石大自然地理野外实习指导第3章 实习区自然地理基本概况

理学院地理系自然地理野外实习指导PAGE43第3章实习区自然地理基本概况3.1区域地质地貌概述新疆在地形上高山与盆地截然分界，形成明显的地形单元。全区由于天山的横亘，被分隔为南北两部。北部阿尔泰山与天山之间为准噶尔盆地，南部天山与昆仑山、阿尔金山之间为塔里木盆地。三大山系与两大盆地沿纬向延展，对自然条件的各个方面均有很大的影响。图1新疆地形图（引自《新疆地貌》）图1新疆地形图（引自《新疆地貌》）新疆地貌轮廓的形成与地质构造的发展有很大的关系。新疆主要的构造单位是稳定的塔里木和准噶尔地台，在古生代时期，它们曾经是古亚洲洋中的古地块，塔里木地块之南尚有特提斯古洋，而天山则是古亚洲洋的一部分。天山及其邻近造带的形成过程即是古亚洲洋与特提斯古洋的消亡与闭合过程。经过奥陶纪、志留纪、泥盆纪和石炭纪多次俯冲作用，洋盆消减、碰撞，形成古生代不同时期大陆边缘造山带。古生代末期上升为山地，中生代有所活动，但受到长期剥蚀，在天山外围两麓凹陷带及山间盆地沉积巨厚的中生代岩系。新生代继续沉积后，受到第三纪与第四纪巨大的断裂作用，隆起成高山。山地内部次级的断裂形成山间盆地。准噶尔盆地与塔里木盆地则在古老的基底上，上覆褶皱程度较轻的地层。由于第三纪、第四纪构造运动程度大，则盆地成为来自山区各种沉积物的堆积场所。山地与盆地交界之处为一系列断烈带，并伴有前山褶皱。由山前向盆地中心分布着缓倾斜的冲积洪积扇平原。盆地中心为平坦的冲积平原和湖积平原。地表疏松的物质经风力作用形成大片的沙漠。3.1.1天山地貌及其形成的地质背景1.天山地形地貌新疆中部的天山在新疆境内长达1700km，呈东西走向，宽达250-350km。一般较高的山峰高度在3500-4500m，山结处可达5000m以上，汗腾格里地区是天山最宽最高的山结，其次是玛纳斯河上游的伊林哈比尔尕山结。天山地区雪线高度变动于3500-4500m之间，北天山的雪线低于南天山数百米。根据山形与构造带在地貌上的表现可以将天山分为北天山、中天山及山间盆地、南天山三个区域。北天山东西向延伸1000km以上，宽约35-50km，水系为顺山地南北坡下流的小河，如天山北坡发源于伊林哈比尔尕山的玛纳斯河、金沟河、巴音沟河、奎屯河等。中天山山地高度不大，不超过4000m，分布面积不广，山间盆地规模大，宽数十至数百公里。南天山沿塔里木盆地边缘延伸，大致呈向北突出的弧形。天山山地形成了山地地貌带，包括有现代雪线以上的山地，冰川侵蚀、寒冻风化作用强烈，是现代冰川作用地区。角峰、刃脊、冰斗、倒石堆、U型谷等冰川地貌发育；现代雪线以下的古冰川作用的山地，由变质岩、石灰岩、火山凝灰岩组成，海拔在2300-2600m之间，古冰斗、倒石堆、冰碛物很多，这里冻融风化作用强烈，石海、多边形土发育；流水强烈侵蚀的山地，由砂岩、页岩、石灰岩、变质岩和凝灰岩等组成，这里雨量比较多，森林发育，由于间歇性的构造上升运动，河流强烈下切侵蚀，谷地里发育有高度不等的阶地。2.地质背景目前的天山地貌是在古老的地槽褶皱基础上经历复杂的地质构造运动，特别是新生代的构造运动，才形成的山地地形及山间盆地。天山曾经是塔里木和西伯利亚古陆之间古亚洲洋的一部分，晚古生代时期天山地区进入板块运动最强烈的时期，经历多次陆地增生与板块俯冲，形成了造山带，由塔里木板块、伊犁和准噶尔微板块组成。三叠纪至早中侏罗纪时期的剥蚀作用使天山隆起的山地被夷平，接近准平原状态，盆地扩大，普遍出现沼泽化，这一时期是天山地区主要的成煤时期。晚侏罗纪末出现广泛的褶皱隆起，山体再次抬升，因而缺失白垩纪沉积，大量的剥蚀物质堆积天山南北两侧的前陆坳陷盆地和山间盆地中，经过白垩纪的长期夷平作用，天山再度夷平。新生代时期由印度板块与亚洲板块的碰撞，使天山地区古生代与中生代构造复活，导致天山山体再度隆起，并在山地内部及临区的前陆盆地内堆积了陆源碎屑沉积物。天山山体断裂夹持的岩块逆冲上滑，产生强烈的断块隆升运动，山体向两侧盆地方向推覆和扩展，使天山再度块断造山，形成如今的地貌与构造格局。