图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征
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摘要
图们江发源于长白山主峰东麓，流入日本东海，本次研究的沙丘位于图们
江以北的珲春盆地内九沙坪和防川一带，东经 130°31′至 130°33′，北纬
42°36′至 42°38′之间，距日本海仅 15 公里，并延伸进入朝鲜和俄罗斯境
内。论文的研究目的是，描述图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征，探
讨沙丘的基础地质成因及沙丘沉积序列对全球气候变化的响应。
在研究中，主要采用了野外 GPS 定点、数码摄像、测绘剖面、热释光测年、
薄片鉴定、扫描电镜观察、能谱分析、阴极发光照相、粒度分析、成分分析、
古土壤地球化学常量元素全岩分析及微量元素分析等方法与技术。研究过程中，
与韩国海岸地质专家联合进行了野外考察、取样，并就研究区沙丘研究存在问
题进行了交流。
通过野外 GPS 定点、数码摄像和沙丘剖面的绘制，确定研究区沙丘宏观分
布和形态特征，并划分出沙丘发育的期次、揭示沙丘形态成因。九沙坪沙丘田
沙丘的延伸方向与图们江高角度斜交，规模较小，分布受冬季西北风控制。防
川沙丘田沿图们江岸呈线状分布，沙丘规模大，分布受冬季西北风和夏季南风
和东南风的联合影响。沙丘发育划分为四个期次，第一和第二期沙丘分布于防
川沙丘田，为固定沙丘，第三和第四期沙丘既分布于九沙坪又分布于防川沙丘
田，分别为半固定沙丘和活动沙丘。本区沙丘形态多样。其中九沙坪沙丘田沙
丘以新月型为主，多为简单活动沙丘和半固定沙丘；防川沙丘田沙丘形态沙丘
类型多样，主要有新月型的横向沙丘、新月型沙丘垄、大型金字塔沙丘及被植
被覆盖呈穹状的古沙丘。其中新月型沙丘和金字塔沙丘形态发育的各个阶段有
其特殊性和成因模式。
通过薄片鉴定、扫描电镜观察和粒度分析等方法，确定沙丘沙微观沉积结
构特征，识别出沙丘沉积环境。九沙萍沙丘田石英形态以次棱角状和次圆状为
主，石英颗粒表面机械成因特征标志主要有贝壳状断口、阶梯状断口、V 型撞
I
图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征
击坑、碟型撞击坑、新月型撞击坑、直撞击沟及擦痕等。为河床砂表面特征叠
加后期成岩作用及表生作用和风成作用特征，经历河流环境搬运，其动力环境
能量低于海滩环境，高于正常的风化及冰川环境。石英颗粒表面化学成因特征
主要有鳞片状剥落、深邃的溶蚀坑和沟、方向性溶蚀坑和沟。硅质球及晶体的
增长等，反映石英经受弱—中等化学沉淀作用。表面特征曲线风成作用不明显，
而晶体的增长比较普遍，反映九沙坪沙丘由图们江河水搬运到九沙坪后，并未
经长距离的搬运，而是原地堆积后经历表土风化和成岩作用。防川沙丘砂分选
性优于九沙坪沙丘砂，粒度比九沙坪略细，矿物颗粒磨圆度明显高于九沙坪沙
丘砂。沉积环境判别时，九沙坪沙丘田为浅海、冲积和洪积特征组合，防川沙
丘田为浅海沉积环境。
通过能谱分析、阴极发光照相、成分分析等技术，确定沙丘沙的成分特征
及母岩类型。九沙坪沙丘田沙丘沙成分成熟度低于防川沙丘田。其石英含量低
于防川沙丘田，而岩屑及长石含量高于防川沙丘田。本区沙丘沙石英在阴极显
微镜下以发褐色、深兰色光及不发光为特征，能谱分析发现微量元素钾、钙与
其发光特征具有良好的对应，长石在显微镜下以发亮兰色光—黄色—红褐色光
为特征，同一颗粒出现兰色与黄绿色两种光“交代”现象。研究表明，沙丘沙
母岩判别为来自图们江上游区域的侵入岩或区域变质岩；沸石的分布及能谱特
征证实了母岩自图们江上游区域来自上游的花岗岩及变质岩。九沙坪沙丘田以
近源沉积为主，为图们江高水位期携带泥沙沉积物，防川沙丘田沉积物早期可
能来自朝鲜东海海滩沉积，后期海平面下降，又接受图们江河流物质供给。
通过古土壤地球化学常量和微量元素分析、热释光测年等方法，揭示研究
区全新世气候变化规律。本区晚第四纪气候由温暖湿润向干凉转变，经历三个
暖期，两个冰期。其中在 1.98±0.16Ka BP 为湿润期气候特征，3.57±0.29Ka
BP~1.98±0.16Ka BP 期间为干冷期，3.84±0.31Ka BP~3.57±0.29Ka BP 为湿润
气候向干旱气候转变的半湿润半干旱期，3.84±0.31Ka BP ~5.82±0.45Ka BP 和
>5.82±0.45Ka BP 为湿润期。
II
摘 要
利用 Fe3+/Fe2+值与古气候的变化基本上呈线性关系原理，推算出本区在
5.82±0.45 Ka BP ~1.98±0.16Ka BP.地质时期内年平均气温变化于 0.75℃
~14.64℃。根据国内外晚第四纪海平面研究成果，推断图们江沿岸经历两次高
海平面期，一次低海平面期。
在上述研究的基础上，建立本区沙丘成因模式。九沙坪沙丘田沉积物由图
们江河水搬运供给，由于河道变迁，废弃河道被现今河道切割造成沙丘呈带状
高角度与图们江河道相交。防川沙丘田早期由于海侵期，海水倒灌，沉积物由
朝鲜东海海滩供给，后期海平面下降，由图们江河流供给。
综上所述，图们江口沙丘宏观分布及形态特征与图们江河道及当地盛行风
向密切相关，其沉积物主要由图们江河流供给，母岩多为图们江上游的侵入岩
和区域变质岩，晚第四纪经历三个暖期，两个冰期，两次高海平面期，
Tumenjian River originates from the easterly mountain slope of the highest
peak in Changbaishan mountain range. The dunes in the Estuary of Tumenjiang
River in China lie to the area between the Jiushaping and Fangchuan in the left bank
of Tumenjiang River. The distance is about 15km between the dunes and the coast. It
ranges from China to D.P.R. Korea and Russia. The objective of this research is to
describe the characteristics of the fragmental texture and clastic constituents of the
sand dune by the vicinity of Tumenjiang River, discusses the geologic origin of the
sand dune. Furthermore illustrates the response of the sedimentary sequences for
global paleoclimate.
