Войти
Модель современное изменение массы из-за послеледникового восстановления и перезагрузки океанских бассейнов морской водой. Синие и фиолетовые области указывают на рост из-за удаления ледяных щитов. Желтые и красные области указывают на падение по мере того, как мантийный материал удалялся от этих областей, чтобы снабжать поднимающиеся области, а также из-за обрушения передних выступов вокруг ледяных щитов. 
Этот слоистый пляж на Бухта Батерст, Нунавут - это пример постледникового восстановления после последнего ледникового периода. Небольшой отлив помог сформировать его вид слоеного пирога. Изостатический отскок здесь все еще продолжается. Постледниковый отскок (также называемый изостатический отскок или отскок земной коры ) - это подъем земных массивов после удаления огромных вес ледникового покрова в течение последнего ледникового периода, который вызвал изостатическую депрессию. Постледниковый отскок и изостатическая депрессия - это фазы ледниковой изостазии (ледниковое изостатическое регулирование, гляциоизостази ), деформации земной коры в ответ на изменения льда. массовое распространение. Прямое повышение постледникового отскока очевидно в некоторых частях Северной Евразии, Северной Америки, Патагонии и Антарктиды. Тем не менее, в результате процессов откачивания океана и подъема материков, последствия отскока от ледникового покрова на уровне моря ощущаются во всем мире вдали от мест расположения нынешних и бывших ледниковых щитов.
Изменение высоты озера Верхнее из-за оледенения и отскока после ледникового периода Во время последнего ледникового периода период, большая часть северной Европы, Азии, Северной Америки, Гренландии и Антарктиды была покрыта по ледяные щиты, достигшие толщиной до трех километров во время ледникового максимума около 20 000 лет назад. Из-за огромного веса этого льда поверхность Земли коры деформировалась и деформировалась вниз, заставляя вязкоупругий материал мантии уйти из нагруженной области. В конце каждого ледникового периода, когда ледники отступали, снятие этого веса приводило к медленному (и все еще продолжающемуся) поднятию или отскоку земли и обратному потоку мантийного материала. обратно под удаленную область. Из-за экстремальной вязкости мантии земле потребуется много тысяч лет, чтобы достичь уровня равновесия.
Подъем произошел в два отдельных этапа. Первоначальный подъем после дегляциации был почти немедленным из-за упругой реакции коры при снятии ледяной нагрузки. После этой упругой фазы поднятие продолжалось медленным вязким потоком с экспоненциально убывающей скоростью . Сегодня типичные скорости подъема составляют порядка 1 см / год или меньше. В северной Европе это ясно показано данными GPS, полученными сетью BIFROST GPS. Исследования показывают, что отскок будет продолжаться как минимум еще 10 000 лет. Общий подъем после окончания дегляциации зависит от местной ледовой нагрузки и может составлять несколько сотен метров около центра отскока.
В последнее время термин «постледниковый отскок» постепенно заменяется термином «ледниковая изостатическая корректировка». Это признание того, что реакция Земли на ледниковую нагрузку и разгрузку не ограничивается восходящим отскоком, но также включает в себя движение земли вниз, горизонтальное движение земной коры, изменения глобального уровня моря и гравитационного поля Земли, индуцированные землетрясения и изменения во вращении Земли. Другой альтернативный термин - «ледниковая изостазия», потому что поднятие около центра отскока вызвано тенденцией к восстановлению изостатического равновесия (как в случае изостазии гор). К сожалению, этот термин создает неправильное впечатление, что изостатическое равновесие каким-то образом достигается, поэтому добавление «корректировки» в конце подчеркивает движение восстановления.
Постледниковый отскок оказывает измеримое влияние на вертикальное движение земной коры, глобальный уровень моря, горизонтальное движение земной коры, гравитационное поле, вращение Земли, напряжение земной коры и землетрясения. Исследования отскока ледников дают нам информацию о законе течения мантийных пород, что важно для изучения мантийной конвекции, тектоники плит и термической эволюции Земли. Это также дает представление о прошлой истории ледникового покрова, что важно для гляциологии, палеоклимата и изменений глобального уровня моря. Понимание послеледникового восстановления также важно для нашей способности отслеживать недавние глобальные изменения.
