雅丹地貌的形成原因
雅丹地貌的形成原因
雅丹在世界上許多的干旱區(qū)都可以找到，在中國(guó)也并不僅限于新疆。從青海的魚卡向西通往南疆的公路沿途非?；臎龅牡胤揭材芸吹窖诺さ孛?。下面學(xué)習(xí)啦給大家分析雅丹地貌的形成原因，希望能幫到大家。
雅丹地貌的形成原因
雅丹的形成有兩個(gè)關(guān)鍵因素。一是發(fā)育這種地貌的地質(zhì)基礎(chǔ)，即湖相沉積地層;二是外力侵蝕，即荒漠中強(qiáng)大的定向風(fēng)的吹蝕和流水的侵蝕。
干旱區(qū)的湖泊，在形成歷史中往往包括反反復(fù)復(fù)的水進(jìn)水退，因而發(fā)育了上下疊加的泥巖層和沙土層。風(fēng)和流水可以帶走疏松的沙土層，對(duì)堅(jiān)硬的泥巖層和石膏膠結(jié)層卻作用有限。不過(guò)致密的泥巖層也并非堅(jiān)不可摧，荒漠區(qū)變化劇烈的溫差產(chǎn)生的脹縮效應(yīng)將導(dǎo)致泥巖層最終發(fā)生崩裂，暴露出來(lái)的沙土層被風(fēng)和流水帶走，演變?yōu)榘疾蹱?依然有泥巖層覆蓋的部分相對(duì)穩(wěn)固，形成或大或小的長(zhǎng)條形土墩，雅丹地貌的形態(tài)逐漸凸現(xiàn)出來(lái)。
形成雅丹的外力因素，一般認(rèn)為是強(qiáng)大的盛行風(fēng)在起主導(dǎo)作用，但這并不是單一的主導(dǎo)因素。比如在阿奇克谷地東段的三隴沙雅丹，其走向是南偏東，與盛行的西北風(fēng)向垂直，而與山地洪水流的方向一致，這就說(shuō)明在這一片雅丹中，洪水起了主導(dǎo)作用;另外有的雅丹，是風(fēng)和流水共同作用形成的，比如龍城雅丹。
雅丹地貌形成年代
對(duì)雅丹形成年代研究的方法主要有4種:
(1)實(shí)地調(diào)查和觀測(cè)現(xiàn)代風(fēng)蝕速率來(lái)間接推算其形成年代。如夏訓(xùn)誠(chéng)根據(jù)羅布泊樓蘭古城的建筑物遺址風(fēng)蝕調(diào)查結(jié)果,認(rèn)為該區(qū)的風(fēng)蝕速率為0.24～0.47cm/a,那里的雅丹是近千年的風(fēng)蝕產(chǎn)物;西班牙埃布羅低地雅丹區(qū)域傾倒的石膏廢棄物上形成的雅丹,Gutiérrez-Elorza等認(rèn)為其形成不到100a。
(2)獲取雅丹地貌頂部的地層年代推算雅丹地貌的形成年代。如Clarke等用紅外釋光法對(duì)美國(guó)莫哈維荒漠1m高的小型雅丹進(jìn)行測(cè)年,得出其形成時(shí)間不到250a。
(3)對(duì)雅丹地區(qū)內(nèi)存在的文物測(cè)年來(lái)推斷雅丹形成年代。Bohlin和Hoerner分別對(duì)羅布泊和敦煌附近細(xì)沙中的陶器進(jìn)行定年,認(rèn)為那里的中型雅丹在1.5～2.0kaBP開(kāi)始形成。
(4)通過(guò)分析雅丹周邊沙漠的形成年代,洞穴堆積物等記錄的區(qū)域地質(zhì)歷史時(shí)期氣候變化和前人的氣候變化研究成果,間接推斷雅丹形成年代,這也是學(xué)者們應(yīng)用比較多的方法之一。如El-Baz等根據(jù)區(qū)域地質(zhì)歷史時(shí)期的氣候變化,認(rèn)為埃及西部荒漠大型雅丹的風(fēng)蝕歷史可上溯到中新世晚期或上新世早期;Beadnell、Peel[89]和Hagedorn認(rèn)為非洲撒哈拉中型雅丹是在新石器洪積期之后形成的;Haynes認(rèn)為撒哈拉東部的雅丹地貌是在4.5kaBP開(kāi)始的極端干旱期形成的;Washington等認(rèn)為乍得Bodele低地4m高的雅丹可能形成1.2～2.4kaBP;Goudie通過(guò)對(duì)非洲納米布沙漠形成年代來(lái)推測(cè)納米比亞海岸的大型雅丹可能形成于數(shù)百萬(wàn)年前;Inbar等認(rèn)為阿根廷PayunMatru火山區(qū)玄武巖上的雅丹形成于干旱而多風(fēng)的更新世晚期—全新世初期;Vincent等根據(jù)洞穴堆積物記錄的氣候變化情況,推斷沙特阿拉伯西北部寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)砂巖的雅丹地貌在400kaBP開(kāi)始形成;鄭本興等通過(guò)分析周邊區(qū)域地質(zhì)歷史演化與前人研究結(jié)果,認(rèn)為敦煌雅丹地質(zhì)公園的雅丹地貌是晚更新世中晚期開(kāi)始切割的。
