歷史地質學/沙漠
在本文中，我們將討論塑造沙漠的力量，並討論地質學家如何利用這些知識來識別作為過去沙漠石化遺蹟的岩石。我們將使用一些之前關於沉積岩和物理風化與侵蝕的文章中介紹的術語；尚未閱讀這些文章的讀者可能會發現回到文章中進行閱讀是有益的。
沙漠是一個降雨量低的地區。
根據這個定義，沙漠不一定是炎熱的：南極洲的一些地區被認為是沙漠。沙漠也不一定符合我們對沙質沙漠的刻板印象：沙質沙漠被稱為erg。
沙漠的直接原因是，根據定義，缺乏降雨。這本身可能有多種原因，這些原因並不相互排斥：一個地區可以由於多個原因成為沙漠。
- 高氣壓沙漠。在高氣壓區域，空氣容納水分的能力增強，導致降雨量很少。例如撒哈拉沙漠、阿拉伯沙漠、塔爾沙漠和卡拉哈里沙漠，以及北極圈和南極圈內的沙漠地區。
- 大陸內部沙漠。大陸中間的地區降雨量很少，僅僅是因為從海水蒸發產生的雨水在到達大型大陸的中間之前往往會降落。現代的例子包括土庫曼沙漠、戈壁沙漠和大澳大利亞沙漠（大澳大利亞沙漠也位於高氣壓區）。
- 雨影沙漠。雨水往往會在山脈上空降落，因此山脈的存在可以阻止來自海洋的雨水進入內陸。雨影沙漠的例子包括：內華達山脈雨影中的莫哈韋沙漠、安第斯山脈雨影中的巴塔哥尼亞沙漠、以及扎格羅斯山脈雨影中的伊朗沙漠。
- 上升流沙漠。最後，一個沙漠可能位於海岸附近，並且不在任何山脈的雨影中，但可能與一股冷水上升到海面的地方相鄰，從而減少蒸發。例子包括阿塔卡馬沙漠、西撒哈拉沙漠和奈米布沙漠；這些沙漠也都在高氣壓區。
儘管沙漠降雨稀少，但它的影響對於理解沙漠的地質和生態學至關重要。沙漠的一個特點是它們表現出內陸排水：也就是說，以雨水或山區徑流形式輸入沙漠的水不會以河流形式流出沙漠，而是會在沙漠內部蒸發：這會產生一些非常典型的沉積特徵。
沖積扇和山麓洪積平原。沙漠通常與山脈相伴而生：事實上，正如我們所見，在某些情況下，山脈是沙漠形成的間接原因。山區降雨徑流侵蝕了山脈並將沉積物向下運輸：當富含沉積物的流水在山腳下失去能量時，它會形成一條辮狀河，這條河流會迅速沉積除最輕的沉積物之外的所有沉積物，形成一個沖積扇（“沖積”是因為它是由水形成的，“扇”是因為它的形狀）。兩個或多個相鄰的沖積扇可以合併形成一個被稱為山麓洪積平原的地貌。
幹鹽湖。這些是暫時性的湖泊，它們很淺，只靠間歇性的降雨供水，因此在沙漠乾旱的氣候中會乾涸，留下一個平坦的、熱裂的粘土床，被稱為幹鹽湖。右圖顯示了一個這樣的幹鹽湖。
如果水中含有大量的溶解礦物質，這些礦物質會在水蒸發時沉積在粘土層之上，留下一個蒸發岩層，這些礦物質包括岩鹽、方解石、石膏、硼砂或天然鹼，具體取決於這些礦物質的來源岩石。這個過程的重複會形成交替的碎屑和蒸發巖沉積物層。
綠洲。綠洲是沙漠中的小湖泊。這些湖泊形成的原因有很多：它們可以由泉水供水；它們可以是風蝕湖，風蝕形成了一個凹陷，凹陷底部位於地下水位以下；或者它們可以是間歇性湖泊，由偶爾的降雨和徑流填滿。
