夏倩倩，马家驹，张峰

(新疆大学绿洲生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐830046)

0 前言

粒度参数是一项反映环境变迁的重要沉积学指标，对沉积物粒度特征进行分析可以反映并有助于反演当地的环境变迁、物质来源等信息.圆沙古城遗址(38˚520N，81˚350E)位于克里雅河尾闾的干三角洲上，南距于田县城约280 km，处于塔克拉玛干沙漠中心[1].据14C和OSL(光释光)年龄样品的测定结果，圆沙一带在约2.6 ka BP∼2.2 ka BP和约1.9 ka BP∼1.6 ka BP发育人居绿洲，在1.6 ka BP之后克里雅尾闾摆向东部致使该地绿洲被废弃[2]，因而较完好的保存了2.6 ka BP∼2.2 ka BP古人类活动与自然环境变迁遗存.由于该时期为塔里木盆地史前铁器时代，为绿洲演化序列研究的重要环节，相关地学工作可为环境变迁研究提供科学依据.然而由于圆沙古城被发现较晚，且位于沙漠腹地，自然条件恶劣，难以到达，相关研究较少，缺乏数据.对圆沙古城遗址一带沙质沉积物的粒度实验分析，可为探讨当地沉积环境和物质来源及进一步研究塔克拉玛干沙漠的环境演变提供依据.

1 研究区概况

研究区位于克里雅河下游的圆沙古城遗址(图1)一带.克里雅河位于塔克拉玛干沙漠南缘，发源于昆仑山主峰乌什腾格山的北坡[3]，向北流入塔克拉玛干沙漠腹地.在河流下游米萨来一带[2]，分成3个三角洲，东部为现代达理雅博依绿洲；中部为古代克里雅河尾闾干三角洲，上有喀拉墩古城遗址；西部是圆沙古城遗址所在的干三角洲.

图1 样品采集位置示意图

该区位于塔克拉玛干沙漠腹地，属温带大陆性荒漠气候.地貌类型为河流长期流散冲积和后期风蚀形成的古河道，地势较平.地表河湖相沉积物被干河谷分割的支离破碎，古河床内多密集的新月形沙丘和沙丘链.古城几乎被流沙覆盖，地表可见散布残陶器、石器、铜铁小件、料珠及动物骨骼等遗物[1].古河道河漫滩上往往留存有干枯的胡杨、柽柳树根以及古人居活动遗迹.

2 材料与方法

野外样品采集覆盖了整个干三角洲，共采样品69个(图1)，其中表沙33个，使用直径6 cm不锈钢筒竖直方向采取，采取深度25 cm；剖面沙36个，水平采取，深度25 cm.样品用聚乙烯袋封装，并编号记录(表1).

筛析采取转速1 400转/min的国产TRX-6型土壤振筛仪，浙江省上虞市纱筛厂63、75、90、106、125、150、180、212、250µm的标准检验筛，筛析前对套筛筛孔大小做了校验，sartorius BS210S型万分之一电子天平称重，单个样品测定用量约50 g，由样品袋中均匀取出.粒度参数应用福克和沃德公式[4]采取图解法求出.

3 结果与讨论

3.1 平均粒径

样品平均粒径变化于1.19∼4.07 Φ之间，均值3.21 Φ(表1)，2∼3 Φ间的样品占总数的17%，3∼4 Φ间样品占77%.研究区沉积物粒度组成以极细沙为主，细沙为次.沙丘沙的平均粒径(2.96 Φ)比剖面沙的平均粒径(3.43 Φ)要粗，这是因为沙丘沙长期受风动力影响，粉沙类细颗粒多被吹扬，含量较少.另外从物源角度来看，沙丘附近的河湖相沉积也有一定的贡献.由于古克里雅河在不同位置和时期携沙能力强弱的不同，在不同地点和不同深度，所形成的河湖相剖面样品的粒径相差很大，如样品081013-10，081023-3和080316-1均采自河湖相地层，前二者平均粒径均较粗，而后者较细.而沉积物物源的粒度特性则会进一步影响到其上的沙丘沙，比如样品081026-2取自河道附近高大沙丘，下部为河流沉积，该样品粒径明显偏粗.

表1 圆沙地区沉积物样品粒度参数

3.2 分选性

按Folk and ward[4]给出的分选程度评价标准，沙丘沙分选极好者占其总数的18.18%，分选好者占15.15%，分选较好者27.27%，分选中等者18.18%，分选较差者21.21%.剖面沙的分选程度相对好些，属于分选极好者占22.22%，分选好者36.11%，分选较好者19.44%，分选中等者16.67%，分选较差者5.56%.

所有样品中，剖面沙和沙丘沙的分选相似，但是沙丘沙中存在个别分选相对不好的样品.对当代环境而言，通常风成沙丘沙是分选最好的[5]，但其因受下伏物质及发育历史久暂的影响，在空间分布上仍然存在一定的差别[6].沙丘沙样品中存在分选不好的样品，也应该与下伏沙源物质有一定关系.如沙丘沙样品080322-5，080322-6，081026-2，081106-10，081108-4，因下伏沙物源主要为河流粗颗粒冲积物，分选相对较差.

