Морские изотопные стадии

Морские изотопные стадии ( MIS ), морские кислородно-изотопные стадии или кислородно-изотопные стадии ( OIS ) — это чередующиеся теплые и холодные периоды в палеоклимате Земли , выведенные из данных об изотопах кислорода, полученных из глубоководных образцов керна . Двигаясь назад от настоящего момента, который является MIS 1 в шкале, стадии с четными номерами имеют высокие уровни кислорода-18 и представляют холодные ледниковые периоды, в то время как стадии с нечетными номерами имеют низкие показатели кислорода-18, представляющие теплые межледниковые интервалы. Данные получены из остатков пыльцы и фораминифер ( планктона ) в пробуренных морских осадочных кернах, сапропелях и других данных, которые отражают исторический климат; они называются прокси .

Временная шкала MIS была разработана на основе пионерской работы Чезаре Эмилиани в 1950-х годах и в настоящее время широко используется в археологии и других областях для датирования в четвертичном периоде (последние 2,6 миллиона лет), а также для предоставления наиболее полных и лучших данных по этому периоду для палеоклиматологии или изучения раннего климата Земли, ^[1] представляя собой «стандарт, с которым мы соотносим другие записи о климате четвертичного периода». ^[2] Работа Эмилиани, в свою очередь, зависела от предсказания Гарольда Юри в статье 1947 года о том, что соотношение между изотопами кислорода-18 и кислорода-16 в кальците , основном химическом компоненте раковин и других твердых частей широкого спектра морских организмов, должно меняться в зависимости от преобладающей температуры воды, в которой образовался кальцит. ^[3]

Было идентифицировано более 100 стадий, в настоящее время уходящих примерно на 6 миллионов лет назад, и шкала может в будущем достичь 15 миллионов лет назад. Некоторые стадии, в частности MIS 5, делятся на подстадии, 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. представляют пики и провалы записи на еще более детальном уровне. Для более поздних периодов все более точное разрешение времени продолжает разрабатываться. ^[4]

В 1957 году Эмилиани перешел в Университет Майами , чтобы получить доступ к судам и оборудованию для бурения кернов, и начал бурить в Карибском море и собирать данные кернов. Еще один важный прогресс произошел в 1967 году, когда Николас Шеклтон предположил, что колебания со временем в морских изотопных соотношениях, которые стали очевидны к тому времени, были вызваны не столько изменениями температуры воды, как думал Эмилиани, сколько изменениями в объеме ледяных щитов, которые при расширении поглощали более легкий изотоп кислорода-16 вместо более тяжелого кислорода-18. ^[5] Было обнаружено, что циклы в изотопном соотношении соответствуют наземным свидетельствам ледниковых и межледниковых периодов. Затем график всей серии стадий выявил неожиданные наступления и отступления льда, а также заполнил детали стадиальных и интерстадиальных периодов .

Более поздние образцы ледяных кернов сегодняшнего ледникового льда подтвердили циклы посредством исследований древнего отложения пыльцы . В настоящее время ряд методов делают возможными дополнительные детали. Сопоставление стадий с названными периодами продолжается 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 для плио-плейстоцена . ^[6] В настоящее время считается, что изменения в размере основных ледяных щитов , таких как исторический Лаврентийский ледяной щит Северной Америки, являются основным фактором, определяющим изменения в соотношениях изотопов кислорода. ^[7]

Данные MIS также соответствуют астрономическим данным циклов Миланковича орбитального воздействия или эффектам изменений инсоляции, вызванных циклическими небольшими изменениями наклона оси вращения Земли – «орбитальной теории». Действительно, то, что данные MIS так хорошо соответствовали теории Миланковича, которую он сформировал во время Первой мировой войны, было ключевым фактором в том, что теория получила всеобщее признание, несмотря на некоторые оставшиеся проблемы в определенных точках, в частности, так называемую проблему 100 000 лет . Для относительно недавних периодов данные радиоуглеродного датирования и дендрохронологии также подтверждают данные MIS. ^[8] Осадки также приобретают осадочную остаточную намагниченность , что позволяет коррелировать их с геомагнитными инверсиями Земли . Для более старых образцов керна отдельные годовые отложения обычно не могут быть различимы, и датировка берется из геомагнитной информации в кернах. ^[9] Другая информация, особенно в отношении соотношений газов, таких как углекислый газ в атмосфере, предоставляется анализом ледяных кернов .

