基于多源遥感影像的柴达木盆地雅丹几何学和控制因素

摘要

雅丹地貌是一种典型的风蚀地貌，主要分布在除大洋洲和南极洲以外的干旱、半干旱沙漠及其周边地区。柴达木盆地发育有我国分布面积最广的雅丹地貌，且类型丰富，这为定量提取雅丹几何形态和分析雅丹类型及控制因素提供了条件。由于柴达木盆地地理位置偏远，气候干旱炎热，传统的野外地质调查难以获取全面的、大尺度的雅丹几何学信息。因此，本文基于Google EarthTM、Landsat8多光谱影像、无人机影像和数字高程模型(DEM，Digital Elevation Model)，结合地质资料，对该区不同类别的雅丹进行几何学分析，并在此基础上讨论构造、岩性、风场与雅丹发育和形态的关系，通过雅丹形态还原古风场及变化规律，估算以风营力为主的柴达木盆地中的剥蚀量与侵蚀速率，探讨柴达木风蚀作用与黄土高原沙土堆积之间的关系。主要内容和结论如下:
　　(1)利用多源遥感影像，在柴达木盆地提取了16，749条雅丹，统计了包括长宽比、走向、密度、宽度等几何学信息。柴达木盆地雅丹主要走向为N-NW，整体都呈现为近平行状排布。雅丹单体长3.5-4803 m，平均长106 m;单体宽1.5-309m，平均宽24m。单体长宽比207∶1-1.03∶1，平均长宽比3.8∶1。
　　(2)基于长宽比，将柴达木雅丹分为四种类型，短轴状(1∶1-2∶1)，长3.5-182 m，宽2.4-114 m;鲸背状(2∶1-6∶1)，长3.8-1159 m，宽1.5-309 m;拱背状(6∶1-10∶1)，长13-2013m，宽2-264 m;长垄状(10∶1-210∶1)，长57-4803m，宽5.4-171 m。
　　(3)对雅丹形态及发育位置的统计发现，近69％的长垄状和拱背状雅丹集中分布于向斜区域，而73％的短轴状雅丹集中分布于背斜区域;在同一背斜中，迎风坡雅丹的长宽比小于背风坡。反映了地质构造类型，岩层软硬层的交替，地层的倾角，地层走向与风向的夹角均对雅丹几何形态及分布有控制作用。
　　(4)在柴达木盆地北部（鄂博梁一号独立自然区）和西部（长尾梁至碱石山区域），存在多个不同方向的风场控制的雅丹群。在北部区域NNW和NNE两个方向风场的交汇区域，风场叠加改变了部分雅丹的展布方向;而在西部区域NW和NNE方向风场的交汇区，显示雅丹的交替切割的关系，即早期形成的长垄状的雅丹被切割成若干短轴状雅丹，反映了该区不同方向的风场强度交替变化。
　　(5)利用山脊线估算的剥蚀量和侵蚀速率，其结果是最小的参考值，仅为利用地层对比法计算结果的十分之一。利用地层对比法，通过恢复六条地质剖面估算出柴达木盆地的平均侵蚀速率为0.22 mm/yr，对应的总剥蚀量为2.2×104km3。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 雅丹研究进展

1．2．1 遥感技术在雅丹研究中的应用

1．2．2 雅丹的定义与分布

1．2．3 雅丹地貌研究

1．2．4 雅丹的发育模式与动力学研究

1．2．5 柴达木盆地雅丹的研究现状

1．3 研究方案

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究方法及技术路线

1．3．4 完成主要工作量

2 区域地质背景

3 数据和方法

3．1 数据源

3．2 几何学信息提取与分析的方法

3．2．1 统计与分类方法

3．2．2 无人机影像三维重建的方法

3．2．3 地形因子计算方法

4 雅丹几何学与控制因素

4．1 雅丹几何学

4．1．1 雅丹的走向

4．1．2 雅丹的长度、宽度、长宽比

4．1．3 雅丹的高度

4．1．4 雅丹类型分布

4．1．5 雅丹的密度与间距分布

4．2 控制因素

4．2．1 地质构造

4．2．2 风场

5 剥蚀量与侵蚀速率

5．1 宇宙成因核素10Be估算剥蚀量

5．2 山棱线估算剥蚀量

5．3 地层对比法估算剥蚀量

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

作者简历