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·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