Acquisition of such objective, the techniques applied in this study include GPS
fixed-pointed, digital image pick-up, measuring the profile section,
thermoluminescence dating, thin-section observing, Scanning Electro Microscope
(SEM) observation, energy spectrum analysis, cathode luminescence image, grain
size analysis, composition analysis, the geochemical analysis of the macroelement
and microelement in paleosols and etc. During this research, we invited the coast
experts for the field examine and intercommunicate the understanding about the
sand dune in Tumenjiang River.
By the GPS fixed-pointed, digital image pick-up and measuring the profile
section, the macroscopic distribution and morphological character were identified in
this area, the development period of the sand dune were divided and the
morphological development were disclosured. The range orientation of the
Jiushaping sanddune field and the spread direction of the Tumenjiang River are high
angle oblique crossing. These dunes’ scale are little and its’ distributing are
controlled by winter northwest wind. The distributing of the Fangchuan sand dune
field are linear along the Tumenjiang River riverside, These dunes’ scale are big and
its’ distributing are controlled by winter North-West wind and southern wind and
east-south wind in summer.
The sand dunes’ development period are divided four stages, the first and
second stage spread in Fangchuan sand dune field, most of them are stabilized dune,
the third and fourth stage appear in the Jiushaping sand dune field and Fangchuan
sand dune field, most of them are semifixed sand dune and movable sand dune. The
sand dunes’ shape in this area are various, most of the Jiushaping sand dune are
lunate, but the shape of the sand dunes in Fangchuan sand dune field are manifold,
including the lunate cross sand dune, the lunate sand ridge, pyramiding sand dunes
and the dome sand dune which were covered by plants. The development periods of
IV
图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征
the lunate and pyramiding sand dunes are specific.
By thin-section observing, Scanning Electro Microscope (SEM) observation
and grain size analysis and etc, the microscopic characters of the sand dune were
studied and the sedimentary environment of the dunes was identified. The degree of
roundness of grain edges is subangular to subrounded. The mechanical characteristic
markings include conchoidal fractures, step-like fractures, mechanical V marks,
dish-shaped concavities and straight or curved grooves and scratches etc. The
chemical characteristic markings include solution holes, recrytalization, silica
coating, silica deposits, surface solution features etc. Through the statistic and the
quantitative analysis, it is known the The degree of roundness of grain edges is low
indicating the sediment may be the deposited closely. The conchoidal fractures,
step-like fractures, mechanical V marks and the straight or curved grooves can be
seen in the same grain, these preserved marking show the marks of fluvial sands.