除上述方法的單獨(dú)應(yīng)用外,還有學(xué)者組合應(yīng)用這些方法來(lái)推斷雅丹的形成年代。如Al-Dousari等通過(guò)綜合前人區(qū)域氣候研究,結(jié)合實(shí)地觀測(cè)風(fēng)蝕速率,推算出科威特Um Al-Rimam低地雅丹的形成年代為44～1 500aBP。
雅丹地貌是侵蝕地貌,不同于堆積地貌,其形成年代不同于雅丹地層的年代,地層開(kāi)始被切割的年代才是雅丹開(kāi)始形成的年代。因此,雅丹形成年代的斷定存在很大的難度,還沒(méi)有直接的方法來(lái)測(cè)定其形成年代,這也是雅丹地貌研究的難點(diǎn)。只有通過(guò)一系列的間接方法來(lái)推測(cè)其形成的大致年代,但準(zhǔn)確性欠佳。由于不同或同一區(qū)域的巖性、動(dòng)力、氣候和規(guī)模存在差異性,雅丹地貌的形成年代也是千差萬(wàn)別的。
雅丹地貌的發(fā)育條件
巖性條件
巖性條件是雅丹形成發(fā)育的基礎(chǔ)。因?qū)ρ诺さ亩x不一致,雅丹形成發(fā)育可以在不同硬度和不同時(shí)代的巖石上。也有學(xué)者認(rèn)為除硬度外,巖性中還應(yīng)考慮其結(jié)構(gòu),并做了研究。如Goudie認(rèn)為形成雅丹的巖體巖性相對(duì)一致,構(gòu)造簡(jiǎn)單,但有便于下切的節(jié)理發(fā)育。夏訓(xùn)誠(chéng)認(rèn)為具有泥巖和砂巖互層的河湖相沉積物,泥巖層內(nèi)發(fā)育有便于侵蝕的水平與垂直節(jié)理。
環(huán)境條件
目前發(fā)現(xiàn)的絕大多數(shù)雅丹分布在極端干旱區(qū)，年降水量小于50毫米,植被稀少的平原地區(qū),風(fēng)蝕作用強(qiáng)烈;或較為濕潤(rùn)的洼地,鹽類風(fēng)化作用、地下水作用強(qiáng)烈的地區(qū)。很多學(xué)者根據(jù)地質(zhì)歷史時(shí)期氣候變化研究,推斷高大的雅丹是在更新世冰期干冷多風(fēng)的氣候環(huán)境下形成的，或更早的干旱氣候環(huán)境下形成的。
動(dòng)力條件
動(dòng)力條件是雅丹地貌形成的關(guān)鍵因素,現(xiàn)在主要集中于外營(yíng)力條件的研究,包括風(fēng)力和水力等方面。
雅丹分布于極端干旱區(qū),風(fēng)力作用是其主要外動(dòng)力。大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為單一風(fēng)向的強(qiáng)風(fēng)是雅丹形成的主要外營(yíng)力,也有學(xué)者研究認(rèn)為部分雅丹的形成是由2組風(fēng)向相反的風(fēng)況所致。對(duì)風(fēng)蝕的2種作用方式———吹蝕和磨蝕的作用機(jī)理,不同的學(xué)者也有不同的認(rèn)識(shí)。El-Baz等認(rèn)為吹蝕作用在不同巖性的雅丹上作用大不相同,在堅(jiān)硬的巖石雅丹上,吹蝕作用不明顯;McCauley等認(rèn)為松軟巖體上平滑且具有流線型外形的雅丹是吹蝕作用的結(jié)果。Hobbs、Hagedorn和Grolier等認(rèn)為磨蝕作用主要表現(xiàn)在雅丹整體形態(tài)與坡腳巖體顏色變化上,迎風(fēng)端及兩側(cè)下部的拋光面和風(fēng)蝕槽是由磨蝕作用形成的,并導(dǎo)致迎風(fēng)端和兩側(cè)槽地的下切;但Whitney認(rèn)為風(fēng)力磨蝕太強(qiáng)則會(huì)導(dǎo)致風(fēng)蝕槽的破壞,二次流形成的漩渦和攜帶的粉細(xì)沙等懸浮物質(zhì)作用于巖體而形成風(fēng)蝕槽,并將這種二次流命名為界面流(interfacialflow),認(rèn)為是它攜帶微小顆粒磨蝕整個(gè)雅丹體。