雅丹地貌

雅丹地貌（又称雅尔丹地貌；白龙堆^[2]）是在干涸的湖底、河湖堆积阶地上，因风蚀、水蚀等原因形成的垄脊和沟槽。^[2][1]:6-7^[3]不过其定义随着研究范围的扩大，定义可能略有不同。^[1]:6-7雅丹地貌广泛分布于地球，多位于极端干旱地区。^[2][1]:6-7^[3]而在火星等星球也有雅丹的存在。^[4]

雅丹的发育有着一定的循环，大致可分为幼年期、青年期、壮年期、消亡期/老年期。其发育过程大致为：裸露在外的干涸河湖泥质岩层，在长期定向风的吹蚀下，产生裂隙并逐渐增大。在原本平坦的地表发育出形态不一的雅丹。长期侵蚀后，雅丹逐渐坍tān塌、消亡，最后形成行的平原。^[4][1]:72,82,90,116

雅丹可按大小分为迈赛和雅丹或小雅丹（Micro-yardangs）、中雅丹（Meso-yardangs）、大雅丹（Mega-yardangs）。^[5]可按成因分为水蚀雅丹、风蚀雅丹、风和水共同作用形成的雅丹。^[6]可按地球化学的颜色区分为黄色雅丹、白色雅丹、红色雅丹。^[5]也可根据发育时期不同按形态分为方山状雅丹、长垄状、平顶塔状、金字塔状雅丹等。^[5]

雅丹一词最初记载于1903年瑞典冒险家斯文·赫定出版的《中亚和西藏（Central Asia and Tibet）》一书中，但之前史书中便有龙堆、白龙堆等其他名称。^[7][1]:3-5

雅丹地貌定义并不统一，斯文·赫定最初定义雅丹地貌时，关于雅丹地貌的限定大概有：在极端干旱区形成；发育在第四纪河湖相沉积、固结从松软到中等的沉积物之上；水蚀及风蚀为主要外营力；分布范围大、较为集中、排列整齐；具有一定规模的高度和长度；形态万千。^[1]:6-7

而随着研究范围扩大，其含义出现变化。对雅丹的定义主要有四种观点，其一为雅丹地貌是陡壁的垄岗与垄间槽地的组合，高度从几厘米到约7.6米（25英尺）以上，在第三纪湖相沉积和更新世沙丘等胶结沉积物上都有发育。其二，雅丹地貌为风蚀垄，主要发育于第四纪湖相沉积、中等固结的粉砂和粘土沉积物、硅藻土、白垩土以及砂岩、花岗岩等岩石之上。其典型长宽比为4:1，一些雅丹可达10:1。其三则不再受岩性的限制，雅丹地貌分布于世界大部分沙漠中，是在软硬形成时代不同的岩性地层发育的流线型丘陵。第四种则认为雅丹地貌仅指在第四纪松软沉积物上的小型风蚀地貌形态。^[1]:6-7

雅丹一词被广泛使用以前，便已有不同词汇描述雅丹地貌。其中最早的命名可能是西汉学者杨雄著《法言·孝至》中提到的“龙堆”一词^[注1]，东晋李轨对其注为“白龙堆”。^[8][1]:1-5此后东汉的《汉书·西域传》以白龙堆称之。^[9][1]:1-5东晋、刘宋时期史学家裴松之对《三国志·魏书》注解中，引用《魏略·西戎传》中记述，提及“龙堆”、“五船”^[注2]，其中“五船”有被解读为如今哈密五堡雅丹地貌的说法。^[1]:1-5

北魏时期地质学家郦道元著《水经注·河水二》中将罗布泊东北（楼兰地区）的雅丹地貌误认为姜赖国都城旧址，不过雅丹地貌的形象被记录^[注3]。^[10][1]:1-5对雅丹地貌的称呼“龙城”也长期沿用，孔雀河下游的雅丹地貌中，北方的部分被称为龙城雅丹地貌。清代地理学家徐松在《西域水道记》中描述了哈密五堡的雅丹地貌。^[1]:1-5

1887年，德国地质学家弗里德里希·莫里茨·施塔普夫（Friedrich Moritz Stapff）将非洲纳米布沙漠库赛布干谷发现的累死雅丹的地貌称为“空气动力地形（aerodynamic landforms）”。1891年，德国地质学家约翰内斯·瓦尔特（Johannes Walther）将埃及类似的地貌称为狮身人面像（Sphinx hills）。另外也有如沙漠城、泥狮等称呼，但这些称呼并未广泛传播。^[1]:1-5

