雅丹地貌是砂巖地貌景觀中一種代表性類型。在干旱多風氣候區域內,以第四紀中更新世河口相湖相粉砂巖、泥巖、礫巖(礫石多為泥礫)為成景母巖,由暫時性暴雨沖刷及定向強風吹蝕作用為主形成的壟崗、堡丘、土柱地貌景觀。:6-7是以第四紀中更新世河口相湖相粉砂巖、泥巖、礫巖(礫石多為泥礫)為成景母巖,由暫時性暴雨沖刷及定向強風吹蝕作用為主形成的壟崗、堡丘、土柱,以及造型似獸、似禽、似物的微地貌景觀。不過其定義隨著研究范圍的擴大,定義可能略有不同。:6-7雅丹地貌廣泛分布于地球,多位于極端干旱地區。:6-7雅丹地貌除大洋洲和南極洲外的五大洲均有發現。在中國,雅丹地貌主要分布在新疆塔里木盆地東緣的羅布泊 、哈密盆地 、疏勒河中下游地區以及柴達木盆地的西北部等地,總面積約2萬平方千米。而在火星等星球也有雅丹的存在。
雅丹的發育有著一定的循環,大致可分為幼年期、青年期、壯年期、消亡期/老年期。其發育過程大致為:裸露在外的干涸河湖泥質巖層,在長期定向風的吹蝕下,產生裂隙并逐漸增大。在原本平坦的地表發育出形態不一的雅丹。長期侵蝕后,雅丹逐漸坍[tān]塌、消亡,最后形成行的平原。:72,82,90,116
雅丹可按大小分為邁賽和雅丹或小雅丹(Micro-yardangs)、中雅丹(Meso-yardangs)、大雅丹(Mega-yardangs)。可按成因分為水蝕雅丹、風蝕雅丹、風和水共同作用形成的雅丹。可按地球化學的顏色區分為黃色雅丹、白色雅丹、紅色雅丹。也可根據發育時期不同按形態分為方山狀雅丹、長壟狀、平頂塔狀、金字塔狀雅丹等。
19世紀末至20世紀初,瑞典學者斯文·赫定和美國學者斯坦因赴羅布泊地區考察,并在著述中引用了“雅丹”一詞來形容這種地貌,之后“雅丹”便成為世界上對這種地貌的通用術語。:3-5
定義
雅丹地貌定義并不統一,斯文·赫定最初定義雅丹地貌時,關于雅丹地貌的限定大概有:在極端干旱區形成;發育在第四紀河湖相沉積、固結從松軟到中等的沉積物之上;水蝕及風蝕為主要外營力;分布范圍大、較為集中、排列整齊;具有一定規模的高度和長度;形態萬千。:6-7
而隨著研究范圍擴大,其含義出現變化。對雅丹的定義主要有四種觀點,其一為雅丹地貌是陡壁的壟崗與壟間槽地的組合,高度從幾厘米到約7.6米(25英尺)以上,在第三紀湖相沉積和更新世沙丘等膠結沉積物上都有發育。其二,雅丹地貌為風蝕壟,主要發育于第四紀湖相沉積、中等固結的粉砂和粘土沉積物、硅藻土、白堊土以及砂巖、花崗石等巖石之上。其典型長寬比為4:1,一些雅丹可達10:1。其三則不再受巖性的限制,雅丹地貌分布于世界大部分沙漠中,是在軟硬形成時代不同的巖性地層發育的流線型丘陵。第四種則認為雅丹地貌僅指在第四紀松軟沉積物上的小型風蝕地貌形態。:6-7
發現和命名
歷史記載
雅丹一詞被廣泛使用以前,便已有不同詞匯描述雅丹地貌。其中最早的命名可能是西漢學者楊雄著《法言·孝至》中提到的“龍堆”一詞,晉朝李軌對其注為“白龍堆”。:1-5此后東漢的《漢書·西域傳》以白龍堆稱之。:1-5東晉、劉宋時期史學家裴松之對《三國志魏書》注解中,引用《魏略·西戎傳》中記述,提及“龍堆”、“五船”,其中“五船”有被解讀為如今哈密五堡雅丹地貌的說法。:1-5
北魏時期地質學家酈道元著《水經注·河水二》中將羅布泊東北(樓蘭地區)的雅丹地貌誤認為姜賴國都城舊址,不過雅丹地貌的形象被記錄。:1-5對雅丹地貌的稱呼“龍城”也長期沿用,孔雀河下游的雅丹地貌中,北方的部分被稱為龍城雅丹地貌。清代地理學家徐松在《西域水道記》中描述了哈密五堡的雅丹地貌。:1-5
其他名稱
