研究表明巴丹吉林沙漠的沙来源于祁连山和阿勒泰

巴丹吉林沙漠是我国第二大沙漠,拥有全世界最密集和最高大的沙丘群。前人对沙漠中高大沙丘的形成以及沙丘沉积记录的区域气候环境变化进行了一定的研究,但对沙漠沙源的研究较少,且多基于构造环境和粒度特征等推断。沙源是沙漠形成的物质基础,识别沙漠的物质来源有助于理解沙漠的形成和演化、各种地貌过程的相互作用以及对全球变化的响应,且对明确巴丹吉林沙漠是否是可以作为黄土高原风尘沉积的物质来源也具有重要作用。

巴丹吉林沙漠表沙样品采样点分布及周边气象站风况与输沙势 
巴丹吉林沙漠表沙样品采样点分布及周边气象站风况与输沙势

中国科学院地质与地球物理研究所新生代地质与环境研究室博士生胡凡根和导师杨小平研究员通过对巴丹吉林沙漠风成沙丘表沙、河湖相沉积物及其东北部苏宏图盆地红色沙丘表沙主量元素、微量元素和稀土元素特征的系统分析,探讨了巴丹吉林沙漠的物质来源及其对黄土高原风尘沉积物源的指示意义。

地球化学分析结果显示,巴丹吉林沙漠表沙和红色沙丘表沙具有不同的的球化学特征,说明巴丹吉林沙漠表沙和红色沙丘表沙具有不同的物质来源,具体表现为:红色沙丘表沙具有更大的Zr/Hf、LaN/YbN、GdN/ErN比值和较小的La/Th比值;红色沙丘的物源中可能含有更多的磷钇矿的存在,控制二者Eu的矿物不同以及它们的锆石来自于不同的源区;巴丹吉林表沙具有相对较高的Cr/V比值和较低的Y/Ni比值,超镁铁质组分含量更高。另外,巴丹吉林沙漠表沙和河湖相沉积物都具有Ce负异常,但河湖相沉积物Ce负异常更显著,说明巴丹吉林沙漠的物源与沙漠西部广泛存在的河湖相沉积物密切相关,沙漠表沙继承了河湖相沉积物Ce负异常的特征。

巴丹吉林沙漠物质来源和搬运方式、路径示意图
巴丹吉林沙漠物质来源和搬运方式、路径示意图

为了探讨巴丹吉林沙漠和红色沙丘的最终物源,他们对其地球化学特征与其潜在物源区岩石地球化学特征进行对比。根据对比结果,结合地貌、古气候背景和风况分析,他们认为巴丹吉林沙漠物源主要来自祁连山蒙古戈壁-阿尔泰山风化碎屑物质的二元混合。一方面大量的祁连山风化碎屑物质可通过河流带到黑河冲积扇,这些冲积扇物质在风的作用下源源不断的对巴丹吉林沙漠进行补给;另一方面沙漠北部的阿尔泰山物质和蒙古戈壁广泛存在的河湖相沉积物通过河流和风蚀过程被带入额济纳盆地,最终在风力作用下搬运到巴丹吉林沙漠;然而,阿尔泰山-蒙古戈壁沉积物对巴丹吉林沙漠贡献较小,且越往南越小。

此外,作者认为巴丹吉林沙漠物源主要来源于青藏高原北缘的祁连山说明:黄土高原黄土与柴达木盆地、毛乌素沙地、黄河沉积物(他们的最终物源区都为青藏高原)具有相似的锆石年龄谱特征并不能直接证明其物源直接来源于柴达木盆地、毛乌素沙地,也有可能是由西北风作用下从巴丹吉林沙漠带来。

该研究成果近期发表在国际地学权威期刊Quaternary Science Reviews。

论文链接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379115301608

(据中国科学院地质与地球物理研究所)

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