天山褶皱带与准噶尔地块的分界线是一条海西期形成的断裂带，且是倾向南、长达数百公里的逆断裂，在新构造运动时期表现出强烈的逆断裂活动。3.1.2天山北麓的山前坳陷及其山前地貌乌鲁木齐山前坳陷是一个山前薄皮构造发育区，逆断裂控制的活动背斜和断裂构造发育，且活动逆断裂多出现活动背斜的北冀及其核部附近，控制了天山山前地区新构造运动的性质与幅度。乌鲁木齐山前坳陷位于天山北麓、准噶尔盆地的南缘，自吉木萨尔以东至乌苏西，呈东西向带状分布，长300km以上，南北宽50-80km，是在海西期基底上发育起来的中-新生代坳陷，发育成天山北麓的前陆盆地。坳陷盆地内地层发育齐全，沉积厚度巨大，玛纳斯一带最大厚度者可达12000m，反映出山前坳陷长期持续下沉的特点。在构造上坳陷盆地以乌鲁木齐为界可以分为两大部分，以东为博格达推覆构造系，以西为北天山山前断裂褶皱系，主要有三排逆断裂背斜带组成。背斜由南向北依次出露三叠-侏罗系、第三系和第四系地层，背斜呈南缓北陡的不对称状，其核部平行背斜轴的纵向断裂发育。由南向北三排逆断裂北斜带依次是：山麓逆断裂背斜带、霍尔果斯-玛纳斯-吐谷鲁逆断裂背斜带、独山子-安集海逆断裂背斜带，独山子背斜以北还有新形成的西湖隆起。这些逆断裂背斜带在地貌上表现为东西向的背斜山岭（低山丘陵）。第一排褶皱低山丘陵是由侏罗纪、白垩纪和第三纪地层组成的背斜山脊，海拔在1300-2000m之间，相对高度为500m左右。新构造时期，背斜迅速隆起，玛纳斯河强烈下切，表现为深切峡谷。第二排褶皱丘陵由玛纳斯背斜、霍尔果斯背斜、吐鲁谷背斜组成。玛纳斯背斜表现为近东西走向的低山丘陵，海拔高度为800-1000m左右，相对高度为300m，东西长约60km。主要由第三纪地层和上覆的第四纪沉积物组成。玛纳斯背斜南部为巨大的缓坡，北部为多个东西向的山脊和山谷相间排列的丘陵。玛纳斯河在穿过第二排背斜时，形成了6-8级阶地，高阶地上有黄土覆盖。第三排褶皱丘陵为安集海背斜，地形上为东西向的丘陵，南缓北陡，海拔在600-1000m左右，相对高度为100-200m。主要由上新统和下、中更新统地层组成。往西延伸至独山子背斜构造组成的丘陵，在构造的北部有泥火山发育，现在依然不时有小气泡冒出。三排褶皱之间为纵向谷地。图2天山新生代地质略图图2天山新生代地质略图3.1.3天山地区的沉积地层天山地区的地层发育齐全，人前寒武系到第四系均有分布，尤其是新生界之下第三系、上第三系、第四系等半胶结、松散沉积物在天山南北前陆盆地和山间盆地广泛分布。第三系在天山北麓为河流相、湖相碎屑岩沉积，第四系分布极广，可由下至上划分为下更新统西域组、中更新统乌苏组、上更新统新疆群和全新统。古新统-始新统（E1-2）：天山北麓称紫泥泉子组，为河湖相棕红、褐色砂质泥岩夹砂岩、砾岩，底部有石灰质砾岩。始新统-渐新统（E2-3）天山北麓称为安集海河组，由湖相灰绿色泥岩夹泥灰岩、介壳灰岩及薄层砂岩组成。渐新统-中新统（E3-N1）：该套地层在天山北麓称为沙湾组，以河湖相综红色砂质泥岩夹灰红色、灰绿色砂岩、砾岩及团块状灰岩组成。中新统（N1）：北天山地区称为塔西河组，为河湖相灰绿色泥岩、砂质泥岩夹砂岩、介壳岩及泥灰岩。上新统（N2）：北天山地区称为独山子组，为山麓河流相苍棕色、褐黄色砂质泥岩、砂岩夹砾岩。下更新统（Q1）：地表出露西域组和少量冲洪积砂砾石层和冰碛砾石、泥砾等。西域组为一套巨厚灰色至深灰色块状砾岩，夹灰黄色砂岩层，砾径多在5-20cm之间，磨圆度很好，厚度变化大，为350-2370m之间。中更新统（Q2）：分布于山前和山间盆地边缘地带，构成高阶地、高戈壁堆积物，普遍受到不同程度的褶皱变化和断层错动，包括冲积、洪积、冰积和湖积等成因类型。该套地层被称为乌苏群。上更新统（Q3）：分布在各大河谷、山前现代戈壁平原及山间盆地中，在新疆分布普遍，被称新疆群，由戈壁砾石、风成黄土和冰川等堆积物组成。全新统（Q4）：分布在河谷、冲沟内及山前和山坡上的近代堆积物。