Kvartær isbreen - Quaternary glaciation
Den kvartære istiden , også kjent som Pleistocene -istiden , er en vekslende serie med is- og mellomistider i løpet av den kvartære perioden som begynte for 2,58 Ma (millioner år siden) og pågår. Selv om geologer beskriver hele tidsperioden frem til i dag som en " istid ", i populærkulturen er begrepet "istid" vanligvis forbundet med bare den siste istiden under Pleistocene eller Pleistocene -epoken generelt. Siden planeten Jorden fremdeles har isdekk, anser geologer at kvartærets istid pågår, med at jorden nå opplever en mellomistid.
Under den kvartære istiden dukket det opp isark . I istiden utvidet de seg, og i mellomistider ble de kontrahert. Siden slutten av den siste istiden er de eneste isklatene som er overlevende isarkene i Antarktis og på Grønland . Andre isplater, for eksempel Laurentide Ice Sheet , dannet i istiden, hadde smeltet fullstendig og forsvant under interglacials. De store effektene av den kvartære istiden har vært erosjon av land og avsetning av materiale, begge over store deler av kontinentene; modifikasjon av elvesystemer ; opprettelsen av millioner av innsjøer , inkludert utvikling av fluviale innsjøer langt fra ismargene ; endringer i havnivå ; den isostatiske justeringen av jordskorpen ; flom; og unormal vind. Selve iskappene, ved å heve albedoen (i hvilken grad solens strålingsenergi reflekteres fra jorden) skapte betydelige tilbakemeldinger for å ytterligere avkjøle klimaet . Disse effektene har formet hele miljøer på land og i havene, og i deres tilknyttede biologiske samfunn.
Før den kvartære istiden dukket landbasert is opp, og forsvant deretter i løpet av minst fire andre istider.
Oppdagelse
Bevis for den kvartære istiden ble først forstått på 1700- og 1800 -tallet som en del av den vitenskapelige revolusjonen .
I løpet av det siste århundret har omfattende feltobservasjoner vist at kontinentale isbreer dekket store deler av Europa , Nord -Amerika og Sibir . Kart av isbrekarakteristiske trekk ble samlet etter mange års feltarbeidet av hundrevis av geologer som kartlagte plassering og orientering av drumlins , eskere , morener , stripedannelse , og glacial strøm kanaler for å avsløre graden av isdekket , retningen av deres strømnings , og plasseringen av systemer for smeltevannskanaler. De tillot også forskere å tyde en historie med flere fremskritt og tilbaketrekninger av isen. Selv før teorien om isbreen globalt ble akseptert, innså mange observatører at mer enn et enkelt fremskritt og tilbaketrekning av isen hadde skjedd.
Beskrivelse
For geologer er en istid preget av tilstedeværelsen av store mengder landbasert is. Før den kvartære istiden dannet landbasert is seg i minst fire tidligere geologiske perioder: Karoo (360–260 Ma), Andes-Sahara (450–420 Ma), Cryogenian (720–635 Ma) og Huronian (2400– 2100 Ma).
Innenfor kvartærperioden, eller istiden, var det også periodiske svingninger i det totale volumet av landis, havnivået og globale temperaturer. I løpet av de kaldere episodene (referert til som istiden eller bare isbreer) eksisterte store isplater på minst 4 km (2,5 mi) tykke på sitt maksimale i Europa , Nord -Amerika og Sibir . De kortere og varmere intervallene mellom isbreene, når kontinentale isbreer trakk seg tilbake, blir referert til som mellomhellinger . Disse er bevist av nedgravde jordprofiler, torvbed og innsjøer og bekker som skiller de usorterte, ikke -stratifiserte forekomstene av isrester.
I utgangspunktet var fluktuasjonsperioden omtrent 41 000 år, men etter Mid-Pleistocene-overgangen har den bremset til omtrent 100 000 år, noe som tydeligst fremgis av iskjerner de siste 800 000 årene og marine sedimentkjerner for den tidligere perioden. I løpet av de siste 740 000 årene har det vært åtte bre -sykluser.
Hele kvartærperioden, med start på 2,58 Ma, blir referert til som en istid fordi minst ett permanent stort isdekk - det antarktiske islaget - har eksistert kontinuerlig. Det er usikkerhet om hvor mye av Grønland som var dekket av is under hver mellomistid.
