中國(guó)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(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助課題（編號(hào)：20060730003）資助。中國(guó)阿拉善沙漠和黃土之間物源分析中國(guó)阿拉善沙漠和黃土之間物源分析王立強(qiáng)1，李明治11蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州(730000)Email：wanglq04@摘要：摘要：中國(guó)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(guó)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(guò)收集總結(jié)大量的大氣觀測(cè)、地球化學(xué)、地形

2、數(shù)據(jù)以及粒度數(shù)據(jù)，對(duì)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(guó)黃土物質(zhì)來(lái)源于阿拉善高原的巴丹吉林沙漠與騰格里沙漠。這兩個(gè)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?guó)黃土的主要?jiǎng)恿?。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(yùn)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(guó)黃土、阿拉善高原沙漠、源區(qū)分布、示蹤體系中

3、圖分類號(hào)：號(hào)：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(duì)于兩者物質(zhì)的源區(qū)學(xué)術(shù)界眾說(shuō)紛紜。我國(guó)北方的沙漠和黃土高原作為兩個(gè)獨(dú)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(shí)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(yùn)而來(lái)。在第四紀(jì)干旱、寒冷的冰期，隨著沙漠的東擴(kuò)，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(rùn)的間冰期，粉塵通量和顆粒隨沙漠向西收縮而減小。從這個(gè)意義上應(yīng)將我國(guó)的沙漠、黃土視為一耦合的環(huán)境體系。中國(guó)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(dòng)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(lái)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(guó)北方粉塵釋放區(qū)是全球粉塵釋放源區(qū)的重要部分，國(guó)際上籠統(tǒng)地將中國(guó)干旱、半干旱區(qū)視為亞洲粉塵的主要源區(qū)，部分報(bào)道特別指出中國(guó)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(guó)沙漠的論點(diǎn)，張德二[40]根

6、據(jù)歷史時(shí)期降塵的天氣學(xué)分析，也指出中國(guó)歷史時(shí)期的降塵源于沙漠而不是黃土。張小曳等[4]通過(guò)對(duì)“近源”中國(guó)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(lái)輸入黃土高原的粉塵其源地主要是中國(guó)沙漠。所以，黃土的源區(qū)在目前來(lái)講仍存在很大爭(zhēng)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(cè)證據(jù)大氣監(jiān)測(cè)證據(jù)中國(guó)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(guò)統(tǒng)計(jì)近40年(1960

7、～1999)3～5月份中國(guó)中等、強(qiáng)沙塵暴(持本課題得到高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金資助課題（編號(hào)：20060730003）資助。啟忠等[15]通過(guò)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(diǎn)；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(gè)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(lái)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(duì)比圖（據(jù)Sunetal，2002）Fig2QaidamBasinTarimBasinJunggarBasintheLoessPlateausedimenttraceelementcomparisont同時(shí)，張小曳等[5]利用Al、Fe、Mg和Sc作為示蹤元素，通過(guò)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(gè)區(qū)域?yàn)橛行Х蹓m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(shuō)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(shuō)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(gè)封閉的地形，無(wú)論從地貌還

10、是環(huán)流條件都不太可能對(duì)黃土高原的堆積起重要的貢獻(xiàn)[14]。以上所有證據(jù)說(shuō)明中國(guó)黃土的物質(zhì)源區(qū)最大可能就是中國(guó)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(lái)臨使更多高海拔的年輕造山帶遭受剝蝕而成為黃土的來(lái)源物質(zhì)[38]。曾經(jīng)黃土高原的物質(zhì)來(lái)源被認(rèn)為來(lái)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(yùn)，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(yùn)，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(wú)論哪種情況，該盆地的粉塵都不可能對(duì)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(lái)自南疆的塔里木盆地的粉塵對(duì)黃土高原的貢獻(xiàn)極小。由于該盆地北、西、南3個(gè)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