3.1.4准噶尔盆地地貌及地质背景准噶尔盆地轮廓呈不等边三角形，南以天山为界，北部为阿尔泰山，东部为卡拉美里断块山地与低陵，西部以准噶尔山地为界（平行断块山地）。四周盆地的构造线与盆地边缘的方向一致，为深大断裂所控制。盆地的地势由东北向西南倾斜，中部为古尔班通古特沙漠。准噶尔盆地在地质构造上是一古亚洲洋中的地块，具有十多亿年前老地壳物质的结晶基地，中、新生代中表现为巨大的差异性下降，而降运动最大的在天山北麓的前缘凹陷区，向北的下降幅度减小。古生代的地层在盆地中被巨厚的中新生代沉积所覆盖，并且由北向南增厚，新生代的地层在南部凹陷区可达5000m厚。新构造运动对准噶尔盆地的地貌影响极大。盆地南厚北薄的地质格局在古近纪就已形成。新近纪以来，北天山的隆起和准噶尔盆地南缘边界断层的右行走滑，使盆地在新近纪至第四纪更新世处于压扭性构造环境，故在盆地南缘接受2000-3000m粗碎屑堆积的同时，沉降中心略向北移，并渐次西迁。准噶尔盆地从地貌上可以划分为两大地貌区，北部的平原区和天山北麓平原区。北部的平原区位于准噶尔平原的北部，阿尔泰山和三个泉子干谷之间的地区。古生代与中生代的基底很高，新生代的地层厚度小，东部地区不及100m，主要为河流砾石与砂土堆积。早第四纪时堆积了极薄的河流三角洲沉积，中期之后成为剥蚀地区，有轻微的上升。天山北麓山前平原区，南为天山，北为古尔班通古特沙漠北缘，西界为准噶尔西部山地，东界为木垒东北的考克塞尔套山麓。又可划分为六个小区：①精河-乌苏山前平原及艾比湖盆，在构造上属于艾比湖凹陷，主要由冲积平和湖积平原构成；②玛纳斯山前新生代褶皱及纵谷，位于乌苏与乌鲁木齐的北麓，海拔高度在1500m以下，是中新生代沉积的巨厚区。在新构造运动中强烈升起，形成三排雁形排列的狭窄的前山构造，和其间宽阔的向斜构造。背斜不对称，南缓而北坡陡，构造中心存在断层。断裂大多属于由南向北逆掩性质，局部存在由北向南逆掩的逆断层。流经本区的河流均有很深的谷地及多级阶地。宽阔的向斜谷中拦截了大量的冰水砾石与冲积砾石。③玛纳斯-呼图壁山前平原，位于奎屯河及阜康之间，以南为前山褶皱区，北界为沙漠的南缘。本区南部是高达5000m的玛纳斯山汇，冰雪分布较广，较大的河流玛纳斯河、巴音沟河等。河流通过山前纵谷时，巨型砾石沉积，到达本区后颗粒较小，砾石冲积洪积扇带较窄，玛纳斯河山口砾石冲积扇较宽也只有10km，安集海河附近砾石冲积扇只有2-3km。细土平原较宽阔，在沙湾下野地一带可达40km以上，在砾石冲积扇向细土平原过渡的地方，有大量地下水出露，形成沼泽带。④玛纳斯河下游及其尾闾湖相平原，包括玛纳斯河谷及其下游三角洲及古老的湖相平原。⑤奇台-木垒山前平原，位于阜康以东，一直延伸到大石头一带。⑥古尔班通古特沙漠，玛纳斯山前平原以北，形成多种沙丘。3.1.5玛纳斯河流地貌玛纳斯河发源于北天山的最高山区，依连哈比尔尕山，下游注入玛纳斯湖，长约400km，是天山北麓最大的河流。玛纳斯河流切穿天山北麓山前构造带，形成峡谷与多级阶地，出山口后形成冲积扇平原。玛纳斯河在肯斯瓦特以上接纳了几个支流以后河流强烈下切，形成深切峡谷。玛河进入低山区后，由于第一排背斜的隆起，在红沟煤窑形成小盆地，玛纳斯河在盆地中形成三级阶地，玛河在流经第二排背斜进入平原时，在背斜北翼形成12级阶地，3-9级形成了宽阔的河谷平原。9-12级的阶段位于背斜的斜坡上，有厚层黄土覆盖。阶地在玛河大桥以北倾没于现代扇缘沼泽之中。图3红沟煤窑地区玛纳斯河阶地（引自《新疆地貌》）图3红沟煤窑地区玛纳斯河阶地（引自《新疆地貌》）（1）河谷地貌从红沟煤矿至红山嘴约40km河段中，河床海拔由990m降为610m。河东岸的阶地比河西岸发育，不同河段阶地级数不同。红沟煤矿至红山嘴河段的河流阶地主要为基座阶地。由红沟煤矿至坎苏瓦特为峡谷段，在坎苏瓦特汇入清水河后，河谷有所展宽，大约100m，从配种站至红山嘴河谷又进一步展宽，大约200-300m，最宽处有500m，出了红山嘴后，河谷更宽，阶地级数更少。