河西走廊不同类型表层样品的粒度研究.doc

河西走廊不同类型地表物质的粒度研究王立强1，李明治11兰州大学西部环境教育部重点实验室，兰州 (730000)E-mail：摘 要：对中国西北内陆主要粉尘源区的表层样的粒度特征进行深入研究，可以加强对西北、华北、远东和太平洋地区粉尘的来源、堆积及其环境效应的认识。本文系统采集了河西地区的戈壁、沙漠沙、河流的表层沉积物样品和祁连山的表土样品，并对这些样品进行了粒度的分析测试，获得了每个样品粒度参数，如：分选系数，偏度、峰态等，在此基础上，总结了这些样品的粒度分布特征及空间差异，获得了如下认识：1)细粒沉积物粒度一般由多个组分叠加构成，表现为多组分粒度分布特征，表面其受控于搬运介质的性质、动力强度和搬运方式等因素；2）由于各自的演化环境差异，沙漠沙、戈壁滩表层沉积物样品、河漫滩表层沉积物样品，以及祁连山表土样品在中值粒径、偏度、分选性等粒度参数上差异明显，可明显区分，它们最明显的特征为：沿着祁连山至河流（石羊河、黑河）至稳定戈壁滩至沙漠化戈壁滩至（半）固定沙漠的方向，中值粒径是不断增加的，分选系数也逐步增加，偏度逐渐向负偏发展（表明细粒含量不断减少）；3）石羊河和黑河将物质从祁连山搬运至河漫滩，并且在洪水条件下形成广袤的洪泛平原，而这些平原在干旱化的条件下形成了戈壁滩和腾格里沙漠与巴丹吉林沙漠，在搬运过程中，虽然都是可以作为粉尘源区，但这些亚区之间在空间上是有联系的，并且在物质上具有继承性。由于河西地区盛行西北风或北风，且沙尘暴频繁，导致了从祁连山到河漫滩再到戈壁滩沙漠搬运搬运途径方向上，细粒物质逐渐被搬运迁移至中国黄土高原、太平洋甚至北极，从而中值粒径和平均粒径逐渐上升。关键词：河西干旱区；粒度参数；粉尘源区；空间联系 中图分类号：P512 . 2前言粉尘的来源、特征、变化规律与大气环流和气候变化密切相关，既是全球和区域气候变化的产物, 也对全球和区域气候变化产生重大影响，是全球海-陆-气耦合演化研究的关键。中国西北地区覆盖着众多沙漠、戈壁和河流冲积平原，不仅是我国主要的沙尘暴源区,而且也是世界上最大的大气粉尘源区之一13。孙继敏4等认为包括巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠等在内的戈壁、沙漠地区是黄土高原的主要物质来源区；而Derbyshire 5等的工作表明祁连山北部巨大的山麓冲积扇是黄土高原西部黄土的主要源区；张小曳6对亚洲粉尘关键区域(中国沙漠、黄土高原、青藏高原和中国历史降尘区)大气气溶胶中多种元素所做的浓度一粒度分布、沉降速率和通量分析，以及元素示踪系统的进一步解析，认为中国北部沙漠（主要为巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠）及其邻区（主要为河西戈壁滩）是亚洲粉尘和黄土高原黄土主要源区之一。这些研究结果都凸显了中国西北地区的河西走廊以及祁连山半干旱干旱区域一直是中国粉尘研究的热点区域，但同时这些区域作为粉尘源区同时又是争议区域。粒度是利用沉积物进行古环境重建的代用指标之一 ,因其具有测定简单、快速、 物理意义明确、 对气候变化敏感等特点，近年来被广泛应用于各种沉积环境研究当中7-15。通过测定沉积物粒度来获取环境信息已经成为环境变化研究的常用手段之一 18-24 。沉积物粒度研究发现 ,当搬运介质和搬运方式一定、 并且介质动力大小稳定时 ,它所搬运的沉积物粒度总体是一个单因子控制的单组分分布16 。但自然界大多沉积物均受一种或几种不同的搬运方式、 动力类型控制 ,因而产生了多组分、 多模态粒度分布特征 ,在频率曲线上表现为多峰光滑曲线11。一般而言，平均粒径越大，离物源区越近。偏度是表示沉积物中各种粒度的比例，峰度是表示某种沉积物的集中程度，它们共同反映了沉积物的分选程度。因而，沉积物粒度具有良好的环境指示意义8 。如，张小曳 26 认为尘暴或中-强程度的粉尘输送与直径大于20m组分有关 , 220 m粒子是通常状况下粉尘输入的结果，而小于 1 m组分则代表的是本底粉尘气溶胶加上再作用过程所产生的细粒子; 孙东怀等 16-18 则认为黄土粗粒组分 ( 20m)主要是低空季风环流产生的粉尘沉积，细粒组分 ( 2m)代表主要由高空西风环流控制的背景粉尘。沉积物平均粒径是反映其搬运介质动力大小和特征的直接标志, 可以用来指示源区。