PDF《张宏仁沙粒不能 “ 远走高飞”_张宏仁》

第13 卷第 1期2007年3月地质力学学报JOURNAL OF GEOMECHANICS Vol.

13 No.

1 Mar .

20 07 文章编号 :1006 -6616 ( 2007)

01 -0001 -06 收稿日期 :2006 -10 -01 作者简介 :张宏仁 (

1934 - ) , 男,教授 ,

1959 年毕业于前苏联第聂泊尔彼得罗夫斯克矿业学院地质系 , 曾任国土资源 部副部长 , 现任国际地科联主席 , 长期领导我国地质调查和地质科研工作 . 沙粒不能 远走高飞 ― ― ―有关 尘暴 的一条根本原理 张宏仁 ( 国土资源部 , 北京 100812) 摘要: 沙与尘虽然都是岩石物理风化的产物 , 但在风力作用下, 习性截然不同 . 拜格诺用严格的物理实验证明 , 尘粒能随风远走高飞 , 而沙粒却只能在地面附近跳 跃前进.从北方侵袭华北平原的所谓沙尘暴 , 实质上都是尘暴 .对历次重大天气事 件沉积物的分析 , 也完全证明了这一点 .因此, 尘暴物质的源头不是来自有沙 , 而 是有尘的地方;

从而可以使人们采取正确的治理方法 . 关键词: 尘暴;

沙尘暴;

最终沉降速度 中图分类号 : X16 ;

X43 ;

P694 文献标识码 : A 近来 , 更多的人逐渐认识到, 近年来多次侵袭我国北方地区的重大的灾害性天气事件是 尘暴 而不是 沙尘暴 .因为降落的都是细颗粒的 尘 , 含沙量极少 .在这一点上统一 认识极为重要.它涉及所谓的 沙尘暴 物质来源的确定 , 从而影响治理方案的制定.然而 至今认识并不完全统一, 许多人仍然把追寻物质来源的目光放在沙丘分布区. 这一点并不奇怪 .在我国的传统历史文化中 , 沙 这个词深入人心 , 疾风冲寨起 , 沙砾自飘扬 , 沙飞朝似幕 , 云起夜疑城 , 飞沙走石 等诗词和成语, 竟相传颂 , 不一而 足.而 尘 这个词主要用于家居 , 极少用于野外的自然现象 .很可能在古人的概念中 , 沙 这个词既包括 沙 也包括 尘 . 直到现代地质学传到我国 , 人们才对不同大小的岩石颗粒进行细分, 分为砾、 沙、 尘、粘土 .然而对 尘 这个粒级常常用 粉沙 一词代替, 还是没有摆脱掉 沙 字 .也就是 说, 沙 与 尘 仍然没有截然分开 . 沙尘暴 这个词也由来已久, 并非新的创造. 有人会认为, 沙 与 尘 都是岩石风化形成的碎屑, 何必要划分那样细呢? 诚然 , 对非专业人员来说往往就没太大的必要 ;

然而对于专业人员来说, 意义就非同一般 . 在风力的作用下 , 颗粒大小的细小差别 , 却导致了在风的作用下行为的巨大反差: 尘 可以随风 远走高飞 , 而 沙 却不能 .于是在风力的作用下, 沙 与 尘 会彻底地 分道扬镳 .这也就是为什么被大风从遥远的北方刮到北京的是 尘 , 而不是 沙 . 遗憾的是, 这样一条早已确立的简单的原理至今在我国学术界却没有成为 常识 , 由 此引发了几年以来的争论 , 否则就不会把北方的沙丘当作北京的 风沙源 了 .因此, 引述 一下前人的定论 , 也许是必要的.

1 在风力作用下 , 尘与沙分道扬镳 干旱地区一般昼夜温差大 , 在长期 、 强烈的物理风化作用下, 岩石碎裂成碎屑 .碎屑颗 粒大小不一;

直径在

2 毫米以上的叫砾 , 2mm ~ 0. 05mm 米的碎屑叫沙 , 0.

05 毫米以下的叫 尘和粘土 .沙、 尘的分界不完全一致, 也有取 0. 0625mm 的(相当于1

16 mm) . 沙和尘都是岩石风化的产物, 但是在风力作用它们的习性却大相径庭 .正是由于这种不 同习性, 风力能把尘与沙分选得非常干净、 彻底 . 风力分选的原理并不复杂 , 农民的 扬场 用的就是这个原理 .每当庄稼脱完粒、 晒干 后, 在进仓之前 , 要对稻谷或麦子再进行一次净化处理, 以除去杂草、 秕谷和灰土 .含杂质 的谷子被扬到空中, 再在重力的作用下向地面坠落 .如果没有风 , 所有的颗粒仍会混在一 起, 落向地面.如果这时有不大不小的风, 大部分杂质会在坠落的过程中被吹向远处, 而谷 粒则会落在近处 .这是由于谷粒在空气中坠落的速度比杂质快的多 . 风力对尘与沙的分选作用与 扬场 的机理大同小异 .这是一个比较简单的经典物理学 问题 .可能由于它过于简单, 大多数物理学家不屑一顾, 而多数地学家又不太精于物理和数 学, 于是沙、 尘问题就成了一个死角. 这里我想介绍一位尽其毕生精力从事沙尘研究的英国人拜格诺 ( R . A .Bagnold , 有人 翻译成巴格诺尔德)和他的不朽著作 《Physics of Blown Sand and Desert Dunes》 (《风沙和荒漠 沙丘物理学》 , 有钱宁翻译的既准确又流畅的中文本) [ 1] .他在上个世纪