Морские изотопные стадии ( MIS ), морские кислородно-изотопные стадии или кислородные изотопные стадии ( OIS ) - это чередующиеся теплые и прохладные периоды в палеоклимате Земли , выведенные из данных изотопов кислорода, отражающие изменения температуры, полученные из данных из глубоководных образцов керна . Если двигаться в обратном направлении от настоящего, то есть MIS 1 по шкале, этапы с четными номерами имеют высокий уровень кислорода-18 и представляют холодные ледниковые периоды, в то время как этапы с нечетными номерами являются низкими на фигурах кислорода-18, представляя теплые межледниковые интервалы. . Данные получены из пыльцы иостатки фораминифер ( планктон ) в пробуренных кернах морских отложений , сапропелях и других данных, отражающих исторический климат; они называются прокси .
Шкала времени MIS была разработана на основе новаторской работы Чезаре Эмилиани в 1950-х годах и в настоящее время широко используется в археологии и других областях для выражения датировки в четвертичный период (последние 2,6 миллиона лет), а также для предоставления наиболее полных и достоверных данных. для этого периода для палеоклиматологии или изучения раннего климата Земли, [1] представляя «стандарт, с которым мы коррелируем другие записи четвертичного климата». [2] Работа Эмилиани, в свою очередь, зависела от предсказания Гарольда Ури в статье 1947 года о соотношении изотопов кислорода-18 и кислорода-16 в кальците , основном химическом компоненте оболочек и других твердых частях широкого диапазона морские организмы, должны варьироваться в зависимости от преобладающей температуры воды, при которой образовался кальцит. [3]
Выявлено более 100 стадий, возраст которых в настоящее время составляет около 6 миллионов лет, а в будущем масштаб может достигнуть 15 млн лет назад. Некоторые стадии, в частности MIS 5, разделены на подэтапы, такие как «MIS 5a», где 5 a, c и e являются теплыми, а b и d - холодными. Также может использоваться числовая система для обозначения «горизонтов» (событий, а не периодов), например, MIS 5.5 представляет пиковую точку MIS 5e, а 5.51, 5.52 и т. Д. Представляет пики и впадины записи в неподвижном состоянии. более подробный уровень. В последнее время продолжает развиваться все более точное определение времени. [4]
Разработка шкалы времени
В 1957 году Эмилиани перешел в Университет Майами, чтобы получить доступ к судам и оборудованию для колонкового бурения, и начал бурить в Карибском бассейне и собирать данные по керну. Еще одно важное достижение произошло в 1967 году, когда Николас Шеклтон предположил, что колебания во времени соотношений морских изотопов, которые стали очевидными к тому времени, были вызваны не столько изменениями температуры воды, как думал Эмилиани, сколько изменениями ее объема. ледяных щитов, которые при расширении поглощали более легкий изотоп кислорода-16, а не более тяжелый кислород-18. [5] Было обнаружено, что циклы в соотношении изотопов соответствуют наземным свидетельствам ледников и межледниковий. Затем график всей серии этапов выявил неожиданные наступления и отступления льда, а также заполнил детали стадионов и межстадиалов .
Более свежие образцы ледяных кернов сегодняшнего ледникового льда подтвердили циклы посредством исследований древних отложений пыльцы . В настоящее время ряд методов делают возможными дополнительные детали. Сопоставление стадий с названными периодами происходит по мере открытия новых дат и геологического изучения новых регионов. Морские изотопные записи кажутся более полными и подробными, чем любые наземные эквиваленты, и позволили определить хронологию оледенения плио-плейстоцена . [6] В настоящее время считается, что изменение размера основных ледниковых щитов, таких как исторический Лаурентидский ледниковый щит Северной Америки, является основным фактором, определяющим вариации в соотношении изотопов кислорода. [7]
Данные MIS также соответствует астрономическим данным Миланковича циклов в орбитальном принуждая или последствия изменений в инсоляции , вызванных циклическими незначительных изменениями наклона оси вращения Земли - в «орбитальную теорию». Действительно, то, что данные MIS совпадали с теорией Миланковича, которую он сформировал во время Первой мировой войны, было ключевым фактором в теории, получившей всеобщее признание, несмотря на некоторые оставшиеся проблемы в определенных точках, в частности, так называемую проблему 100000 лет . Для относительно недавних периодов данные радиоуглеродного датирования и дендрохронологии также подтверждают данные MIS. [8] Осадки также приобретают остаточную намагниченность осадконакопления, которая позволяет им коррелировать с геомагнитными инверсиями Земли . Для более старых образцов керна обычно невозможно выделить отдельные годовые отложения, и датировка берется из геомагнитной информации в кернах. [9] Другая информация, особенно в отношении соотношений газов, таких как углекислый газ, в атмосфере, предоставляется путем анализа ледяных кернов .
