Японский динамический фонд

Физический ландшафт Японии — ее высокие горы, активные вулканы, глубокие океанские траншеи и плодородные равнины — является прямым результатом ее положения при слиянии четырех основных тектонических плит: Тихоокеанской плиты, Филиппинской морской плиты, Евразийской плиты и Североамериканской плиты. Это место ставит архипелаг прямо на Тихое огненное кольцо , подковообразную зону интенсивной сейсмической и вулканической активности в 40 000 км. Неустанное движение и взаимодействие этих плит не только построили острова в течение миллионов лет, но и продолжают изменять их ежедневно. Понимание границ плит поэтому важно понять, почему Япония выглядит так, как она делает, и почему она испытывает такие частые геологические события.

Фундаментальным двигателем японской геологии является тектоническая плита. Тихоокеанская плита, самая большая океаническая плита, движется на запад со скоростью примерно 8-10 см в год, в то время как Филиппинская морская плита движется на северо-запад со скоростью 4-6 см в год. Эти плиты сталкиваются и ныряют под континентальные плиты, создавая сложную систему зон субдукции, трансформируют разломы и зоны столкновения, которые определяют топографию страны и профиль опасности.

Виды границ плит в Японии

Япония является естественной лабораторией для процессов границы плит.Взаимодействие между Тихоокеанской плитой, Филиппинской морской плитой, Евразийской плитой и Североамериканской плитой создает три основных типа границ, каждый с различными геологическими выражениями:

  • Зоны субдукции — где одна пластина опускается под другую
  • Переформируйте неисправности — когда пластины скользят друг мимо друга горизонтально
  • Зоны столкновения — где две континентальные или островно-дуговые плиты сходятся и смываются

Эти границы не являются статическими; их взаимодействие создает мозаику опасностей и рельефов, которые варьируются от севера до юга.

Зоны субдукции: первичный двигатель

Субдукция является наиболее доминирующим процессом, влияющим на Японию. Тихоокеанская плита ] субдукция под Североамериканской плитой вдоль Японской впадины , к востоку от Хонсю, и под Охотской плитой далее на север. Одновременно, Филиппинская морская плита подводит под Евразийскую плиту вдоль Нанкайской впадины и Рюкюской впадины к югу от Японии. Эти зоны субдукции ответственны за вулканические дуги страны и самые глубокие океанические впадины в мире, такие как Японская впадина, которая достигает глубин более 8000 метров.

По мере того, как океанические плиты опускаются в мантию, они выпускают воду и другие летучие вещества, которые снижают температуру плавления находящейся в надземном положении мантийной породы. Это порождает магму, которая поднимается, образуя вулканический фронт , который проходит вдоль хребта Японии, от Хоккайдо до Кюсю. Зоны субдукции также создают огромный стресс, приводящий к великим землетрясениям 2011 года (магнитуда 9,0-9,1) и великому землетрясению Канто (1923) (магнитуда 7,9) и последующим цунами.

Трансформация недостатков: боковой стресс

Не все движения плит включают субдукцию. Трансформные разломы позволяют горизонтально скольжение между плитами.Сагами Трюдо и Суруга Трюдо Филиппинского моря скользит боком относительно Евразийской плиты.Сагами Трюдо, расположенное к югу от Токийского залива, вызвало катастрофическое землетрясение Канто 1923 года и продолжает представлять значительную сейсмическую опасность для района Большого Токио. Эти разломы характеризуются частыми умеренными и большими землетрясениями, часто приводящими к сильному землетрясению, но обычно не цунами, если они не пересекаются с зонами субдукции.

Зоны столкновения: строительство гор

Там, где сталкиваются две островные дуги или континентальные фрагменты, кора сжимается, утолщается и поднимается. Арка Изу-Бонин, переносимая Филиппинской морской плитой, сталкивается с центральным Хонсю вдоль зоны столкновения Изу . Это продолжающееся столкновение создало полуостров Изу и продолжает продвигаться вверх по высокогорью к западу от Токио. Столкновение также способствует формированию Японских Альп - горных хребтов Хида, Кисо и Акаиси - которые поднимаются более чем на 3000 метров и испытывают сильный снегопад и активные темпы подъема несколько миллиметров в год.

Зоны субдукции и вулканическая активность

Субдукция производит самую знаковую геологическую особенность Японии: ее вулканы. Приблизительно 110 активных вулканов усеивают ландшафт Японии, составляя около 10% активных вулканов в мире. Вулканический фронт проходит параллельно траншеям субдукции, с самой известной вершиной, Гора Фудзи (3,776 м), стоя как составной стратовулкан, образованный из повторяющихся извержений за последние 100 000 лет. Фудзи находится на тройном стыке Тихоокеанской, Филиппинской и Евразийской плит, хотя его источник магмы в основном из Тихоокеанской плиты, субдукции под Филиппинской морской плитой.