已有的研究表明,不同的地表覆盖类型具有不同的释放通量、风蚀程度30-32 ，分别研究河西走廊戈壁滩，巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠，石羊河和黑河河漫滩以及祁连山各个粉尘源区不同地表覆盖类型的的粒度分布特征, 对现代和第四纪粉尘的源区研究具有重要意义，可以加强对西北、华北、远东和太平洋地区粉尘堆积、来源以及环境效应的认识，可以为河西走廊等干旱区粉尘释放历史积累一定的基础资料，同时获取这些粉尘的粒度参数指标的区域变化信息, 对理解中国和全球大气矿物粉尘源区可以积累基础资料，为进一步研究粉尘源区的示踪、对环境的影响等工作奠定基础。1 研究区域研究区域主要是南北向为祁连山北麓至居延海（38- 42N），东西向大概从酒泉市到民勤县（90- 104E）（采样范围具体如图1所示），研究主要在甘肃和内蒙古省境内。受地理位置、大气环流和地形影响，该区域为典型的大陆性荒漠气候特征，地貌主要为沙漠，戈壁滩，河漫滩以及一部分祁连山山区地貌。地质构造上属阿拉善地块（除祁连山），地貌形态缓和，主要为剥蚀低山残丘与山间凹地相间组成，第四纪沉积物普遍覆盖于地表，形成广泛分布的戈壁滩和腾格里与巴丹吉林沙漠。腾格里沙漠面积42,700平方公里(第四大沙漠) 海拔12001400m左右，年降水量有220mm。而巴丹吉林沙漠中国第三大沙漠，在内蒙古西部，雅布赖山以西，北山以北，弱水以东，面积约4.43万平方公里。戈壁在蒙古语的原意是指“土地干燥和沙砾的广阔沙漠”。戈壁滩主要由砾石和较粗沙粒组成东西约1600 Km、南北约970Km、总面积约130万平方公里，主要位于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的边缘。祁连山脉位于中国青海省东北部与甘肃省西部边境，由多条西北-东南走向的平行山脉和宽谷组成，长近1000 Km，属褶皱断块山。据19551980年气象资料，研究区多年平均降水量179 mm，年内分配不均，降水集中在68月(占全年降水量的57.3%)，122月降水量占全年的7.4%。年均温2.9，1月平均气温-10.6，7月平均气温14.9，年较差25.5。研究区年平均风速为3.1米/秒，年平均大风日数31.6天，大风日集中出现在35月，占全年总大风日数的51.3%。年平均沙尘暴日数为36天。但由于研究区域面积很大，可能各地有所差异，但是差异不大。2 样品和方法2.1 样品采集 样品采自我国河西走廊现代沉积的剖面和表土，且能准确确定其沉积环境。其中河流采样主要在石羊河和黑河两条河流的河漫滩，沙漠为巴丹吉林和腾格里腹地沙漠的样品，而祁连山的样品主要为鹰落峡附近的祁连山表层样，戈壁滩均为河西走廊戈壁，共采集各类样品160个。对研究区域进行了系统采样，采样大致为对河流和祁连山每5公里采集一个河流河漫滩样和祁连山表层样，而对沙漠戈壁大致每10公里采集一个，具体步骤为：（1）在选定的采样地点处，去除剖面表面次生物质（1cm），使采样地点的的原生表层物质出露；（2）将采到的散样用自封袋封存，保持样品基本物理属性。采样地点尽量选择远离耕地和城镇村庄,没有受人类干扰并有天然植被覆盖的地区。具体描述出表一。图1 河西戈壁、沙漠沙、祁连山、河流细粒沉积物粒度采样点分布图Fig 1 Location of fine-grain sediments sampling sites 表1 采样点描述Table 1 Description of sampling sites样品号采样地点描述采样数/个TGL-1腾格里沙漠腾格里表面流动沙丘，粗沙，迎风坡采样9TGL-2腾格里沙漠腾格里半固定沙丘，周围为矮小灌木丛7TGL-3腾格里沙漠腾格里固定沙丘沙丘，细沙，周围为高大灌木丛4BDJL-1巴丹吉林沙漠巴丹吉林流动沙丘，粗沙，迎风坡采样9BDJL-2巴丹吉林沙漠巴丹吉林半固定沙丘，周围为矮小灌木丛8BDJL-3巴丹吉林沙漠巴丹吉林沙漠固定沙丘沙丘，细沙，周围为高大灌木丛9GBT-1戈壁滩戈壁滩上沙丘取样，起风时大量扬沙21GBT-2戈壁滩戈壁滩砾石荒漠，起风时扬沙极少24SYH-1石羊河流域石羊河水动力极强处河漫滩6SYH-2石羊河流域石羊河水动力一般处河漫滩5SYH-3石羊河流域石羊河水动力极弱处河漫滩4HH-1黑河（弱水）流域黑河水动力极强处河漫滩2HH-2黑河（弱水）流域黑河水动力一般处河漫滩7HH-3黑河（弱水）流域黑河水动力极弱处河漫滩4QLS-1祁连山祁连山北麓坡积物13QLS-2祁连山祁连山北麓黄土沉积物13YD雅丹居延湖西侧出露的雅丹地貌剖面9GHIC古洪积层河西走廊戈壁上的古洪积地貌剖面62.2 样品处理和测量 所有样品自然风干后，每个样品取0.30.5 g放入烧杯中，加入10 ml浓度为30%的双氧水(H2O2)煮沸约30 min(除去有机质)，然后加入10 ml浓度为10%稀盐酸(HCl，除去碳酸盐)，再加入蒸馏水至烧杯满，静置24 h后用虹吸法抽去上层水，加浓度为0.05 mol/L的六磷偏酸钠(NaPO3)6，作分散剂)10 ml，在超声波振荡器上振荡78 min以供测量。