Покойный плейстоцен и ранний голоцен представляют большой интерес для археологов и ученых четвертичного периода, когда Америка впервые была колонизирована, и доказательства использования прибрежных ресурсов во всем мире усилились. Однако повышение уровня моря с момента последнего ледникового максимума осложнило понимание этого периода, поскольку привело к утоплению бывших береговых линий и затоплению прибрежных археологических объектов. Точная реконструкция древних береговых линий позволяет археологам лучше понять окружающую среду, в которой живут люди, выбрать районы, где старые места все еще могут находиться над водой, и более эффективно исследовать подводную среду для археологических объектов.
Береговая линия является сложным местом с динамической структурой эрозии и выпадения осадков, которая действует параллельно с тектоническим и изостатическим подъемом и оседанием. Применение глобальных эвстатических кривых уровня моря или относительных кривых уровня моря, полученных из удаленных районов, для батиметрических карт полезно для понимания общих закономерностей в палеогеографии, но не обязательно для точного определения времени важных местных изменений. Модели свойств Земли и льда с более высоким разрешением могут давать кривые, которые учитывают уровень моря и изостатическую изменчивость в региональном масштабе (например, Южная Калифорния) и позволяют более подробно интерпретировать региональные экологические изменения и характер поселений.
Северные Нормандские острова Калифорнии внесли значительный вклад в понимание ранней адаптации человека в прибрежных районах Америки, а также были предметом исследований возможного маршрута миграции из Азии в Америку. NCI отделены от материка Калифорнии каналом Санта-Барбара. Большая часть побережья НСИ характеризуется скалистыми берегами и морскими скалами, ведущими внутрь страны либо к горным склонам, либо к формирующимся морским террасам, расчлененным крутыми ущельями. Скалистые приливно-отливные зоны и экосистемы субприливно-отливных ламинарных лесов обширны, с песчаными пляжами, образующимися в лесах мыса. Во время КМЛ пониженный уровень моря соединил NCI в единый остров, известный как Сантаросаи, и обнажил обширные участки ныне затопленного островного шельфа.
Методы.
Для интерпретации палеоэкологии, распределения ресурсов и структуры поселений в масштабах НЦИ моделирование является наиболее практичным подходом к реконструкции затопленных палеозойских линий. Интенсивные полевые исследования для определения береговой линии, включая картирование с помощью погружного аппарата или акустической технологии, наиболее подходят для небольших локальных масштабов, но они являются дорогостоящими и трудоемкими, крутой, узкий континентальный шельф NCI вряд ли сохранит береговую линию, за исключением длинных натюрмортов, таких как те, которые создавали ныне формирующиеся морские террасы. В недавнем исследовании была предпринята попытка нанесения на карту палеобереговых линий на островном шельфе NCI с использованием различных источников многолучевых батиметрических данных, однако было установлено, что береговые линии, вероятно, будут очерчены только в ограниченных районах восточной части NCI.
Когда моделирование является единственным способом восстановления местоположения береговой линии, важно иметь точные кривые RSL. В некоторых случаях они могут быть получены из местных особенностей, которые сильно ограничены глубиной воды, таких как кораллы, торф или болота. Однако эти особенности недоступны в NCI, поэтому реконструкция береговой линии должна основываться на смоделированных кривых RSL в сочетании с батиметрическими картами. Недавние исследования показали, что эвстатические кривые уровня моря, полученные из отдаленных районов, таких как Новая Гвинея или Барбадос, не точно отражают изменения RSL в южной Калифорнии. Эффекты GIA более важны в регионах с ближним и средним полем, таких как Калифорния, из-за близости к крупным ледниковым покровам.