The recrytalization of the quartz may be the result of the diagenesis and the
dish-shaped concavities on the surface of the roundness grains may be eolian. The
degree of the selection accumulation and psephicity of the Fangchuan sand dune
field is better than the Jiushap
江以北的珲春盆地内九沙坪和防川一带，东经 130°31′至 130°33′，北纬
42°36′至 42°38′之间，距日本海仅 15 公里，并延伸进入朝鲜和俄罗斯境
内。论文的研究目的是，描述图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征，探
讨沙丘的基础地质成因及沙丘沉积序列对全球气候变化的响应。
在研究中，主要采用了野外 GPS 定点、数码摄像、测绘剖面、热释光测年、
薄片鉴定、扫描电镜观察、能谱分析、阴极发光照相、粒度分析、成分分析、
古土壤地球化学常量元素全岩分析及微量元素分析等方法与技术。研究过程中，
与韩国海岸地质专家联合进行了野外考察、取样，并就研究区沙丘研究存在问
题进行了交流。
通过野外 GPS 定点、数码摄像和沙丘剖面的绘制，确定研究区沙丘宏观分
布和形态特征，并划分出沙丘发育的期次、揭示沙丘形态成因。九沙坪沙丘田
沙丘的延伸方向与图们江高角度斜交，规模较小，分布受冬季西北风控制。防
川沙丘田沿图们江岸呈线状分布，沙丘规模大，分布受冬季西北风和夏季南风
和东南风的联合影响。沙丘发育划分为四个期次，第一和第二期沙丘分布于防
川沙丘田，为固定沙丘，第三和第四期沙丘既分布于九沙坪又分布于防川沙丘
田，分别为半固定沙丘和活动沙丘。本区沙丘形态多样。其中九沙坪沙丘田沙
丘以新月型为主，多为简单活动沙丘和半固定沙丘；防川沙丘田沙丘形态沙丘
类型多样，主要有新月型的横向沙丘、新月型沙丘垄、大型金字塔沙丘及被植
被覆盖呈穹状的古沙丘。其中新月型沙丘和金字塔沙丘形态发育的各个阶段有
其特殊性和成因模式。
通过薄片鉴定、扫描电镜观察和粒度分析等方法，确定沙丘沙微观沉积结
构特征，识别出沙丘沉积环境。九沙萍沙丘田石英形态以次棱角状和次圆状为
主，石英颗粒表面机械成因特征标志主要有贝壳状断口、阶梯状断口、V 型撞
I
图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征
击坑、碟型撞击坑、新月型撞击坑、直撞击沟及擦痕等。为河床砂表面特征叠
加后期成岩作用及表生作用和风成作用特征，经历河流环境搬运，其动力环境
能量低于海滩环境，高于正常的风化及冰川环境。石英颗粒表面化学成因特征
主要有鳞片状剥落、深邃的溶蚀坑和沟、方向性溶蚀坑和沟。硅质球及晶体的
增长等，反映石英经受弱—中等化学沉淀作用。表面特征曲线风成作用不明显，
而晶体的增长比较普遍，反映九沙坪沙丘由图们江河水搬运到九沙坪后，并未
经长距离的搬运，而是原地堆积后经历表土风化和成岩作用。防川沙丘砂分选
性优于九沙坪沙丘砂，粒度比九沙坪略细，矿物颗粒磨圆度明显高于九沙坪沙
丘砂。沉积环境判别时，九沙坪沙丘田为浅海、冲积和洪积特征组合，防川沙
丘田为浅海沉积环境。
通过能谱分析、阴极发光照相、成分分析等技术，确定沙丘沙的成分特征
及母岩类型。九沙坪沙丘田沙丘沙成分成熟度低于防川沙丘田。其石英含量低
于防川沙丘田，而岩屑及长石含量高于防川沙丘田。本区沙丘沙石英在阴极显
微镜下以发褐色、深兰色光及不发光为特征，能谱分析发现微量元素钾、钙与
其发光特征具有良好的对应，长石在显微镜下以发亮兰色光—黄色—红褐色光
为特征，同一颗粒出现兰色与黄绿色两种光“交代”现象。研究表明，沙丘沙
母岩判别为来自图们江上游区域的侵入岩或区域变质岩；沸石的分布及能谱特
征证实了母岩自图们江上游区域来自上游的花岗岩及变质岩。九沙坪沙丘田以
近源沉积为主，为图们江高水位期携带泥沙沉积物，防川沙丘田沉积物早期可
能来自朝鲜东海海滩沉积，后期海平面下降，又接受图们江河流物质供给。
通过古土壤地球化学常量和微量元素分析、热释光测年等方法，揭示研究
区全新世气候变化规律。本区晚第四纪气候由温暖湿润向干凉转变，经历三个
暖期，两个冰期。其中在 1.98±0.16Ka BP 为湿润期气候特征，3.57±0.29Ka
BP~1.98±0.16Ka BP 期间为干冷期，3.84±0.31Ka BP~3.57±0.29Ka BP 为湿润
气候向干旱气候转变的半湿润半干旱期，3.84±0.31Ka BP ~5.82±0.45Ka BP 和
>5.82±0.45Ka BP 为湿润期。
II
摘 要
利用 Fe3+/Fe2+值与古气候的变化基本上呈线性关系原理，推算出本区在
5.82±0.45 Ka BP ~1.98±0.16Ka BP.地质时期内年平均气温变化于 0.75℃
~14.64℃。根据国内外晚第四纪海平面研究成果，推断图们江沿岸经历两次高
海平面期，一次低海平面期。
在上述研究的基础上，建立本区沙丘成因模式。九沙坪沙丘田沉积物由图
们江河水搬运供给，由于河道变迁，废弃河道被现今河道切割造成沙丘呈带状
高角度与图们江河道相交。防川沙丘田早期由于海侵期，海水倒灌，沉积物由
朝鲜东海海滩供给，后期海平面下降，由图们江河流供给。
综上所述，图们江口沙丘宏观分布及形态特征与图们江河道及当地盛行风
向密切相关，其沉积物主要由图们江河流供给，母岩多为图们江上游的侵入岩
和区域变质岩，晚第四纪经历三个暖期，两个冰期，两次高海平面期，
Tumenjian River originates from the easterly mountain slope of the highest
peak in Changbaishan mountain range. The dunes in the Estuary of Tumenjiang
River in China lie to the area between the Jiushaping and Fangchuan in the left bank
of Tumenjiang River. The distance is about 15km between the dunes and the coast. It
ranges from China to D.P.R. Korea and Russia. The objective of this research is to
describe the characteristics of the fragmental texture and clastic constituents of the
sand dune by the vicinity of Tumenjiang River, discusses the geologic origin of the
sand dune. Furthermore illustrates the response of the sedimentary sequences for
global paleoclimate.
Acquisition of such objective, the techniques applied in this study include GPS
