ПАДЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УРОВНЯ МОРЕЙ В МАКСИМУМ ПОСЛЕДНЕГО ОЛЕДЕНЕНИЯ И РОЛЬ НИЖНИХ СЛОЕВ МАНТИИ В ПРОЯВЛЕНИИ ЭФФЕКТА ГИДРОИЗОСТАЗИИ
https://doi.org/10.5800/GT-2023-14-5-0721
Аннотация
Строение и функционирование геосистем прибрежных районов зависят от взаимодействия экзогенных и эндогенных факторов. Результаты такого взаимодействия способны негативно влиять как на экологическую ситуацию, так и на хозяйственную деятельность. Гидроизостазия как одно из следствий изменения уровня моря при смене оледенений на межледниковья и вызванного этим последующего изменения нагружения твердой поверхности Земли влияет на напряженно-деформированные состояния недр. До недавних пор для российских прибрежных регионов изучение роли гидроизостазии не было в достаточной степени вовлечено в исследовательскую активность. В данной работе уделяется особое внимание двум аспектам, обуславливающим гидроизостазию: понижению уровня Мирового океана приблизительно на 120 м в максимум последнего ледникового периода около 20 тыс. лет назад и вовлечению слоев нижней мантии Земли в деформации и дислокации, сопровождающие такое изменение уровня морей.
Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Института морской геологии и геофизики ДВО РАН. Автор благодарит рецензентов, внесших конструктивные предложения и критические замечания при работе над рукописью.
Об авторе
Р. Ф. Булгаков
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН
Россия
Россия
693022, Южно-Сахалинск, ул. Науки, 1Б
Список литературы
1. Амантов А.В., Амантова М.Г. Моделирование послеледникового развития района Ладожского озера и восточной части Финского залива // Региональная геология и металлогения. 2017. № 69. С. 5–14].
2. Andrews J.T., Voelker A.H., 2018. "Heinrich Events" (& Sediments): A History of Terminology and Recommendations for Future Usage. Quaternary Science Reviews 187, 31–40. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.03.017.
3. Бадюков Д.Д. Изменение уровня океана в поздне- и послеледниковое время: Дис. … канд. геогр. наук. М., 1979. 221 с.].
4. Булгаков Р.Ф. 3D-моделирование эффекта гидроизостазии с близкой к реальной конфигурацией поверхности Мохо для Охотского моря // Геосистемы переходных зон. 2021. Т. 5. № 4. С. 339–345]. https://doi.org/10.30730/gtrz.2021.5.4.339-345.
5. Bulgakov R.F., Afanas’ev V.V., Ignatov E.I., 2020a. Effect of Hydroisostasy on Postglacial Transgression on the Shelf and Coast of Primorye as Revealed by Computer Modelling. Geosystems of Transition Zones 4 (2), 220–229. https://doi.org/10.30730/gtrz.2020.4.2.210-219.220-229.
6. Булгаков Р.Ф., Сеначин В.Н., Сеначин М.В. Плотностные и реологические неоднородности мантии активных океанических окраин западного сектора Тихого океана и зоны Курильского глубоководного желоба. Геосистемы переходных зон. 2020. Т. 4. № 1. С. 116–130]. https://doi.org/10.30730/2541-8912.2020.4.1.116-130.
7. Clark P., Tarasov L., 2014. Closing the Sea Level Budget at the Last Glacial Maximum. Proceedings of the National Academy of Sciences 111 (45), 15861–15862. https://doi.org/10.1073/pnas.1418970111.
8. Cline R. (Ed.), 1981. Seasonal Reconstructions of the Earth’s Surface at the Last Glacial Maximum. GSA, Boulder, Colorado, 18 p., 9 sh.
9. Crittenden M.D., 1963. Effective Viscosity of the Earth Derived from Isostatic Loading of Pleistocene Lake Bonneville. Journal of Geophysical Research 68 (19), 5517–5530. https://doi.org/10.1029/JZ068i019p05517.
10. Fairbanks R.G., 1989. A 17,000-Year Glacio-Eustatic Sea Level Record: Influence of Glacial Melting Rates on the Younger Dryas Event and Deep-Ocean Circulation. Nature 342, 637–642. https://doi.org/10.1038/342637a0.
11. Farrell W.E., Clark J.A., 1976. On Postglacial Sea Level. Geophysical Journal International 46 (3), 647–667. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1976.tb01252.x.