For tiden befinner jorden seg i en mellomistid, som markerte begynnelsen på Holocene -epoken. Det nåværende mellomistiden begynte for mellom 15 000 og 10 000 år siden; Dette førte til at isdekket fra siste istid til begynner å forsvinne . Rester av disse siste isbreene, som nå okkuperer omtrent 10% av verdens landflate, eksisterer fremdeles på Grønland, Antarktis og noen fjellområder.
I løpet av istidene ble det nåværende (dvs. interglaciale) hydrologiske systemet fullstendig avbrutt i store deler av verden og ble betydelig endret i andre. På grunn av ismengden på land var havnivået omtrent 120 meter lavere enn nåværende.
Årsaker
Jordens ishistorisk historie er et produkt av den interne variasjonen i Jordens klimasystem (f.eks. Havstrømmer , karbonsyklus ), som interagerer med ytre tvang av fenomener utenfor klimasystemet (f.eks. Endringer i jordens bane , vulkanisme og endringer i solutgang) ).
Astronomiske sykluser
Rollen som Jordens orbitale endringer i kontroll av klima ble først avansert av James Croll på slutten av 1800 -tallet. Senere utdypet Milutin Milanković , en serbisk geofysiker , teorien og beregnet at disse uregelmessighetene i jordens bane kan forårsake klimasyklusene som nå er kjent som Milankovitch -sykluser . De er et resultat av den additive oppførselen til flere typer sykliske endringer i Jordens banegenskaper.
Endringer i jordens baneeksentrisitet skjer i en syklus på rundt 100 000 år. Den helling eller skråstilling, av jordens akse varierer periodisk mellom 22 ° og 24,5 ° i en syklus 41.000 år lang. Tiltingen av jordas akse er ansvarlig for årstidene ; jo større tilt, jo større kontrast mellom sommer- og vintertemperaturer. Presisjon av jevndøgn , eller wobbles av Jordens rotasjonsakse , har en periodisitet på 26 000 år. I følge Milankovitch -teorien forårsaker disse faktorene en periodisk avkjøling av jorden, med den kaldeste delen i syklusen som skjer omtrent hvert 40 000 år. Hovedeffekten av Milankovitch -syklusene er å endre kontrasten mellom årstidene, ikke den totale mengden solvarme jorden mottar. Resultatet er mindre issmelting enn akkumulering, og isbreer bygger seg opp.
Milankovitch utarbeidet ideene om klimasykluser på 1920- og 1930 -tallet, men det var først på 1970 -tallet at en tilstrekkelig lang og detaljert kronologi over de kvartære temperaturendringene ble utarbeidet for å teste teorien tilstrekkelig. Studier av dyphavskjerner og fossilene i dem indikerer at svingningene i klimaet i løpet av de siste hundre tusen årene er bemerkelsesverdig nær det som ble forutsagt av Milankovitch.
Et problem med teorien er at disse astronomiske syklusene har eksistert i mange millioner år, men istiden er en sjelden forekomst. Astronomiske sykluser korrelerer med istiden og interglacial perioder, og overgangene deres, innen en langvarig istid, men starter ikke disse langsiktige istider.
Atmosfærisk sammensetning
En teori mener at nedgangen i atmosfærisk CO
2, en viktig klimagass , startet den langsiktige nedkjølingstrenden som til slutt førte til isdannelse. Geologiske bevis indikerer en nedgang på mer enn 90% i atmosfærisk CO
2siden midten av mesozoikum . En analyse av CO
2rekonstruksjoner fra alkenonrekorder viser at CO
2i atmosfæren gikk ned før og under istiden i Antarktis, og støtter et betydelig CO
2 reduseres som hovedårsaken til isbreen i Antarktis.
CO
2nivåer spiller også en viktig rolle i overgangene mellom mellomhellene og isbreene. Høy CO
2innholdet tilsvarer varme mellomistider og lavt CO
2til istiden. Studier indikerer imidlertid at CO
2er kanskje ikke hovedårsaken til interglacial-isbre-overgangene, men fungerer i stedet som en tilbakemelding . Forklaringen på dette observerte CO
2 variasjon "er fortsatt et vanskelig attribusjonsproblem".
