Interested Article - Морская изотопная стадия

Изменения δ ¹⁸ O (правая шкала) в ракушках бентосных микроорганизмов, переведенные в колебания темпеатуры, полученные из кернов станции Восток (левая шкала). На картинке показано, как миллион лет назад сменились ледниковые циклы: вместо 41 тысяч лет, их продолжительность стала 100 тысяч лет, см. Циклы Миланковича .

Морские изотопные стадии 1−13. По оси абсцисс — тыс. лет, по оси ординат — δ ¹⁸ O в промилле (‰)

Морские изотопные стадии (справа) в хронологической шкале изменения климатических показателей северного полушария за последние 47,5 тыс. лет (хронология показана в системе записи времени «до нашей эры» ). Левее шкалы МИС — осцилляции Дансгора — Эшгера , ещё левее — события Хайнриха

Содержание атмосферного CO ₂ и глобальный объём льда (по изменению δ ¹⁸ O в бентосных фораминиферах ) за последние 800 тыс. лет.

Морские изотопные стадии или МИС (в англоязычной литературе MIS, marine isotope stage), также изотопно-кислородные стадии (oxygen isotope stages) отражают изотопные вариации кислорода, наблюдаемые в морских осадочных отложениях , озёрных отложениях и ледниковых толщах . В основе выделения стадий лежит закономерное изменение соотношения между изотопами кислорода морской воды при климатических изменениях . В совокупности эти стадии формируют шкалу, которая используется как инструмент построения глобальных и межрегиональных геохронологических корреляций .

Основы

Изменения климата приводят к изменению количества воды, запасённой в ледниках. При замерзании воды возникают эффекты фракционирования : вода, содержащая изотоп кислорода ¹⁶ O, и вода с изотопом ¹⁸ O замерзают с разной скоростью, что изменяет δ ¹⁸ O (см. также ) — измеряемую в промилле (‰) величину, производную от отношения ¹⁸ О/ ¹⁶ О. Во время холодных периодов растут ледники, они изымают воду из Мирового океана , а так как вода с ¹⁶ O переходит в лёд быстрее, чем вода с ¹⁸ O, то в Мировом океане остаётся больше ¹⁸ О, и δ ¹⁸ O увеличивается. Во время тёплых периодов ледники тают и δ ¹⁸ O уменьшается. Таким образом, история изменения δ ¹⁸ O отражает историю изменения климата на Земле и выступает в качестве заменителя (прокси) непосредственных измерений температуры .

Историю изменения δ ¹⁸ O можно извлечь из кернов ледников, пыльцы наземных растений в озёрных отложениях, или ракушек морских бентосных организмов, например, фораминифер , живущих при постоянной температуре придонной воды (±1°С) и отражающих образование или таяние ледников. Планктонные же фораминиферы «записывают» изменение температуры и солёности .

История

Впервые морские изотопные стадии были введены Чезаре Эмилиани , который в 1955 году показал, как менялся изотопный состав кислорода с течением времени в планктонных фораминиферах из буровых кернов Карибского моря . Работа Эмилиани, в свою очередь, была продолжением исследования Гарольда Юри , выпущенном в виде статьи в 1947 году о соотношении изотопов кислорода-18 и кислорода-16 в кальците — основном химическом компоненте раковин и других твёрдых частей различных морских организмов, которое варьируется в зависимости от преобладающей температуры воды, при которой образовался минерал . Первоначально предполагалось, что изменение изотопного состава отражает изменение палеотемпературы, однако позже было установлено, что это изменение объёма льда на суше , поскольку, помимо температуры, на изотопное фракционирование влияют другие факторы (в первую очередь, приток пресных вод ).

Схема нумерации

Эмилиани предложил схему нумерации: стадии нумеруются в сторону более древних стадий (МИС 1 для голоцена ), нечётные номера для тёплых стадий , чётные — для холодных . Эта схема совершенствовалась — например, были выделены подстадии 5a-5e — и углублялась. После достижения начала четвертичного периода и номера 104, для более глубоких стадий Шеклтон предложил нумеровать стадии отдельно для каждой геомагнитной хроны (интервал геомагнитной полярности). Например, первая холодная стадия геомагнитной хроны Sidufjall называется Si2, а первая холодная стадия между хронами Sidufjall и Thvera называется ST2 .

Примечания

↑ Панин А.В. . — М. : Географический факультет МГУ, 2014. — С. 87−97. — 116 с.
Neil Roberts. . — Third. — Plymouth: Wiley-Blackwell, 2013. — С. 355. — 384 с. — ISBN 978-1-4051-5521-2 .
// Геологический словарь : [в 3 т.] / гл. ред. О. В. Петров . — 3-е изд., перераб. и доп. — СПб. : ВСЕГЕИ , 2010—2012.
↑ Н.Г. Нургалиева. (рус.) (PDF) с. 4—6, 14. Казанский ун-т (2017).
Николаев С.Д. Методы палеогеографических реконструкций / Под редакцией П.А. Каплина, Т.А. Яниной. — М. : Географический факультет МГУ, 2010. — 430 с.
↑ Николаев С.Д. / Каревская И.А., Панин А.В.. — Географический факультет МГУ, 2012. — 200 с.
Shackleton, N.J., Hall, M.A., and Pate, D. (англ.) (PDF) 337–355. In Pisias, N.G., Mayer, L.A., Janecek, T.R., Palmer-Julson, A., and van Andel, T.H. (Eds.), Proc. ODP, Sci. Results, 138: College Station, TX (Ocean Drilling Program) (1995). doi : .

Для изотопов разного веса скорости химических реакций и процессов в живых организмах и в неживой природе различаются, поэтому исходное соотношение изотопов нарушается.
При такой системе кодификации, хрона (интервал между хронами), начинающаяся холодной стадией, не имеет стадии с номером 1.