当前所在位置: 首页 > 生活常识

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境

2023-08-08 15:50 · 生活常识 · 闫荣 · 【 字体:

在日本中部关东南部地区下方,菲律宾海板块在相模海槽处下降,并在其东缘的太平洋板块上运行。菲律宾海板块在相模海槽沿 N60°W 方向的相对运动矢量约为 3 厘米/年。地貌数据表明,房总半岛和三浦半岛的南部在第四纪期间已经隆起。自 1996 年以来,密集的 GNSS 网络 (GEONET) 覆盖了南部关东地区。根据 GPS 数据估计了板块界面处的震间滑动缺失率,并揭示了一个具有高滑动缺失率的广阔区域,沿着相模海槽从房总半岛东南延伸到伊豆大陆碰撞带。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图1)

第一点是关于与俯冲带地震相关的变形周期。板间地震的发生一般认为是断层突然滑移,释放了震源区震间滑移不足引起的剪应力。同震滑移后,震源区很快被卡住,但板块界面的其余部分在震间期继续抗震滑移。弹性位错理论模拟了与这一过程相关的地壳变形周期。他们的数值模拟结果表明,由于软流圈中的粘弹性应力松弛和源区滑移赤字的增加,随着时间的推移,由于板块稳定俯冲,同震垂直位移逐渐趋向于永久位移。到目前为止,为了估计从元禄台地当前高度起的同震垂直位移,假设震间期的垂直运动速率在时间和空间上是恒定的。然而,这个假设是不正确的;恢复率(甚至它们的迹象)在震间期随时间逐渐变化,并且因地点而异。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图2)

我们考虑由于在板块界面 Σ 处周期性发生两种不同类型(大正型和元禄型)地震而导致的地球表面垂直运动,板块界面 Σ 切割了覆盖麦克斯韦型粘弹性底层(软流圈)的弹性表层(岩石圈)在重力作用下。为了简单起见,我们假设这些大型板间事件周期性发生,并且元禄型事件每n个大型板间事件发生一次;即,将关东南部地区大型板间事件的复发间隔记为T,大正型和元禄型事件的平均复发间隔为T T  =  nT /( n  − 1) , 分别为T G  =  nT。我们假设这些地震的周期性发生开始于时间t  = 0。来自 Matsuura 和 Sato ( 1989 ) 以及 Matsuura 等人。( 2007 ) ,断层滑移引起的地表垂直位移z ( x , t ) 一般写为

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图3)

这里,w 1(2) ( xi , τ ) 表示与相对板块运动平行(1)和垂直(2)的点xi和时间τ处的断层滑移分量,点表示时间导数。积分和q 1(2) ( x , t  −  τ ; xi , 0) 表示w 1(2) ( xi , τ )单位步长增加时,在x点和时间t处的准静态竖向位移响应)。

我们将板块界面 Σ 分为发震区域 Σ s和剩余的稳定滑移区域 Σ − Σ s。发震区断层滑移矢量w  =( w 1 , w 2 )可以用板块相对运动速率V pl  =( V pl ,0)下的稳态滑移与其摄动w s的叠加来表示;

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图4)

在本例中,我们分别用 Σ G和 Σ T表示元禄型和大正型事件的发震区域,并分别用T G和T T表示它们的复发间隔。那么,每个分段中的滑移扰动,Σ G中的w G ( ϋ , t )或Σ T中的w T ( ϋ , t )可以写为

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图5)按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图6)

这里,f G ( T ) ( xi ) 表示大正型事件在 点xi处的同震滑移矢量第k 个事件的时间元禄(大正)型事件,n G ( T )为最新大正型事件的次数。H (t)表示Heaviside阶跃函数。代入等式。将( 2 )和( 3 )代入等式。( 1 ),

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图7)按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图8)

等式右侧的第一项。( 4 ) 表示由于整个板界面上V pl ( xi )处的稳定滑移而产生的永久位移。第二项和第三项是由于源区稳定滑移赤字而产生的位移。第四项和第五项是过去事件的影响,包括由于软流圈中粘弹性应力松弛导致的同震位移和震后瞬态位移。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图9)

对于地球软流圈的典型粘度值(5 × 10 18 Pa s) ,计算其固有应力松弛时间约为 5 年,但需要一百多年的时间才能实现。岩石圈-软流圈系统的瞬时垂直运动完全衰减。相模海槽板间大地震的复发间隔为数百年,1703年前的板间大地震发生于1293年。因此,替换方程中的粘弹性响应函数。( 5 ) 和 ( 6 ) t  > 300 年,其值在t时 = ∞,我们最终可以得到一个简单的方程来分析古海岸线数据:

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图10)

在上式中,右侧第一项,即稳定板块俯冲引起的永久位移,应根据较旧的古海岸线的高度来确定。我们可以计算第三项和第五项,因为 1923 年大正事件的同震滑移分布f T ( xi ) 已经从大地测量数据中获得。然后,给定 1703 年元禄古海岸线的当前高度Δz ( x , t ),我们可以根据方程 (1) 估计 1703 年元禄事件的同震滑移分布f G ( xi )。