测量仪器为Malvern公司生产的Mastersizer 2000激光粒度分析仪，该仪器的检测范围0.022000 m，重复误差小于 3 %。所有样品的分析测均在兰州大学西部环境教育部重点实验室进行。3. 结果与讨论3.1 细粒沉积物粒度组成 下文按照戈壁、沙漠沙、河流、祁连山四种细粒沉积物类型分别介绍其粒度多组分分布特征。其中沙漠按固定程度分为固定沙丘; 半固定沙丘和流动沙丘三种类型；戈壁滩分为戈壁滩沙洋和戈壁滩表土两种类型；河流沉积物因受水动力条件控制显著，曲线类型复杂 ,按河流的中值粒径（优势组分）差异对它分为三种种类型; 祁连山由于受季节性流水的坡积作用，所以将它分为坡积物和普通表土（主要为黄土）。3.1.1 沙漠沙 图2 巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠粒度频率分布及概率累计图Fig 2 Badain Jaran Desert and Tengger Desert particle size frequency distribution and cumulative probability diagram 沙漠沙样品粒度分布特征见图3 , 其以一个极其明显的粗粒单峰组分为特点, 峰窄, 分选性极好, 属于跳跃组分范围，固定沙丘的悬浮组分往往还有一个很小的峰。优势组分 (跳跃组分 )中值粒径一般位于 100300m (各地沙漠沙粒度受风力强弱影响而差异较大),多以众数粒径为轴对称呈对数正态分布。 沙漠沙被固定后 ,随着后来地表植被对大气粉尘颗粒吸附作用的增强 ,吸附越多, 悬浮组分含量越多。因此细粒悬浮组分百分含量由少到多 ,暗示沙漠沙固定程度不断加强。如图3所示的巴丹吉林沙漠与腾格里沙漠从流动沙丘到半固定沙丘中值粒径是逐步减小的，75是逐渐增大的，（粒径逐步减小）25是逐渐增大的，粒径逐步增大，这三个变化趋势显示从流动到固定沙丘它们所含有的悬浮成分逐步增加，就地起沙的跃移成分逐步减少。 根据沙漠沙悬浮组分的百分含量高低变化以及跳跃组分中值粒径的范围等可将其粒度频率分布曲线分为 3种类型:A-流动沙漠沙 粒度频率分布曲线形态优势组分中值粒径为240160m，百分含量也较其高，占 98%以上，而63m细颗粒含量极低，（基本上没有）粒度区间窄, 分选性很好分选系数大多数在0.3-0.5之间，（属于分选好或极好），分选系数比半固定或者固定沙漠均要小，即分选性比其它两个均要要好。而偏度SK属于正偏（0.1-0.3之间），峰态系数KG在0.3-0.67之间，属于很宽范围与其他两类沙漠不可区分。该类型属于流动沙丘, 没有或者几乎没有被固定，代表样品采自巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的腹地，采样地点周边无植被覆盖，地貌环境为高大的流动沙丘（巴丹吉林沙漠）或者新月形沙丘（腾格里沙漠）。这里位于沙漠腹部, 空气动力强度更强, 风力更大, 因此跳跃组分的粒径较固定或半固定沙丘更粗。 B-半固定沙漠沙 这里位于沙漠沙源区与戈壁滩过渡带, 粒度主要由跃移组分与极少量悬浮组分构成。优势组分中值粒径相对其它类型偏细, 为 190-210m，百分含量占 93%以上，粒度区间窄, 轴对称分布, 分选性在总体上都在0.5-0.7之间属于分选较好，比流动沙丘分选较差而偏度属于正偏（0.1-0.3之间）但是比较大量的数据他们的偏度总体上都要比流动沙漠均要大一点，即细颗粒含量比流动沙丘更多。峰态系数KG在0.3-0.67之间，属于很宽范围与其他两类沙漠不可区分。细粒端有一个百分含量很低 ( 2% )的成分, 其峰值粒径约为 32-16m。 C-固定沙漠沙 粒度频率分布曲线形态 (图 3)与半固定沙漠沙相似，优势组分中值粒径为170-200m，细粒成分含量明显较多，分选性在三者之间他是最差的，基本上都在0.7-1之间属于分选中等。峰态系数KG在0.3-0.67之间，属于很宽范围与其他两类沙漠不可区分混合吸附了较多的黄土粉尘悬浮颗粒。