Abstract Erosion and accretion of various magnitudes occur along the southwest Lake Michigan shoreline. These processes are triggered by natural events and human activities, which affect the distribution and thickness of sand on the nearshore lake bottom. Significant erosion along the Illinois coastline has highlighted the need for a large-scale means of acquiring spatially rich data to build models of sand distribution along the entire shoreline. Thus, we implemented a high-resolution airborne transient electromagnetic (TEM) method, coupled with a ground-based electrical resistivity tomography (ERT) method to determine the sand distribution and thickness along the shore from the beach to ~1 km into the lake. From Kenosha, Wisconsin, to Chicago, Illinois, we acquired 1049 line-km of TEM data, and 13.43 line-km of ERT data. Our results indicated a distinct, uneven distribution and thickness of the unconsolidated sand unit covering the southwestern Lake Michigan shoreline. The unconsolidated sand unit was found to range in thickness from 0 to ~12 m. This unconsolidated sand unit was shown to be thickest (4.5 to ~10 m) in the northern part of the study site. In southern Wisconsin and Chicago, the sand layer beneath the water column was found to be very thin, ≤1 m. We propose, based on our analysis, that lake-bed conditions and wind direction are the main factors that limit southward littoral transport. Our data suggest that the current state of the shoreline is relatively analogous to how it has always behaved; however, anthropogenic disturbance has exacerbated the natural patterns of erosion and accretion.

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使用 TEM 和 ERT 地球物理方法描绘密歇根湖西南海岸线松散砂的空间分布和厚度

摘要 密歇根湖西南岸线沿线发生了不同程度的侵蚀和增生。这些过程由自然事件和人类活动触发，影响近岸湖底沙子的分布和厚度。伊利诺伊州海岸线沿线的显着侵蚀凸显了对获取空间丰富数据的大规模方法的需求，以构建沿整个海岸线的沙子分布模型。因此，我们实施了一种高分辨率机载瞬态电磁 (TEM) 方法，结合地基电阻率层析成像 (ERT) 方法来确定从海滩到湖中约 1 公里沿海岸的沙子分布和厚度。从威斯康星州的基诺沙到伊利诺伊州的芝加哥，我们获得了 1049 线公里的 TEM 数据和 13.43 线公里的 ERT 数据。我们的研究结果表明，覆盖密歇根湖西南部海岸线的松散砂层具有明显的、不均匀的分布和厚度。发现松散的沙子单元的厚度范围从 0 到 ~12 m。在研究地点的北部，这个松散的沙子单元被证明是最厚的（4.5 到 ~10 m）。在威斯康星州南部和芝加哥，发现水柱下方的沙层非常薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。覆盖密歇根湖西南部海岸线的松散沙单元的分布和厚度不均匀。发现松散的沙子单元的厚度范围从 0 到 ~12 m。在研究地点的北部，这个松散的沙子单元被证明是最厚的（4.5 到 ~10 m）。在威斯康星州南部和芝加哥，发现水柱下方的沙层非常薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。覆盖密歇根湖西南部海岸线的松散沙单元的分布和厚度不均匀。发现松散的沙子单元的厚度范围从 0 到 ~12 m。在研究地点的北部，这个松散的沙子单元被证明是最厚的（4.5 到 ~10 m）。在威斯康星州南部和芝加哥，发现水柱下方的沙层非常薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。发现松散的沙子单元的厚度范围从 0 到 ~12 m。在研究地点的北部，这个松散的沙子单元被证明是最厚的（4.5 到 ~10 m）。在威斯康星州南部和芝加哥，发现水柱下方的沙层非常薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。发现松散的沙子单元的厚度范围从 0 到 ~12 m。在研究地点的北部，这个松散的沙子单元被证明是最厚的（4.5 到 ~10 m）。在威斯康星州南部和芝加哥，发现水柱下方的沙层非常薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。发现水柱下方的沙层很薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。发现水柱下方的沙层很薄，≤1 m。根据我们的分析，我们认为湖床条件和风向是限制向南沿海运输的主要因素。我们的数据表明，海岸线的当前状态与它一直以来的行为方式相对相似；然而，人为干扰加剧了侵蚀和增生的自然模式。