白旸++尹輝++程延++魏俠兒

摘要：廣東惠來海岸沙丘發(fā)育于龍江入?？诘纳尘咨?，是華南沿海典型的風(fēng)沙作用海岸地貌，是粵東地區(qū)海岸風(fēng)沙面積較大，發(fā)育較為典型的岸段。采用瑞典MALA RAMAC探地雷達，利用500MHz的天線對惠來海岸典型海岸沙丘進行數(shù)據(jù)采集，獲取了較為詳細的惠來海岸典型海岸沙丘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。通過對探地雷達圖像的解譯及綜合分析，發(fā)現(xiàn)惠來海岸沙丘的形成主要是依靠東北向岸風(fēng)，迎風(fēng)坡與背風(fēng)坡以及沙丘頂部之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有相關(guān)關(guān)系。利用探地雷達對海岸沙丘進行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究表明探地雷達對于海岸沙丘的研究是一條切實可行的研究方法。

關(guān)鍵詞：探地雷達；海岸沙丘；內(nèi)部結(jié)構(gòu)；廣東惠來

1. 引言

風(fēng)是塑造海岸的最活躍的因素之一，風(fēng)對海岸作用的重要過程之一是把低潮時暴露在前濱的砂粒向岸搬運，堆積成海岸沙丘。在沙供給充足且有強大的向岸盛行風(fēng)的地區(qū)，海岸沙丘發(fā)育。對于沙丘形成機制的研究，國外于20世紀(jì)90年代開始應(yīng)用探地雷達進行探測研究。Bristow等[1]通過使用探地雷達探測海岸沙丘發(fā)現(xiàn)雷達波的反射是由與干濕的界面引起的，這也與界面中的粒徑有關(guān)。其后諸多學(xué)者應(yīng)用探地雷達對世界各地的沙丘進行了關(guān)于沙丘內(nèi)部結(jié)構(gòu)的研究，得到了一系列的成果。在國內(nèi)，俞祁浩等[2]證實庫克塔沙漠三壟沙與羽毛狀沙丘的成因主要是風(fēng)成作用，而與下伏地形無關(guān)。李孝澤等[3]利用探地雷達探究巴丹吉林橫向沙山的沉積構(gòu)造。白旸等[4， 5]利用探地雷達研究巴丹吉林高大沙山形成機理。但探地雷達在我國海岸沙丘沉積結(jié)構(gòu)研究中應(yīng)用很少。廣東惠來海岸沙丘發(fā)育于龍江入?？诘纳尘咨?，海岸沙丘分布廣泛，形態(tài)典型，是我國華南沿海海岸風(fēng)沙地貌的典型代表區(qū)域。本文采用探地雷達方法開展有關(guān)沙丘內(nèi)部結(jié)構(gòu)、成因機理、演化過程等方面的研究，可以對沙丘內(nèi)部結(jié)構(gòu)有較為清晰的了解，亦對我國海岸沙丘形成演化過程中的環(huán)境變化過程有一定的闡釋意義。

2. 研究區(qū)概況與研究方法

廣東惠來位于粵東沿海，地處北回歸線以南，屬南亞熱帶季風(fēng)海洋性氣候，最熱月份為7月，最冷月份為1月。冬春季盛行東北風(fēng)，夏秋季盛行偏東風(fēng)和西南風(fēng)，全年的主導(dǎo)風(fēng)向為N到NE，且風(fēng)速較大?；輥碓虾｀l(xiāng)（現(xiàn)隸屬隆江鎮(zhèn)與溪西鎮(zhèn)）風(fēng)沙分布面積較大，沙丘發(fā)育較為典型，有新月形沙丘與沙丘鏈、拋物線形沙丘與沙壟等沙丘分布。沙丘的高度一般為5-15m。但是，近些年來由于人為開發(fā)嚴(yán)重，許多沙丘已被破壞。本次探地雷達探測沙丘為橫向沙丘，坐標(biāo)為22°56′16.59″N，116°11′38.59″E，沙丘脊線呈NNE—SSW走向，沙丘的傾角為25° ，迎風(fēng)坡表面坡長約為 8.2 m，沙丘相對高度為5.2 m。

