历史地质学/沙漠
在本文中，我们将讨论塑造沙漠的力量，并讨论地质学家如何利用这些知识来识别作为过去沙漠石化遗迹的岩石。我们将使用一些之前关于沉积岩和物理风化与侵蚀的文章中介绍的术语；尚未阅读这些文章的读者可能会发现回到文章中进行阅读是有益的。
沙漠是一个降雨量低的地区。
根据这个定义，沙漠不一定是炎热的：南极洲的一些地区被认为是沙漠。沙漠也不一定符合我们对沙质沙漠的刻板印象：沙质沙漠被称为erg。
沙漠的直接原因是，根据定义，缺乏降雨。这本身可能有多种原因，这些原因并不相互排斥：一个地区可以由于多个原因成为沙漠。
- 高气压沙漠。在高气压区域，空气容纳水分的能力增强，导致降雨量很少。例如撒哈拉沙漠、阿拉伯沙漠、塔尔沙漠和卡拉哈里沙漠，以及北极圈和南极圈内的沙漠地区。
- 大陆内部沙漠。大陆中间的地区降雨量很少，仅仅是因为从海水蒸发产生的雨水在到达大型大陆的中间之前往往会降落。现代的例子包括土库曼斯坦沙漠、戈壁沙漠和大澳大利亚沙漠（大澳大利亚沙漠也位于高气压区）。
- 雨影沙漠。雨水往往会在山脉上空降落，因此山脉的存在可以阻止来自海洋的雨水进入内陆。雨影沙漠的例子包括：内华达山脉雨影中的莫哈韦沙漠、安第斯山脉雨影中的巴塔哥尼亚沙漠、以及扎格罗斯山脉雨影中的伊朗沙漠。
- 上升流沙漠。最后，一个沙漠可能位于海岸附近，并且不在任何山脉的雨影中，但可能与一股冷水上升到海面的地方相邻，从而减少蒸发。例子包括阿塔卡马沙漠、西撒哈拉沙漠和纳米布沙漠；这些沙漠也都在高气压区。
尽管沙漠降雨稀少，但它的影响对于理解沙漠的地质和生态学至关重要。沙漠的一个特点是它们表现出内陆排水：也就是说，以雨水或山区径流形式输入沙漠的水不会以河流形式流出沙漠，而是会在沙漠内部蒸发：这会产生一些非常典型的沉积特征。
冲积扇和山麓洪积平原。沙漠通常与山脉相伴而生：事实上，正如我们所见，在某些情况下，山脉是沙漠形成的间接原因。山区降雨径流侵蚀了山脉并将沉积物向下运输：当富含沉积物的流水在山脚下失去能量时，它会形成一条辫状河，这条河流会迅速沉积除最轻的沉积物之外的所有沉积物，形成一个冲积扇（“冲积”是因为它是由水形成的，“扇”是因为它的形状）。两个或多个相邻的冲积扇可以合并形成一个被称为山麓洪积平原的地貌。
干盐湖。这些是暂时性的湖泊，它们很浅，只靠间歇性的降雨供水，因此在沙漠干旱的气候中会干涸，留下一个平坦的、热裂的粘土床，被称为干盐湖。右图显示了一个这样的干盐湖。
如果水中含有大量的溶解矿物质，这些矿物质会在水蒸发时沉积在粘土层之上，留下一个蒸发岩层，这些矿物质包括岩盐、方解石、石膏、硼砂或天然碱，具体取决于这些矿物质的来源岩石。这个过程的重复会形成交替的碎屑和蒸发岩沉积物层。
绿洲。绿洲是沙漠中的小湖泊。这些湖泊形成的原因有很多：它们可以由泉水供水；它们可以是风蚀湖，风蚀形成了一个凹陷，凹陷底部位于地下水位以下；或者它们可以是间歇性湖泊，由偶尔的降雨和径流填满。
