GPR帮助解决沙丘洞的奥秘
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GPR帮助解决沙丘洞的奥秘

公吨。 位于印第安纳沙丘国家湖岸东部的巴尔迪(Baldy),是密歇根湖南部海岸线上最大的活动沙丘,也是当地居民和游客的休闲娱乐设施(图1)。 2013年6月,一个在沙丘上行走的3岁男孩掉进了一个洞,突然在他的下方打开。 他被困在地表以下2 m多处的几个小时,直到紧急救援人员挖出来营救他(图2013)。 此后,由于既不知道形成过程也不知道该洞所代表的危险的程度和重要性,因此巴尔迪山在XNUMX年禁止行人通行,至今仍然如此。

4图1:秃子山的位置

2图2:困在沙丘洞中的男孩的营救(亚利桑那日报)

为了了解这些空隙的发展,印第安纳州地质调查局对沙丘的建筑进行了研究 1 和印第安纳大学的地质科学系 2 使用GPR和实心磁芯。 使用中心频率分别为50和100 MHz的PulseEKKO PRO GPR系统和Noggin 250 MHz系统(图3)来收集垂直于海岸线并垂直于沙丘的沉积物传输方向的测量线(图4)。 由于沙丘的地形很多,为了重建各个层和要素的真实几何形状,有必要在后期处理中针对海拔变化校正GPR线。

3图3:带有100 MHz天线的pulseEKKO PRO(左)和带有Noggin SmartCart的Noggin SmartCart(右)

1图4:收集了250条80米和XNUMX条XNUMX米GPR管线用于调查

来自GPR断面和岩心的数据被用来定义四个主要的地层视野。 其中包括一个上部沙丘和一个下部沙丘,由下部沙丘顶部发育的古土壤(古老的土壤层)隔开(图5)。 上沙丘形成于20世纪,与现今的Mt. 秃子下一个沙丘是在上一个冰河期撤退冰层之后,从原始密歇根湖从全新世中期最高水位下降后的3000-4000年形成的。

6图5:树木生长的古老土壤(古土壤)的图像,然后被前进的沙丘沙子掩埋。

这项研究表明,封闭巴尔迪山的空隙显然是由植根于下部沙丘表面古土壤的树木造成的。 树木被埋葬,死了,成为了构成Mt。 Baldy在20年代初期向内陆迁移th 世纪。 随着沙丘的继续迁徙,这些树木和古土壤现在正在缓慢发掘。 树木被挖掘出时,由于真菌的生长而腐烂。 这会产生大小,深度和方向各异的空隙,具体取决于所掩埋的树干和四肢的直径和密度。 首次埋葬时,树干上的真菌可能在挖出时使树从底部腐烂到顶部。 因此,在沙丘中开孔的风险取决于深度和时间。 埋葬的树木看似必须位于地表3-5 m之内,以使真菌恢复生长,并且埋葬与挖掘出土之间的时间必须足够短,以使真菌在深埋时不会死亡。

内森的洞(以被救出的男孩的名字命名)在GPR轮廓上很明显,并且可以看做是一条80米长的断面的地层,该断面经过开挖以使其复原(图6)。 有趣的是,虽然上层床在开挖过程中显然被打乱了,但人们认为,孔下方的狭窄而坚固的垂直反射器代表了一个树干,该树干延伸至古土壤表面,可能是弥敦道被埋的原因。 反射器可能代表腐烂树干中更多的水分。

5图6:使用Noggin 80系统收集的250米长的GPR曲线。 指示“弥敦道的洞”的位置和导致其的解释腐烂树。

最初,地质学家对导致沙丘中形成空洞的自然力量感到困惑,并想知道这是否是研究人员从未发现或记录的新的未知过程。 但是仔细的研究和详细的GPR图像有助于将一个故事编成一个故事,这个故事对于已知的自然过程是有道理的,并且解决了Mt.洞的神秘问题。 秃子。

故事由威廉·莫纳汉(William Monaghan)提供1,托德·汤普森1,艾琳·阿吉兰(Erin Argyilan)2 和凯文·罗素2

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