Вулканическая активность не ограничивается высокими пиками. Она также создает:

  • Кальдерас — крупные впадины коллапса, такие как озеро Тоя и Асо-Кальдера, последняя из которых является одной из крупнейших вулканических впадин в мире.
  • Горячие источники (onsen) — нагреваемые основными магматическими камерами, они являются культурным и экономическим краеугольным камнем Японии.
  • Геотермальные поля — используются для выработки электроэнергии в таких регионах, как Хатчобару Кюсю и геотермальные установки Мори.

Извержения представляют значительную опасность, включая пепел, пирокластические потоки и лахары. Извержение 1991 года горы Унзен (также в пределах установки субдукции) вызвало смертельные пирокластические потоки, в то время как извержение 2014 года горы Онтаке трагически убило 58 туристов из-за внезапного взрыва фреатики. Мониторинг этих вулканов имеет решающее значение, и Японское метеорологическое агентство (JMA) управляет всеобъемлющей сетью сейсмометров и газовых датчиков.

Известные вулканические цепи

Вулканический фронт можно разделить на несколько дуг:

  • Курильская дуга — простирается от Хоккайдо до Курильских островов, включая вулканы, такие как гора Меакан и гора Токачи.
  • Арка Хонсю — включает гору Фудзи, гору Асама и гору Насу, а также активную кальдеру горы Бандай.
  • Длина Рюкю (FLT:0) — проходит от Кюсю до Тайваня, показывая гору Сакураджима, один из самых активных вулканов в мире, и подводную кальдеру Кикай, которая произвела массивное извержение 7300 лет назад.

Каждая дуга связана с различной субдукционной пластиной и углом спуска, что влияет на химический состав извергаемых лав — от базальта в Курильской дуге до риолита в дуге Рюкю.

Землетрясения и линии разломов

Субдукция и трансформация движения генерируют большинство землетрясений Японии, которые насчитывают примерно 1500 измеримых событий в год. Страна является одним из самых сейсмически активных на Земле, что является прямым следствием ее установки границы плит. Землетрясения можно разделить на три широких типа, каждый с различными причинами и характеристиками:

  • Межплитные землетрясения — происходят на границе между субдукционными и перекрывающимися плитами, часто порождая огромные цунами. Примеры: 2011 Тохоку, 1707 Хоэй, 1896 Мэйдзи-Санрику.
  • Внутрипластовые землетрясения — происходят в пределах одной плиты из-за напряжений, переносимых от сходимости плит. Пример: землетрясение 1995 года в Кобе (Хансине), которое произошло по мелкому разлому в пределах Евразийской плиты, вызвав непропорциональное разрушение.
  • Вулканические землетрясения — связаны с движением магмы, обычно небольшим, но могут предвещать извержение.

Системы разломов FLT:0 Сагами Trough и Nankai Trough FLT:1 и NLT:2 Nankai Trough особенно хорошо изучены. Зона субдукции Nankai Trough разрывается при крупных землетрясениях примерно каждые 100-150 лет, с самым последним великим землетрясением в 1946 году (Nankai) и 1944 году (Tōnankai). Стресс в настоящее время накапливается вдоль заблокированной части разлома, повышая вероятность землетрясения магнитудой 8-9 в ближайшие десятилетия — сценарий, который японское правительство называет мегатрусовым землетрясением Nankai Trough .

Поколение цунами

Когда землетрясение субдукции вытесняет морское дно, оно порождает цунами. Длинная береговая линия Японии и глубокие прибрежные входы усиливают эти волны. Цунами Тохоку 2011 года, вызванное землетрясением 9,0, произвело волны, превышающие 40 метров в Мияко, убив почти 20 000 человек. Физический ландшафт вдоль побережья Санрику - с его конфигурацией риа (утопленная долина реки) - концентрирует энергию цунами, делая регион особенно уязвимым. В ответ Япония построила обширные морские стены, волнорезы и эвакуационную инфраструктуру, хотя катастрофа 2011 года показала, что никакая инженерия не может полностью противодействовать массивному цунами.

Влияние на ландшафт Японии

Совокупный эффект субдукции, столкновения и вулканизма в течение десятков миллионов лет произвел японскую >сильную> гористую местность.. Приблизительно 73% Японии гористая, с узкими равнинами и бассейнами, покрывающими только 27% земли. Японские Альпы, которые поперечно делят центральный Хонсю, включают пики, такие как гора Кита (3 193 м) и гора Хотака (3 190 м). Эти диапазоны были сформированы прежде всего столкновением дуги Идзу-Бонин с дугой Хонсю и последующим подъемом вдоль активных разломов.

