塔克拉瑪干沙漠腹地克里雅河尾閭圓沙三角洲沙質沉積物粒度特征?

夏倩倩，馬家駒，張峰

(新疆大學綠洲生態教育部重點實驗室，新疆烏魯木齊830046)

0 前言

粒度參數是一項反映環境變遷的重要沉積學指標，對沉積物粒度特征進行分析可以反映并有助于反演當地的環境變遷、物質來源等信息.圓沙古城遺址(38?520N，81?350E)位于克里雅河尾閭的干三角洲上，南距于田縣城約280 km，處于塔克拉瑪干沙漠中心[1].據14C和OSL(光釋光)年齡樣品的測定結果，圓沙一帶在約2.6 ka BP～2.2 ka BP和約1.9 ka BP～1.6 ka BP發育人居綠洲，在1.6 ka BP之后克里雅尾閭擺向東部致使該地綠洲被廢棄[2]，因而較完好的保存了2.6 ka BP～2.2 ka BP古人類活動與自然環境變遷遺存.由于該時期為塔里木盆地史前鐵器時代，為綠洲演化序列研究的重要環節，相關地學工作可為環境變遷研究提供科學依據.然而由于圓沙古城被發現較晚，且位于沙漠腹地，自然條件惡劣，難以到達，相關研究較少，缺乏數據.對圓沙古城遺址一帶沙質沉積物的粒度實驗分析，可為探討當地沉積環境和物質來源及進一步研究塔克拉瑪干沙漠的環境演變提供依據.

1 研究區概況

研究區位于克里雅河下游的圓沙古城遺址(圖1)一帶.克里雅河位于塔克拉瑪干沙漠南緣，發源于昆侖山主峰烏什騰格山的北坡[3]，向北流入塔克拉瑪干沙漠腹地.在河流下游米薩來一帶[2]，分成3個三角洲，東部為現代達理雅博依綠洲；中部為古代克里雅河尾閭干三角洲，上有喀拉墩古城遺址；西部是圓沙古城遺址所在的干三角洲.

圖1 樣品采集位置示意圖

該區位于塔克拉瑪干沙漠腹地，屬溫帶大陸性荒漠氣候.地貌類型為河流長期流散沖積和后期風蝕形成的古河道，地勢較平.地表河湖相沉積物被干河谷分割的支離破碎，古河床內多密集的新月形沙丘和沙丘鏈.古城幾乎被流沙覆蓋，地表可見散布殘陶器、石器、銅鐵小件、料珠及動物骨骼等遺物[1].古河道河漫灘上往往留存有干枯的胡楊、檉柳樹根以及古人居活動遺跡.

2 材料與方法

野外樣品采集覆蓋了整個干三角洲，共采樣品69個(圖1)，其中表沙33個，使用直徑6 cm不銹鋼筒豎直方向采取，采取深度25 cm；剖面沙36個，水平采取，深度25 cm.樣品用聚乙烯袋封裝，并編號記錄(表1).

篩析采取轉速1 400轉/min的國產TRX-6型土壤振篩儀，浙江省上虞市紗篩廠63、75、90、106、125、150、180、212、250μm的標準檢驗篩，篩析前對套篩篩孔大小做了校驗，sartorius BS210S型萬分之一電子天平稱重，單個樣品測定用量約50 g，由樣品袋中均勻取出.粒度參數應用福克和沃德公式[4]采取圖解法求出.

3 結果與討論

3.1 平均粒徑

樣品平均粒徑變化于1.19～4.07 Φ之間，均值3.21 Φ(表1)，2～3 Φ間的樣品占總數的17%，3～4 Φ間樣品占77%.研究區沉積物粒度組成以極細沙為主，細沙為次.沙丘沙的平均粒徑(2.96 Φ)比剖面沙的平均粒徑(3.43 Φ)要粗，這是因為沙丘沙長期受風動力影響，粉沙類細顆粒多被吹揚，含量較少.另外從物源角度來看，沙丘附近的河湖相沉積也有一定的貢獻.由于古克里雅河在不同位置和時期攜沙能力強弱的不同，在不同地點和不同深度，所形成的河湖相剖面樣品的粒徑相差很大，如樣品081013-10，081023-3和080316-1均采自河湖相地層，前二者平均粒徑均較粗，而后者較細.而沉積物物源的粒度特性則會進一步影響到其上的沙丘沙，比如樣品081026-2取自河道附近高大沙丘，下部為河流沉積，該樣品粒徑明顯偏粗.

表1 圓沙地區沉積物樣品粒度參數

3.2 分選性

按Folk and ward[4]給出的分選程度評價標準，沙丘沙分選極好者占其總數的18.18%，分選好者占15.15%，分選較好者27.27%，分選中等者18.18%，分選較差者21.21%.剖面沙的分選程度相對好些，屬于分選極好者占22.22%，分選好者36.11%，分選較好者19.44%，分選中等者16.67%，分選較差者5.56%.

所有樣品中，剖面沙和沙丘沙的分選相似，但是沙丘沙中存在個別分選相對不好的樣品.對當代環境而言，通常風成沙丘沙是分選最好的[5]，但其因受下伏物質及發育歷史久暫的影響，在空間分布上仍然存在一定的差別[6].沙丘沙樣品中存在分選不好的樣品，也應該與下伏沙源物質有一定關系.如沙丘沙樣品080322-5，080322-6，081026-2，081106-10，081108-4，因下伏沙物源主要為河流粗顆粒沖積物，分選相對較差.

