梁曉磊， 翟曉慧， 牛清河， 胡子豪， 王天虎， 劉萬(wàn)成

（1.太原師范學(xué)院管理系，山西 晉中 030619；2.中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院敦煌戈壁荒漠研究站/甘肅省風(fēng)沙災(zāi)害防治工程技術(shù)研究中心/中國(guó)科學(xué)院沙漠與沙漠化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅 蘭州 730000；3.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，新疆 烏魯木齊 830011；4.敦煌市雅丹景區(qū)服務(wù)中心，甘肅 酒泉 736200）

粒度成分是分布最廣泛的一種沉積特征，受搬運(yùn)介質(zhì)、搬運(yùn)方式和沉積環(huán)境等因素的控制，從而產(chǎn)生不同的粒度組成和分布模式［1］。沉積物的粒度組成不僅可以反映沉積環(huán)境特征，而且還可以用于表征地表動(dòng)力過程的強(qiáng)度。因此，粒度分析作為確定物質(zhì)沉積環(huán)境、動(dòng)力機(jī)制和發(fā)育過程的基本標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，已被廣泛應(yīng)用于風(fēng)成地貌研究［2-4］，并已證明應(yīng)用效果良好，但在雅丹地貌研究［5-8］中應(yīng)用較少。

雅丹地層，即雅丹沉積層，是不同地質(zhì)時(shí)期所形成的層狀巖石，這里主要指地層堆積物在地表的體現(xiàn)，具有明顯的層序結(jié)構(gòu)，由數(shù)量不等、厚度差異性顯著的沉積層組成，其沉積結(jié)構(gòu)以堅(jiān)硬、膠結(jié)的水成沉積層和松軟的風(fēng)積層交替沉積為特征［3,9］。目前，關(guān)于雅丹地層的研究仍以定性描述為主，多集中于對(duì)沉積相和沉積環(huán)境的解讀［10-13］，亟待開展深入的定量研究。敦煌雅丹地貌規(guī)模大，分布相對(duì)集中，相層序結(jié)構(gòu)特征明顯，其頂部常覆蓋有厚30～80 cm 左右的洪積相戈壁礫石層，是為雅丹地層侵蝕開始前的末次沉積層［14］，因而保存有完整的地層層序結(jié)構(gòu)，是雅丹沉積地層研究的理想場(chǎng)所。此外，相關(guān)學(xué)者對(duì)敦煌雅丹地層沉積物的地球化學(xué)元素組成［15-16］和重礦物組成［17］等理化特征進(jìn)行了初步研究，而在粒度分布特征方面有所不足。

本文依據(jù)野外調(diào)查與實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果，重點(diǎn)分析雅丹地層沉積物的粒度組成特征，并以此為基礎(chǔ)對(duì)其空間差異性和沉積環(huán)境類型進(jìn)行探討，為雅丹地層形成、演化和動(dòng)力條件分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。

1 研究區(qū)概況

敦煌雅丹世界地質(zhì)公園（以下簡(jiǎn)稱雅丹地質(zhì)公園）位于河西走廊西端，安西-敦煌盆地西緣，距敦煌市區(qū)西北向約160 km（圖1a）。行政區(qū)劃上，地處新疆、甘肅交界處，地理位置為40°25′36″～40°33′10″N、90°00′00″～93°13′30″E，公園東西長(zhǎng)約25 km，南北寬約13 km，總面積為346.34 km2。園區(qū)東、北向與北山山前沖洪積傾斜平原緊密相連；南鄰敦煌西湖國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)（以下簡(jiǎn)稱西湖濕地），古稱哈拉奇湖，是為疏勒河終端，疏勒河古道自東向西南橫穿濕地，與地質(zhì)公園相距約20 km；西南為庫(kù)姆塔格沙漠，雅丹地貌與沙漠東部區(qū)域相重疊；西、西北向與阿奇克谷地和近南北走向的三壟沙相鄰。雅丹地質(zhì)公園地處歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，屬于典型的暖溫帶極端干旱氣候，干燥度在30以上，氣候干旱，降水稀少（年平均降水量14.99 mm）且年際變化大，潛在蒸發(fā)量大，光照充足，太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，季節(jié)和晝夜溫差大（年平均溫度11.5 ℃），無(wú)霜期短，大風(fēng)日數(shù)多（年平均風(fēng)速3.11 m·s-1），沙塵暴活動(dòng)頻繁（氣象數(shù)據(jù)來(lái)自若羌縣）［11,18］。