本次考察選用瑞典MALA RAMAC探地雷達，選用的天線頻率為500MHz。實測共中心點探地雷達結(jié)果顯示沙丘不同深度的雷達波速在0.12-0.14m/ns之間，所以采用的雷達波速為0.13m/ns。探地雷達所收集的數(shù)據(jù)主要使用Reflex-W軟件進行處理。處理過程如下：DEWOW修正--去除初始的直流信號與直流偏置，去除數(shù)據(jù)中的低頻失真；去零漂--確保每一道數(shù)據(jù)都有相同的初始零點（為地形改正所用）；自動增益控制--運行自動增益程序，時窗為10 ns，增益函數(shù)為500；頻率域帶通濾波--由高通、低通濾波器組成，只可以通過特殊頻段的信號，稱之為“通行區(qū)”。帶通濾波在地球物理學(xué)中的利用非常普遍的；地形改正--根據(jù)與測量同步的GPS在每一道所記錄的經(jīng)緯度、海拔對探地雷達圖像進行與地面起伏相符合的地形改正；柯西莫夫偏移--波動方程偏移法，以物理光學(xué)原理為基礎(chǔ)。偏移處理用于消除數(shù)據(jù)采集過程中引起的剖面圖像畸變。偏移處理的作用是將雙曲線兩葉上的能量回歸到頂點，使視傾角回歸成真傾角。

3. 研究結(jié)果

圖1為探地雷達的經(jīng)過濾波及校正后的實測剖面圖，通過探地雷達圖像可以了解到惠來（測點）海岸沙丘為橫向沙丘，形成作用主要是單風(fēng)向作用，風(fēng)向為東北向岸風(fēng)。在迎風(fēng)坡的坡腳出現(xiàn)的層理雷達波顯示該迎風(fēng)坡與東北向岸風(fēng)相切，解譯雷達圖像為迎風(fēng)坡的前積層理。從探地雷達圖像中，我們可以看到從最高點也就是測點海岸沙丘的頂點內(nèi)部出現(xiàn)了近乎平行的雷達波反射，解譯其為在往復(fù)的風(fēng)向下，海岸沙丘頂部被塑造，并且垂直向下加積，并沿主導(dǎo)風(fēng)向移動。從背風(fēng)坡沉積相的圖像中我們可以看出，背風(fēng)坡有著層層堆疊的沉積層理。

推斷沙丘的發(fā)育大致經(jīng)歷了三個階段：第一個階段為沙丘發(fā)育的初始階段，在這個階段中，沙丘是在不斷生長的，沙丘的內(nèi)部層理相對陡峭，沙丘的規(guī)模也以一種較快的速度在發(fā)育。第二個階段表現(xiàn)為沙丘發(fā)育的鼎盛期，在這個階段中沙丘的面積仍然在增大，沙丘的層理角度在不斷的變小，但仍與沙丘保持著大體相同的發(fā)展趨勢，隨著規(guī)模在不斷地增大，速度在不斷地放低，直到圖像中的沙丘頂部。第三個階段為沙丘發(fā)育的后期也就是沙丘發(fā)育的減緩期，在這個階段中，沙丘仍在不斷的發(fā)育，但其速度在不斷地衰減，沙丘的覆蓋面積依然在不斷的加大。

通過探地雷達圖像數(shù)據(jù)可以看出，迎風(fēng)坡的移動模式是以老的沙丘為基底的，上部波浪狀不斷向上發(fā)育，到背風(fēng)坡逐層滑塌疊加并且在原本坡腳處形成新的小的沙丘，繼而被覆蓋，循環(huán)往復(fù)不斷沿風(fēng)向前行。

圖1 惠來海岸沙丘探地雷達圖像結(jié)果

4. 討論與結(jié)論

（1）風(fēng)成沙較高的電阻率以及不同層理之間的介電常數(shù)的差異這為利用探地雷達研究沙丘內(nèi)部結(jié)構(gòu)提供了較好的條件。

（2）以廣東惠來海岸上的典型海岸沙丘為研究對象，獲取了典型惠來海岸剖面的雷達數(shù)據(jù)。在本研究中的探地雷達圖像具有較好的高差程度，連續(xù)性以及完整性。通過對雷達圖像的濾波及校正獲取了較為詳細的惠來海岸沙丘的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其演進速率，較好的說明了惠來海岸沙丘的形成主要是依靠東北向岸風(fēng)，迎風(fēng)坡與背風(fēng)坡以及沙丘頂部之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)關(guān)系。

（3）惠來海岸沙丘的探地雷達圖像顯示了豐富的沙丘前積層理與頂部加積層理，迎風(fēng)坡的移動模式是以老的沙丘為基底的，不斷向上發(fā)育，到背風(fēng)坡逐層滑塌疊加并且在原本坡腳處形成新的小的沙丘，繼而被覆蓋，如此循環(huán)往復(fù)不斷沿風(fēng)向前行。

（4）海岸沙丘能夠形成且不斷發(fā)育增大、移動，反映了廣東惠來海岸沙丘反映了當(dāng)?shù)馗杉九c風(fēng)季同步的氣候特點。

參考文獻

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