氷河期後のリバウンド
氷河期後のリバウンド （ アイソスタティックリバウンドまたは地殻リバウンドとも呼ばれます）は、最終氷期の間に氷床の巨大な重量が持ち上がった後の陸地の上昇です。後氷リバウンドおよび静水圧うつ病氷アイソスタシー （ 氷静水圧調整 、glacioisostasy）、氷の質量分布の変化に応答して、地球の地殻の変形の相です。ユーラシア北部、北アメリカ、パタゴニア、および南極の一部では、氷河後の反発の直接的な影響が明らかです。しかし、 海洋の吸い上げと大陸のレバリングのプロセスを通じて、海面に対する氷河後の反発の影響は、現在および以前の氷床の場所から世界的に遠く感じられます。
概要
最後の氷河期には、北ヨーロッパ、アジア、北米、グリーンランド、南極の大部分が氷床で覆われており、氷床は約2万年前の氷河期の最大厚さ3キロメートルに達しました。この氷の巨大な重量が地球の地殻の表面を変形させ、下向きに反らせ、粘弾性マントル材料を荷重領域から強制的に流出させました。氷河が後退した各氷河期の終わりに、この重量の除去により、土地の緩慢な（そしてまだ進行中の）隆起またはリバウンドと、氷河除去されたエリアの下に戻るマントル材料の戻りの流れが生じました。マントルの粘度が非常に高いため、土地が平衡レベルに達するには何千年もかかります。
隆起は、2つの異なる段階で発生しました。氷の負荷が取り除かれたときの地殻の弾性応答により、氷河後退後の最初の隆起はほとんど即時でした。この弾性段階の後、指数関数的に減少する速度でゆっくりとした粘性流によって隆起が進行しました。今日、典型的な隆起率は1cm /年以下のオーダーです。北ヨーロッパでは、これはBIFROST GPSネットワークによって取得されたGPSデータによって明確に示されています。調査によると、リバウンドは少なくとも1万年は続くことが示唆されています。氷河後退の終わりからの総隆起は、局所的な氷の負荷に依存し、リバウンドの中心近くで数百メートルになる可能性があります。
最近、「氷河後のリバウンド」という用語は、「氷河アイソスタティック調整」という用語に徐々に置き換えられています。これは、氷河の荷積みと荷降ろしに対する地球の反応が上向きのリバウンド運動に限らず、下向きの陸の動き、水平な地殻運動、地球規模の海面と地球の重力場の変化、誘発された地震、および地球の自転の変化。別の代替用語は「氷河アイソスタシー」です。リバウンドの中心付近の隆起は、アイソスタシー平衡の回復傾向によるためです（山のアイソスタシーの場合のように）。残念ながら、その用語はアイソスタティック平衡に何らかの形で到達しているという誤った印象を与えるため、最後に「調整」を追加することにより、修復の動きが強調されます。
効果
氷河期後のリバウンドは、垂直地殻運動、全球海面、水平地殻運動、重力場、地球の自転、地殻応力、地震に測定可能な効果をもたらします。氷河のリバウンドの研究は、マントル対流、プレートテクトニクス、地球の熱進化の研究にとって重要なマントル岩の流動則に関する情報を提供します。また、氷河学、古気候、およびグローバルな海面レベルの変化に重要な過去の氷床の歴史に対する洞察を提供します。氷河期後のリバウンドを理解することも、最近の地球規模の変化を監視する能力にとって重要です。
垂直地殻運動
不安定な岩、U字型の谷、ドラムリン、エスカー、やかん湖、岩盤の縞は、氷河期の一般的な特徴の1つです。さらに、氷河期後のリバウンドにより、過去数千年にわたって海岸線と景観に多数の重要な変化が生じており、その影響は引き続き重要です。
スウェーデンでは、メーラーレン湖は以前はバルト海の一部でしたが、隆起により最終的には遮断され、12世紀頃にストックホルムがその出口に設立されたときに淡水湖になりました。オンタリオ湖の堆積物で見つかった海の貝殻は、先史時代に同様のイベントを意味します。他の顕著な効果は、スウェーデンのエーランド島で見ることができます。これは、非常に水平なStora Alvaretが存在するため、地形的な起伏がほとんどありません。隆起した土地により、鉄器時代の入植地はバルト海から後退し、現在の西海岸の村は思いがけなく海岸から遠ざかっていました。これらの影響は、たとえば鉄器時代の住民が実質的な沿岸漁業で生活していることが知られているアルビーの村では非常に劇的です。
