毛乌素沙地作为中国四大沙地之一,有“最年轻的沙漠”之称。由于地处农牧业交错地区,近现代大规模土地的不合理利用,造成地表松散的沙质沉积物活化,荒漠化进程加剧,是我国沙漠化研究的热点地区。沉积物是风沙地貌形成和发育的物质基础,其特征记录了沙漠地貌形成与发育过程中的重要信息,这不仅有助于确定沙漠沉积环境和物质来源,而且对于沙漠化防治和生态建设具有重要意义。本文通过野外实地考察,运用风沙沉积学的相关理论知识,详细研究了毛乌素沙地不同区域和不同类型沙丘表层沉积物的粒度、地球化学元素、矿物和微形态特征,为探讨毛乌素沙地沉积物的来源和沉积环境提供重要的科学依据。本文结论主要包括:(1)毛乌素沙地表层沉积物石英砂颗粒磨圆度普遍较差,以次棱角状颗粒居多,圆状颗粒很少。风成环境的典型标志特征如碟形坑、麻坑和新月形撞击坑大量出现,而流水作用和化学作用下的V形坑、擦痕、裂纹等特征出现较少。毛乌素沙地沉积物曾经历了强烈的物理风化作用,而化学风化作用甚微。(2)毛乌素沙地表层沉积物粒度组分主要以中沙和细沙为主。在空间上,细沙、极细沙含量呈现出自北向南逐渐增加,中沙、粗沙和极粗沙含量逐渐减少的空间分异规律。不同类型沙丘沉积物的优势粒级也是中沙和细沙,其粒级级配差异显著。毛乌素沙地表层沉积物平均粒径为2.42Φ,在空间上,平均粒径自西北向东南及自东北至西南逐渐变细。分选性平均值为0.66Φ,分选较好,无明显空间变化规律;偏度平均值为0.02,总体上呈近对称分布;峰度平均值为0.99,呈中等峰态。不同类型沙丘沉积物的粒度参数特征差异显著,格状沙丘、抛物线形沙丘及灌丛沙丘表层沉积物平均粒径均以细沙为主,而新月形沙丘以中沙为主;分选性除丘间地为中等外,其余均表现为较好或很好;偏度基本上均呈近对称分布,峰态表现为中等峰态。(3)毛乌素沙地不同区域和不同类型沙丘表层沉积物常量元素的化学组成相似,均以SiO2和Al2O3为主。相比UCC平均化学成分,除SiO2外,其余常量元素氧化物均相对亏损。在空间上,SiO2的含量自东北至西南逐渐增加,而Al2O3、Na2O和K2O的含量自东北至西南逐渐变小;MgO、Fe2O3和P2O5的含量则从西北至东南逐渐变小,而CaO、MnO和TiO2的含量则无明显的空间分布规律。毛乌素沙地不同区域和不同类型沙丘沉积物微量元素均以Ba、Sr为主,迁移规律大致相当。相比UCC平均化学成分,Co、Mo表现出极其明显的富集,Sr、Zr和Pb基本与UCC接近,而其余元素均淋失。在区域上,微量元素Ba、Sr、Rb和Pb的含量自东北至西南逐渐变小,而Cr、Zn、Ni、Cu、Nb和Th的含量则自东北至西南逐渐增加;微量元素Co和V的含量自西北至东南逐渐变大,而La自西北至东南逐渐变小,Zr和Y没有表现出极其明显的空间分异规律。(4)毛乌素沙地沉积物轻矿物组成以石英和长石为主,平均含量为95.4%。重矿物以角闪石和石榴子石为主,平均含量为1.86%,种类较多。沙地主要以稳定+极稳定和不稳定重矿物为主。(5)毛乌素沙地沉积物是在极其干旱的气候条件下沉积下来的,沙地所经历的化学风化尚处于大陆风化的初级阶段,遭受了较为低等的化学风化。沙地沉积物化学风化程度呈现出自东北至西南及自西北至东南逐渐增强的空间变异规律。(6)毛乌素沙地西部与东部区域沉积物的来源存在明显差异,西南区域沉积物主要来源于附近黄河宁夏-内蒙古河段的泥沙沉积物。