沿这一河段我们测量了7个阶地横剖面，分出8级阶地。I级阶地拔河高度在10m以内，主要发育在坎苏瓦特以下的河段。Ⅱ阶地拔河高度在20-30m之间，主要发育在坎苏瓦特至红山嘴一带。Ⅲ阶地拔河高度在30-50m之间，主要分布在配种站至红山嘴河段。Ⅳ阶地在玛纳斯河的两岸连续分布，阶地面上覆盖大约20m左右的黄土，黄土时代为晚更新世。Ⅴ级阶地在玛纳斯河分布也比较完整，从山麓背斜带向北一直与现代戈壁面相连，经过玛纳斯背斜时，Ⅴ级阶地主要发育在河东岸，而河西岸则逐渐变窄以致消失，穿过背斜后才在河西岸重新出现。在乔汗一带Ⅴ级阶地在河东岸因河流侵蚀而缺失3.5km左右，河西岸则比较完整。Ⅴ级阶地砾石的磨圆度较好，但大小不一，上覆1-2m的黄土状土。同时Ⅴ级阶地的显著特征是，在所有阶地中，Ⅴ级阶地面很宽阔（1km左右），也比较平坦。（2）串珠状冲积扇地貌玛纳斯河河口以北为山前冲积扇地貌。河水出山口后坡度减缓，河床宽阔，河水呈散流状，河水携带的碎屑物质在山前堆积，形成冲积扇!冲积扇向北倾斜，坡降约1%-2%，东西宽大约30km，南北长约30km，组成物质以砾石为主，上面覆盖有厚薄不同的黄土层。由于山麓背斜带构造隆升，抬升范围不断向北扩大，使不同时期的冲积扇向北迁移，形成由老到新串珠状分布的三期冲积扇。第一期冲积扇发育在第一排背斜至第二排背斜之间的地带，这一期冲积扇的下部由具一定磨园和分选的砾石组成，上覆约30m的黄土。冲积扇表面被地表径流切割，但大部分尚未切穿黄土层。第二期冲积扇主要发育在第二排背斜的出山口，组成冲积扇的砾石大小不一，砾石层中间有时夹有数层粗砂，冲积扇表面平坦，发育有多条被废弃的古河道。第三期冲积扇切割第二期冲积扇，是现代正在发育的冲积扇，扇面上发育有一系列冲沟和河道。图4玛纳斯河流地貌图图4玛纳斯河流地貌图（3）平原曲流带地貌位于扇缘以北，地势十分平缓，主要是冲积平原。玛纳斯河进入平原，河道很不稳定，形成曲流，许多废弃的古河道和牛轭湖发育。玛纳斯河阶地在玛纳斯河大桥以北倾没与现代扇缘沼泽之中，这里是一个相对沉降带。由于河道位置的不断迁徙，第四纪沉积物的成分很复杂，厚度比较大。（4）玛纳斯河尾闾沙漠地貌主要地貌类型为：玛纳斯湖泊、三角洲和湖积平原。这里地势平坦，因河水干涸，植被稀少。在小拐以北曾经发育有三角洲，古玛纳斯湖曾不断向东北迁移，湖岸上有4级阶地。古尔班通古特沙漠位于古冲积平原的低洼部分。沙丘大部分属于半固定沙丘，有垄状砂链、新月型沙丘等。沙丘的大致向东南方向移动，玛纳斯河东岸以新月形沙丘为主，西岸以纵向沙陇为主。3.2气候与水文天山北麓地区总体上属于中温带干旱气候，但从山地降水量看，具有由半干旱气候向半湿润气候过渡性质，热量少于天山以南，但多于准噶尔盆地北部，水分为新疆最多的地区。这里的气候大陆性较强，冬冷夏热，日温差较大，光照充足，热量丰富，雨量稀少，蒸发量大，平原地区由北至南，气候差异较大。平原地区年平均气温6.0－6.8度，山区年平均气温3.9－6.2度，最冷月平均气温（1月），平原区为－14.9－－20.6度，山区为17.9－22.4度，冬季月平均气温由平原至山区逐渐增温，递增率为每上升海拔100米，增高温度0.4度，夏季月平均气温以平原向山区逐渐降低，递增率为每上升海拔100米高度，降低温度0.7度。蒸发量与气温的高低有直接的关系，但与其它气象因素和植被也有密切的关系，如降水、风向、风力、湿度等，本河红山嘴站多年均年蒸发总量2122.7毫米，清水河子站1691.0毫米，肯斯瓦特站1550.7毫米，蒸发量随高度的增加而减少，海拔高度每上升100米约减少蒸发量63毫米。本区降水特点是降水量少，分布不均匀，变率大，年降水量由北向南随高度递增，递增率为每上升海拔100米，增加34毫米降水量，靠近沙漠边缘降水量少，仅有117毫米，山前石河子市附近年降水200毫米左右，前山带至中山带300－430毫米，中山带以上年降水量可达700毫米以上。