Возникновение прибрежных террас и поднятых пляжей

Введение

Возвышенный пляж, прибрежная терраса или нависшая береговая линия – это относительно плоская, горизонтальная или слабонаклонная поверхность морского происхождения, преимущественно старая абразионная платформа, поднятая над зоной волновой активности (иногда называемая «ступенью»). В зависимости от времени формирования, она может находиться выше или ниже современного уровня моря. Она ограничена более крутым склоном, уходящим вглубь суши, и более крутым склоном, направленным к морю.

По всему миру сочетание тектонического поднятия побережья и колебаний уровня моря в четвертичном периоде привело к образованию последовательностей морских террас, большинство из которых сформировалось во время отдельных межледниковых трансгрессий, сопоставимых с морскими изотопными стадиями (MIS). Морская терраса обычно сохраняет угол береговой линии или внутренний край – точку изменения наклона между морской абразионной платформой и сопутствующим палео-обрывом. Угол береговой линии отражает максимальный уровень моря во время трансгрессии и, следовательно, палео-уровень моря.

Морфология

Платформа морской террасы обычно имеет уклон от 1° до 5°, зависящий от прежнего диапазона приливов и отливов, и, как правило, обладает линейным или вогнутым профилем. Ширина сильно варьируется, достигая до , и, по-видимому, различается в северном и южном полушариях. Уступы, ограничивающие платформу, могут отличаться по крутизне в зависимости от относительной роли морских и субаэриальных процессов. В месте пересечения бывшей береговой платформы (образованной волновым размывом/абразией) и поднимающегося обрыва платформа обычно сохраняет угол береговой линии или внутренний край (вырез), указывающий на положение береговой линии в момент максимального продвижения моря и, следовательно, на палеоуровень моря. Субгоризонтальные платформы обычно заканчиваются уступом отлива, и считается, что образование этих платформ связано с приливной активностью. В то время как морские террасы в районах с относительно быстрыми скоростями поднятия (> 1 мм/год) часто можно соотнести с отдельными межледниковыми периодами или стадиями, террасы в районах с более медленными скоростями поднятия могут иметь полицикличное происхождение, с этапами возвращения уровня моря после периодов воздействия выветривания.

Формирование

В настоящее время широко распространено мнение, что морские террасы формируются в отдельные периоды высоких уровней моря, соответствующие межледниковым стадиям, которые коррелируют с морскими изотопными стадиями (MIS).

Причины

Формирование морских террас контролируется изменениями в условиях окружающей среды и тектонической активностью в течение последних геологических периодов. Изменения климатических условий привели к эустатическим колебаниям уровня моря и изостатическим движениям земной коры, особенно в связи с переходами между ледниковыми и межледниковыми периодами. Процессы эвстазии вызывают колебания уровня моря из-за изменений объема воды в океанах, а следовательно, регрессии и трансгрессии береговой линии. В периоды максимального распространения ледников во время последнего ледникового периода уровень моря был примерно ниже, чем сегодня. Эустатические изменения уровня моря также могут быть вызваны изменениями эффективного объема океанов, посредством осадочного эустази или тектоноэвстази. Процессы изостазии включают подъем континентальной коры вместе с береговой линией. В настоящее время процесс гляциальной изостатической компенсации в основном относится к плейстоценовым районам, покрытым ледниками. В целом, эвстатические морские террасы формировались во время отдельных максимумов уровня моря в межледниковых стадиях и могут быть сопоставлены с морскими изотопными стадиями кислорода (MIS). Гляциоизостатические морские террасы в основном создавались во время периодов стабилизации изостатического поднятия. Таким образом, большинство современных последовательностей морских террас сформировались в результате сочетания тектонического поднятия побережья и четвертичных колебаний уровня моря. Рывковые тектонические поднятия также могут приводить к выраженным ступеням террас, в то время как плавные изменения относительного уровня моря могут не формировать очевидных террас, и их образование часто не классифицируется как морские террасы. Отступ морского обрыва создает береговую платформу (абразионно-волновой) в результате процесса абразии. Относительное изменение уровня моря приводит к регрессиям или трансгрессиям и в конечном итоге формирует другую террасу (морскую террасу) на другой высоте, в то время как выемки в скальном обрыве указывают на кратковременные периоды стабилизации. Кроме того, береговые платформы формируются в результате денудации, а морские террасы возникают из-за накопления материалов, удаленных береговой эрозией. Возраст MIS 5e условно принят в диапазоне от 130 до 116 тыс. лет назад, но данные с Гавайев и Барбадоса показывают диапазон от 134 до 113 тыс. лет назад, с пиком от 128 до 116 тыс. лет назад на тектонически стабильных побережьях. Более древние морские террасы, хорошо представленные в глобальных последовательностях, связаны с MIS 9 (~303–339 тыс. лет назад) и MIS 11 (~362–423 тыс. лет назад). Компиляции данных показывают, что уровень моря был на 3 ± 3 метра выше во время MIS 5e, MIS 9 и MIS 11 по сравнению с современным, и на −1 ± 1 м ниже современного во время MIS 7. Следовательно, морские террасы MIS 7 (~180–240 тыс. лет назад) менее выражены и иногда отсутствуют. Если высоты этих террас превышают неопределенности в оценке палеоэустатического уровня моря для голоцена и позднего плейстоцена, эти неопределенности не влияют на общую интерпретацию. Последовательности также могут возникать там, где накопление ледниковых щитов вызывало прогиб земной коры, так что при таянии ледниковых щитов земля со временем восстанавливается, поднимая высоту пляжей (гляциоизостатический отскок), а также в местах, где происходят косейсмические поднятия. В последнем случае террасы не коррелируют с максимумами уровня моря, даже если косейсмические террасы известны только для голоцена.