氷河後のリバウンドの結果として、ボスニア湾は最終的に2,000年以上後にクヴァルケンに接近すると予測されています。クヴァルケンはユネスコの世界自然遺産に登録されており、氷河期後のリバウンドと完新世の氷河後退の影響を示す「タイプエリア」として選択されています。
トルニオやポリ（以前はウルビラにあった）のような他のいくつかの北欧の港では、港を何度か移転する必要がありました。沿岸地域の地名も上昇している土地を示しています。「島」、「スケリー」、「岩」、「ポイント」、「音」という名前の内陸地があります。例えば、Oulunsalo「Oulujokiの島」は、そのようなKoivukari「バーチ・ロック」、Santaniemi「サンディ岬」、およびSalmioja「音の小川」など内陸名前で、半島です。 （とを比較してください。）
イギリスでは、氷河作用がスコットランドに影響を及ぼしましたが、イングランド南部には影響を与えませんでした。また、イギリス北部の氷河後の反発（1世紀あたり最大10 cm）は、島の南半分の対応する下降運動（1世紀あたり最大5 cm）を引き起こしています）。これにより、最終的にイングランド南部およびアイルランド南西部で洪水のリスクが増加します。
氷河のアイソスタティック調整プロセスにより、土地が海に対して移動するため、古代の海岸線は、かつて氷河化した地域の現在の海面より上にあることがわかります。一方、氷河作用の間に隆起した周辺の膨らみ領域の場所は、今や沈静化し始めています。そのため、バルジ地域の現在の海面下には古代のビーチがあります。世界中の古代のビーチの高さと年齢の測定値で構成される「相対的な海面データ」は、氷河のアイソスタティック調整が現在よりも氷河期の終わり近くでより高い速度で進行したことを示しています。
北ヨーロッパの現代の隆起運動は、BIFROSTと呼ばれるGPSネットワークによっても監視されています。 GPSデータの結果は、ボスニア湾の北部でピークレートが約11 mm /年であることを示していますが、この上昇速度は以前の氷の縁の外側で減少し、マイナスになります。
かつての氷の縁の外側の近くのフィールドでは、土地は海に対して沈みます。これは、米国の東海岸に沿ったケースです。古代のビーチは現在の海水面より下に沈んでおり、フロリダは将来水没することが予想されています。北米のGPSデータは、土地の隆起が以前の氷の縁の外側の沈下になることも確認しています。
世界の海面
最後の氷河期の氷床を形成するために、海からの水は蒸発し、雪として凝縮し、高緯度の氷として堆積した。このため、氷河期には世界の海面が低下しました。
最後の氷河期の最大の氷床は非常に大きいため、世界の海面は約120メートル下がりました。したがって、大陸棚が露出し、多くの島が乾燥した土地を介して大陸と接続されました。これは、イギリス諸島とヨーロッパ（ドッガーランド）の間、または台湾、インドネシアの島々とアジア（スンダランド）の間のケースでした。また、シベリアとアラスカの間に亜大陸が存在し、最後の氷河期の最大期間に人と動物の移動を可能にしました。
海面の低下は、海流の循環にも影響を与えるため、氷河期の最大の気候に重要な影響を及ぼします。
退氷期には、溶けた氷水が海に戻り、海の水位が再び上昇します。しかし、海面変化の地質学的記録は、溶けた氷水の再分配が海洋のどこでも同じではないことを示しています。つまり、場所によっては、特定の場所での海面上昇は、別の場所での上昇よりも大きくなる場合があります。これは、溶けた水の質量と、残りの氷床、氷河、水塊、マントル岩などの他の質量との間の重力の引力、および地球の可変回転による遠心力の変化によるものです。
水平地殻運動
付随する垂直運動は地殻の水平運動です。 BIFROST GPSネットワークは、動きがリバウンドの中心から分岐していることを示しています。ただし、最大の水平速度は、以前の氷の縁の近くで見つかります。
北米の状況はそれほど明確ではありません。これは、カナダ北部のGPSステーションがまばらに分布しているためです。
氷河期後のリバウンドとアイソスタシー
地殻ブロックの垂直運動は、このブロックがアイソスタティック平衡にないことを意味します。しかし、それはこの均衡に到達する過程にあります。
チルト