1887年,德國地質學家弗里德里希·莫里茨·施塔普夫(Friedrich Moritz Stapff)將非洲納米布沙漠庫賽布干谷發現的累死雅丹的地貌稱為“空氣動力地形(aerodynamic landforms)”。1891年,德國地質學家約翰內斯·瓦爾特(Johannes Walther)將埃及類似的地貌稱為獅身人面像(Sphinx hills)。另外也有如沙漠城、泥獅等稱呼,但這些稱呼并未廣泛傳播。:1-5
命名雅丹
1899年開始,瑞典探險家斯文·赫定第二次穿越中亞探險。此次冒險行到新疆羅布泊地區孔雀河附近時,斯文·赫定觀察到一種特殊地貌。當地向導告訴他這是具有陡壁的山丘,斯文·赫定根據發音將這種地貌記錄為“Yardang”。1903年,斯文·赫定發表這次考察報告《中亞和西藏(Central Asia and Xizang)》,其中對雅丹形態進行較為詳細的記錄。因為該作的出版和流傳,yardang一詞逐漸被世界各地地質地理學家接受,相似地貌開始被稱為“yardang”。:3-5
德文翻譯家李述禮將斯文·赫定《我的探險生涯(My Life as an Explorer)》德文版翻譯為中文,其中將yardang翻譯為雅爾丹,這是yardang首次被翻譯為中文。可追溯最早使用“雅丹”一詞出現于地球物理學家陳宗器論文《羅布淖爾與羅布荒原》之中,該文發表于1936年的《地理學報》第三卷第一期。此后,雅丹一詞開始被中國地理地質學者所接受。:3-5
成因
雅丹地貌的形成有兩個重要的因素,一是發育這種地貌的地質基礎,也就是必須有湖泊沉積地層;二是外力侵蝕,即沙漠中強大的定向風的吹蝕和流水的侵蝕。
巖性和環境
雅丹地貌可以發育在不同硬度,不同時期的巖石上。但形成雅丹的巖體巖性往往相對一致,構造相對簡單。中國沙漠地貌學家夏訓誠認為河湖相沉積物的泥巖層上。
絕大部分被發現的雅丹分布在極端干旱地區,這些地方年降水量不足50毫米,植被稀疏,所以風蝕作用強烈。一些分布在較為濕潤的洼地,這些地方鹽類風化作用、地下水作用較為強烈。
動力條件
動力條件是雅丹形成的主要因素,雅丹地貌定向外營力主要風和水。不過在雅丹地貌形成時,亦有其他因素可能產生影響,比如松散的沙子所構成的雅丹依賴于鹽的膠結作用;植被的缺失促進雅丹的形成,而裸露的鹽殼和表層礫?則可以減少風蝕帶來的影響。另外,風化作用、重力坍塌也是重要的非定向外營力。
風蝕
對于風力作用形式,學者觀點略有不同。單一風向的強風是形成雅丹地貌的主要定向外營力是主流觀點,但也有認為雅丹形成是因為有兩組風向相反風況的觀點。
風蝕的不同作用機理——吹蝕和磨蝕都作用在雅丹地貌形成過程中,但哪一種更為有效的促進雅丹地貌的形成卻眾說紛紜。吹蝕可以帶走大量物質,從而利于雅丹地貌的形成,干旱地區的大型流線型雅丹尤是。認為磨蝕更為重要的觀點認為,被風吹起的沙粒會讓雅丹底部受到強烈侵蝕,從而促進雅丹地貌的形成。
另外也有吹蝕和磨蝕是共同作用的觀點,其觀點主要因為風積物可以促進廊道的下切侵蝕,然而該過程會在廊道中產生大量沉積物阻止下切侵蝕,吹蝕則可以帶離這些沉積物。此外巖性也是影響風蝕的主要因素,不同巖性也關系著吹蝕和磨蝕的重要程度,磨蝕是去除基巖表面物質的過程,是硬基巖雅丹形成的主要過程,而河古湖相沉積地層相對較軟,風蝕更為重要。
水蝕
水蝕是雅丹地貌形成的另一大外營力。雅丹形成初期,洪水率先侵蝕處切溝,之后風沿著切溝吹蝕,使溝槽不斷加深。雅丹地貌形成后,洪水以后會侵蝕槽地,在其坡面也促進切溝的發育。除此之外,強烈的洪水會摧毀雅丹,對雅丹的發育起到破壞作用。
發育過程
雅丹地貌的發育大致呈地形起伏先增后減,寬度逐漸減小,間距逐漸增大的過程。主要可分為四個階段。
幼年期
幼年期是雅丹地貌受到外營力侵蝕的初期階段。水與風不斷侵蝕,產生水平和垂直的節理,將疏松的沙層暴露在外。外營力繼續侵蝕垂直節理,形成溝槽。其中部分溝槽、溝槽間的臺地在規模較大洪水和大風的侵蝕下消失,形成更寬、更深的槽地。在水和風的交替作用下,槽地不斷加深,構造不斷抬升,逐漸形成雅丹地貌。不過因為外營力作用時間較短,其地貌特征較為單一,以長壟狀為主。此階段雅丹頂部較為平坦,高度相對較低。:72