Большая часть территории современной Финляндии представляет собой бывшее морское дно или архипелаг: показаны уровни моря сразу после последнего ледникового периода. Неустойчивые валуны, П-образные долины, драмлины, эскеры, котловины, коренные породы бороздки являются одними из общих признаков ледникового периода. Кроме того, постледниковый отскок вызвал многочисленные существенные изменения береговой линии и ландшафтов за последние несколько тысяч лет, и последствия по-прежнему остаются значительными.
В Швеции озеро Меларен раньше было ответвлением Балтийского моря, но поднятие в конечном итоге отрезало его и привело к тому, что оно стало пресноводное озеро примерно в 12 веке, в то время, когда Стокгольм был основан на его выходе. Морские ракушки, обнаруженные в отложениях озера Онтарио, предполагают подобное событие в доисторические времена. Другие ярко выраженные эффекты можно увидеть на острове Эланд в Швеции, который имеет небольшой топографический рельеф из-за наличия самого уровня Stora Alvaret. Подъем земли заставил поселения железного века отступить от Балтийского моря, в результате чего современные деревни на западном побережье неожиданно оказались далеко от берега. Эти эффекты весьма драматичны, например, в деревне Алби, где жители железного века, как известно, существовали за счет значительного прибрежного рыболовства.
В результате отскока после ледникового периода Ботнический залив, по прогнозам, в конечном итоге закроется на уровне Кваркен более чем через 2000 лет. Кваркен является ЮНЕСКО объектом всемирного природного наследия, выбранным в качестве «типовой области», иллюстрирующей эффекты послеледникового восстановления и голоценовых ледников. отступление.
В нескольких других нордических портах, таких как Торнио и Пори (ранее Улвила ), гавань должна была быть переезжал несколько раз. Названия мест в прибрежных регионах также иллюстрируют восходящую землю: есть внутренние места с названиями «остров», «шхер», «скала», «точка» и «звук». Например, Оулунсало "остров Оулуйоки " - это полуостров с такими названиями на суше, как Койвукари "Березовая скала", Сантаниеми "Песчаный мыс" и Салмиойя "ручей пролива. ". (Сравните [1] и [2].)
Карта эффектов отскока после ледникового периода на уровне суши на Британских островах.в Великобритания, оледенение затронуло Шотландию, но не южную Англию, и постледниковый отскок северной Великобритании (до 10 см в столетие) вызывает соответствующее снижение движение южной половины острова (до 5 см за столетие). Это в конечном итоге приведет к повышенному риску наводнений в южной Англии и юго-западной Ирландии.
Поскольку процесс изостатической корректировки ледникового покрова заставляет сушу перемещаться относительно моря, древние береговые линии обнаружено, что они лежат выше современного уровня моря в районах, которые когда-то были покрыты льдом. С другой стороны, участки в области периферической выпуклости, которая была поднята во время оледенения, теперь начинает опускаться. Таким образом, древние пляжи находятся ниже современного уровня моря в области выпуклости. «Данные относительного уровня моря», которые состоят из измерений высоты и возраста древних пляжей по всему миру, говорят нам, что изостатическое регулирование ледникового покрова происходило ближе к концу дегляциации с большей скоростью, чем сегодня.
Современные подъемы в Северной Европе также отслеживаются с помощью сети GPS, называемой BIFROST. Результаты данных GPS показывают, что максимальная скорость подъема составляет около 11 мм / год в северной части Ботнического залива, но эта скорость подъема уменьшается и становится отрицательной за пределами бывшей границы льда.
В ближнем поле за пределами бывшей границы льда земля опускается относительно моря. Так обстоит дело на восточном побережье Соединенных Штатов, где древние пляжи находятся под водой ниже современного уровня моря, а Флорида, как ожидается, будет затоплена в будущем. Данные GPS в Северной Америке также подтверждают, что поднятие суши становится проседанием за пределами бывшей границы льда.
Для образования ледяных щитов последнего ледникового периода вода из океанов испарялась, конденсировался в виде снега и откладывался в виде льда в высоких широтах. Таким образом, глобальный уровень моря упал во время оледенения.