细粒端有一个百分含量较低 ( 5% )的成分 ,其峰值粒径范围为 64-16m。指示该地区沙漠沙吸附了较多粉尘物质，显然已有被固定的特点 ,这是因为沙丘被逐渐固定后 ,将大量吸附空气中的悬浮粉尘物质，悬浮组分百分含量将逐渐增加 ,因此该悬浮组分含量随着沙丘被固定的程度而呈正相关 (即悬浮组分含量越高 ,沙漠沙被地表植被等固定的就越坚实 ,反之亦然 )，当然该悬浮组分百分含量的高低可间接作为沙漠沙被固定程度的判别依据。典型样品采自巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠中周边为小灌木零星覆盖，在弱风下基本上不会有沙尘漂浮的。 相比较而言，以上三种类型沙漠粒度频率分布和概率累计曲线是可区分的，并且他们的粒度参数差异也比较明显，但是同一类型沙漠中的腾格里和巴丹吉林沙漠不可区分。3.1.2 戈壁滩 戈壁滩表层样可以大致分为两类：戈壁滩-：戈壁滩上的沙样，在空间上往往他们的周围已经被沙漠所覆盖;戈壁滩-：戈壁滩上土壤样，和沙漠相距很远，并可见大量细粒物质。戈壁滩样品粒度分布特征见图4，其以一个极其明显的粗粒峰组分和一个较明显得细粒峰组分的双峰为特点，粗峰峰窄属于跳跃组分范围 ,细峰峰宽 ,属于悬浮组分，优势组分 (跳跃组分 )中值粒径变化较大（各地各地戈壁滩沙漠化程度不一样而差异较大) ，多以众数粒径为轴对称呈对数正态分布。戈壁滩-（戈壁滩沙样）：中值粒径Md往往大于150m，常在150-200m，风选系数小于1，大多数在0.5-1之间（风选较好至中等），显示这类样品已经经过了一定程度上的风选，和沙漠有着一定的相似性，SK（偏度）0为负偏以下，显示粒度集中在粗颗粒部分，细颗粒含量（63m）在5%左右，KG峰态往往小于0.67属于很宽。戈壁滩-（戈壁滩土壤样）：中值粒径Md往往小于100m，常在50-100m风选系数大于1，大多数在1-2之间（风选较差），SK（偏度）0为正偏以上，显示粒度集中在细颗粒部分，细颗粒含量（63m）在20%以上，KG峰态往往在0.67-0.90属于宽这个范畴。 为了验证戈壁滩和沙漠的时空关系，如图三我们将戈壁滩-（戈壁滩砂样）和固定沙漠的粒度频率曲线对比，我们发现两者曲线极为接近，（相关系数R2 = 0.9568 ）而且分选性和峰态以及偏度都极为接近，所以戈壁滩的进一步沙漠化极有可能演化成固定半固定沙漠，沙漠和戈壁滩应该有着空间和时间演化关系。 图3 戈壁滩和固定沙丘粒径频率和概率累计图Fig 3 Gobi desert and sand dune fixation probability cumulative size frequency diagram3.1.3河流河流沉积物粒度分布曲线较复杂，主要由悬浮组分、跳跃组分和滚动组分构成。其分布特征蕴含了水动力强弱信息，河流受水动力条件影响极为复杂，其粒度频率分布曲线也较复杂。在蛇曲等水流速度较缓的凸岸以及水动力条件较缓的河漫滩，沉积物粒度一般较细;而在凹岸或者水动力较强的河道、 河口等地，沉积物粒度一般较粗。其粒度分布基本特征: 1）粒度的中值粒径变化极大从50-350m均有，受控于水流条件等因素，水动力条件越强 ,粒度越粗，反之亦然。若水动力条件较弱以则细粒组分为主,若水动力条件较强，则以粗粒组分为主。2)总体分选性很差，但变化不大，分选系数都在1-2之间属于分选较差范围。3）偏度SK都在0.3以上，属于极正偏,基本上所有样品的所含细粒物质占有相当大比例。4）峰态都在0.4-0.9之间（无例外）属于宽或者很宽的范围。现选择3种类型进行粒度分析:图4 黑河和石羊河粒径频率和概率累计图Fig 4 Heihe and Shiyang River of size frequency and cumulative probability diagram类型: 样品采自河面宽阔水动力弱的石羊河，黑河河漫滩，河漫滩型沉积物粒度分选性一般，优势组分中值粒径范围为80-90m。小于 80m有两个含量很低的组分，中值粒径分别为: 0.5-1.5m , 510m。优势组分粒径较细反映了该地区河流水流较缓，细粒物质发生了充分的分选分异，因此（优势组分）峰值出现于 100m左右。概率累计曲线折点在5-6（16-32m）之间，显示了很弱的的水流条件，仅仅能够携带少量大颗粒的悬浮物。 类型 :典型样品取自河面较窄，水动力较强石羊河，黑河河漫滩。样品单峰明显 ,优势组分粒度中值粒径在 100200m，峰值大多数在150m附近。