fixed-pointed, digital image pick-up, measuring the profile section,
thermoluminescence dating, thin-section observing, Scanning Electro Microscope
(SEM) observation, energy spectrum analysis, cathode luminescence image, grain
size analysis, composition analysis, the geochemical analysis of the macroelement
and microelement in paleosols and etc. During this research, we invited the coast
experts for the field examine and intercommunicate the understanding about the
sand dune in Tumenjiang River.
By the GPS fixed-pointed, digital image pick-up and measuring the profile
section, the macroscopic distribution and morphological character were identified in
this area, the development period of the sand dune were divided and the
morphological development were disclosured. The range orientation of the
Jiushaping sanddune field and the spread direction of the Tumenjiang River are high
angle oblique crossing. These dunes’ scale are little and its’ distributing are
controlled by winter northwest wind. The distributing of the Fangchuan sand dune
field are linear along the Tumenjiang River riverside, These dunes’ scale are big and
its’ distributing are controlled by winter North-West wind and southern wind and
east-south wind in summer.
The sand dunes’ development period are divided four stages, the first and
second stage spread in Fangchuan sand dune field, most of them are stabilized dune,
the third and fourth stage appear in the Jiushaping sand dune field and Fangchuan
sand dune field, most of them are semifixed sand dune and movable sand dune. The
sand dunes’ shape in this area are various, most of the Jiushaping sand dune are
lunate, but the shape of the sand dunes in Fangchuan sand dune field are manifold,
including the lunate cross sand dune, the lunate sand ridge, pyramiding sand dunes
and the dome sand dune which were covered by plants. The development periods of
IV
图们江口附近沙丘沙的结构与碎屑成分特征
the lunate and pyramiding sand dunes are specific.
By thin-section observing, Scanning Electro Microscope (SEM) observation
and grain size analysis and etc, the microscopic characters of the sand dune were
studied and the sedimentary environment of the dunes was identified. The degree of
roundness of grain edges is subangular to subrounded. The mechanical characteristic
markings include conchoidal fractures, step-like fractures, mechanical V marks,
dish-shaped concavities and straight or curved grooves and scratches etc. The
chemical characteristic markings include solution holes, recrytalization, silica
coating, silica deposits, surface solution features etc. Through the statistic and the
quantitative analysis, it is known the The degree of roundness of grain edges is low
indicating the sediment may be the deposited closely. The conchoidal fractures,
step-like fractures, mechanical V marks and the straight or curved grooves can be
seen in the same grain, these preserved marking show the marks of fluvial sands.
The recrytalization of the quartz may be the result of the diagenesis and the
dish-shaped concavities on the surface of the roundness grains may be eolian. The
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引文
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