Ледяные щиты на последнем ледниковом максимуме были настолько массивными, что глобальный уровень моря упал примерно на 120 метров. Таким образом обнажились континентальные шельфы, и многие острова соединились с континентами через сушу. Так было между Британскими островами и Европой (Доггерленд ) или между Тайванем, индонезийскими островами и Азией (Сундаленд ). также существовал субконтинент между Сибирью и Аляской, который позволял миграцию людей и животных во время последнего ледникового максимума.
Падение уровня моря также влияет на циркуляцию океанских течений и, таким образом, оказывает важное влияние на климат во время ледникового максимума.
Во время дегляциации талая ледяная вода возвращается в океаны, таким образом уровень моря в океане снова повышается. Однако геологические записи изменений уровня моря показывают, что перераспределение талой ледяной воды не везде одинаково в океанах. Другими словами, в зависимости от местоположения повышение уровня моря на одном участке может быть больше, чем на другом. Это связано с гравитационным притяжением между массой талой воды и другими массами, такими как оставшиеся ледяные щиты, ледники, водные массы и мантийные породы, и изменениями центробежного потенциала из-за переменного вращения Земли.
Сопровождающее вертикальное движение - это горизонтальное движение земной коры. Сеть BIFROST GPS показывает, что движение отклоняется от центра отскока. Однако наибольшая горизонтальная скорость наблюдается у бывшей кромки льда.
Ситуация в Северной Америке менее определенная; это связано с редким распределением GPS-станций на севере Канады, что довольно недоступно.
Вертикальное движение блока земной коры означает, что этот блок не находится в изостатическое равновесие. Тем не менее, он находится в процессе достижения этого равновесия.
Комбинация горизонтального и вертикального движения изменяет наклон поверхности. То есть места дальше к северу поднимаются быстрее, и этот эффект проявляется в озерах. Дно озер постепенно отклоняется от направления бывшего максимума льда, так что берега озера со стороны максимума (обычно северного) отступают, а противоположные (южные) берега опускаются. Это вызывает образование новых порогов и рек. Например, озеро Пиелинен в Финляндии, большое (90 x 30 км) и ориентированное перпендикулярно бывшей кромке льда, первоначально стекавшее через водослив в середине озера около Нуннанлахти в озеро Höytiäinen. Из-за изменения наклона Пиелинен прорвался через Уимахарью эскер на юго-западном конце озера, образовав новую реку (Пиелисйоки ), которая течет к морю через озеро Пюхяселкя. - озеро Сайма. Эффекты аналогичны эффектам на морском побережье, но происходят над уровнем моря. Наклон земли также повлияет на сток воды в озерах и реках в будущем и, следовательно, важен для планирования управления водными ресурсами.
В Швеции выходное отверстие озера Соммен на северо-западе имеет отскок 2,36 мм / год, в то время как в восточной части Сванавикена он составляет 2,05 мм / год. Это означает, что озеро медленно наклоняется, а юго-восточные берега тонут.
Лед, вода и мантийные породы имеют массу, и при движении они оказывать гравитационное притяжение на другие массы по направлению к ним. Таким образом, на гравитационное поле , которое чувствительно ко всей массе на поверхности и внутри Земли, влияет перераспределение льда / талой воды на поверхности Земли и поток мантийных пород внутри.
Сегодня, более чем через 6000 лет после окончания последней дегляциации, поток мантийного материала обратно в ледниковую область приводит к тому, что общая форма Земли становится менее сжатой. Это изменение топографии поверхности Земли влияет на длинноволновые компоненты гравитационного поля.
Изменяющееся гравитационное поле может быть обнаружено повторными измерениями на суше с помощью абсолютных гравиметров, а недавно и с помощью GRACE спутниковая миссия. Изменение длинноволновых компонентов гравитационного поля Земли также нарушает орбитальное движение спутников и было обнаружено движением спутника LAGEOS.
Вертикальная ИГД представляет собой теоретическую базовую поверхность для измерения высоты и играет жизненно важную роль во многих видах деятельности человека, в том числе землеустроительных и строительство зданий и мостов. Поскольку послеледниковый отскок непрерывно деформирует поверхность земной коры и гравитационное поле, вертикальные данные необходимо неоднократно переопределять с течением времени.