概率累计曲线折点在=4左右（63m），显示了中等的的水流条件，能够携带一定量大颗粒的悬浮物。 类型 :样品采自水流很急的河口、 河道或地势落差较大的石羊河，黑河河道。沉积环境。粒度频率分布主要有 2个组分 ,分选性差主峰峰高且窄。其优势组分中值粒径为 300400m,其百分含量在75%90%之间。细粒端组分含量较低。概率累计曲线折点在=3左右（125m） ，显示了极大的水流条件，能够携带大量大颗粒的悬浮物。3.1.4祁连山 在祁连山北麓采集的一些表层样，包括坡积物和表层土壤样（黄土），中值粒径均在20-100m，大多数在40-60m之间，分选系数均在1-2之间，属于分选较差偏度SK均在5以上，属于极正偏，细粒物质占绝大部分，粗粒物质较少。峰态KG范围非常窄，在0.8-0.9之间，属于中等范围。分选性的极差以及峰态较宽等特点显示了祁连山的表层样并没有没有经过。概率累计曲线也极无规律，折点不明显，对传统的粗粒细粒成分分析结果不明显，可能还是因为流水和风力的作用较弱。图5 祁连山表层样粒径频率和概率累计图Fig5 Qilian surface sample size frequency and cumulative probability diagram相比较而言，虽然坡积物和表层土壤样（主要为黄土）的概率累计曲线和频率分布曲线相差都不大，但仍然存在一定差异。如上图所示：由于主要搬运营力（季节性洪水）的搬运迁移，坡积物的中值粒径更大，而分选系数要稍微小一点（分选更好），偏度更小（粗颗粒含量更多）。但受制于搬运路径的有限，两者区别不大（相关系数R2 = 0.7567）。3.2 细粒沉积物粒度参数对比以及空间分析 图6 各细粒物质中值粒径分选系数，中值粒径偏度散点图Fig6 The fine-grained material in the median size - sorting coefficient, median grain size - scatter plot of skewness图7 物质搬运方向中值粒径变化趋势图Fig7 Material-handling changes in the direction of trends in the median size对各种表层样做中值粒径-分选系数，以及中值粒径-偏度散点图区分物质沉积环境是有效地。从图7我们可以得知巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠中值粒径-分选系数，以及中值粒径-偏度区域不可区分，两者基本上重合，而戈壁滩有差异也有重合，对于稳定戈壁滩而言，这类样品与沙漠散点所在区域不重合，而沙漠化戈壁滩却与沙漠，特别是固定沙漠样品散点区域极为重合。对于河流而言，中值粒径-分选系数，以及中值粒径-偏度散点图分布区域零星但是与戈壁滩和沙漠却基本上不重合。而祁连山中值粒径-分选系数，以及中值粒径-偏度散点图却分布面积小，显示了极强的分布规律。从物质搬运角度来看（如图1；7；8所示）：物质从祁连山搬运至沙漠主要有两个途径，1：祁连山北麓-石羊河-戈壁滩-腾格里沙漠；2：祁连山-黑河-戈壁滩-巴丹吉林沙漠，两个途径在空间上方向不同，但都是从高往地搬运，在物质搬运过程中，物质的分选得到提高（分选系数逐渐降低），偏度下降，中值粒径逐步上升。总体上以上四类物质粒度参数特征：1：以作为搬运第一步的祁连山物质，由于受水和风力作用均较弱，中值粒径一般20-50m，风选系数1.5-2.5之间（分选差）偏度5-12，极正偏；2以黑河和石羊河河漫滩为代表的主要受水动力作用较强的样品，中值粒径分布较宽，主要是水动力变化较大，分选变化却较大，偏度均大于0，属于正偏以上，与沙漠和戈壁差异较大；3）黑河和石羊河冲积平原进一步风化吹蚀的戈壁滩，中值粒径一般100-200m，风选系数0.75-1.5之间（分选较差至中等）偏度-0.1-0.3，负偏-正偏均有，4）受风力吹蚀，分选极好的巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠，由于细物质被强劲的西北地面风带走，其中值粒径大多在150-200m之间，偏度小于0，比起戈壁滩要小一点（粗粒物质更多）。如前所述，河西走廊的沙漠，戈壁滩以及河漫滩加上祁连山都可以作为中国和全球的粉尘源区24-29，作为整个粉尘源区的亚区之间，通过分析它们的粒度资料，他们在空间上有联系的。