徐少康宮天志

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

騰格里沙漠地區(qū)砂質(zhì)管狀物的發(fā)現(xiàn)及其地質(zhì)意義

徐少康*宮天志

中化地質(zhì)礦山總局地質(zhì)研究院，河北涿州，072754

砂質(zhì)管狀物，淺褐色，管狀，致密，硬脆，中空，內(nèi)孔貫通。長度3.4～18.1cm,外徑1.55～3.5cm，內(nèi)徑0.6～1.9 cm, 壁厚1～11mm。隨著長度由長到短，外徑、內(nèi)徑及壁厚均逐漸變小。管內(nèi)孔壁上時有白色微晶方解石薄膜，或有管孔被白色微晶方解石半堵塞。有的管子上有與主孔相通的小孔，小孔與管壁垂直、呈 30°交角或近于相切。按砂粒粒度，管子分為粗砂型和細(xì)砂型兩種，其中粗砂型管子暗色砂粒含量略多。砂粒成分主要為硅質(zhì)，膠結(jié)物主要為微晶方解石，孔隙式膠結(jié)。說明在地表砂層之下存在弱承壓碳酸鹽型咸水，這種水的上涌、滲透作用及沙漠特有干旱、風(fēng)力等條件，是其主要成因。顯示古騰格里湖在干涸過程中，湖水經(jīng)歷了“碳酸鹽型→硫酸鹽型→氯化物型”的濃縮過程。如果在古代砂巖中發(fā)現(xiàn)相同或類似的管狀物，可進(jìn)一步推斷，該砂巖形成環(huán)境為古沙漠、有在同一套地層中存在蒸發(fā)鹽礦產(chǎn)的可能。

砂質(zhì)管狀物，成因，地質(zhì)意義，騰格里沙漠

繼在中國青海省柴達(dá)木盆地東北緣托素湖一帶古近系砂巖中發(fā)現(xiàn)的鐵質(zhì)管狀物之后，筆者在騰格里沙漠地區(qū)又發(fā)現(xiàn)了一種形狀奇特的“砂質(zhì)管狀物”（照片2～8），并對其進(jìn)行了研究?，F(xiàn)就有關(guān)情況介紹如下。

1 騰格里沙漠概況

騰格里沙漠位于中國北部，平面形態(tài)呈近圓形，面積約 3.14×104km2,海拔高度一般 1300～1400m。四面環(huán)山，山區(qū)海拔高度一般 1700～4000m（圖1）。沙漠區(qū)被黃褐色砂子覆蓋，沙丘、沙梁一望無際、蜿蜒起伏、連綿不斷；一般無植物生存，在局部沙丘、沙梁之間的凹地中可見天然生長的雜草（照片1），偶見生長茂盛、高度數(shù)米的樹木。

沙漠氣候極度干旱，降水量極小，一般40～150mm/a，主要集中于6～9月份。蒸發(fā)量大，一般1400～2000 mm/a。年均氣溫低于0 ℃，晝夜溫差大。冬季西北風(fēng)盛行，其它季節(jié)主要為東南風(fēng)。

沙漠地區(qū)有較多現(xiàn)代鹽湖，規(guī)模均不大、面積一般數(shù)至十余平方公里，最大的 30km2，有的已干涸、成為砂下湖，有的仍有地表鹵水、正在沉積鹽類礦物。據(jù)主要鹽類礦物成分特征，可分為 4種類型：石鹽（NaCl）型，石鹽（NaCl）+白鈉鎂礬（Na2Mg（SO4）2·4H2O）型，石鹽（NaCl）+芒硝（Na2SO4·H2O）型，芒硝（Na2SO4·H2O）型。上述各類鹽湖分布于沙漠的不同位置（圖1）【1】。