В Проект SPECMAP , финансируемый Национальным научным фондом США , разработал одну стандартную хронологию длязаписей изотопов кислорода , хотя есть и другие. Эта хронология с высоким разрешением была получена из нескольких изотопных записей, затем составная кривая была сглажена, отфильтрована и настроена на известные циклы астрономических переменных. Использование ряда изотопных профилей было разработано для устранения «шумовых» ошибок, которые могли содержаться в одной изотопной записи. [10] Еще одним крупным исследовательским проектом, финансируемым правительством США в 1970-х и 1980-х годах, был « Климат: исследования, картографирование и прогнозирование на большие расстояния» (CLIMAP), который в значительной степени преуспел в достижении цели создания карты глобального климата на Последний ледниковый максимум , некоторые 18 000 лет назад, с некоторыми из исследований также направлены на климате около 120 тысяч лет назад, во время последнего межледниковья. Теоретические достижения и значительно улучшенные данные, доступные к 1970-м годам, позволили осуществить «великий синтез», наиболее известный из статьи 1976 года « Вариации земной орбиты: кардиостимулятор ледниковых периодов» (в науке ) Дж. Д. Хейса, Шеклтона и Джона. Имбри , который до сих пор широко распространен и охватывает шкалу времени MIS и причинный эффект орбитальной теории. [11]
В 2010 г. Подкомиссия по четвертичной стратиграфии Международной комиссии по стратиграфии исключила другие списки дат MIS и начала использовать обновленный бентосный стек Lisiecki & Raymo (2005) LR04. Его составили Лоррейн Лисецки и Морин Раймо . [12]
Этапы
Ниже приведены даты начала (помимо подэтапов MIS 5) самой последней MIS (Lisiecki & Raymo 2005, LR04 Benthic Stack ). Цифры тысячи лет назад взяты с сайта Лисецкого. [13] Цифры для подэтапов в MIS 5 обозначают пики подэтапов, а не границы.
- Дата начала MIS
- MIS 1 - 14 тыс. Лет назад, конец позднего дриаса знаменует начало голоцена . Дата LR04, равная 14 тыс. Лет назад, должна была соответствовать менее изученным временным интервалам, и предпочтительнее использовать общепринятую дату 11,7 тыс. Лет назад. [14]
- ИИС 2 - 29
- MIS 3 - 57 [a] (MIS 2-4 называется последним ледниковым периодом , висконсинским оледенением в Северной Америке, вейкселевским оледенением в Европе)
- МИС 4 - 71
- MIS 5 - 130, обычно подразделяются на a - e:
- МИС 5а - 82 (пик межледникового подэтапа)
- МИС 5б - 87 (пик ледникового подъяруса)
- МИС 5с - 96 (пик межледникового подэтапа)
- МИС 5д - 109 (пик ледникового подъяруса)
- MIS 5e - 123 (пик эемского межледниковья, или ипсвичского в Британии)
- MIS 6 - 191 ( иллинойский ледник в Северной Америке, заалийский в северной Европе и волстонский в Великобритании)
- MIS 7 - 243 (Aveley Interglacial в Великобритании)
- МИС 8 - 300
- MIS 9 - 337 ( Purfleet Interglacial в Великобритании) [16]
- МИС 10 - 374
- MIS 11 - 424 ( Хокснийское межледниковье в Британии)
- MIS 12 - 478 ( Anglian Glacial в Британии, Эльстерское оледенение в Северной Америке)
- ИИС 13 - 524
- ИИС 14 - 563
- МИС 15 - 621
- MIS 16 - 676
- МИС 17 - 712
- МИС 18 - 761
- MIS 19–790 ( разворот Брюнес – Матуяма )
- МИС 20 - 814
- МИС 21 - 866
Список продолжается до MIS 104, начатой 2,614 миллиона лет назад.