圖1 敦煌雅丹地質(zhì)公園及樣品采集點(diǎn)地理位置示意圖Fig.1 Locations of Dunhuang Yardang Geo-park and the sampling points

2 研究方法

2.1 樣品采集

為反映雅丹地層沉積物粒度特征的空間差異性，我們?cè)谕暥壬献詵|向西選取了3個(gè)完整的雅丹體作為采樣對(duì)象，樣品編號(hào)分別記為YA、YB和YC，其中雅丹YA剖面由兩部分組成，分別是地上雅丹體部分和相鄰的機(jī)械開挖的地下沉積層部分（圖2a）。剖面YA坐標(biāo)為40°29′26.83″N、93°14′29.63″E，高程902 m，其長(zhǎng)、寬、高分別約為117 m、69 m和27 m，形態(tài)表現(xiàn)為三級(jí)階梯狀，交界面分別位于9 m 和17 m附近；剖面YB坐標(biāo)為40°29′50.59″N、93°09′24.92″E，高程843 m，其長(zhǎng)、寬、高分別約為67 m、19 m和13.7 m，形態(tài)表現(xiàn)為三級(jí)階梯狀，交界面分別位于6 m和10 m 附近（圖2b）；剖面YC 坐標(biāo)為40°30′5.14″N、93°00′24.84″E，高程816 m，其長(zhǎng)、寬、高分別約為75 m、43 m 和24 m，形態(tài)表現(xiàn)為三級(jí)階梯狀，交界面分別位于8 m 和16 m 附近（圖2c）。按照自上而下逐層取樣的原則，每層采集3個(gè)不同位置的樣品，然后對(duì)樣品進(jìn)行均勻混合后所得到的樣品即是代表這一雅丹地層的沉積物樣品。根據(jù)以上方法，我們共采集了336個(gè)樣品，經(jīng)混合提取后，最終獲得112個(gè)雅丹沉積物研究樣品，其中雅丹YA、YB、YC樣品數(shù)量分別為49、23、40個(gè)。

圖2 雅丹形態(tài)與剖面特征Fig.2 Morphological and profile characteristics of yardang

2.2 測(cè)試與分析

沉積物粒度測(cè)試在蘭州大學(xué)西部環(huán)境教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。樣品前處理過程采用Zhao 等研究中的方法［19］，首先，將10 mL配制好的濃度為30%的H2O2加入到含有1.5 g 原始樣品的燒杯中以除去有機(jī)物質(zhì)，然后在通風(fēng)柜內(nèi)將燒杯放到電熱板上加熱，緩慢反應(yīng)至溶液變清且無(wú)細(xì)小泡沫產(chǎn)生時(shí)，加入10 mL濃度為10%的鹽酸溶液加熱約10 min以除去碳酸鹽。接下來(lái)向處理好的樣品溶液中注滿蒸餾水，并靜置24 h。待樣品靜置結(jié)束后，將燒杯上層清液抽出，加入10 mL 配制好的(NaPO3)6（0.05g·L-1）并放入超聲波清洗器中震蕩約10 min。最后，將樣品轉(zhuǎn)移到激光粒度分析儀中，以體積百分比形式測(cè)量。每個(gè)樣品測(cè)量3 次并取平均值，結(jié)果表明重復(fù)測(cè)量的誤差通常小于0.1%。實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括，Mastersizer 2000激光粒度儀、Hydro 2000G濕法分散系統(tǒng)、氦-氖氣體激光光源（0.632 μm）和藍(lán)光輔助光源（0.466 μm），其測(cè)量范圍為0.02～2000 μm，具有100個(gè)粒徑等級(jí)。

