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常荒涼的地方也能看到雅丹地貌。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，對堅硬的泥巖層和石膏膠結(jié)層卻作用有限。不過致密的泥巖層也并非堅不可摧，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穩(wěn)固，形成或大或小的長條形土墩，雅丹地貌的形態(tài)逐漸凸現(xiàn)出來。
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
對雅丹形成年代研究的方法主要有4種:
(1)實地調(diào)查和觀測現(xiàn)代風(fēng)蝕速率來間接推算其形成年代。如夏訓(xùn)誠根據(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等用紅外釋光法對美國莫哈維荒漠1m高的小型雅丹進(jìn)行測年,得出其形成時間不到250a。
(3)對雅丹地區(qū)內(nèi)存在的文物測年來推斷雅丹形成年代。Bohlin和Hoerner分別對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開始形成。
(4)通過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通過對非洲納米布沙漠形成年代來推測納米比亞海岸的大型雅丹可能形成于數(shù)百萬年前;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開始形成;鄭本興等通過分析周邊區(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)用這些方法來推斷雅丹的形成年代。如Al-Dousari等通過綜合前人區(qū)域氣候研究,結(jié)合實地觀測風(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,地層開始被切割的年代才是雅丹開始形成的年代。因此,雅丹形成年代的斷定存在很大的難度,還沒有直接的方法來測定其形成年代,這也是雅丹地貌研究的難點(diǎn)。只有通過一系列的間接方法來推測其形成的大致年代,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一致,構(gòu)造簡單,但有便于下切的節(jié)理發(fā)育。夏訓(xùn)誠認(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。
動力條件
動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。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雅丹體。對風(fēng)的吹蝕和磨蝕這2種作用方式的相對重要性,亦有不同觀點(diǎn)。對于美國加州的羅格湖區(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)動力形態(tài)”(即流線型);而Blackwelder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力。但對于洪水對雅丹的作用機(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,也有學(xué)者提出洪水在雅丹形成過程中存在正反兩種作用,認(rèn)為強(qiáng)烈的洪水作用會起到破壞雅丹的作用。
除上述定向動力條件外,部分雅丹形成過程中，還存在其他非定向營力,如風(fēng)化作用、重力坍塌、鹽類風(fēng)化和龜裂等。
各營力在雅丹形成發(fā)育過程中各階段的相對作用亦不同。Goudie認(rèn)為磨蝕作用在雅丹地貌形成初期及對相對高度較低的雅丹作用強(qiáng)烈;吹蝕對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等對吹蝕作用進(jìn)行了風(fēng)洞模擬實驗,而定量研究各條件,尤其是動力條件對雅丹形成發(fā)育過程的影響對理解雅丹發(fā)育模式至關(guān)重要。其次是缺乏長期監(jiān)測。還沒有報道在雅丹分布區(qū)建立長期的觀測場,對雅丹形成發(fā)育過程及其環(huán)境要素進(jìn)行觀測。再次,對雅丹形成發(fā)育的內(nèi)營力作用重視不夠。雅丹發(fā)育的內(nèi)營力主要有構(gòu)造抬升、沉降、褶皺、斷層和節(jié)理等,這些內(nèi)營力因素對雅丹形成發(fā)育的地質(zhì)基礎(chǔ)和對雅丹形成發(fā)育過程起到控制作用。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)蝕作用則會更強(qiáng),也會導(dǎo)致雅丹地貌衰亡雅丹地貌的
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