风积沙

风积沙（），又称风成沙，是指在温带干旱半干旱气候地区，地表沙物质在风力作用下经搬运、堆积形成的沙粒及沙丘沉积物，主要特点是颗粒松散、粘聚力差、易液化。在地质学中，沙漠相是陆地沉积相的重要组成部分，而风成沙则是沙漠环境中最主要的沉积物。它们分选性好，普遍呈现巨型板状或槽状交错的风成层理，其中生物化石较为稀少。风积沙逐渐固定后，表层植被覆盖度会增加，逐步形成生草层，成为风砂土的成土母质。风积沙广泛分布于地球上许多干旱地区和少量沿海地区，典型例子包括非洲的马里萨赫勒地区、亚洲中国大陆的塔克拉玛干沙漠、库布齐沙漠、毛乌素沙地等。

形成与发育原理
从地质年代来看，风积沙的沙源最早可追溯至中生代白垩纪。以中国大陆为例，在地质历史时期，北至今天的中蒙边界、南至湖南省衡阳市附近的广大地区，都曾发育过风成沙漠沉积体系。2019年左右，内蒙古自治区鄂尔多斯市境内曾勘探出风成砂岩型铀矿，研究表明该地风成沉积体系形成于侏罗纪和白垩纪的过渡时期，约1.45亿年前。

除了上述形成年代较早的情形，当今世界上仍存在的荒漠化地区，如中国西北地区的大片荒漠，其沙源主要来自第四纪的古风成沙，距今数十万年至上百万年。以塔克拉玛干沙漠为例，自第四纪以来，从昆仑山脉和天山山脉发育的许多河流向沙漠所在的塔里木盆地流淌，最终消失成为内流河。它们携带的河沙进入盆地内部沉积，逐渐演变成塔克拉玛干沙漠的沙源，并在该地区形成大量沉积扇和下伏地貌。这些沙漠沙在干旱气候及西北、东北风系的共同影响下，形成大量风沙堆积地貌，以流动沙丘为主。根据2010年遥感数据，流动沙地占沙地总面积的67.67%。这些被河流裹挟而来的砂质在盛行风作用下逐渐离开原有沉积扇，分散到更远的地方。由于塔克拉玛干沙漠的主要季节性河流流向均为由南向北，而盛行风向多为北风，这种相反的方向使砂质最终被固定在塔里木盆地中，形成了今天的塔克拉玛干大沙漠。近年来，随着对塔克拉玛干沙漠中心区的考察不断深入，研究人员在尼雅河和尼雅遗址中均发现了风成沙的痕迹。目前，学术界普遍认为风积沙是塔克拉玛干沙漠的主要地表沉积物，其景观主体由风力塑造。

地理分布
风积沙除了分布在温带干旱半干旱地区，在地球上少数沿海地区也有存在，如欧洲地中海的撒丁岛东南海岸、中国福建省的海坛岛等。虽然形成区域不同，但沉积过程与温带地区的风积沙类似。它们都发生在大陆沉积环境中，可形成崩积体和冲积扇等特定系统，通常与网状河流或蜿蜒河流相关。与温带内陆风积沙不同的是，沿海地区的风积沙沙源可能不仅包括河流搬运来的山脉砂石，还可能包含海洋退化变迁留下的海洋砂质。有研究推测撒丁岛的风积沙可能与海洋沉积物有关，但由于撒丁岛和其东部的第勒尼安海位于欧非断层带附近，实际成因更加复杂。2015年一项针对该地区风积沙的研究称，未观测到任何地层区域显示向浅层海洋沉积物横向过渡的倾向。

在地球之外，研究人员在火星上也发现了类似风积沙的沉积相。2022年，斯坦福大学的研究人员通过观测分析火星上直径大于1千米的陨石坑，发现陨石坑的年龄、纬度和岩性会影响风沙的堆积速率。陨石坑的基底力学强度越弱、纬度越高，风沙堆积速率越快；而在侵蚀速率显著加快的诺亚纪晚期和赫斯珀里亚纪早期，风沙堆积速率也呈现加快趋势。