Другие основные формы рельефа, сформированные тектоникой плит, включают:

  • Горы, которые не справляются с задачей, как и горы Китаками на севере Хонсю, которые были подняты вдоль обратных разломов.
  • Аллювиальные вентиляторы и прибрежные равнины — такие как равнина Канто, самая большая равнина в Японии, которая лежит в основе толстой осадочной насыпи из рек, осушающих горы. На этой равнине находятся Токио, Иокогама и население более 40 миллионов человек.
  • Речные долины и ущелья — крутые градиенты, создаваемые быстрым подъемом, заставляют реки вырезать глубокие ущелья, такие как ущелье Куробе в Северных Альпах.
  • Усиленные морские террасы — вдоль тихоокеанского побережья Сикоку и юго-западного Хонсю, повторяющийся подъем во время межплитных землетрясений создал лестничные террасы, которые фиксируют древние уровни моря.

Продолжающаяся тектоническая активность также приводит к вертикальному движению земли. GPS-станции, управляемые Управлением геопространственной информации Японии (GSI), показывают, что некоторые районы, такие как полуостров Босо, поднимаются со скоростью несколько миллиметров в год из-за сокращения коры. И наоборот, другие районы могут утихать, как видно в бассейне реки Тон, где добыча подземных вод и тектоническая нагрузка вызывают постепенное погружение.

Прибрежные и океанические воздействия

Зоны субдукции также ответственны за создание глубоководных траншей, в которых находятся уникальные экосистемы. Японская траншея и Идзу-Бонинская траншея являются одними из самых глубоких в мире, достигая более 9000 метров ниже уровня моря. Эти траншеи выступают в качестве осадочных ловушек и являются местами интенсивной сейсмической активности. Топография морского дна также влияет на океанские течения: холодное течение Оясио течет на юг вдоль Курильской впадины, а теплое течение Куросио течет на север вдоль Нанкайского впадина, создавая продуктивные рыболовные угодья.

На суше взаимодействие тектонических подъемных и эрозионных форм водопадов и рифовых ущелий. Например, водопад Начи в префектуре Вакаяма высотой 133 метра питается источниками из гор Кии, сам поднятый столкновением Филиппинского моря с евразийскими плитами.

География человека: адаптация к динамичному ландшафту

Тектоническая обстановка оказала глубокое влияние на то, где живут люди и как они строят. Несмотря на опасности, Япония поддерживает население в 125 миллионов человек, сосредоточенное на относительно небольших аллювиальных равнинах и прибрежных низменностях. Равнина Канто (регион Токио), равнина Ноби (Нагоя) и равнина Осака лежат в основе толстых отложений четвертичного осадка, что делает их плодородными сельскохозяйственными районами. Однако эти же равнины подвержены риску сжижения во время землетрясений и уязвимы для цунами.

Реакция Японии на ее опасную окружающую среду является одной из самых передовых в мире.

  • Сейсмические строительные нормы были резко усилены после землетрясения в Кобе в 1995 году, что потребовало от современных зданий выдерживать сильное встряхивание через изоляцию основания, амортизаторы и гибкую стальную раму.
  • Тсунами барьеры более 10 метров в высоту линии Санрику побережье, хотя их эффективность обсуждается.
  • Карты вулканической опасности направляют планирование землепользования вокруг активных вулканов с зонами эвакуации, определенными для пирокластических потоков, лахаров и пепла.
  • Системы раннего предупреждения используют плотную сеть сейсмометров для обнаружения P-волн и выдачи оповещений за секунды до прибытия S-волнового встряхивания, давая людям время укрыться.

Японцы также имеют глубокую культурную связь со своим вулканическим ландшафтом, отраженным в концепции культуры (горячего источника) onsen , поклонения горам и даже национального спорта сумо, который включает в себя ритуалы из синтоистских верований, связанных с землетрясениями.

Оригинальное название: A Living Landscape

Физический ландшафт Японии — это не статичный фон, а живая, развивающаяся система, движимая неустанным движением тектонических плит. От зон субдукции под Тихим океаном до зон столкновения, строящих японские Альпы, каждая гора, долина и равнина рассказывает историю огромных сил на работе. Эта динамическая среда представляет собой серьезную опасность — землетрясения, цунами, извержения вулканов — но также обеспечивает такие ресурсы, как плодородные вулканические почвы, геотермальная энергия и минеральные отложения. Понимание роли границ плит имеет важное значение не только для оценки естественной красоты Японии, но и для смягчения рисков и устойчивой жизни в одной из самых геологически активных зон Земли.

Для дальнейшего чтения см. обзор Тектоника плит и землетрясения USGS , информация о землетрясениях и вулканической опасности Японского метеорологического агентства и Геоспространственная информация Управления деформации коры Японии .