我国沙漠科学家通过对我国沙漠在第四纪地质历史时期的形成演变研究,总结出我国沙漠的演变模式主要有两种,可形象地称作曲线式和直线式。
在宁夏贺兰山以东的沙漠,主要有毛乌素、浑善达克和科尔沁沙地等,简称东部沙区。在第四纪时期,东部沙区的沙漠在一段时期以活动为主,在另一段时期又表现为以固定为主。
当挖开一个典型的东部沙区的老沙丘,很容易看到沙丘地层是由若干层灰白色沙丘砂和若干层灰黑色砂质古土壤层彼此互相交替叠加形成的。其中灰白色沙丘砂是沙丘活化的产物,它是沙漠活动和发展的证据,而灰黑色古土壤层是植被固定沙丘时在地表形成的产物,它是沙漠固定的证据。所以东部沙区这种风成砂与古土壤交互更替的地层序列说明,沙漠在历史上发生着周期性的从活化到固定,又从固定到活化的波动变化。这种波动变化可形象地比作曲线式演变。
我国东部沙区的曲线式演变是由东亚季风气候的变迁形成的。在第四纪冰期寒冷时期,夏季风减弱,我国东部沙区冬季受大陆高压反气旋控制,寒冷干燥;而夏季主要受西风带影响,也缺少水汽来源,沙丘活动,沙漠扩展,形成风砂层。与此不同.在第四纪问冰期温暖时期,东亚夏季风大大加强,我国东部沙区有较多的夏季风降雨,形成植被,使沙丘固定,而冬季虽有大陆高压干燥反气旋影响,但沙漠主要是固定性的,发育古土壤层。
这样,随着冰期、间冰期不同,东亚季风分别处于减弱期、增强期,相应地东部沙漠发生活化扩展、固定缩小的波动演变。构成了曲线式演变模式。
与东部沙区不一样,贺兰山以西的西部沙区,如腾格里、巴丹吉林、塔克拉玛干等沙漠,只有流沙沉积,而不见古土壤层。这是由于无论在冰期寒冷时期,还是在问冰期温暖时期,东亚及南亚的夏季风都很难到达这里并形成降雨以便形成植被以固定沙丘,冬季又都处于大陆高压干燥环境下。所以,在整个第四纪冰期、间冰期波动变化中,西部沙漠始终以发育单一的流沙为特征,所以是直线式演变。