本区降水东部多于西部，雨量随高度的增加而相应的增加，平原区各季降水量变化较均匀，山区变化较大，冬季降水量平原区大于山区，夏季山区降水量大于平原区。降水的水汽主要来源于纬向西风环流带来的大西洋气流，和北冰洋气流。而来自于太平洋及印度洋的湿润气流则由于高山阻碍难以到达本区。由于北疆西部地区，虽然多山脉，但多为东西走向，且南北间山体不连续，山势也较低，且有多处海拔不到500米的缺口，如伊犁河谷、阿拉山口、塔城盆地、额尔齐斯河谷等，有利于来自大西洋的湿润气流进入准噶尔盆地，所以降水由西向东减少，山地迎风坡降水最多。由于地势南高北低的影响，本区域河流水系均发源于天山山麓，消失于古尔班通古特沙漠中。主要河流有塔西河、玛纳斯河、清水河、金钩河、安集海河等。其中玛纳斯河为天山北麓年径流最大的河流。其发源于和靖县境内,天山主峰以南小尤尔都斯以北的冰峰地区,由古仍郭合拉哈特,古仍郭勒,郭德郭勒和夏格孜郭勒四支流汇流于玛纳斯,沙湾和靖三县交界处流入玛纳斯主河道,另一主要支流于和靖县经呼斯台郭勒峡谷过沙湾境流入玛纳斯河。玛纳斯县境内也有盖孜和清水河（发源于也盖孜大板的雪山），大小白杨沟（发源于后山头道马场）和芦草沟五支流汇集于肯斯瓦特，流入玛纳斯主河道，河流由南向北入玛纳斯湖，全长324公里，红山嘴出山口以上河长190公里，海拔1500－3200米之间的中山草甸区年降水量大于543.5毫米，其中年内分配为春季3、4、5月占全年33％，夏季6、7、8月占45％，秋季9、10、11月占19％，冬季12、1、2月占4％，南部山区降水形成地表大量径流，是玛纳斯河的主要水源。玛纳斯河红山嘴站集水面积5156平方公里，多年平均径流量红山嘴站为12.79亿立方米，最大年径流量20.67亿立方米，最小年径流量10.32亿立方米，4－11月河流来水量占全年来水量的66.6％。玛纳斯河属山溪性多泥沙的内陆河，上游河段海拔高程1500－3500米之间的山区，两岸植被覆盖率高，河水挟沙较少，但高程1500米以下至高程500米河段的中低山及低山丘陵地段，植被减少，河床裸露，河谷狭窄，两岸陡峭，河床纵坡较大，水流湍急，汛期水量集中，洪峰尖瘦，陡涨陡落，历时短暂，一遇暴雨，各冲沟泥沙俱下，水流含沙量显著增加，玛纳斯河年输沙量为150－500万吨，最大输沙率11200公斤/秒，最大含沙量166公斤/立方米，年平均含沙量为1.0－3.3公斤/立方米。9月以后含沙量显著降低，最小含沙量为0－0.006公斤/立方米，多出现在12月及元月。玛纳斯河推移质泥沙据我队观测资料计算年推移质输沙量约为77万吨，推移质输沙量占悬移质输沙量的15.0％左右。玛纳斯河水源补给主要由冰川补给和降水补给，由于受西气流的影响，玛河发源于天山北坡正好处在迎风面，气流遇到高山被抬升，水汽凝结下降形成降水，玛河中高山区地带年降水量可达500－600毫米，玛河径流年际变化不大，但年内变化较大，在时间分配上极不均匀，特别是洪水期（6－8月）径流量占全年的68％，最大7月份径流占全年27.3％，枯水期最小2月份只占全年径流的1.8％，年内变差值为15.2倍，这种水文特征反映了冰川融水补给型河流的特点。3.3土壤天山北麓地区由于复杂的地质构造与多样的地貌类型，使其不同区域水热组合差异较大，地表植被类型差异显著，土壤类型也各不相同。加之，山体海拔较高，土壤的垂直地带性较为明显。天山北麓中部地区3800m以上多为冰雪覆盖；3200-3800m为高山寒漠土带；3000-3200m之间为高山草甸土带；2800-2900m分布着亚高山草甸土；1600-2800m阴坡分布着山地普通灰褐色森林土；1600-1800m的森林线之下分布着草原土壤，即山地草原带的黑钙土；1100-1600m为山地栗钙土；800-1100m之间的分布着山地棕钙土；800之下的荒漠带分布灰漠土，且多分布于冲洪积扇上。由于天山的不断抬升与侵蚀，风化剥蚀了大量物质被河流带入盆地中，形成面积广阔的山前洪积冲积扇绿洲和冲积平原绿洲。