Стадии морских изотопов

5-миллионная история, представляющая Лисецки и Раймо (2005) LR04 Бентический штабель

Срезы осадочных кернов из Гренландии

Стадии морских изотопов ( MIS ), стадии морских изотопов кислорода или стадии изотопов кислорода ( OIS Земли ) — это чередующиеся теплые и холодные периоды в палеоклимате , полученные на основе данных об изотопах кислорода, полученных из глубоководных образцов керна . Возвращаясь к настоящему моменту, который соответствует шкале MIS 1, этапы с четными номерами имеют высокие уровни кислорода-18 и представляют собой холодные ледниковые периоды, тогда как этапы с нечетными номерами имеют низкие уровни кислорода-18, обозначая теплые межледниковые интервалы. . Данные получены из пыльцы и остатков фораминифер ( планктона ) в пробуренных кернах морских отложений , сапропелях и других данных, отражающих исторический климат; они называются прокси .

Временная шкала 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 определения датировки четвертичного периода (последние 2,6 миллиона лет), а также для предоставления наиболее полных и лучших данных. на тот период для палеоклиматологии или изучения раннего климата Земли, представляющий собой «стандарт, с которым мы соотносим другие климатические записи четвертичного периода». Работа Эмилиани, в свою очередь, зависела от предсказания Гарольда Юри в статье 1947 года о том, что соотношение изотопов кислорода-18 и кислорода-16 в кальците , основном химическом компоненте раковин и других твердых частей широкого спектра морских организмов, должно варьироваться в зависимости от преобладающей температуры воды, в которой образовался кальцит.

Было идентифицировано более 100 стадий, насчитывающих в настоящее время около 6 миллионов лет, а в будущем масштаб может достичь 15 миллионов лет назад. Некоторые этапы, 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 собой пиковую точку MIS 5e, а 5,51, 5,52 и т. д. представляет пики и минимумы записи при неподвижном состоянии. более подробный уровень. Для более поздних периодов продолжает разрабатываться все более точное разрешение времени.

Разработка графика

См. Также: Хронология оледенения.

Магазин образцов керна

В 1957 году Эмилиани переехал в Университет Майами , чтобы получить доступ к кораблям и оборудованию для колонкового бурения, и начал бурить в Карибском море и собирать данные по керну. Еще один важный шаг произошел в 1967 году, когда Николас Шеклтон предположил, что ставшие к тому времени очевидными колебания соотношений морских изотопов во времени были вызваны не столько изменениями температуры воды, как думал Эмилиани, сколько главным образом изменениями объема воды. ледниковых щитов, которые при расширении поглощали более легкий изотоп кислорода-16, а не более тяжелый кислород-18. Было обнаружено, что циклы соотношения изотопов соответствуют наземным свидетельствам ледниковых и межледниковых периодов. Затем график всей серии этапов выявил неожиданные наступления и отступления льда, а также заполнил детали стадиалов и интерстадиалов .

Более поздние образцы ледникового керна сегодняшнего ледникового льда подтвердили циклы посредством исследований древнего отложения пыльцы . В настоящее время ряд методов позволяют получить дополнительную детализацию. Сопоставление этапов с названными периодами происходит по мере открытия новых дат и геологического исследования новых регионов. временную шкалу оледенения плио-плейстоцена . Морские изотопные записи кажутся более полными и подробными, чем любые наземные эквиваленты, и позволили определить В настоящее время считается, что изменения в размерах основных ледниковых щитов , таких как исторический Лаврентидский ледниковый щит Северной Америки, являются основным фактором, определяющим изменения в соотношениях изотопов кислорода.

Данные МИС также совпадают с астрономическими данными о циклах Миланковича орбитального воздействия или эффектах изменений инсоляции, вызванных циклическими небольшими изменениями наклона оси вращения Земли - «орбитальной теории». Действительно, то, что данные MIS соответствовали теории Миланковича, которую он сформировал во время Первой мировой войны, стало ключевым фактором в том, что теория получила всеобщее признание, несмотря на некоторые остающиеся проблемы в определенные моменты, в частности, так называемую проблему 100 000 лет . За относительно недавние периоды данные радиоуглеродного датирования и дендрохронологии также подтверждают данные МИС. Отложения также приобретают остаточную намагниченность , что позволяет коррелировать их с инверсиями геомагнитного поля Земли . Для более старых образцов керна отдельные годовые отложения обычно невозможно различить, и датировка берется на основе геомагнитной информации в кернах. Другая информация, особенно о соотношении газов, таких как углекислый газ, в атмосфере, предоставляется анализом ледяных кернов .

