西北中国柴达木盆地最像火星的风蚀丘陵地貌的起源与演化

地球与火星上的风雕景观

中国西北的荒漠孕育出地球上最为奇异的地形之一：由风磨蚀形成的长而流线型的脊状体，称为风蚀丘（yardang）。这些地貌与火星上观测到的特征极为相似，因而被科学家用作研究红色星球表面历史的天然实验室。本文总结的研究提出了一个看似简单的问题：中国柴达木盆地这片广阔的“类火星”风蚀丘地带究竟在何时因何缘由形成？

如异星般的荒漠

柴达木盆地位于青藏高原东北缘的高海拔地带，四周被三条山脉环绕，海拔约3000米。今天这里极端干旱：年降水常不到几厘米，而蒸发量可达数米。植被稀少、日夜温差极大，风则是持续不断的塑形者。在大约38,800平方公里的范围内，盆地展现出令人惊叹的风蚀丘多样性——从低矮的鲸背形到锋利的脊状与金字塔形，有些延伸数公里。它们的流线形态总体指向同一西北—东南方向，对应着通过阿尔金山山隙汇聚的主导风向。然而，直到目前为止，科学界还缺乏覆盖整个盆地的时间线，来说明这些地貌何时出现以及驱动其形成的环境因素为何。

从古湖泊到风雕脊

研究者通过对盆地内七处代表性风蚀丘露头的考察表明，这些被雕刻的脊实际上是古湖沉积的残余。岩性主要为泥岩与粉砂岩，沉积环境从深而平静的湖泊到浅滩、受风暴影响的浅水区以及富含卤石和石膏等矿物的盐湖滩涂各不相同。这些柔软且层状的沉积物胶结较弱，易受冻融、盐晶生长和轻度化学风化破碎，因此成为风力雕刻的理想原料。在今日的干旱荒漠之下，钻芯资料显示在冰期早期，盆地大部分地区曾为广阔的湖泊所占据，形成一个由多个相连水体组成的“盘湖”格局，而非单一均质的水体。

在沙粒中读时间

为了确定湖泊何时干涸以及风蚀丘何时开始形成，团队采用了两种像矿物颗粒内微小钟表一样的方法：电子自旋共振（ESR）和光释光（OSL）。两种技术都测量石英与长石晶体自上一次暴露于阳光或热以来累积的自然辐射损伤。来自风蚀丘层系中富含沙层的18个ESR年龄和4个OSL年龄显示出盆地范围内清晰的时序模式。在西北部，上部湖相沉积约在80万年前干涸；在盆地中部，干涸发生于约80万年至60万年前之间；向东南更远处，湖泊持续时间更长，在大约50万至30万年前消失。因为风蚀在湖床暴露后不久即会开始，这些年龄有效地标示出现代风蚀丘带分阶段形成的时间顺序。

冰期、更强的风与移动的湖岸线

这一从西北向东南扩展的时序与区域及全球气候的重大转变相吻合。约在80万年前，处于被称为中更新世转折（Mid-Pleistocene Transition）的冰期循环关键点，欧亚大陆范围内的冰盖变得更大且更持久。这一增长增强了西伯利亚高压——一个主导北亚冬季天气的巨大冷而致密的高压系统。更强、更冷的高压体系导致柴达木盆地变得更干燥，并引入更强劲的西北风，尤其通过西北部的山隙。局部气候记录——从湖芯中上升的盐类沉积到化学与同位素信号的变化——表明干旱在约80万年前后加剧，并在约40万年前后再次加强。与此同时，阿尔金山的构造抬升使盆地倾斜，推动湖水逐步向东南迁移。湖泊缩小、风力增强与地形变化的共同作用解释了风蚀丘从多风的西北向较为受庇护的东南分阶段推进的过程。

对理解火星的意义

对非专业读者而言，核心结论是：这些醒目的沙漠脊是消逝湖泊的“化石”，在气候变得更冷更干后被风雕刻形成。在柴达木盆地，这一转变大约始于80万年前，并在半百万年的时序中分阶段展开，既受气候变化影响也受缓慢的山体抬升驱动。火星上也存在非常相似的流线型脊，它们切入的层状沉积很可能起初为湖床或河流三角洲。通过解码地球上最像火星的风蚀丘如何形成，这项工作加强了一个观点：火星的风蚀丘同样记录着古水体曾存在、随后长期干旱且多风的环境历史。换言之，中国的高原荒漠不仅揭示了地貌如何响应冰期气候摆动，还为另一颗行星的环境史提供了关键视窗。

引用: Sun, J., Lü, T., Zhou, K. et al. Origin and evolution of the most Mars-like yardang landforms in the Qaidam Basin of Northwest China. Commun Earth Environ 7, 177 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03202-x

关键词: 风蚀丘（yardang）, 柴达木盆地, 火星类比, 古气候, 风蚀