將數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法引入粒度數(shù)據(jù)分析［20-21］，可統(tǒng)計(jì)出平均粒徑（Mz）、分選系數(shù)（δI）、偏度（SK1）和峰度（KG）4 個(gè)參數(shù)，用于直觀反映沉積物粒度分布模式，具體計(jì)算公式為：

式中：Φ5、Φ16、Φ25、Φ50、Φ75、Φ84、Φ95分別為粒度分布的相應(yīng)分位數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 粒級(jí)級(jí)配

基于SPSS軟件統(tǒng)計(jì)分析，敦煌雅丹地層沉積物粒級(jí)級(jí)配分布特征如圖3a～c所示，各粒級(jí)含量參數(shù)詳見表1。在各剖面中極粗沙含量分別占整體的0.01%（YA）、0.33%（YB）和0.87%（YC），由于其不足1%，因此在統(tǒng)計(jì)中將其并入粗沙含量中。所有剖面均以粉沙組分為主，且平均含量較為接近，分別為41.08%（YA）、36.82%（YB）和35.41%（YC），自東向西（YA-YB-YC）粉沙含量逐漸減少，空間差異性特征顯著。粗沙含量普遍較低，但在剖面YC 中含量遠(yuǎn)多于其他剖面，平均值達(dá)9.98%，剖面間自東向西平均含量值逐漸升高，變化特征與粉沙含量相反。

表1 雅丹剖面沉積物粒度組成Tab.1 Grain-size composition of sediments from yardang profiles /%

圖3 敦煌雅丹地層沉積物粒度組成特征Fig.3 Grain-size composition of sediments in Dunhuang yardang strata

黏土作為沉積物中最細(xì)的物質(zhì)組分，屬于與黃土和沙塵暴相關(guān)的懸移組分，或代表了湖泊沉積物中的遠(yuǎn)岸懸移組分［22］。根據(jù)野外調(diào)查可知，剖面中黏土層沉積物膠結(jié)性較好，質(zhì)地堅(jiān)硬，且沉積厚度普通在50 cm 以上，或可作為湖心靜水沉積環(huán)境的有效代用指標(biāo)。剖面YC 中黏土含量高于其他剖面，平均值為18.33%，剖面YA、YB 間含量較為接近，分別為14.69%和12.13%。在各粒級(jí)含量比重方面：剖面YA依次為粉沙＞細(xì)沙＞黏土＞中沙＞極細(xì)沙＞粗沙；剖面YB 與YA 較為接近，為粉沙＞細(xì)沙＞極細(xì)沙＞中沙＞黏土＞粗沙；剖面YC 差異性較大，依次為粉沙＞黏土＞中沙＞細(xì)沙＞粗沙＞極細(xì)沙。此外，根據(jù)溫德華粒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，粉沙可進(jìn)一步細(xì)分為粗粉沙、中粉沙、細(xì)粉沙與極細(xì)粉沙。對(duì)雅丹沉積物粉沙組分中各粒級(jí)的含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其歸一化結(jié)果如圖3e～f 所示，剖面YA 與YC 具有相似性，由粗粉沙向極細(xì)粉沙含量遞增，其中YC剖面粒級(jí)跨度較大，而剖面YB 則與之相反，由粗粉沙向極細(xì)粉沙含量遞減。

根據(jù)以上研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，敦煌雅丹與察爾汗鹽湖雅丹和白龍堆雅丹沉積物粒度特征研究結(jié)果相差較遠(yuǎn)，雖然沉積物組成都是以粉沙為主，但察爾汗鹽湖和羅布泊雅丹粉沙的平均含量分別高達(dá)69.26%和80.05%，占有絕對(duì)的主導(dǎo)作用，并且察爾汗鹽湖雅丹中不含有粗沙組分，粒級(jí)含量變化依次為：粉沙＞細(xì)沙＞中沙和黏土＞極細(xì)沙［6,23］，形成這一差異的原因可能與敦煌雅丹地貌具有更加復(fù)雜的搬運(yùn)、沉積過程有關(guān)。