水平運動と垂直運動の組み合わせにより、表面の傾斜が変化します。つまり、より北の場所はより速く上昇し、湖で明らかになります。湖の底は、以前の氷の最大値の方向から徐々に傾いていき、その結果、最大値（典型的には北）の側の湖岸は後退し、反対側（南）の海岸は沈みます。これにより、新しい急流と川が形成されます。たとえば、フィンランドのピエリネン湖は大きく（90 x 30 km）、かつての氷の縁に垂直に向けられていましたが、元々はナンナンラハティ近くの湖の中央の出口からヘーティアイネン湖に流れていました。傾斜の変化により、ピエリネンは湖の南西端にあるウイマハルジュのエスカーを破裂し、ピハセルカ湖を経由してサイマー湖まで海に注ぐ新しい川（Pielisjoki）ができました。影響は海岸に関するものと似ていますが、海面上で発生します。土地の傾斜は、将来の湖や川の水の流れにも影響を与えるため、水資源管理計画にとって重要です。
スウェーデンでは、北西のソンメン湖の出口のリバウンドは2.36 mm / aであり、東部のスヴァナヴィケンでは2.05 mm / aです。これは、湖がゆっくりと傾斜し、南東の海岸がdrれていることを意味します。
重力場
氷、水、マントルの岩には質量があり、動き回ると、他の質量を重力方向に引っ張ります。したがって、地表および地球内のすべての質量に敏感な重力場は、地球の表面上の氷/溶けた水の再分配と内部のマントル岩の流れの影響を受けます。
今日、最後の退氷が終了してから6000年以上後、マントル物質が氷河地帯に戻ることにより、地球全体の形状がより丸みを帯びなくなります。地球の表面の地形のこの変化は、重力場の長波長成分に影響します。
重力場の変化は、絶対重力計を使用した繰り返しの土地測定と最近のGRACE衛星ミッションによって検出できます。地球の重力場の長波長成分の変化も衛星の軌道運動を乱し、LAGEOS衛星運動によって検出されています。
垂直基準
垂直基準面は、高度測定の理論的な基準面であり、土地の調査や建物や橋の建設など、多くの人間の活動において重要な役割を果たします。氷河期後のリバウンドは地殻表面と重力場を連続的に変形させるため、垂直データムは時間とともに繰り返し再定義する必要があります。
応力の状態、プレート内地震、火山活動
プレートテクトニクスの理論によれば、プレートとプレートの相互作用により、プレート境界付近で地震が発生します。しかし、現在のプレート境界から遠く離れたカナダ東部（M7まで）やヨーロッパ北部（M5まで）のようなプレート内環境で大きな地震が発生しています。重要なプレート内地震は、1811年に米国中部で発生したマグニチュード8のニューマドリッド地震です。
氷河荷重により、カナダ北部では30 MPaを超える垂直応力が、氷河期最大時には北ヨーロッパで20 MPaを超える垂直応力が発生しました。この垂直応力は、マントルとリソスフェアのたわみによって支えられています。マントルとリソスフェアは変化する氷と水の負荷に継続的に応答するため、任意の場所でのストレスの状態は時間とともに継続的に変化します。応力状態の方向の変化は、カナダ南東部の氷河後断層に記録されています。氷河期後の断層が9000年前の退氷の終わりに形成されたとき、水平主応力の向きは以前の氷の縁にほぼ垂直でしたが、今日の向きは大西洋中部で広がる海底の方向に沿って北東から南西にあります海嶺。これは、後氷期のリバウンドによるストレスが氷河期に重要な役割を果たしていたことを示していますが、徐々に緩和され、今日では地殻変動のストレスがより支配的になっています。
岩石破壊のモールクーロン理論によれば、一般に大きな氷河荷重は地震を抑制しますが、急速な退氷は地震を促進します。ウー・アンド・ハサガワによると、今日の地震を引き起こすのに利用できるリバウンド応力は1MPaのオーダーです。この応力レベルは、無傷の岩石を破壊するほど大きくはありませんが、破壊に近い既存の断層を再活性化するには十分な大きさです。したがって、氷河期後のリバウンドと過去のテクトニクスの両方が、カナダ東部と米国南東部の今日のプレート内地震で重要な役割を果たしています。一般に、氷河期後のリバウンド応力は、カナダ東部でプレート内地震を引き起こした可能性があり、1811年のニューマドリッド地震を含む米国東部で地震を引き起こすのに何らかの役割を果たしたかもしれない。沿岸の負荷と弱体化。
氷河期の氷の重量による圧力の増加は、アイスランドとグリーンランドより下のメルト生成と火山活動を抑制した可能性があります。他方、氷河後退による圧力の低下は、溶融物の生産と火山活動を20〜30倍増加させる可能性があります。
最近の地球温暖化