2 砂質(zhì)管狀物的特征

2.1 砂質(zhì)管狀物發(fā)現(xiàn)時間及產(chǎn)出位置

發(fā)現(xiàn)時間為2000年10月21日下午，晴天，微風(fēng)。砂質(zhì)管狀物，約20余根，散亂地分布于約0.16(0.4m×0.4m)m2范圍內(nèi),筆者隨機地取了8根(照片2)。

圖1 騰格里沙漠地質(zhì)略圖Fig.1 Geological schedule of Tengery desert

產(chǎn)地位于騰格里沙漠中部，民勤東南約21.4km處，地理座標(biāo)為：E103°24′50.40″，N38°30′44.68″，H1358m(測量儀器為：手持GPS定位儀器，北京合眾思壯科技有限責(zé)任公司產(chǎn)，型號 eTrex summit，誤差10m以內(nèi))。

砂質(zhì)管狀物產(chǎn)于兩沙梁之間、長條形凹地迎風(fēng)坡下部近腳處。凹地大致呈北東—南西向延伸，目估長約 1000m、寬約 200m，整個凹地被松散的沙子覆蓋。在產(chǎn)出處南西約100m處，有一片面積不大（約幾十平方米）、較茂盛的雜草，草深約 0.30～1m左右。整個凹地內(nèi)未見地表水，地表沙子干（產(chǎn)出處的實際地貌，由于相機原因當(dāng)時未能拍下，與照片1所示的情形大致相似）。

2.2 砂質(zhì)管狀物描述

顏色及形態(tài)：均呈淺褐色，管狀，一般呈近圓柱狀，個別細(xì)的呈扁平狀，多數(shù)較直、少數(shù)略彎曲，有的表面起伏不大，有的表面略有凹凸，長短、粗細(xì)不一，最長的 18.1cm,最短的 3.4cm,最粗的外徑 3.5cm, 最細(xì)的外徑 1.55cm。總體變化趨勢為：越長的管子外徑越粗，越短的越細(xì)(照片2)。

內(nèi)孔：內(nèi)孔形態(tài)與管子外部形態(tài)基本一致、一般呈近圓管狀（照片6）、個別細(xì)的呈扁管狀（照片7），具貫通性（較直的可通視；較彎曲、不能通視的，水從一端注入，從另一端流出）。除 3號管外，有的內(nèi)孔壁上有一層白色薄膜（照片5）,厚度小于1mm、1～3mm,個別細(xì)管內(nèi)孔被白色粉末狀物質(zhì)半堵塞（8號管）。內(nèi)孔直徑一般0.6～1.9 cm, 總體趨勢為：外徑越大的管子內(nèi)徑也越大。

壁厚：一般 1 ～11mm，總體趨勢為：越粗的管子壁也越厚。

小孔:個別中等粗細(xì)的粗砂型管壁上偶見小孔。小孔穿透主管管壁,與主內(nèi)孔連通。據(jù)與主管的關(guān)系，可將小孔分為三種類型：①與主管壁垂直，形態(tài)呈近圓形或不規(guī)則狀，孔徑 3.5～6mm（照片2中3號管）；②與主管呈30度左右的交角，近圓形，內(nèi)徑 2～3mm,壁厚 0.6～1mm（照片8）；③與主管外壁大致相切，近圓形或不規(guī)則狀，內(nèi)徑1mm±,壁厚1mm±（照片3）。

2.3 砂質(zhì)管狀物的簡易測試特征

肉眼和放大鏡下觀察，管子均呈致密狀。所有管狀物均較硬,用手用力捏之均不變形、不破碎，用錘擊之則碎，呈現(xiàn)硬脆的特征。將管狀物（6號管—細(xì)粒型，7號管—粗粒型）放入淡水（飲用自來水）中2h50min，均絲毫無損，物質(zhì)沒有被溶現(xiàn)象。僅在剛?cè)胨臄?shù)秒內(nèi)，有數(shù)個氣泡出，說明管子中有少量微孔隙。將 1號管內(nèi)壁帶白色薄膜的一端置于淡水中92min，白色薄膜狀物質(zhì)及其它物質(zhì)均絲毫無損、沒有被溶現(xiàn)象。所有管狀物的外壁和內(nèi)壁（包括白色薄膜處），用稀鹽酸（5%）滴之劇烈冒泡，用茜素紅溶液滴之變紅。