除空間差異外，雅丹地層沉積物不同粒徑顆粒含量縱向變化特征同樣顯著。圖4 所示為剖面YA樣品中不同粒徑顆粒含量隨高度變化的分布曲線，根據(jù)所有曲線波動(dòng)特征，可以將剖面YA 自下而上劃分為5 個(gè)波動(dòng)段，其中段Ⅰ（YA29～YA49）整體以粉沙和黏土為主，平均含量分別為47.46%和18.56%，其余組分含量較低甚至為零，粗沙在7.20 m處有一小峰，中沙、細(xì)沙和極細(xì)沙含量在-0.69 m、0.98 m、5.14 m 和7.20 m 表現(xiàn)出4 個(gè)明顯的峰值；段Ⅱ（YA23～YA28）中以中沙和細(xì)沙為主，平均含量為34.13%和28.84%，粗沙在9.16 m 處有一小峰，峰值為37.40%，極細(xì)沙、粉沙和黏土在11.58 m處表現(xiàn)不同程度峰值特征，其值分別為25.47%、63.22%和7.21%；段Ⅲ（YA17～YA22）中以粉沙和黏土為主，表現(xiàn)出波動(dòng)增大的特征，平均含量為68.24%和25.25%，粗沙、中沙和細(xì)沙含量幾乎為零，極細(xì)沙在0.17%～8.33%間波動(dòng)減少；段Ⅳ（YA10～YA16）中以中沙和細(xì)沙為主，平均含量為27.98%和36.47%，粗沙含量變化表現(xiàn)為一峰兩谷，峰值為24.04%，極細(xì)沙為三峰兩谷，自下而上峰值為29.36%、19.47%和38.02%，粉沙和黏土也是一峰兩谷特征，峰值分別為67.62%和31.96%；段Ⅴ（YA01～YA09）以粉沙和黏土為主，平均含量為45.77%和13.81%，所有粒徑含量變化表現(xiàn)出兩峰三谷特征，旋回變化明顯。這一結(jié)果表明，以沉積物顆粒結(jié)構(gòu)為特征，剖面YA中5個(gè)沉積段間表現(xiàn)為粉沙-黏土段和中沙-細(xì)沙段旋回變化特征，其中段Ⅰ與段Ⅲ頂部交界面分別位于9 m和18 m附近，這與雅丹YA三級(jí)階梯狀形態(tài)的交界面位置基本一致，指示了彼此間可能具有成因聯(lián)系。

圖4 剖面YA中不同粒徑顆粒含量與粒度參數(shù)隨高度變化曲線Fig.4 Variations of grain-size particles and parameters in the profile YA with height

同樣的，剖面YB與YC樣品中不同粒徑含量隨高度變化的分布曲線同樣具有起伏變化特征（圖5）。根據(jù)曲線波動(dòng)特征，尤其是中沙、細(xì)沙、粉沙和黏土含量曲線，剖面YB 可以劃分為4 個(gè)沉積段（圖5a），其中，段Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ中整體以細(xì)沙和粉沙為主，兩者含量和在50%以上，段Ⅱ以粉沙和黏土為主，平均含量分別為49.17%和32.24%。剖面YC也可以劃分為4 個(gè)沉積段（圖5b），段Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ中整體以粉沙和黏土為主，兩者含量和在50%以上，段Ⅲ中粉沙、中沙和粗沙含量較高，平均含量分別為23.71%、22.20%和16.56%。盡管剖面YB 與YC 中旋回特征不明顯，但段間交界面與三級(jí)階梯狀形態(tài)的交界面位置仍具有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖5 剖面YB、YC中不同粒徑顆粒含量與粒度參數(shù)隨高度變化曲線Fig.5 Variations of grain-size particles and parameters in the profile YB and YC with height

關(guān)于敦煌雅丹地貌三級(jí)階梯狀形態(tài)特征，Wang等將其解釋為三級(jí)河流階地，由3 次不同時(shí)期的構(gòu)造抬升所形成［24］。而以上分析結(jié)果表明，雅丹地層沉積段之間的交界面與三級(jí)階梯交界面位置有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，沉積段之間的差異性侵蝕過程可能是形成三級(jí)階梯狀形態(tài)特征的重要原因。