The formation of marine terraces is controlled by changes in environmental conditions and by tectonic activity during recent geological times. Changes in climatic conditions have led to eustatic sea level oscillations and isostatic movements of the Earth's crust, especially with the changes between glacial and interglacial periods. Processes of eustasy lead to glacioeustatic sea level fluctuations due to changes of the water volume in the oceans, and hence to regressions and transgressions of the shoreline. At times of maximum glacial extent during the last glacial period, the sea level was about lower compared to today. Eustatic sea level changes can also be caused by changes in the void volume of the oceans, either through sedimento eustasy or tectono eustasy. Processes of isostasy involve the uplift of continental crusts along with their shorelines. Today, the process of glacial isostatic adjustment mainly applies to Pleistocene glaciated areas. In general, eustatic marine terraces were formed during separate sea level highstands of interglacial stages and can be correlated to marine oxygen isotopic stages (MIS). Glacioisostatic marine terraces were mainly created during stillstands of the isostatic uplift. Hence, most of today's marine terrace sequences were formed by a combination of tectonic coastal uplift and Quaternary sea level fluctuations. Jerky tectonic uplifts can also lead to marked terrace steps while smooth relative sea level changes may not result in obvious terraces, and their formations are often not referred to as marine terraces. The retreat of the sea cliff generates a shore (wave cut/abrasion ) platform through the process of abrasion. A relative change of the sea level leads to regressions or transgressions and eventually forms another terrace (marine cut terrace) at a different altitude, while notches in the cliff face indicate short stillstands. Furthermore, shore platforms are formed by denudation and marine built terraces arise from accumulations of materials removed by shore erosion. Age of MISS 5e is arbitrarily fixed to range from 130 to 116 ka but is demonstrated to range from 134 to 113 ka in Hawaii and Barbados with a peak from 128 to 116 ka on tectonically stable coastlines. Older marine terraces well represented in worldwide sequences are those related to MIS 9 (~303–339 ka) and 11 (~362–423 ka). Compilations show that sea level was 3 ± 3 meters higher during MIS 5e, MIS 9 and 11 than during the present one and −1 ± 1 m to the present one during MIS 7. Consequently, MIS 7 (~180 240 ka) marine terraces are less pronounced and sometimes absent. When the elevations of these terraces are higher than the uncertainties in paleo eustatic sea level mentioned for the Holocene and Late Pleistocene, these uncertainties have no effect on overall interpretation. Sequence can also occur where the accumulation of ice sheets have depressed the land so that when the ice sheets melts the land readjusts with time thus raising the height of the beaches (glacio isostatic rebound) and in places where co seismic uplift occur. In the latter case, the terrace are not correlated with sea level highstand even if co seismic terrace are known only for the Holocene.