TheПроект SPECMAP , финансируемый Национальным научным фондом США , создал одну стандартную хронологию для записей изотопов кислорода , хотя есть и другие. Эта хронология высокого разрешения 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 бы содержаться в одной изотопной записи. ^[10] Другим крупным исследовательским проектом, финансируемым правительством США в 1970-х и 1980-х годах, был проект «Климат: долгосрочное исследование, картирование и прогнозирование» (CLIMAP), который в значительной степени преуспел в своей цели по созданию карты глобального климата в период последнего ледникового максимума , около 18 000 лет назад, при этом 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 сделать «великий синтез», наиболее известный по статье 1976 года « Изменения в орбите Земли: задатки ледниковых периодов » (в журнале Science ), написанной Дж. Д. Хейсом, Шеклтоном и Джоном Имбри , которая до сих пор широко принята и охватывает временную шкалу MIS и причинно-следственный эффект орбитальной теории. ^[11]

В 2010 году Подкомиссия по четвертичной стратиграфии Международной комиссии по стратиграфии отказалась от других списков дат MIS и начала использовать Lisiecki & Raymo (2005) LR04 Benthic Stack, с обновлениями. Он был составлен Лоррейн Лисецки и Морин Реймо . ^[12]

Ниже приведены даты начала (кроме подэтапов MIS 5) самого последнего MIS (Lisiecki & Raymo 2005, LR04 Benthic Stack ). Цифры в тысячах лет назад взяты с веб-сайта Лисецкого. ^[13] Числа для подэтапов в MIS 5 обозначают пики подэтапов, а не границы.

Дата начала МИС

• MIS 1 – 14 тыс. лет назад, конец позднего дриаса отмечает начало голоцена . Дата LR04 14 тыс. лет назад должна была учитывать менее изученные временные интервалы, и общепринятая дата 11,7 тыс. лет назад является предпочтительной. ^[14]
• MIS 2 – 29 ( последний ледниковый максимум )
• MIS 3 – 57 ^[a] (MIS 2-4 называется последним ледниковым периодом , висконсинским оледенением в Северной Америке, вейхзеловским оледенением в Северной Европе)
• МИС 4 – 71
• MIS 5–130, обычно подразделяются на a–e:
  • MIS 5a – 82 (пик межледникового подэтапа)
  • MIS 5b – 87 (пик ледникового подэтапа)
  • MIS 5c – 96 (пик межледникового подэтапа)
  • MIS 5d – 109 (пик ледникового подэтапа)
  • MIS 5e – 123 (пик последнего межледниковья , также известного как эемское среди других названий)
• MIS 6 – 191 ( Предпоследний ледниковый период , также называемый иллинойским ледниковым периодом в Северной Америке, позднее саальским ледниковым периодом в Северной Европе и позднее волстонским ледниковым периодом в Британии)
• MIS 7 – 243 (межледниковье Эвели в Британии)
• MIS 8–300 (ранний волстонский период в Великобритании)
• MIS 9 – 337 ( межледниковье Пурфлит в Британии) ^[16]
• МИС 10 – 374
• MIS 11 – 424 ( хокснийское межледниковье в Британии и голштинское межледниковье в Центральной Европе)
• MIS 12 – 478 ( Английское оледенение в Британии, Эльстерское оледенение в Северной Европе)
• МИС 13 – 524
• МИС 14 – 563
• МИС 15 – 621
• МИС 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, начиная с 2,614 миллиона лет назад.