反演分析所用数据

在解决方程式中的反问题之前。我们需要评估式中的每一项。即1元六阶地的当前高度,稳定板块俯冲的影响,1923年大正事件源区稳定滑移赤字的影响,以及1923 年大正事件中断层滑动的影响。对于第一项,我们使用收集的数据集。他们通过化石、凹口和海蚀洞识别出 1703 年元禄事件中出现的长凳,并测量了它们目前的高度,最大误差约为 1 m。他们通过历史记录(文件和地图)和 C 14年代测定确认了出现的长凳的年龄。给定 1923 年大正事件的断层滑动分布,我们可以计算第三项和第四项。那么,剩下的问题就是如何评价第二项。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图11)

由于土地快速隆起和地表侵蚀,房总半岛南部和三浦半岛出现了这种情况。相反,沿着房总半岛和三浦半岛南部的海岸,我们可以观察到末次冰期之后形成的一系列全新世海洋阶地。房总半岛南部有四个发育良好的全新世海洋阶地,按现今高度顺序命名为努玛一号至四号阶地。最低的一层(Numa IV)是1703年元禄地震时出现的阶地,即所谓的元禄阶地。在三浦半岛,我们可以识别出与沼I-III阶地相对应的阶地,这些阶地按照现在的高度顺序被命名为野比I-III阶地,但不是1元六阶地。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图12)

对于这些古海岸线数据,大多数研究人员认为较高的阶地总是更古老。如果这是真的,我们可以很容易地估计出土地的长期稳定抬升率,U s ( x i , ∞) (方程 1)。( 11 ),来自最高梯田的海拔和年龄(7 kyr BP)。最近,远藤和宫内 ( 2011 )重新研究了房总半岛南部全新世海岸地形的海拔和年龄,发现内房(房总半岛东京湾一侧)地区有七个大台阶,外房(房总半岛太平洋一侧)有五个大台阶。房总半岛)地区。一个重要的事实是,一些约会样本表明年龄相反;也就是说,较高的梯田并不总是较旧。根据海洋阶地发育数值模拟的初步结果(Noda et al. 2015),出现的海洋阶地的高度顺序随时间不规则变化,这取决于陆地的对数抬升率和海平面的幅度、波动。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图13)

基于上述考虑,我们选择形成于3 kyr BP左右的Numa III和Nobi III阶地来估计土地的稳定抬升率。努玛三号和诺比三号梯田的连续性和年代比其他较古老的梯田更好。在图 3中,我们用实心方块显示了Numa III和Nobi III梯田的当前高度;数据来源为 Nakata 等人。Numa III 数据在某些点上缺失,因此我们取了站点编号 8-18和站点编号 19-22的平均值以及东南部房总(站点编号 19-22)的线性趋势。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图14)按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图15)

1703年元禄事件的同震滑移分布

我们通过重力下的弹性-粘弹性两层半空间模拟了岩石圈-软流圈系统。结构参数如表 1所示。图 4显示了下降的菲律宾海板块上边界表面的等深等深线,该等深线是在CAMP模型的基础上稍加修改的,在津村发现的房总半岛尖端附近添加了一个小规模的凸起等人。。每个滑移矢量分量的空间分布f G 1(2) ( xi)在板界面上由 129 个标准化双三次 B 样条以 8 公里间隔叠加表示。模型区域在图 中用阴影表示。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图16)

在本分析中,T T和T G是可调参数,定义为T G  =  nT且T T  =  nT /( n  − 1)。根据岩井低地连续出现的海滩山脊的年龄(Shishikura 2003)和历史地震目录(例如,Utsu),关东南部地区任何类型的大型板间事件的复发间隔T粗略估计为 300-400 年。1999)。因此,我们考虑T  = 300 年、350 年和 400 年的三种情况。对于数字n ,表示每n个大型板间事件发生一次元禄型事件,我们在2~7范围内寻找合适的值。

估计的断层滑动模式彼此相差不大,但滑动量却有显着差异;较短的T和较小的n会产生较大的滑移量。因此,为了确定T和n的合适值,我们进行了两种筛选测试。给定T和n的特定值,我们可以根据 1703 年元禄事件的估计滑移量S G ( x ) 和1923 年大正事件的已知滑移量S T ( x ) 计算震间滑移赤字率:

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图17)

作为第二次筛选测试,我们将计算的沉降率与大地测量观测到的震间沉降率进行比较。根据 1960 年至 1990 年的潮汐测量数据估计Aburatsubo(3号地点)和Mera(19号地点)的沉降率分别为-3.05毫米/年和-2.57毫米/年。我们可以根据方程计算出 1963-1983 年的平均沉降率R s 。如

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图18)

从这些筛选测试中,我们仅选择了案例 3​50_4、案例 350_5 和案例 350_6 三个案例作为合理模型。其中,案例350_4(T  =350年,n  =4)在最小二乘意义上是最好的。这意味着元禄型事件的复发间隔约为350×4=1400年。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图19)