3.2 粒度頻率分布曲線

頻率曲線是沉積物粒度分布的一種直觀的視覺顯示。沉積物顆粒由于物質(zhì)性質(zhì)和搬運(yùn)營(yíng)力的差異性往往經(jīng)歷不同程度的蠕移、躍移和懸移過程，從而形成不同的頻率曲線。換句話說(shuō)，不同沉積環(huán)境下形成的粒度分布特征明顯不同［25-26］。圖6a～c所示為雅丹地層沉積物粒度分布曲線，各剖面中曲線混雜分布，彼此間相互重疊，反映了樣品間粒度分布特征的差異性。在剖面YA樣品的頻率曲線中，峰值介于3～450 μm，并且峰值排列表現(xiàn)出較好的連續(xù)性，指示了沉積物類型的多樣性。曲線形態(tài)以單峰占主導(dǎo)地位，包括窄單峰和平滑單峰兩種形態(tài)，其中窄單峰峰值約介于100～450 μm 之間，物質(zhì)較粗，而平滑單峰峰值則較細(xì)，約介于5～50 μm之間，此外，還有少量雙峰曲線，但次峰特征不明顯。剖面YB樣品的頻率曲線特征與YA相似，同樣表現(xiàn)為窄單峰與平滑單峰兩端集聚的特征，峰值介于4～300 μm，峰值連續(xù)性在10 μm附近有所空缺。相比較而言，剖面YC樣品的頻率曲線特征較為混亂，峰值介于3～600 μm，并且相對(duì)集中在2 個(gè)粒徑范圍內(nèi)，分別為3～7 μm 和200～600 μm，峰值連續(xù)性較差。曲線形態(tài)包含有窄單峰、平滑單峰和不對(duì)稱雙峰等形態(tài)特征，平滑單峰曲線峰值多聚焦于3～30 μm 左右，窄單峰與不對(duì)稱雙峰重疊于粒徑較大區(qū)域。

圖6 雅丹沉積物樣品與聚類結(jié)果樣品粒度頻率曲線Fig.6 Grain-size frequency curves of yardang and clustering result samples

3.3 粒度參數(shù)

將數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法引入粒度數(shù)據(jù)分析，雅丹剖面沉積物粒度參數(shù)運(yùn)算結(jié)果如表2 所示。整體上，平均粒徑值較為接近，僅剖面YC 中由于粗沙含量較高，平均粒徑值高達(dá)126.90 μm。分選系數(shù)反映了粒徑的分散程度，分選系數(shù)越小，粒徑分布越集中，反之就越分散，根據(jù)Folk 等［20］粒度參數(shù)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，雅丹地層沉積物平均分選系數(shù)介于1.38～1.45之間，分選性較差。偏度與峰度是頻率曲線對(duì)稱性與尖窄程度的直觀反映，剖面YA、YB 與YC 偏度平均值介于0.24～0.28 之間，表現(xiàn)為正偏，平均峰度值均＞3.00，在分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)上為非常窄。據(jù)此可知，在粒度參數(shù)平均值方面，雅丹剖面間較為接近，空間差異性特征不明顯，然而在樣品間卻不盡相同，差異性顯著。分選系數(shù)介于0.64～2.64 之間，分選性從較好、中等、較差到很差跨度較大；偏度值波動(dòng)于-0.23～0.68，指示了樣品頻率曲線具有負(fù)偏、近對(duì)稱、正偏與極正偏等多種對(duì)稱特征；峰度值介于0.75～14.00之間，曲線尖窄程度由寬到窄，甚至是非常窄，多樣性顯著。

表2 雅丹剖面沉積物粒度參數(shù)Tab.2 Grain size parameters of sediments from yardang profiles

基于以上樣品間粒度參數(shù)的差異性特征，本文還對(duì)雅丹地層間沉積物粒度參數(shù)特征值隨高度的變化特征進(jìn)行了深入分析，其變化特征如圖4、圖5所示。根據(jù)粒度參數(shù)曲線起伏波動(dòng)特征，同樣可以將雅丹地層合并為4 個(gè)或5 個(gè)沉積段，與不同粒徑顆粒含量曲線劃分結(jié)果相吻合。