在冲积扇部分布着典型的灰漠土；在扇缘地带地下水位较高，并伴随有大量的泉水溢出，便出现了大面积的草甸土、盐土和沼泽土分布复区，形成了以水分条件为先导的隐域性土壤分布带；在冲积平原上其自然土壤组合多为草甸灰漠土和荒漠森林土；在河道两岸的低注地带及流域下游的玛纳斯湖周围由于盐积作用强烈，分布着残余盐土、沼泽土和盐化草甸土。向北荒漠区由于强烈的风蚀堆积作用，使盆地中部分布了大面积的固定、半固定沙丘及沙丘间龟裂土等土壤组合。在山盆系统中除了土壤类型外，土壤水分、养分、盐渍化程度等受流域气候与水盐运移规律的影响，也随之出现空间分异特点，已有的研究结果表明：玛河流域沿纬度梯度，从南至北，即从山地、冲积扇、冲积平原、干三角洲到盆地荒漠区，土壤养分表现为由高到低，其中有机质含量呈现典型下降趋势，到沙漠区含量极低。整个天山北麓地区由于受到西来湿润气流的影响，气候呈现出自西向东变干的变化规律。因而土山地森林土壤类型也依次由西向东变化，如西部林下分布山地淋溶灰褐色森林土，中部林下分布着普通灰褐色森林土，东部林下则分布着山地普通灰褐色森林土和少量的山地碳酸盐灰褐色森林土。在垂直方向上也表现出差异性，即由西向东，森林线和森林土壤分布带均有上升的趋势。由高到低垂直地带性土壤的特点表现在以下几个方面：高山草甸土，广泛分布于天山北坡2800-3500m垂直带的上部，高寒且较湿润的气候条件下，具有较厚的有机质积累过程和不同的生草化过程，碳酸钙淋溶较强，有机质含量高，有机质层较厚。土壤剖面可以分为：生草层As、暗褐色或棕褐色的腐殖质层A1、淀积层B，母质层C多为高山残积砾岩、角砾石和黄土母质。亚高山草甸土广泛分布于天山北坡2700-3000m的生物气候条件好于高山草甸土带的区域，年均温在-2~-4℃之间，一般降水量在600-800mm左右，蒸发量约在1600mm左右。成土过程有腐殖化累积过程和淋溶过程，以及机械组成。剖可以分为：生草层As；腐殖质层A1，棕灰色，有机质含量高，有良好的粒装结构，土壤淋溶强烈，无碳酸盐出现，较高山草甸土深厚；淀各层B，发育差稍坚实；C母质层，多为残积-坡积砾石和黄土状物质组成。山地灰褐色森林土主要分布于1600-2800m之间的森林带内阴坡面，气温低。天山北坡年均温在3-6℃，冬季冷长，蒸发量少，降水量年平均可达400-600mm，且降水的频率大，强度小。成土过程中有较强的有机质积累过程，形成较厚的腐殖层，土体盐基物质受到不同程度的淋洗，碳酸钙有的被淋洗，有的淋溶至一定深度淀积下来形成钙积层。具有明显的粘化作用，但无灰化现象，剖面中无二氧化硅粉末出现。剖面层次可分为枯枝落叶层A00，半分解的粗腐殖层A0，细腐殖质层A1多为黑褐色，灰棕或淡棕色的过渡层A/B，有明显的粘化现象，多为核-块状结构。碳酸钙的淀积层B，多为灰棕或棕黄色，块-核状结构。母质层多为黄土状物质或变质岩，一般为浅黄色、黄灰色，质地粘重潮湿，土粒极少，砾石含量高。山地黑钙土多分布于天山西部伊犁林区1500-1800m，天山北坡中东部1600-2200m的山地森林草原带，下部与干草原栗钙土分布带相接。其分布区气候寒冷而湿润，年均温度在1-3℃，年降水量400-600mm，年蒸发量在800-1000mm之间。成土过程有腐殖质的积累过程，碳酸钙的淋溶淀积过程。土壤剖面中一般有如下的发生层：生草层As，由茎根和地下茎交织成毛毡状，土粒少；腐殖质层A1，呈现黑褐色、暗棕色，团块状结构，无石灰反应，根系较多；A/B过渡层，淀积层B，灰色带棕色，块状结构，土体紧实，一般出现石灰淀积；母质层棕黄色或淡黄色，砾石含量高，石灰反映强烈。山地栗钙土广泛分布于天山西部山区海拔1100-1500m处，及天山中东部海拔1100-2200m处。上接山地黑钙土，下部是山地棕钙土。山地栗钙土的气候条件较山地黑钙土气温高且干旱，年均温在2.5-3.5℃，年降水量在250-400mm。山地栗钙土的成土过程与山地黑钙土类似，只腐殖质的积累过程较弱，而钙化过程相对增强，有时伴有盐化与草甸化的过程。