3.3 偏度

沙丘沙樣品平均偏度值為-0.18，屬于負偏.正態分布的占30.30%，負偏者33.33%，極負偏者占總數的36.36%.剖面沙的平均偏度值為-0.25，也屬于負偏.其中正態分布者占25.00%，正偏者占2.78%，負偏33.33%，極負偏38.89%.一般來說，沙丘沙都是以正偏為主[5]，但該地的沙丘沙和剖面沙都是以負偏和極負偏為主.原因之一可能是因為該區一些高大的沙丘在長期的發育歷史過程中較細的粉沙類顆粒被風吹揚，留下了相對比較粗的顆粒.另一方面也與該區的物源有關，在洪水期，隨河流帶來的較粗物質也影響當地的沙物質偏度.

3.4 峰度

一般粒級分布愈集中，在粒度分布曲線上峰態愈窄[7].沙丘沙平均峰度是1.04，屬于中等峰態(正態).從KG值分布來看，中等峰度占9.09%；寬到很寬范圍和窄到很窄范圍比例相似，分別為42.42%和48.48%；在非常窄范圍內沒有分布.剖面沙平均峰度是1.48，屬于窄峰峰態(尖銳).KG值在寬峰峰度占19.44%；中等峰度占8.33%；窄到非常窄峰度范圍占72.22%；在非常寬范圍內沒有分布.剖面沙的整體峰態比沙丘沙要窄，這可能反映了沙丘沙與剖面沙不同的形成環境，沙丘沙為風成，而所采剖面沙為水成.

3.5 粒度參數的綜合影響

圖2 圓沙地區與塔克拉瑪干沙漠南緣北緣粒度參數[8,9]的對比a.平均粒徑對分選系數b.平均粒徑對偏度c.平均粒徑對峰態

在Md與SK散點圖(圖2-b)上，SK與Md之間的關系在樣品中由于平均粒徑比較集中顯得不明顯.在Md與KG(圖2-c)散點圖上，剖面沙相對集中在一起，沙丘沙一部分和剖面沙集中在一起，一部分比較分散.這說明了剖面沙和沙丘沙成因的區別，也反映了相對集中的那部分沙丘沙和剖面沙成因的相似性.就本文所采樣品分布來看，沙丘沙為沿克里雅河古河道采取，剖面沙則直接為古克里雅河沉積，二者物源均受古河流影響.歷史時期圓沙一帶克里雅河曾多次發育和斷流，河流發育期間，河湖相沉積形成，而斷流期間沉積環境則以風的影響為主，此時沙丘沙大量接納下伏水成物質，因而與剖面沙在物源方面具有一定程度的一致性.但是在河流發育期剖面沙物源主要是隨河流攜帶而來，因此主要受水動力的影響；河流斷流期沙丘沙主要受風動力的影響，因此二者在成因方面具有一定的區別.

在Md與δ1散點圖(圖2-a)上，Md與δ1之間的關系在樣品中呈現出負相關，即粒徑值變大，標準差相應變小，也即沉積物顆粒粒度變細，分選程度相應變好.

4 與塔里木盆地相關數據的對比

參考沙漠南緣皮山、墨玉、和田、洛浦、策勒、于田、民豐等地的沙丘沙、灌叢沙丘沙、沙漠大沙丘沙的粒度參數數據[8]；沙漠北緣的肖塘附近的流動沙丘、胡楊林和古河床的粒度參數數據[9]，三地樣品平均粒徑相似，但又存在差異(圖2).沙漠南緣和北緣的樣品均以細沙和極細沙為主；而圓沙一帶存在有中沙粗顆粒物質；沙漠北緣的粉沙含量占其總數的14%，相對圓沙一帶和沙漠南緣來說比較多.圓沙一帶沙丘發育歷史久遠，在長期的風力作用下細顆粒物質被吹揚，所以粒徑相對較粗；沙漠北緣肖塘附近樣品物源受塔里木河細顆粒的影響，還有部分樣品取自保留了大量細物質的胡楊林、沙漠公路綠化帶、灌叢等[9]，粒徑較細；沙漠南緣樣品物源主要受來自塔克拉瑪干沙漠極細沙的影響，粒徑相對較細[8].

分選性沙漠南緣的相對較好，圓沙一帶和沙漠北緣所跨幅度較大，比較復雜.圓沙一帶樣品成因復雜，分選所跨范圍就大；沙漠北緣肖塘一帶古河床樣品為新發育沙丘沙[9]，分選程度較差，影響整體分選結果；沙漠南緣沙物質整體較細，分選相對較好.

偏度沙漠北緣的以正偏為主，圓沙一帶以負偏為主，而沙漠南緣正負偏各有分布.圓沙附近沙物質以負偏為主反映了當地沙物質發育時間較久，且長期受風力作用；沙漠北緣肖塘附近的樣品為塔里木河古河床的沉積土和來自塔克拉瑪干沙漠的極細沙，粒徑較細[9]，所以以正偏為主；沙漠南緣來自塔克拉瑪干沙漠的部分細沙粒徑較細，沙漠大沙丘沙的粒徑相對比較粗，所以偏度正負皆有.

三地峰態相似，都以中等和窄峰峰態為主，但又存在差異，圓沙一帶還有很窄、極窄峰態.這可能是因為沙漠北緣和南緣物源的的均一性較圓沙一帶好，南緣和北緣的沙物質均是以細沙和極細沙為主，但是圓沙一帶還存在有中沙顆粒，從而影響到當地的峰態.

通過相關數據的對比得出三地沙物質由于發育歷史久暫、沉積環境和物質來源等的不同，粒度特征存在差異.

致謝：感謝新疆大學資源與環境科學學院納麥提·托合提和約賣江·馬木提同學完成了部分樣品的測定.