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本研究对比日本中鹿儿岛平原与和歌山平原的侵蚀河谷形态，揭示构造沉降主导河谷深度及坡度，河流流量控制河谷宽度。通过分析2096个钻孔数据及火山灰层特征，证实MTL活断层系统的差异沉降速率（1.2 m/kyr vs. 0.4 m/kyr）导致河谷形态分化，为构造影响侵蚀地貌提供了自然实验室证据。
田边修
石原良郎
西山健一
佐藤良树
日本地质调查所，AIST，中央7，东1-1-1，筑波，305-8567，日本
摘要
现今沿海平原下的深切河谷可能是由于MIS 5e时期以来的相对海平面变化、河流流量和构造活动形成的。然而，构造影响至今仅被定性讨论。本研究调查了沿中央构造线（MTL）活跃断层系统的深切河谷，重点关注德岛平原。对2096个钻孔记录的分析显示，由于沿岸流的泥质沉积作用，软沉积物向南逐渐增厚；厚度为4.5米的Kikai-Akahoya火山灰反映了来自流域的再沉积物质。河谷朝向MTL活跃断层系统倾斜。与同样位于Kiisuido海峡对岸的和歌山平原相比，两个平原具有相似的地质条件，仅在下沉速率和河流流量方面存在差异。河谷深度和横断面坡度与构造下沉相关，而河谷宽度则与河流流量相关，这表明流量是控制河谷宽度的主要因素。
引言
现今沿海平原下的深切河谷是由从海洋氧同位素阶段（MIS）5e到MIS 2期间的海平面下降以及河流侵蚀作用形成的（例如，Blum等人，2013年）。这类深切河谷通常分为三个部分：上游段、中游段和下游段（Dalrymple等人，1994年；Zaitlin等人，1994年）。中游段深切河谷的发展被认为受到上游和下游因素的共同影响（Blum和T?rnqvist，2000年；Blum等人，2013年）。“上游控制”指的是河流流量和沉积物供应等驱动因素；“下游控制”则指基底水平的变化，包括相对海平面变化。
在塑造河谷形态的各种力量中，流量作为上游控制的一部分，通过对比墨西哥湾北部地区的现代类比研究（Mattheus等人，2007年；Mattheus和Rodriguez，2011年；Phillips，2011年）以及全球范围内的深切河谷统计分析（Wang等人，2019年；Wang等人，2020年）被确定为最具影响力的因素。对于下游控制，水槽实验和模拟研究表明，海平面下降的速率（Strong和Paola，2008年）和幅度（Martin等人，2011年）都会影响河谷的形态。此外，除了上游和下游控制因素外，基岩地质和磨蚀物质（Chaumillon等人，2008年；Chaumillon等人，2010年）、距离大陆架边缘的距离和坡度（Iseki，1975年；田边等人，2023年）、构造活动（Ishihara和Sugai，2017年）以及综合影响（Alqahtani等人，2015年；De Falco等人，2022年）也被认为会影响深切河谷的发育。
相对海平面变化主要由海平面均衡变化（eustasy）、冰川-水同位素均衡变化（GIA）和构造活动（Khan等人，2019年）组成；因此，要评估下游控制对河谷形态的影响，需要分别评估这三个组成部分。当自MIS 5e以来的海平面下降过程中包含显著的构造作用时，上升为主的地区海平面下降速率较低；而下降为主的地区海平面下降速率较高。在海平面变化速率较低的情况下，侧向侵蚀作用较为明显，形成较宽的河谷；而在海平面下降速率较高的情况下，侵蚀作用更强，形成较窄的河谷（Schumm和Ethridge，1994年）。然而，在自然界中，沿海平原下的深切河谷是在MIS 5e之后的海平面稳定和下降过程中共同作用的结果。在下降速率较低的地区，会形成多个埋藏阶地；而在下降速率较高的地区，多个河谷填充体可能会合并。这一现象在墨西哥湾北部平原（Blum等人，2013年）、Po三角洲（Amorosi等人，2017年）、莱茵-默兹三角洲（Busschers等人，2007年）以及日本关东平原（Ishihara和Sugai，2017年）都有记录。在许多现有的深切河谷模型中，海平面均衡变化、GIA和构造活动并未被单独评估，构造影响仅被定性分析。因此，使用GIA、基岩地质和大陆架坡度相似的现代类比进行对比研究可能有助于分离构造影响。