1899年开始，瑞典探险家斯文·赫定第二次穿越中亚探险。此次冒险行到新疆罗布泊地区孔雀河附近时，斯文·赫定观察到一种特殊地貌。当地向导告诉他这是具有陡壁的山丘，斯文·赫定根据发音将这种地貌记录为“Yardang”。1903年，斯文·赫定发表这次考察报告《中亚和西藏（Central Asia and Tibet）》，其中对雅丹形态进行较为详细的记录。^[7]因为该作的出版和流传，yardang一词逐渐被世界各地地质地理学家接受，相似地貌开始被称为“yardang”。^[1]:3-5

德文翻译家李述礼将斯文·赫定《我的探险生涯（My Life as an Explorer）》德文版翻译为中文，其中将yardang翻译为雅尔丹，这是yardang首次被翻译为中文。可追溯最早使用“雅丹”一词出现于地球物理学家陈宗器论文《罗布淖尔与罗布荒原》之中，该文发表于1936年的《地理学报》第三卷第一期。^[11]此后，雅丹一词开始被中国地理地质学者所接受。^[1]:3-5

雅丹地貌可以发育在不同硬度，不同时期的岩石上。但形成雅丹的岩体岩性往往相对一致，构造相对简单。中国沙漠地貌学家夏训诚认为河湖相沉积物的泥岩层上。^[5]

绝大部分被发现的雅丹分布在极端干旱地区，这些地方年降水量不足50毫米，植被稀疏，所以风蚀作用强烈。一些分布在较为湿润的洼地，这些地方盐类风化作用、地下水作用较为强烈。^[5]

动力条件是雅丹形成的主要因素，雅丹地貌定向外营力主要风和水。^[5]不过在雅丹地貌形成时，亦有其他因素可能产生影响，比如松散的沙子所构成的雅丹依赖于盐的胶结作用；植被的缺失促进雅丹的形成，而裸露的盐壳和表层砾⽯则可以减少风蚀带来的影响。^[4]另外，风化作用、重力坍塌也是重要的非定向外营力。^[5]

对于风力作用形式，学者观点略有不同。单一风向的强风是形成雅丹地貌的主要定向外营力是主流观点，但也有认为雅丹形成是因为有两组风向相反风况的观点。^[5]

风蚀的不同作用机理——吹蚀和磨蚀都作用在雅丹地貌形成过程中，但哪一种更为有效的促进雅丹地貌的形成却众说纷纭。吹蚀可以带走大量物质，从而利于雅丹地貌的形成，干旱地区的大型流线型雅丹尤是。认为磨蚀更为重要的观点认为，被风吹起的沙粒会让雅丹底部受到强烈侵蚀，从而促进雅丹地貌的形成。^[5][4]

另外也有吹蚀和磨蚀是共同作用的观点，其观点主要因为风积物可以促进廊道的下切侵蚀，然而该过程会在廊道中产生大量沉积物阻止下切侵蚀，吹蚀则可以带离这些沉积物。此外岩性也是影响风蚀的主要因素，不同岩性也关系着吹蚀和磨蚀的重要程度，磨蚀是去除基岩表面物质的过程，是硬基岩雅丹形成的主要过程，而河古湖相沉积地层相对较软，风蚀更为重要。^[5][4]

水蚀是雅丹地貌形成的另一大外营力。雅丹形成初期，洪水率先侵蚀处切沟，之后风沿着切沟吹蚀，使沟槽不断加深。雅丹地貌形成后，洪水以后会侵蚀槽地，在其坡面也促进切沟的发育。除此之外，强烈的洪水会摧毁雅丹，对雅丹的发育起到破坏作用。^[5][4]

雅丹地貌的发育大致呈地形起伏先增后减，宽度逐渐减小，间距逐渐增大的过程。主要可分为四个阶段。^[4]