青年期
青年期的雅丹地貌是其發育的鼎盛時期。雅丹在內外營力的作用下不斷增高。其體表在風化作用、風力作用、體表水作用下,逐漸變得平滑,雅丹頂部也逐漸變為弧形,其中部分因存在鈣質膠結薄層致使其頂部平坦且堅硬。此階段的雅丹有著較大的長寬比例,且個體規模較大,一般為大型雅丹或特大型雅丹。:82
壯年期
壯年期的雅丹地貌是其由盛轉衰的時期。風化作用和內力作用導致雅丹頂部裂隙和節理逐漸增大,逐漸形成數量不等的小雅丹地貌。此時期的雅丹地貌高度也因外營力的侵蝕開始降低,雅丹的數量則開始增加。此階段的雅丹形態種類繁多,其數量在雅丹分布區中也最多。:90
消亡期/老年期
消亡期或老年期的雅丹地貌意味著其衰亡。此階段的雅丹因長期受到侵蝕,多存在懸空面。依然屹立的雅丹以風蝕蘑菇、風蝕柱的形態存在,以稀少、孤立、短小的小型雅丹為主。其他雅丹則在重力的作用下逐漸坍塌,坍塌的雅丹隨處可見。在外營力的作用下,雅丹高度越來越低直至形成平地,最終形成新的戈壁。:116
另外,雅丹的各發育階段有著代表性地貌,并存在循環。
地貌分布
地球上除大洋洲、南極洲外均有雅丹地貌分布。主要分布在干旱區和極端干旱區的沙漠邊緣。分布區特點為降雨量少、植被稀疏、風蝕作用強烈。
地球部分雅丹地貌分布:
(“-”為來源未提及)
雅丹分類
以大小分
基于不同原因,雅丹的分類并不相同。以雅丹大小和形成年代區分,陳宗器將雅丹按形態分為高10到30米,年代較久邁賽和高低于1米,年代較新的雅丹。地理學家羅恩·庫克等人根據雅丹形態大小分為長度小于10米小雅丹(Micro-yardangs)、長度10米到1000米的中雅丹(Meso-yardangs)、長度大于1000米的大雅丹(Mega-yardangs)。
以成因分
雅丹以成因可分為三大主要類型,一是風力侵蝕而形成的雅丹,二是水流侵蝕形成的雅丹,三是風和水共同作用形成的雅丹。
地球化學
中科院寒旱所的鄭本興根據地層顏色不同,將雅丹分為以第四紀河湖相粉沙、粘土為主要組成物質的黃色雅丹,以白色泥巖和石膏層為主白色雅丹、含有大量赤鐵礦的第三紀沉積物為主的紅色雅丹。
以形態和發育分類
雅丹地貌也可以發育的不同階段,以其不同形態進行分類。扇緣或古湖床平原面隆升后,首先形成方山狀雅丹,隨后雅丹逐漸升高,形成長壟狀、平頂塔狀和金字塔狀雅丹,平頂塔狀雅丹會演變為金字塔狀雅丹。在形成方山-長壟和方山-平頂塔-金字塔狀雅丹的同時,扇緣或古湖床平原面還會隆升成拱背狀雅丹。此后這些雅丹高度開始下降,拱背狀雅丹形成鯨背狀雅丹,長壟狀和鯨背狀雅丹繼續降低形成低矮流線鯨背狀雅丹。最終雅丹全部消失,形成新的平原。另外,受到鹽構造褶皺影響雅丹升高,會變為犬牙狀雅丹,并逐漸發展為錐狀雅丹。該過程可能會受到構造運動的破壞,循環可能會被打破。
開發保護
世界遺產(預備)
2015年1月30日,中華人民共和國聯合國教科文組織全國委員會報送新疆雅丹(Xinjiang Yardang)和敦煌雅丹(Dunhuang Yardangs)為世界自然遺產預備名單。
新疆雅丹
新疆雅丹面積超過6千平方千米。分布在包括中國最大的山間低地斷陷盆地——和中國第二大內陸盆地內,區域內的雅丹可以體現多個時期雅丹發育的完整過程。也是溫帶干旱和極干旱荒漠區內,風蝕和水蝕地貌的突出實例,反映中部的干旱過程。
敦煌雅丹
敦煌雅丹位于疏勒河和羅布泊中下游流域的三角地帶,該地是世界上最干旱的地區之一。分布著包括瓜州縣布隆吉雅丹、敦煌市的敦煌雅丹國家地質公園、羅布泊北部和東北部的龍城雅丹等。敦煌雅丹也包含了雅丹地貌發育各個階段的地貌類型。另外,敦煌雅丹分布區也是野生雙峰駝(Camelus ferus)的重要棲息地。
