Subsurface architecture of the Boulder Creek Critical Zone Observatory from electrical resistivity tomography
Subsurface architecture of the Boulder Creek Critical Zone Observatory from electrical resistivity tomography
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通过电阻率断层扫描观察博尔德溪关键区天文台的地下结构
DOI：
10.1002/esp.3420
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发表时间：
2013
影响因子：
3.3
通讯作者：
D. Dethier
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Leopold;Völkel;D. Dethier
临界带的结构包括各种类型的斜坡沉积物和风化产物（如腐岩和风化基岩）的分布、厚度和接触面。土壤学、地貌学、水文学或生物学研究中使用的许多模型驱动方法都需要对结构进行定量分析。我们使用电阻率层析成像（一种引起最小地表扰动的成熟地球物理技术），在博尔德溪临界区观测站（BcCZO）的三个研究地点（绿色湖谷、戈登峡谷和Betasso）描绘地下电阻率差异。该技术可能的局限性进行了讨论。利用自然露头、矿坑、路堑和钻井数据作为地面实况信息来解释比电阻率值，使我们能够对每个地点的关键区域结构进行成像。绿色湖谷（3700 MASL），冰川侵蚀的高山盆地，显示了一个相当简单的，分裂的配置与粗块场和沉积物，部分包含永久冻土以上基岩。由于复杂的第四纪地貌历史，Gordon Gulch（2650 MASL）和Betasso（1925 MASL）中的临界区变化更大，Gordon Gulch是一个有起伏的山丘的山地盆地，Betasso是一个有V形山谷的低山地盆地。在相应地点的平均深度为3.0 ± 2.2 m和4.1 ± 3.6 m处，确定了上覆层状斜坡沉积物和腐泥土之间的边界。Betasso的腐岩和风化基岩之间的边界较深，为5.8 ± 3.7 m，而Gordon Gulch为4.3 ± 3.0 m。一般来说，数据与地震研究的结果一致，但电阻率层析成像记录了平均在风化基岩上方0.5-1.5 m的较浅临界区。此外，我们记录了高的横向变化，这是由于风化和沉积历史，似乎是一个一致的方面的关键区架构内的BcCZO。版权所有© 2013约翰威利父子有限公司.
The architecture of the critical zone includes the distribution, thickness, and contacts of various types of slope deposits and weathering products such as saprolite and weathered bedrock resting on solid bedrock. A quantitative analysis of architecture is necessary for many model‐driven approaches used by pedologic, geomorphic, hydrologic or biologic studies. We have used electrical resistivity tomography, a well‐established geophysical technique causing minimum surficial disturbance, to portray the subsurface electrical resistivity differences at three study sites (Green Lakes Valley; Gordon Gulch; Betasso) at the Boulder Creek Critical Zone Observatory (BcCZO). Possible limitations of the technique are discussed. Interpretation of the specific resistivity values using natural outcrops, pits, roadcuts and drilling data as ground truth information allows us to image the critical zone architecture of each site. Green Lakes Valley (3700 MASL), a glacially eroded alpine basin, shows a rather simple, split configuration with coarse blockfields and sediments, partly containing permafrost above bedrock. The critical zone in Gordon Gulch (2650 MASL), a montane basin with rolling hills, and Betasso (1925 MASL), a lower montane basin with v‐shaped valleys, is more variable due to a complex Quaternary geomorphic history. Boundaries between overlying stratified slope deposits and saprolite were identified at mean depths of 3.0 ± 2.2 m and 4.1 ± 3.6 m in the respective sites. The boundary between saprolite and weathered bedrock is deeper in Betasso at 5.8 ± 3.7 m, compared with 4.3 ± 3.0 m in Gordon Gulch. In general, the data are consistent with results from seismic studies, but electrical resistivity tomography documents a 0.5–1.5 m shallower critical zone above the weathered bedrock on average. Additionally, we document high lateral variability, which results from the weathering and sedimentation history and seems to be a consistent aspect of critical zone architecture within the BcCZO. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.
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