The Проект SPECMAP , финансируемый Национальным научным фондом США , разработал одну стандартную хронологию записей изотопов кислорода , хотя существуют и другие. Эта хронология с высоким разрешением была получена на основе 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. Еще одним крупным исследовательским проектом, финансируемым правительством США в 1970-х и 1980-х годах, был «Климат: долгосрочные исследования, картографирование и прогнозирование» (CLIMAP), который в значительной степени преуспел в достижении своей цели по созданию карты глобального климата во время последнего ледникового периода. Максимум , около 18 000 лет назад, причем некоторые исследования также были направлены на климат около 120 000 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 журнале «Наука ») Дж. Д. Хейса, Шеклтона и Джона. Имбри , которая до сих пор широко распространена и охватывает временную шкалу МИС и причинный эффект орбитальной теории.

In 2010 the Subcommission on Quaternary Stratigraphy of the International Commission on Stratigraphy dropped other lists of MIS dates and started using the Lisiecki & Raymo (2005) LR04 Benthic Stack, as updated. This was compiled by Lorraine Lisiecki and Maureen Raymo.

Stages

Further information: Timeline of glaciation § Uncertain correlations

Marine core sections from the South Atlantic, about a million years old

The following are the start dates (apart from MIS 5 sub-stages) of the most recent MIS (Lisiecki & Raymo 2005, LR04 Benthic Stack). The figures, in thousands of years ago, are from Lisiecki's website. Numbers for substages in MIS 5 denote peaks of substages rather than boundaries.

MIS     Start date

• MIS 1 – 14 kya, end of the Younger Dryas marks the start of the Holocene. The LR04 date of 14 kya had to accommodate less well studied time intervals, and the generally accepted date of 11.7 kya is to be preferred.
• MIS 2 – 29 (Last Glacial Maximum)
• MIS 3 – 57 (MIS 2-4 is called the Last Glacial Period, Wisconsinan glaciation in North America, Weichselian glaciation in northern Europe)
• MIS 4 – 71
• MIS 5 – 130, usually sub-divided into a to e:
  • MIS 5a – 82 (peak of interglacial sub-stage)
  • MIS 5b – 87 (peak of glacial sub-stage)
  • MIS 5c – 96 (peak of interglacial sub-stage)
  • MIS 5d – 109 (peak of glacial sub-stage)
  • MIS 5e – 123 (peak of Last Interglacial, also known as the Eemian among other names)
• MIS 6 – 191 (Penultimate Glacial Period, also called Illinoian glacial in North America, later Saalian in northern Europe and later Wolstonian in Britain)
• MIS 7 – 243 (Aveley Interglacial in Britain)
• MIS 8 – 300 (early Wolstonian in Britain)
• MIS 9 – 337 (Purfleet Interglacial in Britain)
• MIS 10 – 374
• MIS 11 – 424 (Hoxnian Interglacial in Britain, and Holstein Interglacial in Central Europe)
• MIS 12 – 478 (Anglian Glacial in Britain, Elster glaciation in northern Europe)
• MIS 13 – 524
• MIS 14 – 563
• MIS 15 – 621
• MIS 16 – 676
• MIS 17 – 712
• MIS 18 – 761
• MIS 19 – 790 (Brunhes–Matuyama reversal)
• MIS 20 – 814
• MIS 21 – 866

The list continues to MIS 104, beginning 2.614 million years ago.

Older versions

The following are the start dates of the most recent MIS, in kya (thousands of years ago). The first figures are derived by Aitken & Stokes from Bassinot et al. (1994), with the figures in parentheses alternative estimates from Martinson et al. for stage 4 and for the others the SPECMAP figures in Imbrie et al. (1984). For stages 1–16 the SPECMAP figures are within 5 kya of the figures given here. All figures up to MIS 21 are taken from Aitken & Stokes, Table 1.4, except for the sub-stages of MIS 5, which are from Wright's Table 1.1.