沙漠是唯一一個風在侵蝕和沉積中起主要作用的地方：被水分和植被束縛的土壤比鬆散的乾燥顆粒更難被風吹走。讀者應該從之前的文章中回憶起，與風相關的過程被稱為風成作用；同樣的術語也用於區分由風運輸的沉積物，或者由這種沉積物形成的沉積岩：因此，我們可以談論，例如，風成砂岩：即由風堆積成沙丘的沙子形成的砂岩。
風會產生許多影響。首先，它可以去除地表上的沙子和其他輕質顆粒，留下裸露的岩石或被稱為荒漠礫石的石質馬賽克表面，如右圖所示。
第三，它可以將沙子堆積成沙丘，這讓我們形成了對沙漠的典型印象：erg。沙丘的動力學和形狀取決於區域風；然而，一個典型的沙丘的形狀類似於一個三角形稜柱，它的長軸與風向垂直。風將沙子向上運輸到沙丘迎風（迎風坡）一側，在背風（背風坡）一側的頂部堆積起來。它會積累起來，直到達到一個臨界角度，此時它必須發生雪崩，此時積累的沙子會沿著沙丘的背風面滑落，形成一個沙流層。
從迎風坡到背風坡的沙粒運輸的結果是沙丘會向下風移動。然而，它並不總是會完全侵蝕迎風坡，而是會留下由沙流層底部形成的一組交錯層。然後，下一個經過那裡的沙丘可以在這些交錯層的頂部（以及在兩個沙丘經過之間可能沉積的任何沙子之上）沉積另一組不連續的交錯層。透過這個過程，一組接著一組的交錯層堆積起來：石化的結果如右圖所示；透過對現代沙丘進行橫截面觀察，可以觀察到類似的沉積模式。
交錯層在許多方面提供了資訊。首先，它告訴我們沙子是在沙丘中沉積的。
其次，沙流層的坡度在底部往往會變緩：這一特徵可以在照片中的交錯層中看到。現在，構造事件完全能夠使岩石側翻或倒置，這將在後面的文章中討論。交錯層的曲線是許多特徵中的一種，被稱為正向構造，它允許地質學家確定原始的向上方向：曲線在向上方向上是凹的，在向下方向上是凸的。在照片中顯示的情況下，我們可以看到砂岩仍然是正確的方向。
第三，交錯層告訴我們盛行風向，正如我們將在後面的古流向文章中討論的那樣。
我們可以使用許多特徵來識別作為古代沙漠石化遺蹟的沉積岩。在本節中，我們將回顧其中的一些特徵。
沙漠中的沙子主要是石英，形成的砂岩被稱為石英砂岩。但這並非識別風成砂岩的唯一標準，因為石英砂岩也可以在其他條件下形成。然而，我們可以確定的是，長石砂岩或雜砂岩並非風成砂岩。
由於長時間的磨蝕作用，沙漠沙子往往呈圓形，並經過分選，形成不同粒徑的沙粒。這也是我們在風成砂岩中觀察到的特徵。
許多，但並非所有沙漠沙子都帶有顏色。沙粒的外層受到氧化鐵（如赤鐵礦和針鐵礦）的染色，呈現出從紅色、橙色到黃色的各種顏色。然而，有些沙漠沙子沒有染色，因此我們無法斷言沒有這種特徵的砂岩就不是沙漠沙。
交錯層理特徵反映了風或水流的搬運作用。我們可以透過各種特徵來區分二者：例如，風成沙丘通常會形成更大規模的交錯層理；此外，風成砂岩獨具細條紋層理，即非常窄的條紋，只有幾粒沙子厚，由比顆粒流層理中更細的顆粒組成。
幹湖沉積物非常獨特，讓地質學家毫無疑問地認為那裡曾經是沙漠：它們只能在幹湖反覆沉積和蒸發中形成。
最後，我們可以觀察化石。沙漠中的化石應該是陸地動植物的化石，以及在罕見的綠洲地區（地質表明曾經存在綠洲）的淡水生物化石。不應該發現海洋化石。
這些特徵，尤其是組合在一起時，可以幫助地質學家識別固結的沙漠沉積岩。