在日本群岛，沿海平原分布在大约50条主要河流沿岸，这些平原下方存在MIS 2之前形成的深切河谷（田边等人，2023年）。沿中央构造线（MTL），这条断层将日本岛屿的地质结构分为北部和南部区域，存在受活跃断层影响的深切河谷。特别是Kiisuido海峡周围的地区、德岛平原（西部）和和歌山平原（东部）与大陆架边缘的距离相等，且受到相似的GIA条件影响（Okuno等人，2014年）。这两个平原的深切河谷都朝向MTL活跃断层系统倾斜（Furuta，2005年；Kawamura，2006年；田边和Ishihara，2023年）。河谷壁由中生代基底岩石构成，河谷底部主要由第四纪沉积物覆盖（Mizuno等人，1999年；Haneda等人，2025年）。在两个平原中，全新世地层的底部主要由上更新世砾石组成，末次冰盛期（LGM）期间的河床坡度和沉积物组成也相似（田边和Ishihara，2023年；田边等人，2023年；Haneda等人，2025年）。因此，GIA效应、基岩地质、磨蚀物质和大陆架坡度对于这两个平原来说是相当的。相比之下，晚更新世以来的下沉速率不同，德岛平原的下沉速率高达1.2米/千年（Nakanishi等人，2002年），而和歌山平原的下沉速率仅为0.4米/千年（田边和Ishihara，2023年）。因此，这些平原为在其他条件相似的情况下研究构造影响提供了自然实验室。
在本研究中，我们利用高密度的钻孔记录数据详细分析了德岛平原下深切河谷的形态。然后，我们对德岛平原和和歌山平原的河谷形态进行了多方面的比较，以明确构造活动对深切河谷发育的影响。
区域背景
区域背景
Kiisuido海峡宽30至50公里，位于本州岛和四国岛之间（图1，图2）。其北部边缘是MTL活跃断层系统，这是一个右旋逆断层。该断层系统延伸360公里，是日本群岛中最长的活跃断层系统，也是将日本地理上分为北部和南部区域的更大MTL的一部分（Okada，2020年）。MTL断层系统的活动程度因段落而异，但其
材料与方法
本研究使用的大部分钻孔记录是在建筑施工过程中为确认地基而获得的。这些记录包括粒径、沉积结构、颜色、化石含量和N值等信息。N值的最大值为50，是衡量地面硬度的指标，与圆锥贯入试验结果有很好的相关性（“N值的故事”编辑委员会，1998年）。
在本研究中，我们使用了来自德岛平原和中部的3457个钻孔记录
横截面解释
在德岛平原，深切河谷的轴线位于平原的北部，与MTL活跃断层系统平行（Furuta，2005年）。我们根据体素模型生成了两个横截面：一个平行于河谷轴线（XX′截面），另一个垂直于轴线（YY′截面）（图3，图4）。
在XX′截面中，向海一侧的岩相从下到上依次为基底砾石层（BG）、下部砂-泥层（LSM）和中部泥层
讨论
吉野河口到大陆架边缘的距离为72公里，Kino河口到大陆架边缘的距离为79公里，两者几乎相当（田边等人，2023年）（图2）。吉野河（图5）和Kino河（图9）的河谷壁由MTL活跃断层系统以北的白垩纪Izumi群的互层砂岩和泥岩构成，南部则由白垩纪Sanbagawa带的结晶片岩构成。河谷底部主要由上更新世砾石组成
结论
在本研究中，我们利用3457个钻孔记录来阐明德岛平原上深切河谷的形态，以及末次冰盛期后序列中软沉积物的厚度分布和K-Ah火山灰的分布。然后我们将这些发现与和歌山平原的深切河谷形态进行了比较。主要结论如下：
(1)德岛平原下方是吉野河深切河谷，形成于末次冰盛期之前。该河谷呈现出不对称的河谷结构
作者贡献声明
田边修：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 初稿，可视化，验证，正式分析，数据管理，方法研究，项目管理，资金获取，概念构思。石原良郎：撰写 – 审稿与编辑，可视化，正式分析，数据管理。西山健一：撰写 – 审稿与编辑，数据管理。佐藤良树：撰写 – 审稿与编辑。
致谢
本研究得到了日本先进工业科学技术机构（AIST）的“日本沿海地区地质和活跃断层调查项目”的资助。我们感谢Geo-Research Institute有限公司在提供钻孔记录数据及其转换为XML格式方面的协助。同时，我们也衷心感谢NEXCO West以及德岛县的鸣门市和阿波市在合作方面的支持
