基于古滨岸沙坝定量重建古风速的新方法及其在东海陆架盆地平北斜坡带平湖组的应用

本研究针对古海洋环境中风速重建的难题，创新性提出"完全发育波浪"概念，通过古滨岸沙坝厚度(t)与海底坡度(α)双参数模型，首次实现无fetch(风区长度)约束的定量重建。团队将该方法应用于东海陆架盆地平北斜坡带平湖组(37.2-35.5 Ma)，重建出8.76-19.71 m/s的东风主导古风速，突破了传统方法仅适用于湖相环境的局限，为全球古气候研究提供了新工具。

　　

古气候研究领域长期面临一个棘手难题：如何准确重建地质历史时期的风场特征？作为大气环流的重要表征，古风速数据对理解全球气候变化机制至关重要。然而，与温度、降水等气候参数相比，古风速研究长期停滞在定性分析阶段，这主要归因于两大瓶颈——直接记录风场的风成沉积物难以保存，而间接反映风场的波浪沉积物又存在解释方法局限。特别是在广阔的海洋环境，传统方法依赖的"风区长度"(fetch)参数几乎无法获取，使得占地球表面71%的海洋区域成为古风速研究的"空白地带"。

针对这一科学难题，中国科学院的研究团队在《Sedimentary Geology》发表创新成果。研究人员独辟蹊径地引入"完全发育波浪"(fully developed waves)理论，建立仅需沙坝厚度(t)和海底坡度(α)的双参数模型，成功绕过了fetch的测量难题。该方法在东海陆架盆地平北斜坡带的实践显示，平湖组沉积期(37.2-35.5 Ma)存在8.76-19.71 m/s的稳定东风系统，为东亚古季风演变提供了关键证据。这项研究不仅将古风速定量重建的应用范围从湖泊扩展到海洋，其简易的操作流程(t和α可通过常规测井数据获取)更大幅提升了方法的普适性。

关键技术包括：(1)基于Goda(1970)破波高度(H_b
)图解法的波浪参数转换；(2)利用测井曲线识别单期次滨岸沙坝；(3)通过古地形恢复获取海底坡度(α)；(4)建立t-α-d_b
(破波水深)经验公式；(5)应用完全发育波浪理论推算极限波高(H_o
)。研究数据来自中国海油和上海石化的实际勘探资料。

【Sedimentary characteristics of longshore bar】
研究揭示滨岸沙坝形成于破波带(breaker zone)，其厚度(t)与破波水深(d_b
)存在定量关系：t = C×d_b
(C为固结系数)。通过现代沉积观察验证，当波浪传播至坡度(α)为1°-5°的浅水区时，约80%波浪能量集中于破波带，形成厚度0.3-2.5 m的典型沙坝。

【Background of study area】
平北斜坡带平湖组发育5个三级层序(SQ1-SQ5)，研究聚焦SQ3-SQ4(37.2-35.5 Ma)。岩心分析显示该时期发育多期厚层砂岩，测井曲线呈现典型"齿化箱型"，反映波浪主导的滨岸沉积环境。

【Effectiveness of the method】
与传统湖相重建方法相比，新方法误差范围从±23%降至±15%。敏感性分析表明，当α测量误差<10%时，风速计算结果偏差可控制在12%以内。在平湖组案例中，重建风速与区域季风指标具有显著相关性(r=0.82)。

【Conclusion】
该研究突破性地解决了海洋环境fetch不可测的瓶颈问题，首次实现"沙坝厚度→破波水深→极限波高→风速"的全链条定量反演。平湖组的应用实例证实，早渐新世东亚地区已存在稳定的东风系统，这对理解亚洲季风起源时间具有指示意义。方法论层面，研究提出的双参数模型极大降低了古风速重建的技术门槛，为全球古气候模型提供了新的数据来源。

值得关注的是，该方法仍存在两方面的应用限制：一是要求研究区保存完好的单期次沙坝沉积，二是对古坡度恢复精度较敏感。未来研究可通过结合数值模拟和同位素年代学，进一步提升重建结果的时间分辨率。正如评审专家所指出的，这项成果"为古气候研究开辟了一条意想不到的新路径"。