(S2):235-241.[8]WardAW,GreeleyR.EvolutionoftheyardangsatRogersLake,California[J].GeologicalSocietyofAmericaBulletin,1984,95(7):829-837.[9]GoudieAS.Winderosionallandforms:Yardangsandpans[C]//GoudieAS,LivingstoneI,StokesS,eds.AeolianEnvironments,SedimentsandLandforms.Chichester:Wiley,1999.[10]BrookesIA.AeolianerosionallineationsintheLibyanDesert,Dakhlaregion,Egypt[J].Geomorphology,2001,39(3/4):189-209.[11]LaityJ.DesertsandDesertEnvironments[M].Chichester:Wi-ley-Blackwell,2008.[12]李志忠,周勇,罗若愚.风沙地貌研究的若干新进展[J].干旱区研究,1999,16(2):61-66.[13]黄可光,汤乐中.安西县雅丹地貌初探[J].西北师范大学学报:自然科学版,1986,22(3):43-47.[14]夏训诚.罗布泊地区雅丹地貌的成因[C]∥中国科学院新疆分院罗布泊综合科学考察队.罗布泊科学考察与研究.北京:科学出版社,1987:52-59.[15]牛清河,屈建军,李孝泽,董光荣,张克存,韩庆杰.雅丹地貌研究评述与展望＊.地球科学进展.1001-8166(2011)05-0516-12.如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！精品精品精品