研究意义与利用价值
风成沙的沉积序列是古气候学研究古环境和气候演变的重要依据。通过对风成沙剖面进行孢粉分析，研究人员可以还原古生物的演变或灭绝过程，揭示沙漠的形成年代、物质来源及干湿变化模式。目前，研究人员主要结合矿物学与地球化学原理、年代学测定方法和风洞模拟实验等手段研究风成沙。

由于风积沙颗粒松散、成型后抗剪性能差、吸水率低、水稳性差，长期以来被视为不良工程材料。然而，修建沙漠公路所需材料面临运输困难，工程界一直在探索利用风积沙修筑路基的方法，以实现就地取材、节约成本。1995年，新疆维吾尔自治区的塔里木沙漠公路轮台至民丰段建成通车，这是风积沙首次作为新材料用于公路路基建设。2002年5月，第一届全国公路科技创新高层论坛在北京召开，新疆公路规划勘察设计院的研究员首次发表风积沙筑路技术研究报告，此后新疆开始逐步推广该技术。2014年，新疆三莎高速使用风积沙填筑了长达185公里的路段，成为中国大陆第一条大规模利用风积沙填筑的高速公路。2021年3月2日，陕西省发布《水泥稳定风积沙路面基层施工技术规范》，这是中国第一部风积沙路面施工技术规范文件，详细规定了施工流程并描述了应用前景，自此风积沙路基施工工艺进入规范化应用阶段。

风积沙在水利工程中的应用也有新突破。2020年，甘肃农业大学在甘肃省古浪县黄花滩水库修建过程中，通过掺入适量粉土和水泥，改善了风积沙的不良工程特性，有效降低了工程成本。

危害与防治措施
风积沙砂质较细，而其分布地区普遍多大风天气，容易干扰人类活动，演变为风沙危害，例如掩埋交通线路、影响交通安全。目前世界各国主要从工程和生态两方面防治风积沙，通过物理拦截和植被恢复来控制风积沙地区面积扩大。

1879年，沙俄在今天的哈萨克斯坦西部里海东岸修建中亚铁路时，制定了风沙防护方案：用芦苇和枕木阻挡流沙入侵和路基风蚀，在沙丘表面覆盖碎石、黏土并喷洒盐水固沙，同时尝试栽种各种植物固定流沙。在中东、北非等石油产区，则通过喷洒重油或沥青固定流动性较高的风积沙。2025年2月，伊朗研究人员发表文章，提出利用芦苇茎大量建造风沙屏障的方案。这是自沙俄用芦苇阻挡流沙、中国用芦苇草方格防风固沙以来，芦苇在防沙工程中的又一次成功实践。在西班牙安达卢西亚地区同样有大片沙漠。2022年，安达卢西亚自治区政府通过《安达卢西亚环境框架战略（EMMA 2030）》（），旨在整合水资源、气候变化、生物多样性等多项政策，改善该地区沙漠环境。

除工程防治外，直接在风积沙地区种植固沙植被的方案也有较多实践案例。2005年，日本武藏工业大学研究人员发现，建设防沙栅栏可以减少飞沙和盐雾，同时改变土壤化学条件（如钠离子减少、硝酸盐增加），进而影响植被组成。2024年，中国塔克拉玛干锁边工程合围，该工程主要通过种植耐旱、耐沙的草类和灌木固定流沙，同年被世界工程组织联合会评为“2025全球十大工程成就”之一。

此外，大量积累的风积沙可能吹蚀、剥蚀石窟遗址崖体，破坏壁画、彩塑等文化遗产。中国大陆自21世纪初已开展防治风积沙破坏古迹的研究。2003年，敦煌研究院副院长李最雄编撰《丝绸之路古遗址保护》一书，系统分析风化作用对石窟遗址的危害，并提出大量防治经验。

近年来，随着科技发展，通过生物科技防治风积沙的方案逐渐出现。目前科学家主要利用特定的酶或微生物，诱导风积沙中碳酸钙的主要来源方解石结晶，从而使松散的风积沙硬化。这两种方案分别于2024年被中国东南大学和西京学院的研究人员发现。

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