2.4 砂質(zhì)管狀物的礦物成分

砂質(zhì)管狀物由砂子、膠結(jié)物及內(nèi)空中的白色粉末狀物質(zhì)組成。

據(jù)砂子的粒度，管狀物可分為兩種類型：粗砂型（第2～5、7、8號）和細(xì)砂型（第1、6號）（照片2、4、5）。

粗砂型管狀物：砂粒呈次圓狀，粒度一般0.2～2mm，少量小于0.3mm。其中，淺褐色硅質(zhì)（以石英為主）砂粒占70%～87%左右，雜色砂粒占8%～17%左右（顏色包括粉紅、紅、紫紅、黃紅、灰、灰綠、黑色、灰白色等，成分主要為硅質(zhì)、鉀長石、角閃石、巖屑、斜長石等）。 膠結(jié)物，白色，帶淡黃色色調(diào)，微晶粒狀，分布于砂粒間空隙中，成分主要為方解石，含量約3%～7%?？紫妒侥z結(jié)。

細(xì)砂型管狀物：砂粒呈次圓狀，粒度一般0.1～0.3mm，少量可達(dá) 0.5mm±；淺褐色硅質(zhì)砂粒（以石英為主）80%～87%，灰綠色、黑—深灰色、黑灰色砂粒占4%～7%，其它雜色（綠、白、褐紅、紫紅、粉紅、黃紅）砂粒占3%～11%。膠結(jié)物，白色，帶淡黃色色調(diào)，微晶粒狀，分布于砂粒間空隙中，成分主要為方解石，含量3%～4%?？紫妒侥z結(jié)。

兩種管子，砂粒的成分總體上看，粗砂型管子暗色（灰、灰綠、黑色）砂粒明顯較多，其它成分差別不大；膠結(jié)物成分一致，含量無明顯差異；膠結(jié)方式相同。

內(nèi)空中的白色粉末狀物質(zhì)，礦物成分主要為方解石。

3 成因分析

據(jù)管狀物的特征及其本區(qū)的地理氣候背景分析，筆者認(rèn)為：管狀物是淺層承壓碳酸鹽型咸水向上涌出作用的產(chǎn)物。

管狀物的形成過程（圖2）：在砂層下面存在碳酸鹽型承壓咸水，壓力的驅(qū)動使其在上覆砂層厚度較薄處向上涌出地表。咸水在涌出程中，同時沿水平方向滲透。較深的部位，由于壓力相對較大、浸泡時間相對較長，所以，咸水滲透影響的范圍相對較大；反之，較淺的部位，滲透影響的范圍相對較小。在咸水滲透影響范圍之內(nèi)，從咸水中析出的碳酸鹽礦物（方解石）將砂子膠結(jié)，便形成了粗細(xì)不同的管子。

管狀物上小孔的成因：咸水在上涌過程中，可形成一些次一級的通道，這些次級通道與主通道可有不同的夾角。因此，在某些管子上存在不同產(chǎn)狀的小孔（照片2中的3號管，照片3、8）。由此可知，與主管夾角呈銳角的小孔（照片8），其銳角所指的方向應(yīng)為管子的下端。

圖2 騰格里沙漠地區(qū)砂質(zhì)管狀物形成過程示意圖Fig.2 Formation process sketch map of sandy pipe-shape mineral at Tengery desert district

決定管狀物砂粒粒度的因素：沙漠中不斷變化的風(fēng)力，使不同粒度的砂子在不同的部位沉積（野外實際觀察到）。因此，在沉積剖面上，不同粒度的砂層交互出現(xiàn)。比重的差異，導(dǎo)致暗色礦物在粗砂層中相對富集。上涌的咸水，同時穿過了粗砂層和細(xì)砂層，便形成了粗砂型管和細(xì)砂型管。