图显示了案例350_4( T  = 350年,n  = 4;T G = 1400年)下估计的1703元禄事件的断层滑动分布 以及估计误差。数据拟合误差的RMS约为0.17 m,与式(1)中一致。。从图 σ^= 0.23 m ) σ^=0.23 米)a,可以看出大滑移(>8 m)区域从三浦半岛沿相模海槽延伸至房总半岛东南外海,同震滑移在房总南端最大为20 m半岛。力矩大小 (Mw) 计算为 8.18 ± 0.03。如图 5b所示,由于不准确数据分布稀疏且不均匀,且板块界面浅部倾角较小,估计误差很大。作为参考,我们显示了案例 3​​00_3( T  = 300 年,n  = 3;T G  = 900 年)和案例 400_5(T  = 400 年,n  = 5;T G)的估计断层滑动分布  = 2000 年)分别如所示。无论哪种情况,数据拟合误差的 RMS 约为 0.17 m。两种情况下的断层滑动模式都与情况 350_4 类似。情况 300_3 的最大滑移约为 24 m,情况 400_5 的最大滑移约为 20 m。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图20)

根据图中的断层滑移分布 ,我们可以计算出1703元禄事件的同震垂直位移,如图7所示 。根据Shishikura(2000b)的说法,历史记录表明,同震垂直位移在实心三角形所指示的点处从南部隆起变为北部沉降。我们的结果与房总半岛东海岸的历史记录一致,但与西海岸的历史记录不一致。对于相模湾北海岸线的同震垂直位移,最近报道称隆起小于1 m。我们的结果约为 0 米。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图21)

在图 8中,我们检查了方程的每一项。对于元禄台地当前的高度(左侧),观测数据(蓝色菱形)可以通过计算值(红色方块)很好地解释。稳定板块俯冲(右侧第一项)的影响(用黄色方块表示)是300年抬升约1 m(约3毫米/年)。浅蓝色菱形所示的板间地震震源区(第二项和第三项)稳定滑移赤字的影响随地点差异很大。

最南点(第19号)300年沉降3 m,北部三浦(第1、2号)和北部外房(第30号)点沉降小于1 m。第四项包括同震、U G ( x , 0) 和震后U G ( x , 295) −  U G ( x , 0),1703元禄事件的位移,分别用粉色三角形和粉色圆圈表示。1703 年元禄事件的同震位移在房总半岛最南端为 4-5 m,并向北点迅速减小。第五项包括 1923 年大正事件的同震和震后位移,其总和由绿色三角形表示。元禄阶地的观测高度与估计的同震位移(用十字表示的震间总位移)之间的差异在三浦地区为 0.5~1.5 m,在内房地区为 2~3 m,在 1~2 m 处。在索托博地区。这意味着不同地点的震间垂直运动存在很大差异。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图22)

下图显示了案例 3​​50_4 中元禄台地的计算时间高度变化。从图中,我们可以看到一个总体趋势:同震抬升,震后由于软流圈粘弹性应力松弛而缓慢抬升(每次事件发生后50-60年),以及由于滑移赤字稳定增加而非常缓慢的沉降。图 8和图9表明,震后和震间垂直运动不仅随地点不同而且在时间上也存在显著差异。因此,我们不能简单地假设一个恒定的恢复率(在时间和空间上)来估计古海岸线数据的同震位移。

按照海岸线长度比例来划分界线 如何利用海岸地貌研究古地理古气候环境(图23)
阅读全文

免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:xuekun2008@foxmail.com

相关推荐

2021年全国有多少人口

2021年全国有多少人口
2021年全国人口数量已经超过14亿,这是一个庞大的数字,也是一个令人印象深刻的...

甜宠文有哪些

甜宠文有哪些
甜宠文,即甜蜜宠爱文。它是文学作品中的一种重要流派,是以情侣或伴侣之间甜蜜温馨、...

赟怎么读

赟怎么读
赟这个字读作yún,为一个多音字。在汉语拼音中,多音字是指一个字有多个发音的现象...

FC模拟器怎么用

FC模拟器怎么用
FC模拟器是一种可以模拟FC游戏主机的软件,可以让玩家在电脑上体验经典的FC游戏...

双色球号码的规则是什么

双色球号码的规则是什么
双色球是一种广泛参与的彩票游戏,它的规则非常简单明了。在双色球中,参与者需要从1...

教师课堂礼仪包括哪些

教师课堂礼仪包括哪些
教师课堂礼仪是指教师在课堂上的言谈举止以及与学生之间的互动方式。良好的教师课堂礼...

《永遇乐·京口北固亭怀古》讲述的什么

《永遇乐·京口北固亭怀古》讲述的什么
《永遇乐·京口北固亭怀古》是唐代诗人杨炯所作,是一首怀古咏史的长篇叙事诗。这首诗...

除夜是什么意思

除夜是什么意思
除夜是什么意思节日氛围洋溢,喜庆声声。在每年的最后一天,人们聚在一起迎接新的一年...

《蛙声十里出山泉》作者是谁

《蛙声十里出山泉》作者是谁
蛙声十里出山泉是一首流传至今的古诗,描绘了青蛙叫声引起山泉涌流的奇景。这首诗虽然...

定金罚则的主要内容是什么

定金罚则的主要内容是什么
定金罚则是指在商业交易中,当买方在签订合同后,未能按照约定时间或条件履行合同义务...