Старые версии
Ниже приведены даты начала предоставления самого последнего МИСА, в Кии (тысячи лет назад). Первые цифры получены Aitken & Stokes из Bassinot et al. (1994), в скобках приведены альтернативные оценки Martinson et al. для этапа 4, а для остальных - цифры SPECMAP у Imbrie et al. (1984). Для этапов 1–16 значения SPECMAP находятся в пределах 5 тыс. Лет назад от значений, приведенных здесь. Все цифры до MIS 21 взяты из Aitken & Stokes, Таблица 1.4, за исключением подэтапов MIS 5, которые взяты из Таблицы 1.1 Райта. [17]
- MIS 1 - 11 тыс. Лет назад, конец позднего дриаса знаменует начало голоцена , продолжающегося до настоящего времени.
- MIS 2-24 около последнего ледникового максимума
- МИС 3 - 60
- МИС 4 - 71 (74)
- MIS 5 - 130, включая Eemian ; обычно подразделяются на от a до e:
- МИС 5а - 84,74
- МИС 5б - 92,84
- МИС 5с - 105,92
- МИС 5д - 115.105
- МИС 5э - 130.115
- МИС 6 - 190
- МИС 7 - 244
- МИС 8 - 301
- ИИС 9 - 334
- МИС 10 - 364
- МИС 11 427, максимально похож на МИС 1.
- ИИС 12 - 474
- ИИС 13 - 528
- ИИС 14 - 568
- МИС 15 - 621
- MIS 16 - 659
- МИС 17 - 712 (689)
- МИС 18 - 760 (726)
- ИИС 19 - 787 (736)
- МИС 20 - 810 (763)
- МИС 21 - 865 (790)
Некоторые более старые стадии в млн лет назад (миллионы лет назад): [18]
- MIS 22 - 1.03 млн лет назад, знаменуя конец бавельского периода в Европе
- МИС 62 - 1,75, конец Тиглиана
- MIS 103 - 2,588, конец плиоцена и начало плейстоцена , по шкале времени INQUA (более старые определения помещают это изменение в 1,806 млн лет назад - дата MIS не затронута)
Смотрите также
- Хронология оледенения
- Геологический температурный рекорд
- Палеотермометр
- Антропоцен
- Морская терраса
- Ледяное ядро
Заметки
- ^ Петтитт и Уайт датируют MIS3 от 59000 до 24000 лет назад. Они говорят: «В земных летописи пять нелесных межстадиалов MIS3 были идентифицированы из голландских и немецких органических отложений, от самых старых до самых молодых, таких как Oerel, Glinde, Moershoofd / Moershoofd Complex, Hengelo (около 39-36000 лет назад) и Denekamp. (32–28 000 лет назад) интерстадиалы. В Британии был идентифицирован только один интерстадиал (по состоянию на 2012 г.), Аптон-Уоррен (около 44–42 000 лет назад) [15].
Цитаты
- ^ Райт, 427, 429; Эйткен и Стоукс (1997), 9-14
- ^ Sowers, 425
- ↑ Райт, 427
- ^ Aitken & Stokes (1997), 12; Райт, 429-431
- ^ Кронин, 120-121
- ↑ Райт, 431
- ↑ Эндрюс, 448
- ^ Aitken & Stokes (1997), 12-13; Райт, 431-432
- ^ Aitken & Stokes (1997), 10; Райт, 431
- ^ SPECMAP на сайте НАСА
- ^ Cronin, 121-122, 121 цитируется; Документ в формате PDF « Вариации земной орбиты: кардиостимулятор ледниковых периодов» (в науке ), Шеклтон и другие.
- ^ "История версий четвертичной хроностратиграфической диаграммы" . Подкомиссия по четвертичной стратиграфии. 2011 г.