地質公園
敦煌雅丹國家地質公園
敦煌雅丹國家地質公園位于敦煌市西北180千米處。位于新生代敦煌-疏勒河河斷陷盆地內,其中的雅丹地貌巖石形成于中更新世。世界地質公園內的地貌有“蒙古包”“駱駝”等形態,部分保存有蟲跡化石。
烏素特雅丹地質公園
烏素特雅丹地質公園,即水上雅丹,青海湖西650千米處,格爾木市市北300千米處。位于柴達木盆地腹地,地質公園由雅丹地貌和鴨湖面構成。地質公園內的雅丹地貌屬于第三紀晚期到第四紀早期的湖相沉積物,因地質運動而抬升并離開水體,從而形成罕見的水上雅丹地貌群。
火星雅丹
研究之歷史
1977年,在水手9號探測器傳回的低分辨率視頻數據中,發現大量流線型地貌分布在火星表面。2年后,海盜1號傳回的高分辨率數據中,這些流線型地貌被解譯為雅丹地貌。20世紀80年代,學者繪制了火星全球雅丹地貌分布圖。20世紀90年代以后,火星探測逐漸升溫,高分辨率遙感和原位探測數據讓火星雅丹地貌研究進入更為細節的領域。
雅丹形成
火星雅丹的形成,尤其是巨型雅丹的形成受到氣候變化的影響,即有著冰期雅丹發育,間冰期琥珀發育的模式。對部分區域或部分類型的的雅丹形成有著更為詳細的研究,比如火星曲線狀雅丹的形成是從V形凹陷開始,逐漸侵蝕,稱為曲線狀雅丹。而火星艾奧利斯-澤非瑞亞(Aeolis-Zephyria Planum, AZP)地區和蓋爾撞擊坑有著和地球一些雅丹類似的四階段演化模式,即胚胎期、青年期、成熟期、退化期。該演化過程會循環,也可能北如抗風能力強的地層所打斷。
雅丹的分布
已知雅丹地貌主要集中分布在火星的低緯度地區,以赤道附近尤甚。主要分布區包括梅杜莎槽溝組(Medusae Fossae Formation,MFF)地質單元、水手峽谷(Valles Marineris)、奧林帕斯山(Olympus Mons)一帶以及艾奧利斯區( Aeolis quadrangle)、雅皮吉亞區(Iapygia quadrangle)等火星區域,包括尼克爾森撞擊坑(Nicholson)、蓋爾撞擊坑(Gale)、耶澤洛撞擊坑(Jezero)在內的一些撞擊坑古湖泊也有雅丹地貌零星分布。
地質地貌
與地球雅丹不同的是,火星雅丹整體上以易碎且易被侵蝕的物質為主,主要發育在美杜莎溝槽組物質、湖相沉積物、河流或三角洲沉積物、因火山作用、崩塌、空降、風成沙所形成的碎屑沉積物中。
火星雅丹的形態描述多借鑒地球雅丹之表述,可分為流線型、長壟狀、長條狀、多面狀、雙向型等,也可按照規模大小區分,分為小雅丹、大雅丹、巨型雅丹。也有研究根據柴達木盆地的雅丹地貌和火星的雅丹地貌進行對比,總結出類似的發育階段與表面結構特征的關系。
幾何特征
火星雅丹地貌長度一般小于5千米,最長可達70千米以上。寬度平均以數百米為主,最寬可達5千米。長寬比范圍較大,鯨背狀等雅丹長寬比3:1到5:1不等,而最大的火星雅丹長寬比可達70:1。火星雅丹之間的間距大部分小于300米,已知最寬約2.6千米。已知火星雅丹最高可達700米,多數高于100米。火星雅丹從長度、寬度、高度上,比地球雅丹規模更大。
參考資料 >
哈密大海道——雅丹地貌的驚艷史書.中國地質調查局自然資源綜合調查指揮中心.2025-04-25
Xinjiang Yardang.UNESCO world heritage convention.2023-05-30
Dunhuang Yardangs.UNESCO world heritage convention.2023-05-31
甘肅敦煌雅丹國家地質公園.中國地質調查局.2023-06-01
景區介紹.大柴旦烏素特雅丹地質公園.2023-06-01
Tithonium Yardangs.Jet Propulsion Laboratory.2023-05-23