如上图箭头所示方向，基本上代表了祁连山物质搬运到沙漠的趋势和途径，物质从高到低的搬运，沿途虽然各自所受的环境气候有所差异，但总体上粒度参数变化趋势是明显的，细粒物质的更容易被带走到中国黄土高原以及太平洋沉积，导致从祁连山-河漫滩-戈壁-沙漠细粒物质含量越来越低（偏度越来越负偏），中值粒径越来越高，分选性越来越好（分选系数越来越低）。前人大量的研究发现1-10，只有63m的细颗粒物质才能被长距离搬运，而通过图3-6发现，巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠的流动沙丘63 m的细颗粒物质含量基本上没有，而祁连山的土壤（主要为黄土）含量最高。所以物质的搬运方式应该是物质从祁连山被黑河和石羊河通过流水携带带至阿拉善高原的戈壁和巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠，而由于戈壁和沙漠的地面覆盖率以及降水的差异，导致戈壁和沙漠的细颗粒（63m）含量差异很大，后者的细颗粒含量基本上不可见。并且中值粒径从祁连山的最低处，到距河流河漫滩最远处的沙漠是最高的，显示了沙漠中的细粒物质被吹蚀的最多，损失量最大。从图8中我们基本上可以得出物质在搬运方向上，细粒物质含量本来可以应该是增大的，但是由于该研究区域的盛行西北风或北风，（沙尘暴频繁）导致了在搬运途径上，细粒物质逐渐被搬运迁移至中国黄土高原甚至全球区域的北极和太平洋，而中值粒径和平均粒径逐渐上升。综合以上的分析，可以得出河西走廊的沙漠，戈壁滩，河漫滩以及祁连山之间是有空间联系的，如戈壁滩（戈壁滩-型土壤样）和石羊河，黑河的河漫滩粒度参数极为相似（图8），显示了它们的来源相同，他们都是石羊河或黑河将祁连山的物质搬运至和两条河流的洪水冲积成因。而由图4可以得知如戈壁滩（戈壁滩-型沙样）和腾格里沙漠与巴丹吉林沙漠中固定类型粒度参数特征不可区分。总结为它们的空间联系为：石羊河和黑河将物质从祁连山搬运至河漫滩，并且在洪水条件下形成广袤的洪泛平原，而这些平原在干旱化的条件下形成了戈壁滩和腾格里沙漠与巴丹吉林沙漠。4. 结论 通过对多个地区的戈壁、沙漠沙、河流、祁连山等细粒沉积物的粒度分布特征系统研究后总结了其粒度分布特征及空间差异，并计算了各个样品的分选系数，偏度和峰态等粒度参数得出以下结论：1)沙漠沙粒度由一个极其明显的粗粒跳跃组分构成，中值粒径一般位于150300m，从流动沙丘到（半）固定沙丘中值粒径，分选性以及细粒含量逐步降低，并且由于巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠处于同一风场，所以在粒度参数散点图上不可区分，而戈壁滩可分为沙洋和土壤两种，两者中值粒径，分选性以及偏度都区别较大，同时戈壁滩沙洋的分选性等粒度参数和频率分布曲线和固定沙丘极为相似。2）按水动力条件，石羊河和黑河可以分为三种类型，在中值粒径可以得到较好的比较和区分，同一水流强度条件类型样品，石羊河和黑河的粒度频率分布曲线很相似。祁连山物质由于受水动力和风力影响较弱，导致祁连山的坡积物和土壤（主要为黄土）表层样区别不大，分选性都差偏度均偏正，细粒物质含量较高。3）从祁连山-河流（石羊河，黑河）-稳定戈壁滩-沙漠化戈壁滩-（半）固定沙漠，中值粒径不断增加的，分选系数逐步增加，偏度逐渐向负偏发展（细粒含量不断减少）。对各种物质做中值粒径-分选系数，以及中值粒径-偏度散点图区分物质沉积环境是有效地。4）物质从祁连山经过石羊河和黑河的搬运至戈壁滩在经过进一步的风力风化到达巴丹吉林沙漠和腾格里沙漠，在搬运过程中，虽然都可以作为中国和全球粉尘粉尘源区，但这些亚区之间在空间上关联，并且物质之间也是有联系的。石羊河和黑河将物质从祁连山搬运至河漫滩，并且在洪水条件下形成广袤的洪泛平原，而这些平原在干旱化的条件下形成了戈壁滩和腾格里沙漠与巴丹吉林沙漠。并且该研究区域的盛行西北风或北风，（沙尘暴频繁）导致了在搬运途径上，细粒物质逐渐被搬运迁移至中国黄土高原甚至全球区域的北极和太平洋，所以才会有中值粒径和平均粒径逐渐上升。参考文献1 李耀辉.近年来我国沙尘暴研究新进展J . 中国沙漠,2004 ,24 (5) :616 - 622.2韩永翔,张强,董光荣,等. 沙尘暴的气候环境效应研究进展J .中国沙漠,2006 ,26 (2) :307 - 311.3李栋梁,王涛,钟海玲,等.中国北方沙尘暴气候成因及未来趋势预测J .中国沙漠,2004 ,24 (3) :376 - 379.4 孙继敏. 