管狀物折斷的原因：據(jù)簡易測試，所有管狀物均較硬、不易變形、不易破碎。從圖2顯示的過程分析，管狀物應(yīng)是完整的一根。那么，為什么是多根、并顯示“越長的管子越粗，越短的越細(xì)（照片2）”的變化規(guī)律呢？主要原因是，在管子形成過程中，存在風(fēng)的作用：咸水在上涌過程中形成的管子仍處于濕潤狀態(tài)，膠結(jié)不牢，極易受力折斷；此外，風(fēng)不斷的將迎風(fēng)坡砂子吹走，導(dǎo)致管狀物逐漸高出地表；當(dāng)高出地表的部分達(dá)到適當(dāng)?shù)拈L度時便被風(fēng)力折斷；由于“越粗管子抗折力相對較大、越細(xì)的管子抗折力相對較小”，所以便顯示“越長的管子越粗，越短的越細(xì)（照片2）”的變化規(guī)律。

上涌水的特征：水的上涌，說明水本身受力，應(yīng)為承壓水。管狀物的規(guī)模較小，顯示承壓水量和受力均較小，應(yīng)為淺層弱承壓水。膠結(jié)物為碳酸鹽礦物（方解石），有的管子被白色粉末狀物質(zhì)半堵塞，說明水中的鹽分主要為碳酸鹽、且濃度相對較高。據(jù)本區(qū)地理環(huán)境分析，這種水應(yīng)為：沙漠化之前盆地中的水經(jīng)蒸發(fā)濃縮作用形成。

4 對比

1996年，白漁在青海省柴達(dá)木盆地東北邊緣的托素湖一帶新近系-古近系砂巖中發(fā)現(xiàn)了一種鐵質(zhì)管狀物；2001年，由中國地震局地質(zhì)研究所等單位一些專家組成的科考隊對其進(jìn)行了進(jìn)一步的科學(xué)考察和研究，認(rèn)為主要由碳和黃鐵礦組成，此外還含有鉀、鋁、鈉、鈾等元素。關(guān)于其成因，主要有三種觀點：①可能是外星人構(gòu)建的管道群；②由從巖石裂隙中噴射出的熔巖形成；③樹枝化石【2，3】。該發(fā)現(xiàn)曾被多家媒體報道。

本文報道的砂質(zhì)管狀物的成分及成因等與托素湖地區(qū)的鐵質(zhì)管狀物顯然不同。

5 地質(zhì)意義

（1）砂質(zhì)管狀物膠結(jié)物為方解石，說明在地表砂層下面存在碳酸鹽型咸水。

（2）古騰格里湖干涸過程湖水的演化過程：騰格里沙漠地區(qū)分布有較多的現(xiàn)代鹽湖，規(guī)模均不大，有的已干涸、成為砂下湖，有的仍有地表鹵水、正在沉積鹽類礦物。據(jù)礦物成分特征可分為4種類型：石鹽（NaCl）型，石鹽（NaCl）和白鈉鎂礬（Na2Mg（SO4）2·4H2O）型，石鹽（NaCl）和芒硝（Na2SO4·H2O）型。上述各類鹽湖分布于沙漠的不同位置。綜合分析上述資料可知：古騰格里湖在干涸過程中，湖水經(jīng)歷了“碳酸鹽型→硫酸鹽型→氯化物型”的濃縮過程，同時，在干涸過程中地表水在不斷遷移，遷移的原因應(yīng)為區(qū)域構(gòu)造運動的影響。

（3）本文報道的砂質(zhì)管狀物，雖然發(fā)現(xiàn)在騰格里沙漠地區(qū)，但在其它現(xiàn)代沙漠地區(qū)也可能存在同類型的砂質(zhì)管狀物。