對(duì)風(fēng)的吹蝕和磨蝕這2種作用方式的相對(duì)重要性,亦有不同觀點(diǎn)。對(duì)于美國(guó)加州的羅格湖區(qū)雅丹,McCauley等認(rèn)為是吹蝕作用形成了平滑的流線型壟崗,而磨蝕作用則導(dǎo)致迎風(fēng)端及兩側(cè)的下切,使雅丹間槽地變低;Ward等則認(rèn)為磨蝕在槽地和壟崗的初期形成階段起到了很重要的作用,此后吹蝕作用不斷加強(qiáng),并與磨蝕作用一起形成“風(fēng)動(dòng)力形態(tài)”(即流線型);而B(niǎo)lackwelder認(rèn)為羅格湖區(qū)低矮的圓形雅丹是其兩側(cè)與頂部隨氣流躍移的沙粒磨蝕而形成的。
洪水作用也是重要的外營(yíng)力。但對(duì)于洪水對(duì)雅丹的作用機(jī)理,也存在不同的看法:大部分學(xué)者認(rèn)為,在雅丹形成初期,風(fēng)沿著洪水形成的沖溝吹蝕,使沖溝不斷加寬加深。也有學(xué)者認(rèn)為,在雅丹形成之后,洪水還會(huì)再次侵蝕雅丹間槽地,并在雅丹坡面上發(fā)育密集的切溝。同時(shí),也有學(xué)者提出洪水在雅丹形成過(guò)程中存在正反兩種作用,認(rèn)為強(qiáng)烈的洪水作用會(huì)起到破壞雅丹的作用。
除上述定向動(dòng)力條件外,部分雅丹形成過(guò)程中，還存在其他非定向營(yíng)力,如風(fēng)化作用、重力坍塌、鹽類風(fēng)化和龜裂等。
各營(yíng)力在雅丹形成發(fā)育過(guò)程中各階段的相對(duì)作用亦不同。Goudie認(rèn)為磨蝕作用在雅丹地貌形成初期及對(duì)相對(duì)高度較低的雅丹作用強(qiáng)烈;吹蝕對(duì)巖性較軟的沉積地層作用明顯;流水侵蝕切割作用,特別是山區(qū)暴雨洪水作用在雅丹形成初期起到很重要的作用,為風(fēng)的作用提供通道;而鹽類風(fēng)化和干濕變化為風(fēng)力搬運(yùn)提供了大量的碎屑物質(zhì)。在雅丹形成后,重力坍塌也逐漸成為重要的外營(yíng)力因素。
在雅丹地貌形成發(fā)育條件研究中,首先,定量研究十分薄弱。目前僅有Ward等對(duì)吹蝕作用進(jìn)行了風(fēng)洞模擬實(shí)驗(yàn),而定量研究各條件,尤其是動(dòng)力條件對(duì)雅丹形成發(fā)育過(guò)程的影響對(duì)理解雅丹發(fā)育模式至關(guān)重要。其次是缺乏長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。還沒(méi)有報(bào)道在雅丹分布區(qū)建立長(zhǎng)期的觀測(cè)場(chǎng),對(duì)雅丹形成發(fā)育過(guò)程及其環(huán)境要素進(jìn)行觀測(cè)。再次,對(duì)雅丹形成發(fā)育的內(nèi)營(yíng)力作用重視不夠。雅丹發(fā)育的內(nèi)營(yíng)力主要有構(gòu)造抬升、沉降、褶皺、斷層和節(jié)理等,這些內(nèi)營(yíng)力因素對(duì)雅丹形成發(fā)育的地質(zhì)基礎(chǔ)和對(duì)雅丹形成發(fā)育過(guò)程起到控制作用。如構(gòu)造下沉,則導(dǎo)致地下水位升高,進(jìn)而使雅丹底部遭受地下水浸泡,降低粘結(jié)系數(shù),最終導(dǎo)致重力坍塌,快速走向衰亡;若構(gòu)造抬升過(guò)高,則使雅丹發(fā)育的地層離地下水位太深,風(fēng)化作用和風(fēng)蝕作用則會(huì)更強(qiáng),也會(huì)導(dǎo)致雅丹地貌衰亡雅丹地貌的
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