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基于地貌学原理的巴丹吉林沙漠金字塔沙丘形态和形成过程的研究

作　者: 王莉萍
导　师: 孙虎
学　校: 陕西师范大学
专　业: 自然地理学
关键词: 巴丹吉林沙漠金字塔沙丘风积地貌沙丘形态输沙势发育模式
分类号: P931.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

金字塔沙丘是最主要的风积地貌形态之一,因其有独特的金字塔形态、放射状弯曲发育的沙臂以及大尺度的体积等特征,而受到广泛的关注,但国内外对其的研究相对其他沙丘形态来说都是较少的。在我国干旱区的沙漠中,几乎都有金字塔沙丘的分布,研究主要集中在鸣沙山金字塔沙丘区。本文以我国第二大流动沙漠巴丹吉林沙漠为研究区,选取区内金字塔沙丘为研究对象。通过野外考察、室内资料分析、遥感影像解译和Google earth软件,对金字塔沙丘分布区做了重新界定,通过定性的描述和定量的测量计算对金字塔沙丘的形态学特征进行了研究,对巴丹吉林沙漠金字塔沙丘的进一步的形态研究提供了基础性的资料。同时分析其物质组成和内部构造,并首次利用沙漠腹地庙海子测站的风况资料,对金字塔沙丘形成条件和发育模式做了进一步的探究,既对前人关于金字塔沙丘形成发育模式做了验证,又补充了巴丹吉林沙漠金字塔沙丘在形成发育方面的空白。文章主要研究结果如下：(1)金字塔沙丘的分布和外部形态。巴丹吉林沙漠金字塔沙丘根据金字塔沙丘主要分布在沙漠外围,其中北部边缘古居延泽南部、东部和东南部宗乃山、雅布赖山山前区域、以及沙漠西南部边缘。巴丹吉林沙漠的金字塔沙丘体积高大,已经发育有简单的金字塔沙丘、复合金字塔沙丘、复杂金字塔沙丘等多种类型。根据测量数据,得出沙丘沙臂走向主要集中分布在NE、SW、WN和ES在四个方向上,而且无论哪种金字塔沙丘,必定有NE向和SW向的两个沙臂,这与巴月吉林被沙漠盛行夏季盛行东南风,冬季盛行西北风正好相对应。沙丘的高度、底面积和丘间距是沙丘大小的定量指标。沙丘的底面积、高和丘间距在不同的金字塔沙丘区平均值也各有差异,但是这三者之间却存在一定的内在联系,沙丘越高,体积越大,沙丘间的距离也就越大,即三者之间成正相关。(2)粒度和构造特征。金字塔沙丘表面的沉积物,粒度和分选参数都存在明显的时空变化。沙粒极细,平均粒径2.15Φ(0.225mm),属细沙组分,比巴丹吉林沙漠其它类型沙丘的粒径细；分选程度极好(0.33Φ),丘顶和靠近脊线的迎风坡和滑动面的平均粒径最细,约0.2mm,而丘间地的沙粒平均粒径可达到0.25mm。沉积物的沙粒级配以细沙为主,占到57.26%;粒度频率曲线呈单峰,峰值在1.73-2.660之间。金字塔沙丘的沉积构造非常复杂,沙丘顶部的沉积层理为倾角很大朝多个方向倾斜的交错层理,这表明了金字塔沙丘是在复杂的风环境中形成的；有些金字塔沙丘顶部沉积构造为方向相反且相互叠置的交错和水平层理,能清晰地反映出风向的季节性转换,沙臂上有很复杂的沉积构造,能看到倾角很小的加积层理。(3)形成发育条件。巴丹吉林沙漠金字塔沙丘的形成和发育主要受区域风况条件、下伏和周边地形、以及沙物质的来源三个主要的因素控制。其中风况是动力条件,沙源是物质基础,地形又起到转换作用。巴丹吉林沙漠周边以SE、 NW, NE风系为主,腹地庙海子地区与周边差异很大,以SE风为,其他风向差别不大。5-7月平均风速较大,起沙风占全年记录风速的49.1%,月平均起沙风速在5.8m/s～6.38m/s。通过对输沙势的计算,得出：庙海子DP为34UV,RDP为14.3UV,属低能风环境,RDD为345.7°,RDP/DP=0.41,风向变率为中,属窄单峰风况,以偏西北风NEN为主。地形对沙丘形成发育的影响,表现在两个方面：一是沙漠周围地形对流场的影响；二是沙漠的下伏地形会对贴地层气流和风沙沉积的影响巴丹吉林沙漠金字塔沙丘的形成不仅受周边雅布赖山、宗乃山以及北大山的影响,也下伏台地和剥蚀丘陵的影响。