钙结层仅出露于巴丹吉林沙漠部分高大沙山的局部地区,并不是沙漠中的普遍现象。本文的钙结层主要出露在诺尔图湖的东北侧和庙海子北侧沙山斜坡上。它们是高大沙山风成层理被碳酸钙胶结,为表生成岩环境的产物。钙结层的形成、演化、剥蚀、出露蕴涵了丰富的气候环境和成岩次生变化等信息。对于沙山水分来源、沙漠的发育和演变有重要意义。本文对钙结层的成岩特征和成因机制进行系统全面的研究。为恢复巴丹吉林沙漠的环境演变历史以及研究沙漠中其它科学问题提供依据。根据野外勘察,并结合室内偏光显微镜、阴极发光、扫描电镜及能谱、碳氧同位素等实验分析手段,综合分析取得了以下主要几点认识。钙结层的野外特征是:出露在个别沙山的迎风坡面上。有的钙结层呈多层单一层状,间隔疏远;有的多层密集分布,相互平行。有的呈人字形交错或马尾状出露。延伸较远。各单层钙结层之间的垂向距离大小不等。钙结层倾向多与沙山倾向相反。钙结层厚度约1～3mm,风化剥蚀出露地表后风化破碎。在靠近沙山底部、接近湖泊的地方,钙结层极其密集,出露厚度巨大,颜色呈紫红色,单层厚度约2～5mm。钙结层的显微特征是:主要碎屑颗粒成分有石英、长石、岩屑,中粒-粗粒结构。石英有程度较低蚀变现象,长石蚀变程度较深。亦见方解石、铁方解石交代长石。碎屑颗粒磨圆度主要表现为次棱-次圆,表面有溶蚀坑。胶结物成分以方解石为主,局部含有铁方解石、白云石、高岭石等。胶结物呈粒状或泥晶状。局部空隙未被胶结物完全充填,以基底、基底-孔隙式胶结类型为主。胶结物的地球化学特征是:沙山高中部位碳同位素值以正偏为主,但数值偏低。沙山底部的钙结层碳同位素偏负。钙结层的氧同位素值都偏负。诺尔图钙结层13C和18O之间的线性关系较好,分布点较为离散;庙海子钙结层13C和18O之间线性关系较差,分布点较为集中。钙结层的成岩机制是:（1）受大气水的淋滤作用和地表土层的强烈蒸发,加之砂层的孔隙性和通透性极强,碳酸盐快速的溶解、蒸发、凝结,胶结砂层形成。其受制于地表常常处于高温条件（夏季）,活泼的化学流体溶液使得沉积物中部分长石碎屑发生溶蚀、原生碳酸盐岩屑溶解、以及碳酸盐矿物的再结晶。（2）昼夜或季节温差导致的大气凝结水在砂层中的富集,也是导致钙结层胶结成岩的主要水源因素。（3）沙山底部紫红色钙结层形与湖泊水的下降有关。湿润期,湖水相对丰沛、湖面较高。气候干旱期,湖泊水位降低、碳酸盐浓度增高,砂层毛细作用导致湖岸附近的砂层胶结所致。钙结层表生成岩作用反映了巴丹吉林沙漠气候干冷-暖湿变化。