Согласно теории тектоники плит, взаимодействие плит с плитами приводит к землетрясениям вблизи границ плит. Однако сильные землетрясения происходят во внутриплитных условиях, таких как восточная Канада (до M7) и северная Европа (до M5), которые находятся далеко от границ современных плит. Важным внутриплитным землетрясением было землетрясение в Новом Мадриде магнитудой 8 , которое произошло в средней части континентальной части США в 1811 году.
Ледниковые нагрузки обеспечили более 30 МПа вертикального напряжения в северной Канаде и более более 20 МПа в Северной Европе во время максимума ледников. Это вертикальное напряжение поддерживается мантией и изгибом литосферы. Поскольку мантия и литосфера непрерывно реагируют на изменяющиеся ледовые и водные нагрузки, состояние напряжения в любом месте непрерывно изменяется во времени. Изменения ориентации напряженного состояния зафиксированы на юго-востоке Канады. Когда в конце дегляциации 9000 лет назад образовались послеледниковые разломы, ориентация главного горизонтального напряжения была почти перпендикулярна бывшей границе льда, но сегодня ориентация находится на северо-востоке-юго-западе, вдоль направления распространения морского дна на Срединно-Атлантическом хребте. Это показывает, что напряжение из-за отскока после ледникового периода сыграло важную роль в ледниковое время, но постепенно ослабло, так что сегодня тектоническое напряжение стало более доминирующим.
Согласно теории Мора – Кулона разрушения горных пород, большие ледниковые нагрузки обычно подавляют землетрясения, но быстрое отступление льда способствует землетрясениям. Согласно Wu Hasagawa, напряжение отскока, которое сегодня вызывает землетрясения, составляет порядка 1 МПа. Этот уровень напряжения недостаточно велик для разрушения неповрежденных горных пород, но достаточно велик, чтобы реактивировать уже существующие разломы, близкие к разрушению. Таким образом, и послеледниковый отскок, и тектоника прошлого играют важную роль в сегодняшних внутриплитных землетрясениях на востоке Канады и на юго-востоке США. Как правило, постледниковое напряжение отскока могло вызвать внутриплитные землетрясения в восточной части Канады и, возможно, сыграло некоторую роль в возникновении землетрясений в восточной части США, включая землетрясения в Новом Мадриде 1811 года. Ситуация в северной Европе сегодня осложняется текущей тектонической активностью поблизости, а также прибрежной нагрузкой и ослаблением.
Повышение давления из-за веса льда во время оледенения могло подавить образование таяния и вулканическую активность ниже Исландии и Гренландии. С другой стороны, снижение давления из-за дегляциации может увеличить производство расплава и вулканическую активность в 20-30 раз.
Недавнее глобальное потепление вызвало таяние горных ледников и ледниковых щитов в Гренландии и Антарктиде и повышение глобального уровня моря. Таким образом, мониторинг повышения уровня моря и баланса массы ледниковых щитов и ледников позволяет людям больше узнать о глобальном потеплении.
Недавнее повышение уровня моря отслеживалось приливомерами и спутниковой альтиметрией (например, TOPEX / Poseidon ). Наряду с добавлением талой ледяной воды из ледников и ледяных щитов, недавние изменения уровня моря зависят от теплового расширения морской воды из-за глобального потепления, изменения уровня моря из-за дегляциации последнего ледникового максимума (послеледниковое изменение уровня моря), деформация дна суши и океана и другие факторы. Таким образом, чтобы понять глобальное потепление как изменение уровня моря, нужно уметь отделить все эти факторы, особенно отскок после ледникового периода, поскольку он является одним из ведущих факторов.
Изменения массы ледяных щитов можно отслеживать путем измерения изменений высоты поверхности льда, деформации грунта под ним и изменений в гравитационном поле над ледяным покровом. Таким образом, для этой цели полезны спутниковые миссии ICESat, GPS и GRACE. Однако изостатическое регулирование ледникового покрова сегодня влияет на деформацию грунта и гравитационное поле. Таким образом, понимание изостатического регулирования ледников важно для мониторинга недавнего глобального потепления.