其剖面中的碳酸盐淀积层较黑钙土高，且含量多，以斑块状、粉末状和核状的新生体出现，致使土体颜色变淡变浅，而且紧实，一般在30cm左右就出现钙积层。土壤剖面由上至下为：5-8cm的生草层As，10-15cm厚的有机质层，呈暗栗或灰褐色并向下变浅，块状结构；30-70cm厚的钙积层，具有大量白色假菌丝体斑点，斑块或石灰结构。山地棕钙土在天山北坡中部地区分布于800-1100m之间的低山丘陵山间盆地和部分低山带。在温带干旱大陆性气候影响下，夏季炎热而干旱，冬季寒冷而多雪，年均温在3.5-8.5℃，年降水量在200-300mm，年蒸发量在1400-1700mm之间，风蚀强烈。该土类成土过程物理风化强，化学风化弱，土壤有机质积累强度不及山地栗钙土，土壤质地较轻，砾石含量高，土体淋溶较弱，盐基物质基本不被淋洗，硅、铝、铁基本不移动，钙则较为活跃。从表层起就有碳酸盐反应，钙积层的位置较其它草原土壤高。地表常为砾质或砂化，但没有形成砾幕，剖面具有A-B-C结构。A层为浅棕色的结皮层，地表多砂砾；B层为钙结层，灰白色，层次较厚，紧实，具斑块状、条纹状碳酸钙新生体，在砾石下常有较厚的碳酸盐淀积。C母质层多为黄土状土，砾质量较高。3.4植被古尔班通古特沙漠内大部分为固定沙丘和半固定沙丘，只在东缘有零星的半流动沙丘。沙漠内部半固定沙丘高达20-30米以至50-100米，均为沙垄和窝状沙丘。在沙垄上分布着白梭梭，沙蒿，苦艾蒿形成的荒漠，而在窝状沙丘上多分布着沙拐枣-白梭梭荒漠。沙漠北缘，则在沙垄间沙地很宽的地段上分布着有白杆沙拐枣，地白蒿、二穗麻黄、沙苔形成的群落，而在一些薄沙地上，可以见到一片片优若藜群落。沙漠南缘多属固定的沙垄和蜂窝状沙丘。在较高沙丘上，为白梭梭，蒿类，二穗麻黄，沙苔和短生植物的单苞菊，鹤虱等形成的群落。较低沙丘和较宽的丘间薄沙地上，则多覆盖着梭梭柴与短生植物沙生四齿芥，小车前，施母草等或一年生草本植物角果藜、沙蓬、猪毛菜形成的群落。沙漠东缘的半流动沙丘上，主要为沙拐枣丛和巨穗滨麦丛。玛纳斯河旁则为胡杨林和盐化草甸、河漫滩草甸。由古尔班通古特沙漠向天山北坡过渡，由于地貌类型和气候特征上的差异，植被类型的垂直带谱也有很大不同。天山北坡的植被类型主要为山地森林-草原带。其最大特征是发育着完整的山地植被垂直带谱，由上至下顺序为：高山垫状植被带-亚高山草甸带-中山针叶林草甸带-低山草原带-山地蒿类荒漠带。具体说，由于地貌类型和气候特征上的差异，天山北坡东、中部的植被带谱分别是亚高山草原化草甸带和亚高山草甸带，只有西部发育着完整的山地垂直带谱。（1）高山草甸带海拔2900m以上，由于气温寒冷，上部多以稀疏的石生垫状植被，裸露岩石和倒石堆为主。下部多以芜源和低草草甸的蒿草、苔草为主，覆盖度小于50%，多呈岛状分布。（2）亚高山草甸带海拔2700-2900m，多为淮平原台地上发育的亚高山矮生杂类草。建群种以蒿草、苔草、狐茅为主。中、东部还夹有草原植被的羽毛草、高山羊角芹、珠芽蓼、马先蒿等植被，覆盖度70-95%，草的高度10-20cm，其生长势由东向西逐渐繁茂，特别是西部伊犁各地气候湿润，由各种花草所组成的色彩鲜艳夺目的“五花草甸”亚高山草甸带生长极为良好，完全覆盖着整个坡面。（3）中山森林带因气候条件的差异，东、中、西分布海拔高度各不一样，东部一般为2200-2900m，中部为1700-2900m，西部为1400-2700m。本带主要森林植被：乔木有:新疆落叶松、天山云杉、桦木、山杨、密叶杨、苦杨等。小乔木有：崖柳、天山花楸、山楂。灌木有：各种忍冬、刺蔷薇、茶藨子、稠李、天山桧柏、方枝柏等。草本类有：珠芽寥、高山羊角芹、乌头、白花老鹤草、乳苣、光寥、一枝黄花、千里光、林地早熟禾、柳兰、地榆、石生悬钩子、草莓、唐松草等。蕨类有：冷蕨、欧洲鳞毛蕨。藓类有：拟垂直藓、塔藓、提灯藓、牛毛藓。（4）低山草原带东部山地草原带分布于海拔2000-2100m,成一条狭窄带状。植被以针茅、棱狐茅占优势，其次还有鸢尾、勿忘草、蒲公英、异燕麦等，向下紧接荒漠带。