Ниже приведены даты начала самого последнего MIS, в тыс. лет назад (тысячи лет назад). Первые цифры получены Aitken & Stokes из Bassinot et al. (1994), а цифры в скобках являются альтернативными оценками от Martinson et al. для стадии 4, а для остальных — цифрами SPECMAP из Imbrie et al. (1984). Для стадий 1–16 цифры SPECMAP находятся в пределах 5 тыс. лет назад от цифр, приведенных здесь. Все цифры до MIS 21 взяты из Aitken & Stokes, Таблица 1.4, за исключением подстадий 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, включает эемский ярус ; обычно подразделяется на подъярусы от a до 5e:
  • МИС 5а – 84,74
  • МИС 5б – 92,84
  • МИС 5с – 105,92
  • МИС 5д – 115.105
  • МИС 5е – 130.115
• МИС 6 – 190
• МИС 7 – 244
• МИС 8 – 301
• МИС 9 – 334
• МИС 10 – 364
• MIS 11 427, наиболее похож на MIS 1.
• МИС 12 – 474
• МИС 13 – 528
• МИС 14 – 568
• МИС 15 – 621
• МИС 16 – 659
• МИС 17 – 712 (689)
• МИС 18 – 760 (726)
• МИС 19 – 787 (736)
• МИС 20 – 810 (763)
• МИС 21 – 865 (790)

Некоторые более древние стадии, в млн лет назад: ^[18]

• MIS 22 – 1,03 млн лет назад, ознаменовало конец бавельского периода в Европе.
• MIS 62 – 1.75, конец Тиглиана
• MIS 103 – 2,588, конец плиоцена и начало плейстоцена по шкале времени INQUA (более ранние определения указывали это изменение в 1,806 млн лет назад – дата MIS не изменилась)

• Хронология оледенения
• Геологический температурный рекорд
• Палеотермометр
• антропоцен
• Морская терраса
• Ледяной керн

• Эйткен, Мартин Дж. и Стокс, Стивен, в книге Тейлора, Ройала Эрвина Тейлора и Эйткен, Мартина Джима (редакторы), Хронометрическое датирование в археологии , Глава 1, 1997, Birkhäuser, ISBN 0-306-45715-6 , ISBN 978-0-306-45715-9 , Google Books  
• Эндрюс, Джон Т., «Датирование ледниковых событий и их корреляция с глобальным изменением климата», в Noller, Jay S., Sowers, Janet M., Lettis, William R. (редакторы), Четвертичная геохронология: методы и приложения , 2000, Американский геофизический союз, ISBN 0-87590-950-7 , ISBN 978-0-87590-950-9 ,  
• «Краткий», Огг, Джеймс Джордж, Огг, Габи, Градштейн FM, Краткая геологическая шкала времени , 2008, Cambridge University Press, 2008, ISBN 0-521-89849-8 , ISBN 978-0-521-89849-2  
• Кронин, Томас М., Палеоклимат: понимание изменения климата в прошлом и настоящем , Columbia University Press, 2010, ISBN 0-231-14494-6 , ISBN 978-0-231-14494-0 , Google Books  
• Петтит, Пол; Уайт, Марк (2012). Британский палеолит: человеческие общества на краю плейстоценового мира . Абингдон, Великобритания: Routledge. ISBN 978-0-415-67455-3.
• Сауэрс, Джанет М., «Связь четвертичных форм рельефа и отложений с глобальным изменением климата», в Noller, Jay S., Sowers, Janet M., Lettis, William R. (редакторы), Четвертичная геохронология: методы и приложения , 2000, Американский геофизический союз, ISBN 0-87590-950-7 , ISBN 978-0-87590-950-9 ,  
• Райт, Джеймс Д., «Глобальное изменение климата в записях морских стабильных изотопов», в Noller, Jay S., Sowers, Janet M., Lettis, William R. (редакторы), Четвертичная геохронология: методы и приложения , 2000, Американский геофизический союз, ISBN 0-87590-950-7 , ISBN 978-0-87590-950-9 , google books ^{[ постоянная нерабочая ссылка ]}  

• 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.

• Морской изотопный подэтап 5e и эмское межледниковье, Нью-Джерси Шеклтон , 2003 г.
• 650 000 лет концентрации парниковых газов, RealClimate , 2005
• Изменчивость ледников за последние два миллиона лет, П. Хайберс , 2007
• Полярная палеоклиматическая характеристика морской изотопной стадии 31, Рид Шерер , 2007 г.
• Океаническое воздействие на межледниковье 11-й стадии морского изотопного состава, 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 уровень углекислого газа был таким высоким: 15 миллионов лет назад, Арадхна Трипати , 2009 г.
• NCDC США
• НАСА СПЕККАРТА
• Глобальная хроностратиграфическая корреляционная таблица за последние 2,7 млн ​​лет, версия 2010 г., Международная комиссия по стратиграфии