- ^ Lisiecki, Lorraine E .; Раймо, Морин Э. (2005). «Стек плиоцен-плейстоцен из 57 глобально распределенных бентосных записей δ18O» . Палеоокеанография . 20 (1): н / д. Bibcode : 2005PalOc..20.1003L . DOI : 10.1029 / 2004PA001071 . ЛВП : 2027,42 / 149224 .
- ^ Электронное письмо от Лоррейн Лисецки
- ^ Pettitt и белый, стр. 294, 296, 374
- ^ Петитт и Уайт, стр. 106
- Перейти ↑ Aitken & Stokes (1997), стр. 14; Райт, стр. 6
- ^ все (MIS 22, 62, 103) из "Concise", рис. 15.6 и 15.7
Рекомендации
- Эйткен, Мартин Дж. И Стоукс, Стивен, у Тейлора, Рояла Эрвина Тейлора и Эйткена, Мартина Джима (редакторы), Хронометрическое датирование в археологии , Глава 1, 1997, Биркхойзер, ISBN 0-306-45715-6 , ISBN 978-0-306-45715-9 , Google Книги
- Эндрюс, Джон Т., «Датировка ледниковых явлений и их взаимосвязь с глобальным изменением климата», в Ноллер, Джей С., Соуэрс, Джанет М., Леттис, Уильям Р. (редакторы), Четвертичная геохронология: методы и приложения , 2000, американская Геофизический союз, ISBN 0-87590-950-7 , ISBN 978-0-87590-950-9 ,
- "Concise", Ogg, Джеймс Джордж, Ogg, Gabi, Gradstein FM, The Concise Geologic Time Scale , 2008, Cambridge University Press, 2008, ISBN 0-521-89849-8 , ISBN 978-0-521-89849-2
- Кронин, Томас М., Палеоклиматы: понимание изменения климата в прошлом и настоящем , Columbia University Press, 2010, ISBN 0-231-14494-6 , ISBN 978-0-231-14494-0 , книги Google
- Петтит, Пол; Белый, Марк (2012). Британский палеолит: человеческие общества на краю плейстоценового мира . Абингдон, Великобритания: Рутледж. ISBN 978-0-415-67455-3.
- Сауэрс, Джанет М., «Корреляция четвертичных форм рельефа и отложений с глобальным изменением климата», в Ноллер, Джей С., Сауэрс, Джанет М., Леттис, Уильям Р. (ред.), Четвертичная геохронология: методы и приложения , 2000, американская Геофизический союз, ISBN 0-87590-950-7 , ISBN 978-0-87590-950-9 ,
- Райт, Джеймс Д., «Глобальное изменение климата в отчетах о морских стабильных изотопах», в Ноллер, Джей С., Соуэрс, Джанет М., Леттис, Уильям Р. (редакторы), Четвертичная геохронология: методы и приложения , 2000, American Geophysical Союз, ISBN 0-87590-950-7 , ISBN 978-0-87590-950-9 , книги Google
дальнейшее чтение
- Коэн, К.М. и Гиббард, П.Л., Глобальная хроностратиграфическая корреляционная таблица за последние 2,7 миллиона лет (обновленная версия 2011 г.), Подкомиссия по четвертичной стратиграфии, Международная комиссия по стратиграфии: Кембридж.
Внешние ссылки
- Подъярус морских изотопов 5e и эемское межледниковье , Нью-Джерси Шеклтон , 2003 г.
- 650 000 лет концентрации парниковых газов , RealClimate , 2005 г.
- Изменчивость ледников за последние два миллиона лет , П. Хайберс , 2007 г.
- Полярная палеоклиматическая подпись морского изотопного яруса 31 , Рид Шерер , 2007 г.
- Океаническое воздействие на межледниковье на 11-й стадии морского изотопа , Александр Дж. Диксон, Кристофер Дж. Бир, Сиара Демпси, Марк А. Маслин, Джеймс А. Бендл, Эрин Л. МакКлимонт и Ричард Д. Панкост , 2009 г.
- Последний раз уровни углекислого газа были такими высокими: 15 миллионов лет назад , Арадна Трипати , 2009 г.
- NCDC США
- НАСА SPECMAP
- Глобальная хроностратиграфическая корреляционная таблица за последние 2,7 миллиона лет, версия 2010 г., Международная комиссия по стратиграфии