中国黄土的物质来源及其粉尘的产生机制与搬运过程J. 第四纪研究. 2004, 24(2): 175-183.）5Edward Derbyshire,Xingmin Meng,Rob A. Kempa. provenance, transport and characteristics of modern aeolian dust in western Gansu Province, China, and interpretation of the Quaternary loess record . Journal of Arid Environments, 1998, 39(3): 497-5166张小曳. 亚洲粉尘的源区分布、释放、输送、沉降与黄土堆积J. 第四纪研究. 2005, 21(1): 29-39.7成都地质学院陕北队.沉积岩 (物)粒度分析及其应用 M .北京:地质出版社, 1976: 112 45 8 Alfar o S C, A Gaudichet, L Gomes, et al . Mineral aer os ol p r oducti on by wind erosion: Aer os ol particle sizes and binding energies J . Geophysical Research Letters, 1998, 25 (7) : 991-9949 Ashley GM. Inter p retati on of polymodal sediments J . Journal of Geology, 1978, 86: 41110 Bagnold R A. The Physics of Blown Sand and Desert Dunes M .London: Methuen Press, 1941: 26511 Bagnold R A. The pattern of nature size distributi ons J . Sedi mentology, 1980, 27: 19912Richard A D. Depositional systems2 a genetic app r oach t o sedimentary geology J . Prentice2 Hall, 1983: 2432 25913 John R L. Physical p rocesses of sedimentation: an I ntroductionJ .American Elsevier Publishing Company, 1970: 5-7014Reading H G . Sedimentary Environments and Facies M . London:Blackwell Scientific Publicati ons, 1978: 518-54415刘东生. 黄土与环境 M . 北京:科学出版社, 1985: 382 -79 16孙东怀,鹿化煜,David Rea,等.中国黄土粒度的双峰分布及其古气候意义 J .沉积学报, 2001, 18 (3) : 327- 329 17 秦小光,吴金水,蔡炳贵,等.全新世时期北京张家口地区与黄土高原地区风成系统的差异 J .第四纪研究, 2004, 24 ( 4) : 430-43618丁仲礼,余志伟. 第四纪时期东亚季风变化的动力机制. 第四纪研究, 1995, (1) : 63-7419秦小光,蔡炳贵,刘东生. 深海氧同位素第 3阶段时期东亚季风区大气湍流特征. 第四纪研究, 2003, 23 (1) : 31-40 20丁仲礼,杨石岭,孙继敏等. 216Ma前后大气环流重构的黄土 -红粘土沉积证.第四纪研究, 1999, (3) : 277281 21胡雪峰,沈铭能,方圣琼.皖南网纹红土的粒度分布特征及古环境意义. 第四纪研究, 2004, 24 (2) 22李朝柱,杨小平.中国北方风沙沉积物气候代用指标对比研究.第四纪研究, 2004, : 46947323朱立平,鞠建廷,王君波等. 湖芯沉积物揭示的末次冰消开始时期普莫雍错湖区环境变化. 第四纪研究, 2006, 26 (5) : 772780: 77278024王 荣,羊向东,朱立平. 西藏纳木错过去 200年来的环境变化. 第四纪研究, 2006, 26 (5) : 791798W25赵景波,郝玉芬,岳应利. 陕西洛川地区全新世中期土壤与气候变化. 