最近の地球温暖化により、グリーンランドと南極の山岳氷河と氷床が溶け、地球の海面が上昇しました。したがって、海面上昇と氷床と氷河の物質収支を監視することで、人々は地球温暖化についてより深く理解することができます。
最近の海面上昇は、潮位計と衛星高度計（TOPEX / Poseidonなど）によって監視されています。氷河や氷床からの溶けた氷水の追加に加えて、最近の海面変化は、地球温暖化による海水の熱膨張、最後の氷河最大の退氷による海面変化（氷河後の海面変化）の影響を受けます。 、陸および海底の変形およびその他の要因。したがって、地球温暖化を海面変化から理解するには、これらのすべての要因、特に氷河期後のリバウンドを分離できる必要があります。これは主要な要因の1つです。
氷床の質量変化は、氷の表面の高さの変化、地下の変形、氷床上の重力場の変化を測定することで監視できます。したがって、ICESat、GPS、およびGRACE衛星ミッションは、このような目的に役立ちます。しかし、氷床の氷河の静水圧調整は、今日の地盤の変形と重力場に影響します。したがって、最近の地球温暖化を監視するには、氷河のアイソスタティック調整を理解することが重要です。
地球温暖化によって引き起こされるリバウンドの影響の可能性の1つは、アイスランドやグリーンランドなど、以前に氷で覆われた地域での火山活動の増加かもしれません。また、グリーンランドと南極の氷縁付近でプレート内地震を引き起こす可能性があります。
用途
氷河期後のリバウンドの速度と量は、2つの要因によって決定されます。マントルの粘性またはレオロジー（流動）、および地球表面の氷の積み込みと積み下ろしの履歴です。
マントルの粘性は、マントルの対流、プレートテクトニクス、地球の動的プロセス、地球の熱状態および熱進化を理解する上で重要です。しかし、マントル岩のクリープ実験では数千年の観察が必要であり、周囲の温度と圧力の条件を十分な時間で達成するのは容易ではないため、粘度を観察するのは困難です。したがって、氷河後の反発の観察は、マントルのレオロジーを測定するための自然な実験を提供します。氷河の静水圧調整のモデル化は、半径方向と横方向で粘度がどのように変化するか、流動則が線形、非線形、または複合レオロジーであるかどうかの問題に対処します。
氷の厚さの履歴は、古気候学、氷河学、古海洋学の研究に役立ちます。氷の厚さの履歴は、伝統的に3種類の情報から推定されます。1つ目は、退氷の中心から遠く離れた安定したサイトの海面データは、氷がどのくらい氷に閉じ込められたかを推定します。 。第二に、末端モレーンの位置と日付は、過去の氷床の面積範囲と後退を教えてくれます。氷河の物理学は、平衡状態の氷床の理論的プロファイルを提供します。また、平衡氷床の厚さと水平範囲は、氷床の基底状態に密接に関連していると言います。したがって、閉じ込められた氷の量は、瞬間的な面積に比例します。最後に、海面データの古いビーチの高さと観測された土地隆起速度（GPSまたはVLBIなどから）を使用して、局所的な氷の厚さを制限できます。このように推測される人気の氷モデルは、ICE5Gモデルです。氷の高さの変化に対する地球の反応は遅いため、氷床の急激な変動や急増を記録することはできません。したがって、この方法で推定された氷床のプロファイルは、千年程度にわたる「平均高さ」のみを示します。
氷河アイソスタティック調整は、最近の地球温暖化と気候変動の理解においても重要な役割を果たしています。
発見
18世紀以前には、スウェーデンでは海面が下がっていると考えられていました。 Anders Celsiusのイニシアチブで、スウェーデンの海岸沿いのさまざまな場所の岩にいくつかのマークが作成されました。 1765年には、海面の低下ではなく、陸地の不均一な上昇であると結論付けることができました。 1865年、トーマス・ジェイミーソンは、土地の上昇が1837年に最初に発見された氷河期と関連しているという理論を思いつきました。
法的意味
土地の上昇が見られる地域では、財産の正確な限界を定義する必要があります。フィンランドでは、「新しい土地」は法的に水域の所有者の財産であり、海岸の土地所有者ではありません。したがって、土地の所有者が「新しい土地」の上に桟橋を建設したい場合、（以前の）水域の所有者の許可が必要です。海岸の地主は市場価格で新しい土地を買い戻すことができます。通常、水域の所有者は、共同所有会社である海岸の土地所有者の分割単位です。