沙漠是唯一一个风在侵蚀和沉积中起主要作用的地方：被水分和植被束缚的土壤比松散的干燥颗粒更难被风吹走。读者应该从之前的文章中回忆起，与风相关的过程被称为风成作用；同样的术语也用于区分由风运输的沉积物，或者由这种沉积物形成的沉积岩：因此，我们可以谈论，例如，风成砂岩：即由风堆积成沙丘的沙子形成的砂岩。
风会产生许多影响。首先，它可以去除地表上的沙子和其他轻质颗粒，留下裸露的岩石或被称为荒漠砾石的石质马赛克表面，如右图所示。
第三，它可以将沙子堆积成沙丘，这让我们形成了对沙漠的典型印象：erg。沙丘的动力学和形状取决于区域风；然而，一个典型的沙丘的形状类似于一个三角形棱柱，它的长轴与风向垂直。风将沙子向上运输到沙丘迎风（迎风坡）一侧，在背风（背风坡）一侧的顶部堆积起来。它会积累起来，直到达到一个临界角度，此时它必须发生雪崩，此时积累的沙子会沿着沙丘的背风面滑落，形成一个沙流层。
从迎风坡到背风坡的沙粒运输的结果是沙丘会向下风移动。然而，它并不总是会完全侵蚀迎风坡，而是会留下由沙流层底部形成的一组交错层。然后，下一个经过那里的沙丘可以在这些交错层的顶部（以及在两个沙丘经过之间可能沉积的任何沙子之上）沉积另一组不连续的交错层。通过这个过程，一组接着一组的交错层堆积起来：石化的结果如右图所示；通过对现代沙丘进行横截面观察，可以观察到类似的沉积模式。
交错层在许多方面提供了信息。首先，它告诉我们沙子是在沙丘中沉积的。
其次，沙流层的坡度在底部往往会变缓：这一特征可以在照片中的交错层中看到。现在，构造事件完全能够使岩石侧翻或倒置，这将在后面的文章中讨论。交错层的曲线是许多特征中的一种，被称为正向构造，它允许地质学家确定原始的向上方向：曲线在向上方向上是凹的，在向下方向上是凸的。在照片中显示的情况下，我们可以看到砂岩仍然是正确的方向。
第三，交错层告诉我们盛行风向，正如我们将在后面的古流向文章中讨论的那样。
我们可以使用许多特征来识别作为古代沙漠石化遗迹的沉积岩。在本节中，我们将回顾其中的一些特征。
沙漠中的沙子主要是石英，形成的砂岩被称为石英砂岩。但这并非识别风成砂岩的唯一标准，因为石英砂岩也可以在其他条件下形成。然而，我们可以确定的是，长石砂岩或杂砂岩并非风成砂岩。
由于长时间的磨蚀作用，沙漠沙子往往呈圆形，并经过分选，形成不同粒径的沙粒。这也是我们在风成砂岩中观察到的特征。
许多，但并非所有沙漠沙子都带有颜色。沙粒的外层受到氧化铁（如赤铁矿和针铁矿）的染色，呈现出从红色、橙色到黄色的各种颜色。然而，有些沙漠沙子没有染色，因此我们无法断言没有这种特征的砂岩就不是沙漠沙。
交错层理特征反映了风或水流的搬运作用。我们可以通过各种特征来区分二者：例如，风成沙丘通常会形成更大规模的交错层理；此外，风成砂岩独具细条纹层理，即非常窄的条纹，只有几粒沙子厚，由比颗粒流层理中更细的颗粒组成。
干湖沉积物非常独特，让地质学家毫无疑问地认为那里曾经是沙漠：它们只能在干湖反复沉积和蒸发中形成。
最后，我们可以观察化石。沙漠中的化石应该是陆地动植物的化石，以及在罕见的绿洲地区（地质表明曾经存在绿洲）的淡水生物化石。不应该发现海洋化石。
这些特征，尤其是组合在一起时，可以帮助地质学家识别固结的沙漠沉积岩。