供沙量对沙丘大小起到限制作用,输沙量越大,沙丘也越高。在沙源丰富的下风向,风沙流浓度较高,在受到地形阻挡时容易堆积形成沙丘,因此沙漠东南部和东部的金字塔沙丘体积较大。(4)发育模式。根据金字塔沙丘的形态和形成发育条件,金字塔沙丘的发育模式有以下几种：新月形沙丘移动到复杂的信风环境中形成；风沙流的交汇点处,可形成多臂金字塔沙丘；横向沙丘,在垂直于原来风向条件下也可以发育成四臂金字塔沙丘。巴丹吉林沙漠北缘、西南缘金字塔沙丘区的金字塔沙丘大多是由星月型沙丘发育而来的简单金字塔沙丘,而东部和东南缘的金字塔沙丘形态比较复杂,以上三种发育模式都有可能。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-8
目录  8-10
第一章绪论  10-17
  1.1 选题背景及意义  10-11
  1.2 研究现状  11-14
    1.2.1 金字塔沙丘的形态和分布  11
    1.2.2 沉积构造和粒度特征  11-12
    1.2.3 风况  12-13
    1.2.4 发育与运动模式研究  13-14
    1.2.5 我国金字塔沙丘研究现状  14
  1.3 存在的问题  14-15
  1.4 研究内容和工作流程  15-17
    1.4.1 研究内容  15-16
    1.4.2 研究的工作流程和技术路线  16-17
第二章研究区自然地理概况  17-21
  2.1 研究区自然概况  17-20
    2.1.1 地理位置  17-18
    2.1.2 地质  18
    2.1.3 气候和水文  18-19
    2.1.4 植被  19-20
  2.2 本章小结  20-21
第三章数据采集与试验方法  21-25
  3.1 样品来源  21
  3.2 形态数据的获取和研究方法  21
  3.3 风况数据处理与计算  21-22
  3.4 粒度实验方法  22-25
第四章金字塔沙丘的分布与形态  25-34
  4.1 金字塔沙丘的分布  25-27
  4.2 形态特征  27-33
    4.2.1 沙臂走向  30
    4.2.2 沙丘高度、底面积及间距  30-33
  4.3 本章小结  33-34
第五章粒度和沉积构造特征  34-40
  5.1 粒度参数与粒级级配特征  34-35
  5.2 典型金字塔沙丘表面粒度  35-38
  5.3 沉积构造特征  38-39
  5.4 本章小结  39-40
第六章金字塔沙丘形成与发育  40-57
  6.1 风况  40-49
    6.1.1 风向  40-45
    6.1.2 风速  45-46
    6.1.3 输沙势  46-49
  6.2 地表形态  49-50
  6.3 沙源  50-52
    6.3.1 沙源与输沙量的水平梯度  50-51
    6.3.2 风沙流及输沙通量廓线  51-52
  6.4. 金字塔沙丘发育模式  52-56
    6.4.1 金字塔沙丘表面流场  52-53
    6.4.2 由新月形沙丘发育而成  53-54
    6.4.3 由横向沙丘发育而成  54-56
  6.5 本章小结  56-57
第七章结论与展望  57-60
  7.1 主要结论  57-58
  7.2 创新点  58-59
  7.3 展望  59
  7.4 不足  59-60
参考文献  60-65
致谢  65-66
攻读学位期间的研究成果  66

基于地貌学原理的巴丹吉林沙漠金字塔沙丘形态和形成过程的研究

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