Одним из возможных последствий отскока, вызванного глобальным потеплением, может быть усиление вулканической активности в ранее покрытых льдом районах, таких как Исландия и Гренландия. Это может также вызвать внутриплитные землетрясения у ледовых окраин Гренландии и Антарктиды. Необычно быстрый (до 4,1 см / год) нынешний изостатический отскок ледников из-за недавней потери массы льда в районе залива Амундсена в Антарктиде в сочетании с низкой региональной вязкостью мантии, по прогнозам, окажет умеренное стабилизирующее влияние на нестабильность морского ледяного покрова. в Западной Антарктиде, но, вероятно, не в достаточной степени, чтобы его остановить.
Скорость и величина послеледникового отскока определяется двумя факторами: вязкостью или реологией (т. Е. Поток) мантии, а также истории нагружения и разгрузки льда на поверхности Земли.
Вязкость мантии важна для понимания мантийной конвекции, тектоники плит, динамических процессов на Земле, теплового состояния и термической эволюции. Земли. Однако вязкость трудно наблюдать, потому что эксперименты по ползучести мантийных пород при естественных скоростях деформации потребовали бы тысяч лет, а условия окружающей температуры и давления нелегко достичь в течение достаточно длительного времени. Таким образом, наблюдения за послеледниковым отскоком представляют собой естественный эксперимент по измерению реологии мантии. Моделирование изостатической регулировки ледникового покрова решает вопрос о том, как вязкость изменяется в радиальном и поперечном направлениях и является ли закон потока линейным, нелинейным или составной реологией. Вязкость мантии может быть дополнительно оценена с помощью сейсмической томографии, где сейсмическая скорость используется в качестве косвенного наблюдаемого
История толщины льда полезна при изучении палеоклиматологии, гляциология и палеоокеанография. Историю толщины льда традиционно выводят из трех типов информации: во-первых, данные об уровне моря на стабильных участках, удаленных от центров дегляциации, дают оценку того, сколько воды попало в океаны или, что эквивалентно, сколько льда был заперт на ледниковом максимуме. Во-вторых, местоположение и даты конечных морен говорят нам о протяженности и отступлении прошлых ледниковых щитов. Физика ледников дает нам теоретический профиль ледяных щитов в состоянии равновесия, а также утверждает, что толщина и горизонтальная протяженность равновесных ледниковых щитов тесно связаны с базовым состоянием ледяных щитов. Таким образом, объем замороженного льда пропорционален их мгновенной площади. Наконец, высоту древних пляжей в данных об уровне моря и наблюдаемые скорости подъема суши (например, из GPS или VLBI ) можно использовать для ограничения локальной толщины льда.. Популярная модель льда, выведенная таким образом, - это модель ICE5G. Поскольку Земля реагирует на изменение высоты льда медленно, она не может регистрировать быстрые колебания или нагоны ледяных щитов, поэтому полученные таким образом профили ледяного покрова дают только «среднюю высоту» за тысячу лет или около того.
Ледниковая изостатическая корректировка также играет важную роль в понимании недавнего глобального потепления и изменения климата.
До восемнадцатого века в Швеции считалось, что уровень моря падает. По инициативе Андерса Цельсия на скалах в разных местах вдоль побережья Швеции был сделан ряд отметин. В 1765 году можно было сделать вывод, что это было не понижение уровня моря, а неровный подъем суши. В 1865 году Томас Джеймисон выдвинул теорию о том, что возникновение суши было связано с ледниковым периодом, который был впервые обнаружен в 1837 году. Теория была принята после исследований Джерарда Де Гира старых береговых линий в Скандинавии опубликовано в 1890 году.
В районах, где наблюдается возвышение земли, необходимо точно определить пределы собственности. В Финляндии «новая земля» по закону является собственностью владельца акватории, а не владельцев земли на берегу. Следовательно, если собственник земли желает построить пирс над «новой землей», ему необходимо разрешение владельца (бывшей) акватории. Землевладелец на берегу может выкупить новую землю по рыночной цене. Обычно собственником акватории является разделительная единица землевладельцев берегов, коллективная холдинговая корпорация.