3.4 沉積環(huán)境分析

根據(jù)上述對(duì)雅丹沉積物粒級(jí)組成的分析結(jié)果可知：雅丹沉積物以粉沙為主，中沙、細(xì)沙和黏土同樣占有較高比重；沉積層物質(zhì)具有明顯的粗（中沙、細(xì)沙為主）細(xì)（粉沙、黏土為主）旋回變化特征。在物質(zhì)搬運(yùn)過程中，粉沙和黏土為懸移組分多指向湖泊沉積環(huán)境，細(xì)沙多為風(fēng)力或流水的近源搬運(yùn)組分，指向風(fēng)成與河流沉積環(huán)境，而中沙則多與地表的沖積過程有關(guān)。因此，我們選取粗（中沙和細(xì)沙，125～500 μm）細(xì)（粉沙和黏土，＜62.5 μm）兩組環(huán)境敏感組分作為沉積環(huán)境判別指標(biāo)對(duì)雅丹沉積環(huán)境類型進(jìn)行提取。如圖7a所示，雅丹沉積物散點(diǎn)集聚特征明顯，可劃分為3組集聚區(qū)，表明具有3種典型的沉積環(huán)境類型，分別記作聚類一、聚類二和聚類三?；诓煌６冉M分對(duì)沉積環(huán)境的指示意義：聚類一，粉沙和黏土含量低于20%，中沙和細(xì)沙含量較高，可能為風(fēng)成沉積環(huán)境或沖積環(huán)境；聚類三，粉沙和黏土含量高于60%，而中沙和細(xì)沙含量低于20%，可能為湖泊沉積環(huán)境；聚類二，介于前述兩者之間，依據(jù)環(huán)境敏感組分難以有效識(shí)別。

圖7 基于環(huán)境敏感組分和粒度參數(shù)的雅丹沉積環(huán)境聚類示意圖Fig.7 Schematic diagram of yardang sedimentary environment clustering based on environmentally sensitive components and grain-size parameters

與已知不同環(huán)境沉積物的對(duì)比分析是另一種表征沉積環(huán)境的有效方法［27-28］。相關(guān)研究成果表明：不同沉積環(huán)境下的物質(zhì)在頻率曲線的形態(tài)和峰值方面具有差異性表現(xiàn)特征，其中河流沉積物通常由粗細(xì)兩組組分組成，塔里木河、黑河與石羊河沉積物的峰值粒徑范圍分別為80～400 μm和5～10 μm［29-30］；風(fēng)成沉積物為單峰式分布，分選性極好，巴丹吉林沙漠與科爾沁沙地的風(fēng)成沙粒徑的峰值范圍為200～300 μm［31-33］，庫(kù)姆塔格沙漠風(fēng)成沙峰值粒徑在250 μm左右，少數(shù)出現(xiàn)在500 μm［34］；湖泊沉積物曲線類型復(fù)雜，分選性差，不同地區(qū)或不同湖泊沉積物的粒度頻率曲線差異性顯著，但從湖岸向湖心的趨勢(shì)是一致的，即峰值粒徑逐漸減小，從湖岸到過渡（湖岸向湖心）再到湖心其峰值范圍分別為70～100 μm、10～70 μm 和2～10 μm［31,35-37］。圖6e～f 所示為3 組聚類樣品的粒度頻率分布曲線，聚類一以極窄單峰形態(tài)為主，峰值粒徑介于120～500 μm 之間，部分曲線于8 μm 處有一細(xì)尾，特征不明顯，這與上述沙漠物質(zhì)和河流沉積物具有極高的相似性。聚類二表現(xiàn)為不對(duì)稱雙峰形態(tài)，主峰峰值粒徑范圍為80～300 μm，次峰特征較弱，峰值粒徑在8 μm 左右，表明該類樣品為典型河流沉積物。在干旱地區(qū)，經(jīng)風(fēng)化作用的干河床沉積物與沙漠物質(zhì)在粒度分布上具有極大相似性，但可以通過其細(xì)物質(zhì)組分含量和較差的分選特征來(lái)區(qū)別于風(fēng)成沉積物［38］。聚類三以平滑單峰為主，峰值粒徑范圍為2～60 μm，并具有顯著的過渡特征，表明該類樣品為湖泊沉積物。由此可知，雅丹地層沉積環(huán)境復(fù)雜多樣，并非是簡(jiǎn)單的河湖相交替沉積過程，具有典型的湖泊、河流和風(fēng)成沉積環(huán)境，河流與湖泊沉積環(huán)境的亞環(huán)境類型更是復(fù)雜多樣，亟待開展深入研究。

