Physical modelling of fault scarp degradation under freeze–thaw cycles
01摘要
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为了模拟冰期侵蚀过程对斜坡和悬崖退化的影响，已经开发了物理模型。给出了来自 41 个实验冻融循环的数据。它们证明了控制侵蚀和断层形态变化的冰期过程的效率：（i） 低温排斥导致断层表面粗糙度增加，并显着改变活性层的内部结构;（ii） 霜冻蠕变和重力作用的综合作用导致活性层缓慢而逐渐的下坡位移 （0·3 cm/周期）;（iii） 泥石流与陡峭壁形态的最显着变化有关，并且是陡峭壁侵蚀速率最高的原因;（iv） 侵蚀速率的量化得到接近 1 cm 的值3厘米-2用于 41 次冻融循环。这些实验结果与沿 La Hague 断层悬崖（法国诺曼底）获得的现场数据一致，其中侵蚀速率为 4·6 ± 1 m3m-2每个冰期是根据 Weichselian 冰期储存的天然斜坡沉积物的体积计算得出的。这些结果表明，潮湿的冰期侵蚀过程可能导致对中纬度地区上第四纪变形的低估。
02图表
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03结论
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物理模拟有助于限制冰缘侵蚀过程对斜坡和断层陡坡退化的影响。41个模拟湿冰缘条件的冻融循环实验数据证明了冰缘过程控制侵蚀和陡坡形态变化的有效性。
在10个循环后，观察到粗块的低温排出导致陡坡表面粗糙度的增加。它显著地改变了活动层的内部结构，有利于融化期间的下坡位移。霜蠕变和凝胶涨落的共同作用导致活动层缓慢而渐进的下坡位移（0.3 cm/循环）。位移剖面显示地表附近有一个强烈的增加，在0到5厘米之间。
重力驱动的过程，如泥石流，对陡坡侵蚀和退化起着重要作用。在第26和33周期之间周期性地观察到泥石流。泥石流的触发受以下因素控制：(i)重力，因此受与地形起伏能相关的试验坡度的控制；（ii）活动层在融化过程中含水量的增加，模拟流入的雨水和融雪；（iii）在以前的冻融循环中发生的活动层内部结构缓慢而渐进的改变；（iv）冻结锋的深度，它控制解冻层的厚度，从而控制流动的大小和组成。泥石流与陡崖形态最显著的变化有关。它们是造成陡坡侵蚀率较高的原因。相反，它们会引起基底的增生，从而使较低的陡崖变得平滑。
所提出的物理模型是为了模拟更新世冰期位于冰盖边缘以外地区的湿润冰缘气候而发展起来的。将其应用于诺曼底的拉海牙断裂带，在41个冻融循环中得到了接近1 cm3 cm - 2的侵蚀速率的量化结果。这一结果表明，根据一个更新世冰期储存的天然斜坡沉积物的体积，大约需要2万次冻融循环才能得到4·6±1 m3 m−2的侵蚀速率。考虑到每年的冻融循环次数从1次到20次不等（Coutard et al., 1996），在冰期的尺度上，陡坡退化应该是非常迅速的。
根据这些实验结果，地形对区域变形的形态构造响应可以被冰缘湿润侵蚀过程的效率迅速而显著地减弱。这一点可能会导致对中纬度地区上第四纪变形的低估，西欧就是一个例子，那里普遍的光滑地形乍一看与强烈的地壳变形和位移不一致。。
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