河北昌黎海岸沙丘发育过程及其环境意义
作者单位：福建师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：李志忠
授予年度：2020年
主 题：海岸沙丘 输沙势 粒度参数 光释光测年 沉积构造 演化过程 河北昌黎
摘 要：河北昌黎东部沿海地区分布大规模的海岸沙丘群,是我国海岸沙丘典型分布区域之一。本文选取昌黎黄金海岸沙丘作为研究对象,在野外考察的基础上,借助国家基准气象站的风力观测资料,结合多期高分辨率卫星图像的对比分析,探讨海岸风沙动力和海岸沙丘分布格局的关系;在海岸风沙沉积剖面OSL测年建立的年代标尺基础上,以粒度参数作为过去海岸风动力环境的代用指标,重建近三百年来研究区风沙环境的演变历史;依据典型沙丘剖面地质雷达剖面图像的解译,结合野外地貌调查、区域风沙环境和历史文献资料的综合分析,研究昌黎海岸带海岸沙丘的形成发育过程。本文得出以下初步结论:(1)综合抚宁、昌黎、乐亭三个国家基准气象站的风动力观测资料的分析,在春、冬季研究区起沙风频率高,风力强;自北向南,三个站点全年合成输沙风向分别为WNW、NW和ENE。从研究区风成沙丘形态分布及沙丘内部层理倾向特征来看,三个站点中乐亭站的风力观测资料能较好地反映研究区风况总体特征。基于气象资料统计分析获得的区域风况分析得出,研究区风况属于双峰型,横向沙丘类型(横向沙脊和新月形沙丘链)的空间分布主要受双峰风向夹角、可获得沙源的多寡以及海岸线走向的影响而呈锐角相交。其中,新月形沙丘主要受盛行风向和沙源相对不足的影响,而横向沙脊除了有丰富的沙源、盛行风向的作用,还受到海岸线走向的控制。(2)根据2008-2018年十余年间三个基准气象站的风资料综合分析,区域起沙风平均风速和合成输沙势整体呈下降趋势,合成输沙方向稳定,年均降水量呈波动变化但无明显变化趋势。但Google Earth多期高分辨率卫星影像显示,昌黎海岸沙丘在近十年来整体上处于风蚀消减的状态。根据近五十年区域风速与降水量记录资料的综合分析,风速与降水量两者均呈波动性减小或降低趋势,对海岸风沙活动削弱或促进作用大致相抵,因此气候变化对海岸沙丘的风蚀消减的影响相对有限。而半个多世纪以来,人工植树造林和防风固沙活动导致上风向沙源的减少,应该是研究区海岸沙丘风蚀消减的主要驱动因素。(3)根据研究区海岸横向沙脊迎风坡探坑剖面底部沙样和前丘剖面底部沙样OSL测年结果,前丘带剖面最老沙层的OSL年龄为324±88a,横向沙脊风蚀凹槽内50cm深的风成沉积年龄为231±306a。结合前期光释光测年数据综合分析,现今前丘带底部风沙层在大约300a前开始沉积,横向沙脊主体部分在距今约230a前开始发育。近十年来,横向沙脊下风区域的新月形沙丘,其丘顶的年均风蚀速率达0.18m/a;丘顶风蚀凹槽底部、深1m探坑底部沙层于近100a以来沉积。而横向沙脊和新月形沙丘链之间的丘间地浅表层风沙沉积亦为近100a来形成。(4)研究区海岸沙丘所依托的滨岸沙坝于距今2000a左右西汉末期的海侵事件之后开始发育。距今约2000a以来,海平面缓慢波动下降,水下沙坝逐渐出露海面,成为昌黎海岸风沙地貌发育的基础。随后沙坝上草灌丛植被生长,截留向岸运移的风沙,丘状草灌丛沙丘初步成形。距今1500～850a左右,渤海海平面波动上升,出露的滨岸沙坝没有足够的风沙活动空间,其表面依然以低矮分散的草灌丛沙丘为主。直到距今400～500a左右,气候变冷进入小冰期,渤海海平面波动下降,沙坝出露面积扩大,风沙陆向搬运加强,草灌丛沙丘迅速加积增高并相互联结,横向沙脊形态初显,此时沿岸一侧新的草灌丛沙丘加积形成前丘。随后横向沙脊进一步加积增高,截留大部分滨岸风沙,而在横向沙脊内陆侧,风沙来源较少,新月形沙丘开始发育。随着小冰期气候变干、风沙活动加强,新月形沙丘链发育,最终演化成为现今以横向沙脊和新月形沙丘链为主的海岸风沙地貌。(5)海岸带充足的沙源供给、强劲的向岸风、宽平的地形条件以及人类活动是研究区海岸沙丘的发育主要驱动因素。由岸向陆,随着前丘带、横向沙脊、新月形沙丘链等沙丘形态的起伏变化,不同风沙地貌单元风沙搬运和沉积的驱动因素出现明显的空间分带。其中,前丘的发育受海岸线位置与滨海高能事件(风暴潮等)影响较大;横向沙脊与新月形沙丘的形成主要受盛行风向、海岸线走向和沙源供给条件影响;丘间地的风沙沉积因植被发育而受气候条件影响较为显著。近百年来,人类活动对研究区海岸沙丘发育影响的深度和广度日益增强。
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