The coastal landscapes of tectonically active regions are shaped by the cumulative work of wave erosion during the glacial-interglacial sea level seesaw and by rock uplift progressively moving formerly submerged land out of the sea. In these landscapes, marine terraces provide the opportunity to constrain when the sea last occupied that datum and how high it has been uplifted since. Successive terraces are commonly tied to successive past sea level high stands despite recent evidence that the cumulative work of wave erosion can efficiently dissociate the two. We seek to develop an understanding of coastal topography — beyond discrete well-defined terraces — that yields a greater amount of information about rock uplift rate and past sea levels than prior approaches focused on attributing high stand ages to unique terraces. For this we propose to establish a mechanistic relationship between the environmental constraints controlling the efficiency of wave erosion and the resulting coastal topography.
To do so, we will rely on an extraordinary field site in Central Japan: the Noto Peninsula and neighbouring Sado Island. Preliminary work shows that the power of waves reaching the coast covers 2 orders of magnitude and rock uplift rate varies from 0.15 to 1.3 mm/yr. Well preserved flights of marine terrace reaching back to 1 Ma lie close to steep coasts devoid of any terraces.
This project is associated to a longer research plan studying the signature of active tectonics in the near shore and deep sea domain.

Three short research questions:

• Which erosional processes control the creation of marine terraces?
• What part of the earthquake cycle is recorded by terraces?
• Can terraces reliably record past sea level high stands?

GFZ collaborators: Dr. Luca Malatesta, Duhwan Keum

Die Küstenlandschaften tektonisch aktiver Regionen werden durch die kumulative Arbeit der Wellenerosion während des glazial-interglazialen Auf und Ab des Meeresspiegels und durch die allmähliche Hebung von Gestein, das ehemals unter Wasser lag, geformt. In diesen Landschaften bieten marine Terrassen die Möglichkeit, zu bestimmen, wann das Meer zuletzt diesen Bezugspunkt eingenommen hat und wie hoch es seitdem angehoben wurde. Aufeinanderfolgende Terrassen sind in der Regel mit aufeinanderfolgenden früheren Höchstständen des Meeresspiegels verbunden, obwohl es in jüngster Zeit Hinweise darauf gibt, dass die kumulative Arbeit der Wellenerosion die beiden effizient voneinander trennen kann. Wir versuchen, ein Verständnis der Küstentopographie zu entwickeln – über einzelne, klar definierte Terrassen hinaus –, welches mehr Informationen über die Geschwindigkeit der Gesteinshebung und die früheren Meeresspiegel liefert als frühere Ansätze, die sich darauf konzentrierten, das hohe Alter einzigartiger Terrassen zu bestimmen. Zu diesem Zweck schlagen wir vor, eine mechanistische Beziehung zwischen den Umweltbedingungen, die die Effizienz der Wellenerosion steuern, und der daraus resultierenden Küstentopographie herzustellen.
Dazu werden wir uns auf ein außergewöhnliches Untersuchungsgebiet in Zentraljapan stützen: die Halbinsel Noto und die benachbarte Insel Sado. Vorarbeiten zeigen, dass die Kraft der Wellen, die die Küste erreichen, zwei Größenordnungen umfasst und die Gesteinshebungsrate zwischen 0,15 und 1,3 mm/Jahr variiert. Gut erhaltene marine Terrassen, die bis zu 1 Mio. Jahre zurückreichen, liegen in der Nähe von Steilküsten ohne Terrassen.
Dieses Projekt ist mit einem längeren Forschungsplan verbunden, der die Signatur aktiver Tektonik im küstennahen Bereich und in der Tiefsee untersucht.

Drei kurze Forschungsfragen:

Welche Erosionsprozesse steuern die Entstehung von marinen Terrassen?
Welcher Teil des Erdbebenzyklus wird durch Terrassen aufgezeichnet?
Können Terrassen zuverlässig frühere Höchststände des Meeresspiegels aufzeichnen?
 

GFZ-Mitarbeiter: Dr. Luca Malatesta, Duhwan Keum