Хотя объем океанской воды в глобальном масштабе обратно пропорционально объему ледникового льда, распределение океанской воды контролируется более сложными факторами, которые варьируются в столетнем и тысячелетнем временных масштабах. Изучение истории изменения уровня моря на острове Сан-Николас (~75 км к югу от NCI) в начале последнего межледниково-ледникового цикла (120 - 40 кА) показало, что относительный уровень моря отличается от уровней, удаленных от североамериканских ледниковых покровов (например, в Южной Гвинее и Барбадосе), и выявило модель высокой вязкости мантии (получившую более точное название LM модель) (Calistocene, которая была построена в 2012 году). Во втором исследовании эта модель была расширена и подтверждена в период после КМГ с использованием того же сочетания моделей льда и Земли, которое применялось на большей части западного побережья Северной Америки. Эти же модели, основанные на профиле вязкости ЛМ, характеризуются вязкостью литосферы 96 км, динамической вязкостью верхней мантии 5 × 1020 Паас и вязкостью нижней мантии 5 × 1021 Паас, используются для данного исследования с большим разрешением.
Эти колебания в литосфере и мантии Земли, а также их влияние на распределение воды в океане приводят к небольшим, но значительным колебаниям темпов изменения уровня моря в ННИ. Для учета этой изменчивости кривые уровня моря создавались примерно через 4-километровые интервалы по всей платформе НСИ. Затем учёные использовали простую обратную, взвешенную по расстоянию интерполяцию для получения относительных поверхностей уровня моря в течение 48 временных интервалов от 20 кА до настоящего времени. Затем эти поверхности были вычтены из современных батиметрических и топографических цифровых моделей рельефа (ЦМР), созданных в рамках проекта НОААА по наводнениям, вызванным цунами, и Национального центра геофизических данных. Береговые линии оценивались путем извлечения 0-метрового контура из новой матрицы высот.
Прибрежные экосистемы вокруг ИНС контролируются, главным образом, глубиной. Кельпийские леса являются общими морскими экосистемами в регионе и требуют мелководных, субприливно-отливных, скалистых поверхностей в пределах фотовой зоны для прикрепления водорослей. Оценка течения рек проводилась с использованием инструментов гидрологического моделирования в издании ESRI ArcGIS v. 10.2, которые используют высоту и уклон для определения направления течения воды через каждые 30 × 30 м ячейки, а затем определяют наиболее быстрые спусковые пути. Ячейки, собирающие наибольшее количество воды, изолированы и соединены между собой в виде ручьев. Этот процесс может привести к неточностям на равнинной прибрежной равнине и должен рассматриваться как первое приближение древних ручьев. Однако потенциальное расположение этих водотоков может оказаться полезным для будущих подводных археологических исследований в регионе.
Существуют неопределенности как в моделях льда, так и в моделях Земли, используемых для получения относительной кривой уровня моря. Современная ЦМР обладает относительно высокой степенью точности, особенно для участков мелководного шельфа, представляющих интерес для данного исследования. Вертикальная точность оценивается в пределах 5% от глубины воды, а горизонтальная точность варьируется от 2 до 10 м, с наибольшей точностью в прибрежных районах. Тем не менее современная ЦМР необязательно является хорошим отражением древних топографических и батиметрических особенностей, поскольку тектонические и осадочные процессы оказали влияние на рельеф местности вокруг НИИ. Однако в течение относительно короткого геологического периода времени, рассматриваемого здесь, эти факторы должны были оказать ограниченное влияние на реконструкцию палеобереговых линий NCI. Хотя на северном склоне платформы NCI имеются исключения, вулканические породы, преобладающие во многих частях геологии коренных пород NCI, устойчивы к эрозии, и на большей части континентального шельфа в голоцене накопилось мало осадков.
Данные, собранные по всей платформе NCI, свидетельствуют о том, что тектонический подъем платформы NCI был между 0,1 и 0,2 м/ка за последние ~120 ка. Это потенциально повысило бы моделируемую береговую линию от 2 до 4 м на LGM (~20 ka), и включение этих небольших значений в представленные здесь палеогеографические модели не является существенным. Использование скорректированных GIA поверхностей уровня моря — это только первый шаг на более точно смоделированных древних береговых линиях. Будущие исследования должны включать региональные тектонические и осадочные процессы, которые также влияют на конфигурацию береговой линии, а также дополнительные полевые исследования положения местной береговой линии.
Продолжение следует...
