犹他州邦纳维尔盆地盐壳的收缩现象：多光谱遥感观测结果

《Geomechanics for Energy and the Environment》：Shrinking salt crusts of the Bonneville Basin, Utah: Observations from multispectral remote sensing

本内文盆地盐壳系统的面积变化与消失时间预测，基于1984-2024年卫星影像分析，发现本内文盐滩面积减少75%，预计2072-2126年消失，纽芬兰盆地因人为活动下降更快，皮洛特山谷盐滩面积波动但无长期减少趋势，洪水事件显著影响盐壳生长。

　　在北美的干旱地区，盐层的演变是一个受到多种自然与人为因素共同影响的复杂过程。以美国犹他州的邦尼维尔盆地为例，研究者发现该区域的盐层呈现出显著的时空变化，并且在过去一个世纪中经历了快速的面积缩减。这一现象不仅对地质学研究具有重要意义，也对水资源管理、生态环境保护以及人类活动的影响评估提供了宝贵的资料。通过对盐层系统的长期监测，可以更深入地理解其动态变化机制，并为类似环境下的盐层研究提供参考。

邦尼维尔盆地是美国西部大盆地和山脉省（Basin and Range Province）的一部分，其面积约为9500平方公里。该盆地的地表沉积物主要由更新世湖泊沉积物和蒸发岩沉积物构成。在现代的邦尼维尔盆地中，存在三个重要的盐层沉积区：邦尼维尔盐滩（Bonneville Salt Flats）、纽芬兰盆地（Newfoundland Basin）和皮特山谷盐池（Pilot Valley Saline Pans）。这些盐层在形态、形成机制以及受到的外部影响方面各具特点，它们的演变过程为研究盐层系统提供了独特的视角。

邦尼维尔盐滩位于盆地的西缘，是一个持续存在的盐层，形成于大约5000年前。它不仅在地质学上具有重要价值，还因其独特的自然景观和文化意义而备受关注。盐滩是历史、文化和公众活动的重要场所，同时也是重要的经济资源，用于矿物开采和陆地速度赛的举办。然而，自20世纪初以来，该盐滩受到了人类活动的显著影响，包括采矿、道路和铁路建设，以及陆地速度赛等。这些活动对盐滩的面积和厚度造成了影响，使其逐渐缩小并裸露出下方的泥滩。研究者发现，盐滩的面积在过去一个世纪中减少了约75%，年均缩减速度在0.75至1.45平方公里之间。基于这些数据，预测该盐滩可能在2072年至2126年之间完全消失。

纽芬兰盆地盐层则是一个由人类活动形成的盐层，其面积约为3241平方公里，占整个邦尼维尔盆地面积的34.5%。在1980年代中期，由于异常的高降水量，大盐湖（Great Salt Lake）水位上升，导致盐湖城市地区面临严重的洪水风险。为了解决这一问题，从1987年至1989年，大量盐水被从大盐湖泵送到纽芬兰盆地，形成了目前的盐层。这一过程使得盐层的面积迅速扩大，但随后由于缺乏持续的水输入，盐层面积开始逐渐减少。研究显示，纽芬兰盆地盐层的面积自1995年以来持续下降，年均缩减速度在2.6至6平方公里之间。预测该盐层可能在2154年至2353年之间消失。尽管纽芬兰盆地盐层的厚度远小于邦尼维尔盐滩，但其矿物组成与盐滩相似，主要由石膏和盐组成，这为研究盐层的演变提供了重要的对比基础。

皮特山谷盐池则是另一个位于邦尼维尔盆地西北部的盐层，其面积约为379平方公里，占整个盆地面积的4%。与邦尼维尔盐滩和纽芬兰盆地盐层不同，皮特山谷盐池是一个季节性盐层，其形成依赖于夏季的洪水事件和随后的蒸发作用。尽管该盐池的面积变化不如其他两个盐层明显，但其在每年的季节性变化中表现出显著的波动。这种波动可能与当地的气候条件、降水模式以及地下水动态有关。研究者认为，皮特山谷盐池的演变过程尚未被充分研究，因此需要进一步的调查以了解其长期变化趋势。

为了更好地理解这些盐层的演变过程，研究者利用了多光谱卫星影像数据，时间跨度从1984年至2024年，共收集了585张影像。此外，还结合了1946年至1978年的航空影像和1925年的地图数据，对盐层和水体的面积变化进行了详细的分析。通过构建标准化差水指数（Normalized Difference Water Index）和盐指数（Halite Index）栅格数据，并采用静态和动态阈值进行分类，研究者能够更准确地识别盐层的变化趋势。这些方法的应用不仅提高了盐层监测的精度，也为长期的盐层演变研究提供了新的工具。

研究结果表明，盐层的演变与水文循环和气候条件密切相关。洪水事件被认为是盐层面积变化的重要驱动因素，特别是在盐层形成后，洪水带来的溶质重新分布和蒸发作用促进了盐层的生长。然而，洪水的频率和强度受到气候条件的显著影响，因此盐层的面积变化可能与降水模式的变化同步发生。例如，研究者发现，在洪水达到峰值后，盐层的生长通常会在30至90天内显现，这表明洪水对盐层的形成具有直接的影响。此外，盐层的面积变化还受到地下水动态的影响，尤其是在人类活动干预的情况下，如邦尼维尔盐滩的盐沉积物回填项目，该项目通过抽取地下水并将其用于溶解盐层，对盐滩的面积变化产生了显著影响。

尽管盐层的演变受到多种因素的影响，但研究者发现，当将盐层面积变化标准化为初始面积时，邦尼维尔盐滩和纽芬兰盆地盐层的面积缩减速率是相似的。这表明，尽管两者在形成机制和外部环境上存在差异，但它们的演变过程在一定程度上遵循相同的规律。然而，皮特山谷盐池的面积变化则表现出不同的特征，其面积没有明显的长期下降趋势，但每年的季节性波动较为显著。这种差异可能与皮特山谷盐池的水文条件、气候特征以及地下水动态有关。

盐层的演变不仅对当地的生态系统和水资源管理具有重要意义，也对全球范围内的盐层研究提供了参考。通过分析这些盐层的变化，可以更好地理解盐层系统在不同环境下的响应机制，并为未来的盐层监测和管理提供科学依据。此外，盐层的消失可能对当地的经济活动、文化价值以及生态平衡产生深远影响，因此需要综合考虑各种因素，制定相应的保护和管理措施。

研究者还指出，由于盐层的演变过程受到多种因素的共同影响，因此需要更全面的数据和更深入的分析来准确预测其未来的变化趋势。例如，盐层的面积变化可能受到降水模式、地下水动态、人类活动以及气候变化的综合影响，因此需要结合长期的观测数据和多学科的研究方法来全面评估这些因素的作用。此外，盐层的厚度变化也可能受到多种因素的影响，如溶质的重新分布、蒸发作用以及人类活动的干预，因此需要进一步的研究来明确这些因素之间的相互作用。

总体而言，该研究为理解盐层系统的演变提供了重要的数据支持和科学依据。通过长期的遥感监测和数据分析，研究者揭示了盐层面积变化的动态特征，并探讨了其与水文循环和气候条件之间的关系。这些发现不仅有助于评估盐层系统的可持续性，也为未来的盐层研究和管理提供了新的思路和方法。此外，研究还强调了盐层演变过程的复杂性，表明在不同的环境和条件下，盐层的演变可能呈现出不同的模式和趋势。因此，需要结合具体的研究对象和环境背景，采用灵活的研究方法和综合的分析手段，以更全面地理解盐层系统的演变过程。