第四纪研究, 2006, 26 (6) : 96997526张小曳.亚洲粉尘的源区分布、 释放、 输送、 沉降与黄土堆积. 第四纪研究, 2001, 21 (1) : 294027 自殷志强,秦小光,吴金水.中国北方部分地区黄土、沙漠沙、 湖泊、河流细粒沉积物粒度多组分分布特征研究，沉积学报,2009,27(2):343-35128 Qin Xiaoguang, Cai Binggui, Liu Tungsheng. Loess record of the aerodynamic environment in the east Asia monsoon area since 60000 years before present. Journal of Geophysical research, 2005, 110(4):102929 殷志强,秦小光,吴金水,等.湖泊沉积物粒度多组分特征及其成因机制研究.第四纪研究，2008，28(2):33434230李玉霖,拓万全,崔建垣.兰州市沙尘和非沙尘天气沉降物的化学特性比较J .中国沙漠,2006 ,26 (4) :648 - 651.31 刘立超,王涛,周茅先,等.沙坡头地区沙尘气溶胶质量浓度的试验观测研究J .中国沙漠,2005 ,25 (3) :337 - 341.32梅凡民,张小曳,鹿化煜,等.中国北方表土微团粒粒度分布及其对粉尘释放通量的影响J . 科学通报,2004 ,49 (17) : 1776Source Analysis on Alashan Desert and Loess in Northwest Arid and Semi-Arid Regions,ChinaWang liqiang1,li mingzhi1Key Laboratory of Western Chinas Environmental Systems（MOE），Lanzhou UniversityAbstract：Northwest Chinas major inland dust source area of the surface kind of particle size characteristics of in-depth studies can enhance the northwest, north China, the Far East and the Pacific region the source of dust, accumulation of knowledge of their environmental effects. This paper systematically collected in Hexi region, Gobi, desert sand, the river surface sediment samples and the Qilian Mountains of topsoil samples, and the grain-size analysis of samples tested were obtained for each sample size parameters, such as: sorting coefficient , skewness, kurtosis and so on, on this basis, summed up the characteristics of particle size distribution of these samples, and spatial differences in access to the following understanding: 1) fine-grained sediment grain size generally superimposed by multiple-component composition, expressed as multi-component particle size distribution characteristics, the surface of its controlled media, the nature of the transportation, power intensity and handling methods and other factors; 2) Due to the evolution of their different