Картография и геодезическая съемка

Для точной интерпретации морфологии широко применяются детальные датировки, геодезические исследования и картографирование морских террас. Это включает в себя стереоскопическую аэрофотоинтерпретацию (масштаб ок. 1 : 10 000 – 25 000). У конечных отложений бывших ледников морские террасы можно сопоставлять по размеру, поскольку их ширина уменьшается с возрастом из-за медленного таяния ледников вдоль береговой линии. Биостратиграфический подход использует остатки организмов, позволяющие определить возраст морской террасы. Для этого часто применяются раковины моллюсков, фораминиферы или пыльца. Особенно моллюски могут проявлять специфические характеристики в зависимости от глубины осаждения, что позволяет использовать их для оценки прежних глубин. Этот метод, например, применялся на Северном острове Новой Зеландии для датирования ряда морских террас. Он основан на анализе изотопа 14C в наземных биогенных материалах, содержащихся в прибрежных отложениях, таких как раковины моллюсков. В исследовании, проведенном в южной Италии, использовался палеомагнетизм для палеомагнитной датировки, а люминесцентный метод (OSL) – в различных исследованиях разлома Сан-Андреас и четвертичного разлома Ыпчон в Южной Корее. В последнее десятилетие датировка морских террас значительно улучшилась благодаря появлению метода наземных космогенных нуклидов, в особенности использованию космогенных изотопов 10Be и 26Al, образующихся непосредственно на месте. Эти изотопы фиксируют продолжительность воздействия поверхности на космические лучи. Этот возраст экспозиции отражает время, прошедшее с момента прекращения воздействия моря на морскую террасу. Для расчета эвстатического уровня моря для каждой датированной террасы предполагается, что положение эвстатического уровня моря, соответствующее хотя бы одной морской террасе, известно, и что скорость поднятия остается в основном постоянной на каждом участке. Это позволяет оценить тектоническую активность в определенном регионе, основываясь на вертикальном смещении между поднятыми береговыми линиями в данной области. Кроме того, зная колебания эвстатического уровня моря, можно оценить скорость изостатического поднятия и, в конечном итоге, реконструировать изменения относительного уровня моря для определенных регионов. Таким образом, морские террасы предоставляют ценную информацию для изучения изменения климата и прогнозирования будущих изменений уровня моря. При анализе морфологии морских террас необходимо учитывать, что как эустазия, так и изостазия могут влиять на процесс их формирования. Это позволяет оценить, были ли изменения в уровне моря или происходили тектонические процессы.

For exact interpretations of the morphology, extensive datings, surveying and mapping of marine terraces is applied. This includes stereoscopic aerial photographic interpretation (ca. 1 : 10,000 – 25,000 At the terminus advance of former glaciers marine terraces can be correlated by their size, as their width decreases with age due to the slowly thawing glaciers along the coastline. The biostratigraphic approach uses remains of organisms which can indicate the age of a marine terrace. For that, often mollusc shells, foraminifera or pollen are used. Especially Mollusca can show specific properties depending on their depth of sedimentation. Thus, they can be used to estimate former water depths. which has been used, for example, on the North Island of New Zealand to date several marine terraces. It utilizes terrestrial biogenic materials in coastal sediments, such as mollusc shells, by analyzing the 14C isotope. In a study in southern Italy paleomagnetism was used to carry out paleomagnetic datings and luminescence dating (OSL) was used in different studies on the San Andreas Fault and on the Quaternary Eupcheon Fault in South Korea. In the last decade, the dating of marine terraces has been enhanced since the arrival of terrestrial cosmogenic nuclides method, and particularly through the use of 10Be and 26Al cosmogenic isotopes produced on site. These isotopes record the duration of surface exposure to cosmic rays. This exposure age reflects the age of abandonment of a marine terrace by the sea. In order to calculate the eustatic sea level for each dated terrace, it is assumed that the eustatic sea level position corresponding to at least one marine terrace is known and that the uplift rate has remained essentially constant in each section. and thus may be used to estimate the tectonic activity in a certain region. This figure can be estimated from the vertical offset between raised shorelines in the area. Furthermore, with the knowledge of eustatic sea level fluctuations, the speed of isostatic uplift can be estimated and eventually the change of relative sea levels for certain regions can be reconstructed. Thus, marine terraces also provide information for the research on climate change and trends in future sea level changes. When analyzing the morphology of marine terraces, it must be considered, that both eustasy and isostasy can have an influence on the formation process. This way can be assessed, whether there were changes in sea level or whether tectonic activities took place.