粒度統(tǒng)計(jì)參數(shù)的散點(diǎn)圖可用于反映沉積特征的差異性以及表征沉積環(huán)境，本文引入雅丹地層樣品粒度參數(shù)數(shù)據(jù)以進(jìn)一步論證沉積環(huán)境分析結(jié)果。如圖7b～d所示，平均粒徑與分選系數(shù)和峰度不存在顯著的相關(guān)關(guān)系，與偏度呈弱相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.40；在區(qū)分不同組分方面，聚類一和聚類三樣品差異性顯著且散點(diǎn)的集聚特征明顯，聚類二在分選系數(shù)和峰度指標(biāo)圖中離散程度較高，不易識(shí)別，但在偏度指標(biāo)圖中聚集效果良好。因此，粒度參數(shù)指標(biāo)可以作為雅丹沉積環(huán)境類型提取的有效指標(biāo)，尤其在平均粒徑與偏度散點(diǎn)圖（圖7c）中識(shí)別效果最優(yōu)，并且在聚類三中還體現(xiàn)出了不同亞環(huán)境的分類聚集特征。

4 結(jié)論

本文以雅丹地層沉積物粒級(jí)級(jí)配、粒度頻率分布曲線和粒度參數(shù)分析為基礎(chǔ)，通過沉積環(huán)境敏感組分提取、環(huán)境識(shí)別和粒度參數(shù)驗(yàn)證等研究，對(duì)敦煌雅丹地層沉積物的粒度特征及其沉積環(huán)境指示意義進(jìn)行了定量解讀，主要結(jié)論如下：

（1）敦煌雅丹地層沉積物粒徑組成以粉沙為主，平均含量分別為41.08%（YA）、36.82%（YB）和35.41%（YC），自東向西含量逐漸減少，并含有較高比重的粗沙組分，空間變化趨勢(shì)與粉沙相反，這與前人對(duì)察爾汗鹽湖、羅布泊和阿奇克谷地雅丹地貌的研究結(jié)果有一定的差別，這可能與敦煌雅丹地貌復(fù)雜多樣的搬運(yùn)沉積過程有關(guān)。

（2）雅丹地層沉積物粒徑組成和粒度參數(shù)在剖面中的曲線變化特征顯示，剖面沉積段物質(zhì)以粗（中沙、細(xì)沙為主）細(xì)（粉沙、黏土為主）旋回變化為特征，反映了營(yíng)力條件的變化和發(fā)育階段的不同，其中兩組旋回之間的交界面與雅丹三級(jí)階梯交界面高度相吻合，因此，由旋回沉積所組成的沉積層序結(jié)構(gòu)可能是導(dǎo)致雅丹階梯形態(tài)發(fā)育的根本原因，而后期的差異性侵蝕是控制這一過程的主要因素。

（3）根據(jù)雅丹沉積物粒度組成特征、頻率曲線對(duì)比分析以及粒度參數(shù)分異研究，可知雅丹地層是不同沉積環(huán)境和動(dòng)力機(jī)制下形成的多種沉積物混雜堆積的結(jié)果，主要為風(fēng)成、河流和湖泊環(huán)境交替沉積的結(jié)果，其中河流與湖泊沉積環(huán)境的亞環(huán)境類型更是復(fù)雜多樣，亟待開展深入研究。與此同時(shí)，該結(jié)果也進(jìn)一步驗(yàn)證了中沙-細(xì)沙含量、粉沙-黏土含量、平均粒徑以及偏度作為雅丹沉積環(huán)境有效判別指標(biāo)的可靠性，這對(duì)于雅丹沉積環(huán)境判別研究具有重要的理論意義。