• MIS 1 – 11 kya, end of the Younger Dryas marks the start of the Holocene, continuing to the present
• MIS 2 – 24 near Last Glacial Maximum
• MIS 3 – 60
• MIS 4 – 71 (74)
• MIS 5 – 130, includes the Eemian; usually sub-divided into a to 5e:
  • MIS 5a – 84.74
  • MIS 5b – 92.84
  • MIS 5c – 105.92
  • MIS 5d – 115.105
  • MIS 5e – 130.115
• MIS 6 – 190
• MIS 7 – 244
• MIS 8 – 301
• MIS 9 – 334
• MIS 10 – 364
• MIS 11 427, the most similar to MIS 1.
• MIS 12 – 474
• MIS 13 – 528
• MIS 14 – 568
• MIS 15 – 621
• MIS 16 – 659
• MIS 17 – 712 (689)
• MIS 18 – 760 (726)
• MIS 19 – 787 (736)
• MIS 20 – 810 (763)
• MIS 21 – 865 (790)

Some older stages, in mya (millions of years ago):

• MIS 22 – 1.03 mya, marking the end of the Bavelian period in Europe
• MIS 62 – 1.75, end of the Tiglian
• MIS 103 – 2.588, end of the Pliocene and start of the Pleistocene, on the INQUA time scale (older definitions put this change at 1.806 mya – the MIS date is unaffected)

See also

• Timeline of glaciation
• Geologic temperature record
• Paleothermometer
• Anthropocene
• Marine terrace
• Ice core

References

• Aitken, Martin J and Stokes, Stephen, in Taylor, Royal Ervin Taylor and Aitken, Martin Jim (eds), Chronometric dating in archaeology, Chapter 1, 1997, Birkhäuser, ISBN 0-306-45715-6, ISBN 978-0-306-45715-9, google books
• Andrews, John T., "Dating Glacial Events and Correlation to Global Climate Change", in Noller, Jay S., Sowers, Janet M., Lettis, William R. (eds), Quaternary geochronology: methods and applications, 2000, American Geophysical Union, ISBN 0-87590-950-7, ISBN 978-0-87590-950-9,
• "Concise", Ogg, James George, Ogg, Gabi, Gradstein F. M., The Concise Geologic Time Scale, 2008, Cambridge University Press, 2008, ISBN 0-521-89849-8, ISBN 978-0-521-89849-2
• Cronin, Thomas M., Paleoclimates: understanding climate change past and present, Columbia University Press, 2010, ISBN 0-231-14494-6, ISBN 978-0-231-14494-0, google books
• Pettit, Paul; White, Mark (2012). The British Palaeolithic: Human Societies at the Edge of the Pleistocene World. Abingdon, UK: Routledge. ISBN 978-0-415-67455-3.
• Sowers, Janet M., "Correlating Quaternary Landforms and Deposits to Global Climate Change", in Noller, Jay S., Sowers, Janet M., Lettis, William R. (eds), Quaternary geochronology: methods and applications, 2000, American Geophysical Union, ISBN 0-87590-950-7, ISBN 978-0-87590-950-9,
• Wright, James D., "Global Climate Change in Marine Stable Isotope Records", in Noller, Jay S., Sowers, Janet M., Lettis, William R. (eds), Quaternary geochronology: methods and applications, 2000, American Geophysical Union, ISBN 0-87590-950-7, ISBN 978-0-87590-950-9, google books

Further reading

• Cohen, K.M. and Gibbard, P.L., Global chronostratigraphical correlation table for the last 2.7 million years (updated version 2011), Subcommission on Quaternary Stratigraphy, International Commission on Stratigraphy: Cambridge.

External links

• Marine Isotope Substage 5e and the Eemian Interglacial, NJ Shackleton, 2003
• 650,000 years of greenhouse gas concentrations, RealClimate, 2005
• Glacial variability over the last two million years, P Huybers, 2007
• The polar paleoclimate signature of Marine Isotope Stage 31, Reed Scherer, 2007
• Oceanic forcing of the Marine Isotope Stage 11 interglacial, Alexander J. Dickson , Christopher J. Beer , Ciara Dempsey , Mark A. Maslin , James A. Bendle , Erin L. McClymont & Richard D. Pancost, 2009
• Last Time Carbon Dioxide Levels Were This High: 15 Million Years Ago, Aradhna Tripati, 2009
• US NCDC
• NASA SPECMAP
• Global chronostratigraphical correlation table for the last 2.7 million years, v.2010, International Commission on Stratigraphy