Выдающиеся примеры

Повышенные пляжи встречаются в самых разнообразных прибрежных зонах и геодинамических условиях, таких как субдукция на тихоокеанских побережьях Южной и Северной Америки, пассивный край атлантического побережья Южной Америки, зоны столкновения плит на тихоокеанском побережье Камчатки, Папуа-Новой Гвинеи, Новой Зеландии, Японии, пассивный край побережья Южно-Китайского моря, на западных побережьях Атлантического океана, таких как залив Донгель, графства Корк и Керри в Ирландии; Буд, Видемский залив, Крэкинтон-Хейвен, Тинтагель, Перранпорт и Сент-Айвс в Корнуолле, долина Глам, полуостров Гоуэр, Пембрукшир и Кардиганский залив в Уэльсе, Юра и остров Арран в Шотландии, Финнистер в Бретани и Галисия в Северной Испании, а также в Сквали-Пойнт в Этонвилле, Новая Шотландия, в пределах провинциального парка Кейп-Чигнето. Другие важные места включают различные побережья Новой Зеландии, например, мыс Туракирае возле Веллингтона, являющийся одним из лучших и наиболее тщательно изученных примеров в мире. Также вдоль пролива Кука в Новой Зеландии наблюдается четко выраженная последовательность поднятых морских террас позднего четвертичного периода в районе Тонг-Пойнт. Здесь хорошо сохранилась нижняя терраса последнего межледникового периода, сильно эродированная верхняя терраса предпоследнего межледникового периода и еще более высокая терраса, почти полностью разрушенная. Ханс Дженни известен своими исследованиями карликовых лесов на морских террасах округов Мендосино и Сонома. "Экологическая лестница" морской террасы государственного парка Солт-Пойнт также связана с разломом Сан-Андреас. Вдоль побережья Южной Америки присутствуют морские террасы, где самые высокие из них расположены там, где границы плит находятся над субдуцированными океаническими хребтами, и наблюдаются самые высокие и быстрые темпы поднятия. Коралловые морские террасы на полуострове Хуон в Новой Гвинее, простирающиеся и поднимающиеся над нынешним уровнем моря, в настоящее время включены в предварительный список объектов всемирного наследия ЮНЕСКО под названием «Террасы Хуон – лестница в прошлое». Другие значительные примеры включают морские террасы, достигающие высоты до на некоторых Филиппинских островах и вдоль средиземноморского побережья Северной Африки, особенно в Тунисе, поднимающиеся до .

Raised beaches are found in a wide variety of coast and geodynamical background such as subduction on the Pacific coasts of South and North America, passive margin of the Atlantic coast of South America, collision context on the Pacific coast of Kamchatka, Papua New Guinea, New Zealand, Japan, passive margin of the South China Sea coast, on west facing Atlantic coasts, such as Donegal Bay, County Cork and County Kerry in Ireland; Bude, Widemouth Bay, Crackington Haven, Tintagel, Perranporth and St Ives in Cornwall, the Vale of Glamorgan, Gower Peninsula, Pembrokeshire and Cardigan Bay in Wales, Jura and the Isle of Arran in Scotland, Finistère in Brittany and Galicia in Northern Spain and at Squally Point in Eatonville, Nova Scotia within the Cape Chignecto Provincial Park. Other important sites include various coasts of New Zealand, e. g. Turakirae Head near Wellington being one of the world's best and most thoroughly studied examples. Also along the Cook Strait in New Zealand, there is a well defined sequence of uplifted marine terraces from the late Quaternary at Tongue Point. It features a well preserved lower terrace from the last interglacial, a widely eroded higher terrace from the penultimate interglacial and another still higher terrace, which is nearly completely decayed. Hans Jenny famously researched the pygmy forests of the Mendocino and Sonoma county marine terraces. The marine terrace's "ecological staircase" of Salt Point State Park is also bound by the San Andreas Fault. Along the coasts of South America marine terraces are present, where the highest ones are situated where plate margins lie above subducted oceanic ridges and the highest and most rapid rates of uplift occur. The coral marine terraces at Huon Peninsula, New Guinea, which extend over and rise over above present sea level are currently on UNESCO's tentative list for world heritage sites under the name Houn Terraces Stairway to the Past. Other considerable examples include marine terraces rising up to on some Philippine Islands and along the Mediterranean Coast of North Africa, especially in Tunisia, rising up to .

Прибрежная география

Поднятие также может быть зафиксировано по последовательностям приливных выемок. Выемки часто изображают расположенными на уровне моря; однако различные типы выемок фактически образуют континуум – от волновых выемок, формирующихся в спокойных условиях на уровне моря, до выемок, образованных прибойными волнами в более турбулентных условиях и на высоте до нескольких метров над уровнем моря. Как отмечалось выше, в голоцене уровень моря хотя бы раз был выше, поэтому некоторые выемки могут не иметь тектонической составляющей в своем происхождении.