3.3 偏度

沙丘沙样品平均偏度值为-0.18，属于负偏.正态分布的占30.30%，负偏者33.33%，极负偏者占总数的36.36%.剖面沙的平均偏度值为-0.25，也属于负偏.其中正态分布者占25.00%，正偏者占2.78%，负偏33.33%，极负偏38.89%.一般来说，沙丘沙都是以正偏为主[5]，但该地的沙丘沙和剖面沙都是以负偏和极负偏为主.原因之一可能是因为该区一些高大的沙丘在长期的发育历史过程中较细的粉沙类颗粒被风吹扬，留下了相对比较粗的颗粒.另一方面也与该区的物源有关，在洪水期，随河流带来的较粗物质也影响当地的沙物质偏度.

3.4 峰度

一般粒级分布愈集中，在粒度分布曲线上峰态愈窄[7].沙丘沙平均峰度是1.04，属于中等峰态(正态).从KG值分布来看，中等峰度占9.09%；宽到很宽范围和窄到很窄范围比例相似，分别为42.42%和48.48%；在非常窄范围内没有分布.剖面沙平均峰度是1.48，属于窄峰峰态(尖锐).KG值在宽峰峰度占19.44%；中等峰度占8.33%；窄到非常窄峰度范围占72.22%；在非常宽范围内没有分布.剖面沙的整体峰态比沙丘沙要窄，这可能反映了沙丘沙与剖面沙不同的形成环境，沙丘沙为风成，而所采剖面沙为水成.

3.5 粒度参数的综合影响

图2 圆沙地区与塔克拉玛干沙漠南缘北缘粒度参数[8,9]的对比a.平均粒径对分选系数b.平均粒径对偏度c.平均粒径对峰态

在Md与SK散点图(图2-b)上，SK与Md之间的关系在样品中由于平均粒径比较集中显得不明显.在Md与KG(图2-c)散点图上，剖面沙相对集中在一起，沙丘沙一部分和剖面沙集中在一起，一部分比较分散.这说明了剖面沙和沙丘沙成因的区别，也反映了相对集中的那部分沙丘沙和剖面沙成因的相似性.就本文所采样品分布来看，沙丘沙为沿克里雅河古河道采取，剖面沙则直接为古克里雅河沉积，二者物源均受古河流影响.历史时期圆沙一带克里雅河曾多次发育和断流，河流发育期间，河湖相沉积形成，而断流期间沉积环境则以风的影响为主，此时沙丘沙大量接纳下伏水成物质，因而与剖面沙在物源方面具有一定程度的一致性.但是在河流发育期剖面沙物源主要是随河流携带而来，因此主要受水动力的影响；河流断流期沙丘沙主要受风动力的影响，因此二者在成因方面具有一定的区别.

在Md与δ1散点图(图2-a)上，Md与δ1之间的关系在样品中呈现出负相关，即粒径值变大，标准差相应变小，也即沉积物颗粒粒度变细，分选程度相应变好.

4 与塔里木盆地相关数据的对比

参考沙漠南缘皮山、墨玉、和田、洛浦、策勒、于田、民丰等地的沙丘沙、灌丛沙丘沙、沙漠大沙丘沙的粒度参数数据[8]；沙漠北缘的肖塘附近的流动沙丘、胡杨林和古河床的粒度参数数据[9]，三地样品平均粒径相似，但又存在差异(图2).沙漠南缘和北缘的样品均以细沙和极细沙为主；而圆沙一带存在有中沙粗颗粒物质；沙漠北缘的粉沙含量占其总数的14%，相对圆沙一带和沙漠南缘来说比较多.圆沙一带沙丘发育历史久远，在长期的风力作用下细颗粒物质被吹扬，所以粒径相对较粗；沙漠北缘肖塘附近样品物源受塔里木河细颗粒的影响，还有部分样品取自保留了大量细物质的胡杨林、沙漠公路绿化带、灌丛等[9]，粒径较细；沙漠南缘样品物源主要受来自塔克拉玛干沙漠极细沙的影响，粒径相对较细[8].

分选性沙漠南缘的相对较好，圆沙一带和沙漠北缘所跨幅度较大，比较复杂.圆沙一带样品成因复杂，分选所跨范围就大；沙漠北缘肖塘一带古河床样品为新发育沙丘沙[9]，分选程度较差，影响整体分选结果；沙漠南缘沙物质整体较细，分选相对较好.

偏度沙漠北缘的以正偏为主，圆沙一带以负偏为主，而沙漠南缘正负偏各有分布.圆沙附近沙物质以负偏为主反映了当地沙物质发育时间较久，且长期受风力作用；沙漠北缘肖塘附近的样品为塔里木河古河床的沉积土和来自塔克拉玛干沙漠的极细沙，粒径较细[9]，所以以正偏为主；沙漠南缘来自塔克拉玛干沙漠的部分细沙粒径较细，沙漠大沙丘沙的粒径相对比较粗，所以偏度正负皆有.

三地峰态相似，都以中等和窄峰峰态为主，但又存在差异，圆沙一带还有很窄、极窄峰态.这可能是因为沙漠北缘和南缘物源的的均一性较圆沙一带好，南缘和北缘的沙物质均是以细沙和极细沙为主，但是圆沙一带还存在有中沙颗粒，从而影响到当地的峰态.

通过相关数据的对比得出三地沙物质由于发育历史久暂、沉积环境和物质来源等的不同，粒度特征存在差异.

致谢：感谢新疆大学资源与环境科学学院纳麦提·托合提和约卖江·马木提同学完成了部分样品的测定.