幼年期^[注4]是雅丹地貌受到外营力侵蚀的初期阶段。水与风不断侵蚀，产生水平和垂直的节理，将疏松的沙层暴露在外。外营力继续侵蚀垂直节理，形成沟槽。其中部分沟槽、沟槽间的台地在规模较大洪水和大风的侵蚀下消失，形成更宽、更深的槽地。在水和风的交替作用下，槽地不断加深，构造不断抬升，逐渐形成雅丹地貌。不过因为外营力作用时间较短，其地貌特征较为单一，以长垄状为主。此阶段雅丹顶部较为平坦，高度相对较低。^[4][1]:72

青年期的雅丹地貌是其发育的鼎盛时期。雅丹在内外营力的作用下不断增高。其体表在风化作用、风力作用、体表水作用下，逐渐变得平滑，雅丹顶部也逐渐变为弧形，其中部分因存在钙质胶结薄层致使其顶部平坦且坚硬。此阶段的雅丹有着较大的长宽比例，且个体规模较大，一般为大型雅丹或特大型雅丹。^[4][1]:82

壮年期的雅丹地貌是其由盛转衰的时期。风化作用和内力作用导致雅丹顶部裂隙和节理逐渐增大，逐渐形成数量不等的小雅丹地貌。此时期的雅丹地貌高度也因外营力的侵蚀开始降低，雅丹的数量则开始增加。此阶段的雅丹形态种类繁多，其数量在雅丹分布区中也最多。^[4][1]:90

消亡期或老年期的雅丹地貌意味着其衰亡。此阶段的雅丹因长期受到侵蚀，多存在悬空面。依然屹立的雅丹以风蚀蘑菇、风蚀柱的形态存在，以稀少、孤立、短小的小型雅丹为主。其他雅丹则在重力的作用下逐渐坍塌，坍塌的雅丹随处可见。在外营力的作用下，雅丹高度越来越低直至形成平地，最终形成新的戈壁滩。^[4][1]:116

另外，雅丹的各发育阶段有着代表性地貌，并存在循环。^[注5][4]

地球上除大洋洲、南极洲外均有雅丹地貌分布。主要分布在干旱区和极端干旱区的沙漠边缘。分布区特点为降雨量少、植被稀疏、风蚀作用强烈。^[5]

地球部分雅丹地貌分布^[5][14]：

（“-”为来源未提及）

基于不同原因，雅丹的分类并不相同。以雅丹大小和形成年代区分，陈宗器将雅丹按形态分为高10到30米，年代较久迈赛和高低于1米，年代较新的雅丹。地理学家罗恩·库克等人根据雅丹形态大小分为长度小于10米小雅丹（Micro-yardangs）、长度10米到1000米的中雅丹（Meso-yardangs）、长度大于1000米的大雅丹（Mega-yardangs）。^[5]

雅丹以成因可分为三大主要类型，一是风力侵蚀而形成的雅丹，二是水流侵蚀形成的雅丹，三是风和水共同作用形成的雅丹。^[6]

中科院寒旱所的郑本兴根据地层颜色不同，将雅丹分为以第四纪河湖相粉沙、粘土为主要组成物质的黄色雅丹，以白色泥岩和石膏层为主白色雅丹、含有大量赤铁矿的第三纪沉积物为主的红色雅丹。^[5]

雅丹地貌也可以发育的不同阶段，以其不同形态进行分类。扇缘或古湖床平原面隆升后，首先形成方山状雅丹，随后雅丹逐渐升高，形成长垄状、平顶塔状和金字塔状雅丹，平顶塔状雅丹会演变为金字塔状雅丹。在形成方山-长垄和方山-平顶塔-金字塔状雅丹的同时，扇缘或古湖床平原面还会隆升成拱背状雅丹。此后这些雅丹高度开始下降，拱背状雅丹形成鲸背状雅丹，长垄状和鲸背状雅丹继续降低形成低矮流线鲸背状雅丹。最终雅丹全部消失，形成新的平原。另外，受到盐构造褶皱影响雅丹升高，会变为犬牙状雅丹，并逐渐发展为锥状雅丹。该过程可能会受到构造运动的破坏，循环可能会被打破。^[5]

2015年1月30日，中华人民共和国联合国教科文组织全国委员会报送新疆雅丹（Xinjiang Yardang）和敦煌雅丹（Dunhuang Yardangs）为世界自然遗产预备名单。^[15][16]