12. Gowan E.J., Tregoning P., Purcell A., Lea J., Fransner O.J., Noormets R., Dowdeswell J.A., 2016. ICESHEET 1.0: A Program to Produce Paleo-Ice Sheet Reconstructions with Minimal Assumptions. Geoscientific Model Development 9 (5), 1673–1682. https://doi.org/10.5194/gmd-9-1673-2016.
13. Gowan E.J., Zhang X., Khosravi S., Rovere A., Stocchi P., Hughes A.L.C., Gyllencreutz R., Mangerud J., Svendsen J.-I., Lohmann G., 2021. A New Global Ice Sheet Reconstruction for the Past 80000 Years. Nature Communications 12, 1199. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21469-w.
14. Gregory J.M., Griffies S.M., Hughes C.W., Lowe J.A., Church J.A., Fukimori I., Gomez N., Kopp R.E., Landerer F., Le Cozannet G., Ponte R.M. et al., 2019. Concepts and Terminology for Sea Level: Mean, Variability and Change, Both Local and Global. Surveys in Geophysics 40, 1251–1289. https://doi.org/10.1007/s10712-019-09525-z.
15. Lambeck K., Rouby H., Purcell A., Sun Y., Sambridge M., 2014. Sea Level and Global Ice Volumes from the Last Glacial Maximum to the Holocene. Proceedings of the National Academy of Sciences 111 (43), 15296–15303. https://doi.org/10.1073/pnas.1411762111.
16. Memin A., Ghienne J.-F., Hinderer J., Roquin C., Schuster M., 2020. The Hydro-Isostatic Rebound Related to Megalake Chad (Holocene, Africa): First Numerical Modeling and Significance for Paleo-Shorelines Elevation. Water 12 (11), 3180. https://doi.org/10.3390/w12113180.
17. Mitrovica J.X., Peltier W.R., 1991. On Post–Glacial Geoid Subsidence over the Equatorial Ocean. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 96 (В12), 20053–20,071. https://doi.org/10.1029/91JB01284.
18. Nakada M., Yonekura N., Lambeck K., 1991. Late Pleistocene and Holocene Sea-Level Changes in Japan: Implications for Tectonic Histories and Mantle Rheology. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 85 (1–2), 107–122. https://doi.org/10.1016/0031-0182(91)90028-P.
19. Niessen F., Hong J.K., Hegewald A., Matthiessen J., Stein R., Kim H., Kim S., Jensen L., Jokat W., Nam S., Kang S.-H., 2013. Repeated Pleistocene Glaciation of the East Siberian Continental Margin. Nature Geoscience 6 (10), 842–846. https://doi.org/10.1038/ngeo1904.
20. Okuno J., Nakada M., 2001. Effects of Water Load on Geophysical Signals Due to Glacial Rebound and Implications for Mantle Viscosity. Earth, Planets and Space 53, 1121–1135. https://doi.org/10.1186/BF03352408.
21. Paterson W.S., 1972. Laurentide Ice Sheet: Estimated Volumes during Late Wisconsin. Reviews of Geophysics 10 (4), 885–917. https://doi.org/10.1029/RG010i004p00885.
22. Peltier W.R., 1974. The Impulse Response of a Maxwell Earth. Reviews of Geophysics and Space Physics 12 (4), 649– 669. https://doi.org/10.1029/RG012i004p00649.
23. Peltier W.R., 1998. Postglacial Variations in the Level of the Sea: Implications for Climate Dynamics and Solid-Earth Geophysics. Reviews of Geophysics 36 (4), 603–689. https://doi.org/10.1029/98RG02638.
24. Peltier W.R., 2002. Comments on the Paper of Yokoyma et al. (2000), Entitled "Timing of the Last Glacial Maximum from Observed Sea Level Minima". Quaternary Science Reviews 21 (1–3), 409–414. https://doi.org/10.1016/S0277-3791(01)00112-3.
25. Peltier W.R., 2004. Global Glacial Isostasy and the Surface of the Ice-Age Earth: The ICE-5G (VM2) Model and Grace. Annual Review of Earth and Planetary Sciences 32, 111– 149. https://doi.org/10.1146/annurev.earth.32.082503.144359.
26. Peltier W.R., Andrews J.T., 1976. Glacial-Isostatic – I. The Forward Problem. Geophysical Journal International 46 (3), 605–646. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1976.tb01251.x.