（4）本文報道的砂質(zhì)管狀物雖發(fā)現(xiàn)于現(xiàn)代沙漠中，但不能排除在古代砂巖中發(fā)現(xiàn)的可能性。如果在古代砂巖中發(fā)現(xiàn)相同或類似的管狀物，那么可進(jìn)一步推斷，該砂巖形成環(huán)境為古沙漠、在同一套地層中存在蒸發(fā)鹽礦產(chǎn)的可能。

（5）本文報道的砂質(zhì)管狀物的形成過程，對“托素湖地區(qū)管狀物”的成因研究，有一定的啟示作用。

1 李博昀，劉振敏，徐少康，等. 騰格里沙漠地區(qū)鹽湖鹵水水化學(xué)特征[J]. 化工礦產(chǎn)地質(zhì), 2002,(1):33～38

2 白漁. 走進(jìn)柴達(dá)木[M]. 西寧：青海人民出版社，1997

3 王瑋. 托素湖“外星人遺址揭秘”[N]. 燕趙都市報，2003-9-28（19）

照 片 說 明

1.騰格里沙漠局部地貌，人左側(cè)凹地中可見綠色植物

2.砂質(zhì)管狀物幾何特征對比，總體形態(tài)均呈管狀，隨著長度的減小、直徑也變細(xì)。3號管子上有兩個小孔，形態(tài)近圓形或不規(guī)則狀，孔徑 3.5～6mm，均直于管子表面、與內(nèi)孔相通。紅色斑跡為滴茜素紅溶液留下的痕跡（管子上的字符為編號，自左往右依次為：1，2，···8 號）

3.粗砂型管子（2號管），暗色砂粒明顯較多；其上有一個小孔（黑箭頭指處），近圓形，內(nèi)徑1mm,壁厚1mm，與主管外壁大致相切，與主內(nèi)孔相通

4.細(xì)粗砂型管子（1號管），暗色砂粒明顯較少

5.內(nèi)孔壁上的白色粉末狀方解石（1號管）

6.近圓柱狀管子的橫斷面（2號管），內(nèi)孔也成呈近圓形

7.扁平狀管子的橫斷面（8號管），內(nèi)孔也成呈扁平狀，內(nèi)孔壁上有較多白色粉末狀物質(zhì)

8.2號管上的小孔，與主管呈 30度左右的交角，近圓形或不規(guī)則狀，內(nèi)徑 2～3mm,壁厚0.6～1mm

DISCOVERY OF SANDY PIPE-SHAPE MINERALS AT TENGERY DESERT DISTRICT AND ITS GEOLOGICAL SIGNIFICANCES

Xu Shaokang Gong Tianzhi
Geological Institute of China Chemical Geology and Mine Bureau ，Zhuozhou，Hebei，072754， China

The characters of sandy beige pipe-shape minerals are massive, hard, middle-hollow, and endoporus transfixion, with the length of 3.4～18.1cm and the outside diameter of 1.55～3.5cm, inside diameter of 0.6～1.9 cm, the wall thickness of 1～11mm. The wall thickness of outside and inside diameter sdwindle away with the length getting shotter. Some white microlite calcite membrane sometimes occurs at the bore wall in the tube or jam in it. Some small bores communicated with the tube upright or tangency the wall with 30°. There are two types of tubes, fine sand tubes and coarce sands with more dark silicone sand and microlite calcite cement,all of which shows that there is weak bearing carbonate salt water under ground layer formed by some conditions of the water emerge, osmosis and the drought, winder power. The Tengger lake water suffered carbonate-sulfade-chloride process. We could conclude that the sandstone were formed in ancient desert conditions if same or similar tube-shape minerals were found in ancient sandstone, and will find the evaporation minerals in the same stratum.

sandy pipe-shape mineral，formation cause，geological signifacance，Tengery desert

P941.73

：A

：1006-5296（2010）04-0221-05

* 第一作者簡介：徐少康（1955～），男，地質(zhì)專業(yè)，高級工程師

2010-03-30；改回日期：2010-04-26