新疆雅丹面积超过6千平方千米。分布在包括中国最大的山间低地断陷盆地——和中国第二大内陆盆地内，区域内的雅丹可以体现多个时期雅丹发育的完整过程。也是温带干旱和极干旱荒漠区内，风蚀和水蚀地貌的突出实例，反映中部的干旱过程。^[15]

敦煌雅丹位于疏勒河和罗布泊中下游流域的三角地带，该地是世界上最干旱的地区之一。分布着包括瓜州县布隆吉雅丹、敦煌市的敦煌雅丹国家地质公园、罗布泊北部和东北部的龙城雅丹等。敦煌雅丹也包含了雅丹地貌发育各个阶段的地貌类型。另外，敦煌雅丹分布区也是野生双峰驼（Camelus ferus）的重要栖息地。^[16]

敦煌雅丹国家地质公园位于敦煌市西北180千米处，面积近400平方千米。位于新生代敦煌-疏勒河河断陷盆地内，其中的雅丹地貌岩石形成于中更新世，颜色以灰色、灰绿色、土黄色为主。地质公园内的地貌有“蒙古包”“骆驼”等形态，部分保存有虫迹化石。^[17]

乌素特雅丹地质公园，即水上雅丹，青海湖西650千米处，格尔木市北300千米处。位于柴达木盆地腹地，地质公园由雅丹地貌和鸭湖面构成。地质公园内的雅丹地貌属于第三纪晚期到第四纪早期的湖相沉积物，因地质运动而抬升并离开水体，从而形成罕见的水上雅丹地貌群。^[18]

1977年，在水手9号探测器传回的低分辨率视频数据中，发现大量流线型地貌分布在火星表面。2年后，海盗1号传回的高分辨率数据中，这些流线型地貌被解译为雅丹地貌。20世纪80年代，学者绘制了火星全球雅丹地貌分布图。^[19]20世纪90年代以后，火星探测逐渐升温，高分辨率遥感和原位探测数据让火星雅丹地貌研究进入更为细节的领域。^[19]

火星雅丹的形成，尤其是巨型雅丹的形成受到气候变化的影响，即有着冰期雅丹发育，间冰期琥珀发育的模式。对部分区域或部分类型的的雅丹形成有着更为详细的研究，比如火星曲线状雅丹的形成是从V形凹陷开始，逐渐侵蚀，称为曲线状雅丹。而火星艾奥利斯-泽非瑞亚（Aeolis-Zephyria Planum, AZP）地区和盖尔撞击坑有着和地球一些雅丹类似的四阶段演化模式，即胚胎期、青年期、成熟期、退化期。该演化过程会循环，也可能北如抗风能力强的地层所打断。^[19]

已知雅丹地貌主要集中分布在火星的低纬度地区，以赤道附近尤甚。主要分布区包括梅杜莎槽沟组（Medusae Fossae Formation，MFF）地质单元、水手峡谷（Valles Marineris）、奥林帕斯山（Olympus Mons）一带以及艾奥利斯区（ Aeolis quadrangle）、雅皮吉亚区（Iapygia quadrangle）等火星区域，包括尼克尔森撞击坑（Nicholson）、盖尔撞击坑（Gale）、耶泽洛撞击坑（Jezero）在内的一些撞击坑古湖泊也有雅丹地貌零星分布。^[19]

与地球雅丹不同的是，火星雅丹整体上以易碎且易被侵蚀的物质为主，主要发育在美杜莎沟槽组物质、湖相沉积物、河流或三角洲沉积物、因火山作用、崩塌、空降、风成沙所形成的碎屑沉积物中。^[19]

火星雅丹的形态描述多借鉴地球雅丹之表述，可分为流线型、长垄状、长条状、多面状、双向型等，也可按照规模大小区分，分为小雅丹、大雅丹、巨型雅丹。也有研究根据柴达木盆地的雅丹地貌和火星的雅丹地貌进行对比，总结出类似的发育阶段与表面结构特征的关系。^[19]

火星雅丹地貌长度一般小于5千米，最长可达70千米以上。宽度平均以数百米为主，最宽可达5千米。长宽比范围较大，鲸背状等雅丹长宽比3:1到5:1不等，而最大的火星雅丹长宽比可达70:1。火星雅丹之间的间距大部分小于300米，已知最宽约2.6千米。已知火星雅丹最高可达700米，多数高于100米。火星雅丹从长度、宽度、高度上，比地球雅丹规模更大。^[19]