27. Råback P., Malinen M., Ruokolainen J., Pursula A., Zwinger T., 2019. Elmer Models Manual. Available from: http://www.nic.funet.fi/pub/sci/physics/elmer/doc/ (Last Accessed January 21, 2022).
28. Shennan I., Long A.J., Horton B.P. (Eds), 2015. Handbook of Sea-Level Research. American Geophysical Union, 600 p. https://doi.org/10.1002/9781118452547.ch2.
29. Simms A.R., Lisiecki L., Gebbie G., Whitehouse P.L., Clark J.F., 2019. Balancing the Last Glacial Maximum (LGM) Sea-Level Budget. Quaternary Science Reviews 205, 143– 153. https://doi.org/10.1016/j.quascirev.2018.12.018.
30. Spada G., Melini D., Galassi G., Colleoni F., 2012. Modeling Sea Level Changes and Geodetic Variations by Glacial Isostasy: The Improved SELEN Code. arXiv:1212.5031 [physics. geo-ph]. https://doi.org/10.48550/arXiv.1212.5061.
31. Spada G., Stocchi P., 2006. The Sea Level Equation: Theory and Numerical Examples. Roma, Aracne, 96 p.
32. Spada G., Stocchi P., 2007. SELEN: A Fortran 90 Program for Solving the "Sea-Level Equation". Computers & Geosciences 33 (4), 538–562. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2006.08.006.
33. Tegmark M., 1996. An Icosahedron–Based Method for Pixelizing the Celestial Sphere. The Astrophysical Journal 470 (2), L81–L84. https://doi.org/10.1086/310310.
34. Trubitsyn V.P., 2012. Rheology of the Mantle and Tectonics of the Oceanic Lithospheric Plates. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 48, 467–485. https://doi.org/10.1134/S1069351312060079.
35. Whitehouse P., 2009. Glacial Isostatic Adjustment and Sea-Level Change. State of the Art Report. Technical Report TR-09-11. Durham University, Stockholm, 105 p.
36. Wu P., 2004. Using Commercial Finite Element Packages for the Study of Earth Deformations, Sea Levels and the State of Stress. Geophysical Journal International 158 (2), 401–408. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02338.x.
37. Wu P., Johnston P.J., 1998. Validity of Using Flat-Earth Finite Element Models in the Study of Postglacial Rebound. In: P. Wu (Ed.), Dynamics of the Ice Age Earth: A Modern Perspective. Trans Tech Publications Ltd, Canada, p. 191–203.
38. Yokoyama Y., Lambeck K., De Deckker P., Johnston P., Fifield L.K., 2000. Timing of the Last Glacial Maximum from Observed Sea-Level Minima. Nature 406, 713–716. https://doi.org/10.1038/35021035.
39. Yokoyama Y., Purcell A., 2021. On the Geophysical Processes Impacting Palaeo-Sea-Level Observations. Geoscience Letters 8, 13. https://doi.org/10.1186/s40562-02100184-w.
40. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. Элементарное введение в планетную и спутниковую геофизику. М.: Наука и образование, 2013. 414 с.].
41. Zwinger T., Grace A. N., Ruokolainen J., King M.A., 2020. A New Open-Source Viscoelastic Solid Earth Deformation Module Implemented in Elmer (v8.4). Geoscientific Model Development 13 (3), 1155–1164. https://doi.org/10.5194/gmd-13-1155-2020.
Рецензия
Для цитирования:
Булгаков Р.Ф. ПАДЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНОГО УРОВНЯ МОРЕЙ В МАКСИМУМ ПОСЛЕДНЕГО ОЛЕДЕНЕНИЯ И РОЛЬ НИЖНИХ СЛОЕВ МАНТИИ В ПРОЯВЛЕНИИ ЭФФЕКТА ГИДРОИЗОСТАЗИИ. Геодинамика и тектонофизика. 2023;14(5):0721. https://doi.org/10.5800/GT-2023-14-5-0721
For citation:
Bulgakov R.F. FALL OF RELATIVE SEA LEVELS DURING THE LGM AND THE ROLE OF THE LOWER MANTLE LAYERS IN MANIFESTATION OF THE EFFECT OF HYDROISOSTASY. Geodynamics & Tectonophysics. 2023;14(5):0721. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2023-14-5-0721
Просмотров: 125
Послать статью по эл. почте 