中部草原带分布于海拔1600-1700m，天山云杉成小块状疏林分布于阴坡，主要植被有针茅、糙苏、冰草、鸢尾、早熟禾、马先蒿、卷耳等。向下过渡为蒿类荒漠带。西部山地草原带下降到1400m以下，在海拔1000-1400m坡地上，分布的主要植被有针茅，狐茅、异燕麦、苔草等。山地草原再往下为山地栗钙土，植被以锦鸡儿、兔儿李、鼠李等干植被为主。低山草原带以下为荒漠草原带及干草原向荒漠草原的过渡地带，多分布于山前倾斜平原上部，植被稀疏。地势更加低平的冲积平原及干三角洲地区分布着盐生旱生的植被，为典型的荒漠景观，地表覆盖度低。在人为灌溉的地方分布人工植被及农田。3.5古尔班通古特沙漠古尔班通古特沙漠位于我国北方沙漠及沙漠化地带最西北部的准噶尔盆地中南部，积5.113万km2，约占全国沙漠面积的6.3%，是我国最大的半固定、固定沙漠，同时也是世界上离海洋最远的大型内陆沙漠。伴随着新生代的新构造运动，准噶尔盆地中也经历了湿润干旱的转变及沙漠的形成过程。古近纪时盆地中具有暖湿带与亚热热带的潮湿气候，并一直是内陆河流湖泊沉积环境；新近纪随着天山、青藏高原和中亚其它山地的隆升，欧亚大陆大气环流模式改变，气候显著变干，盆地南缘的植被由暖湿带针叶、阔叶混合林转变为湿带稀疏落叶林-荒漠草原，这一时期盆地主要是河流相沉积为主的河湖图5新疆古尔班通古特沙漠位置图5新疆古尔班通古特沙漠位置相沉积环境。早更新世周围山地的升起，气候进一步干化，盆地中湖泊萎缩，出露细砂土、亚砂土和砂质黏土的冲积-湖积平原上形成了沙漠，喜暖湿的阔叶乔木绝迹，灌木与草本占优势，荒漠草原向山地发展。中更新世沉积环境是早更新世的继续与发展，晚更新世随着周边山的持续抬升，盆地干旱化进程加速，戈壁砾石、风积沙和黄土发育，形成典型的荒漠景观。全新世时期气候在整体干旱的背景上，存在着小幅度的波动变化。依据莫索湾地区全新世地层剖面的研究结果，古尔班通古特沙漠自全新世以来经历了8次沙漠固定缩小的逆过程和8次活化扩大的正过程。目前的古尔班通古特沙漠深居内陆，气候干旱。沙漠周边地区年均温在4.15-8.47℃，夏季最热月7月均温为25.5-30.3℃，极端最高温44℃。冬季最冷月1月均温为-22.7~-26.8℃，极端最低温-42.7℃。沙漠周边地区的年降水量120.94-128.66mm，平均年蒸发量1591.23-2335mm，蒸发量是降水量的13-19倍。整个盆地的等雨量线由外围向中心减少的趋势，且降水量有从西南向东北减少的趋势。由于准噶尔盆地三面环山，属于半封闭性荒漠盆地，降水量少，加之地面物质松散，产流条件不良，所以古尔班通古特沙漠基本属于缺乏地表径流，水系网不发育和缺少地表水体的内陆干旱沙漠。古尔班通古特沙漠是准噶尔盆地中的主体沙漠，固定、半固定沙丘占绝对优势，沙漠内部的沙丘类型主要为沙垄。沙漠的中部和北部受北西北和北东北两种风向的影响，沙垄大致呈南北走向；沙漠西部受西北风影响，沙垄呈北西-南东走向。沙漠东西风向转为西西北，沙垄呈北西西-南东东走向。古尔班通古特沙漠可以分为四片沙漠，分别为：①阔布北-阿克库姆沙漠阔布北-阿克库姆沙漠位于三个泉干谷以北，卡拉麦里山西北麓古三角洲前缘的砂砾质平原带，包括三个泉干谷北面的阔布北沙漠和东部向北延伸到乌伦古河边的阿克库姆沙漠，北端延伸到乌伦古河北岸的恰乌卡尔沙漠。南北长200km，东西宽20-30km，三个泉子以北分布有较多的高3-4m，长数十米至百米的沙垄，其有大面积薄层起伏沙地。②德佐索腾艾里松沙漠德佐索腾艾里松沙漠位于三个泉干谷以南，莫索湾走廊以东，卡拉麦里山剥蚀高原以西的古尔班通古特沙漠中部。东西长约200km，南北宽135km。沙漠中部与北部分布着简单沙垄与树枝状沙垄，走向近于南北方向，长度可达几公里。沙漠南部有多风向交汇地区的蜂窝状沙丘。③索布古尔布格莱沙漠索布古尔布格莱沙漠位于莫索湾走廊以西，奎屯-克拉玛依一线以东，玛纳斯湖以南地区，沙丘多呈北西走向。沙漠的东南部与玛纳斯河两岸，分布有蜂窝状和梁