Platetektonikk og havstrømmer
En viktig komponent i utviklingen av langsiktige istider er posisjonene til kontinentene. Disse kan kontrollere sirkulasjonen av havene og atmosfæren, og påvirke hvordan havstrømmer bærer varme til høye breddegrader. Gjennom det meste av geologisk tid ser det ut til at Nordpolen har vært i et bredt, åpent hav som tillot store havstrømmer å bevege seg uforminsket. Ekvatorialvann strømmet inn i polarområdene og varmet dem. Dette ga milde, ensartede klimaer som vedvarte det meste av geologisk tid.
Men i løpet av Cenozoic Era drev de store nordamerikanske og søramerikanske kontinentalsplatene vestover fra den eurasiske platen. Dette henger sammen med utviklingen av Atlanterhavet , som løper nord -sør, med nordpolen i det lille, nesten landløse bassenget i Polhavet . The Drake passasjen åpnet 33,9 millioner år siden (i eocen - oligocen overgang), severing Antarktis fra Sør-Amerika . Den antarktiske sirkumpolare strømmen kan deretter strømme gjennom den, isolere Antarktis fra varmt vann og utløse dannelsen av dens enorme isplater . Den Panamae utviklet ved en konvergent plate margin omtrent 2,6 millioner år siden, og videre skilt havsirkulasjonen, lukker den siste sundet utenfor polområdene, som hadde koblet de Stillehavet og Atlanterhavet. Dette økte poleward salt og varmetransport, styrket den nordatlantiske termohalin sirkulasjonen , som ga nok fuktighet til arktiske breddegrader til å skape den nordlige istiden.
Fjelloppgang
Høyden på kontinentenes overflate, ofte i form av fjelldannelse , antas å ha bidratt til å forårsake kvartær isbre. Moderne isbreer korrelerer ofte med fjellområder. Den gradvise bevegelsen av hovedparten av jordas landmasser vekk fra tropene i forbindelse med økt fjelldannelse i sen -senozoikum betydde flere overflater i stor høyde og breddegrader som favoriserte dannelsen av isbreer. For eksempel, Grønlandsisen dannet i forbindelse med heving av Vest-Grønland og Øst-Grønland høylandet. De vestlige og østlige Grønlandsfjellene utgjør passive kontinentale marginer som ble løftet i to faser, for 10 og 5 millioner år siden , i mysen -epoken. Datamodellering viser at løftingen ville ha muliggjort isbre ved å produsere økt orografisk nedbør og avkjøle overflatetemperaturene . For Andesfjellene er det kjent at rektor Cordillera hadde steget til høyder som tillot utvikling av dalbreer for omtrent 1 million år siden.
Effekter
Tilstedeværelsen av så mye is på kontinentene hadde en dyp effekt på nesten alle aspekter av Jordens hydrologiske system. De mest åpenbare effektene er det spektakulære fjellandskapet og andre kontinentale landskap som er formet både av iserosjon og avsetning i stedet for rennende vann. Helt nye landskap som dekker millioner av kvadratkilometer ble dannet på en relativt kort periode med geologisk tid. I tillegg påvirket de enorme ismassene Jorden langt utover isbreene. Direkte eller indirekte ble effektene av istid merket i alle deler av verden.
Innsjøer
Den kvartære istiden skapte flere innsjøer enn alle andre geologiske prosesser til sammen. Årsaken er at en kontinental isbre forstyrrer det preglaciale dreneringssystemet fullstendig . Overflaten som isbreen beveget seg over ble skurt og erodert av isen, og etterlot mange lukkede, utrenede fordypninger i grunnfjellet. Disse fordypningene fylt med vann og ble til innsjøer.
Svært store innsjøer ble opprettet langs isbreene. Isen på både Nord -Amerika og Europa var omtrent 3000 m tykk i nærheten av sentrene for maksimal akkumulering, men den avsmalnet mot isbreene. Isvekten forårsaket at jordskorpen sank, som var størst under den tykkeste opphopningen av is. Da isen smeltet, sank tilbakeslaget av skorpen etter, og produserte en regional skråning mot isen. Denne skråningen dannet bassenger som har vart i tusenvis av år. Disse bassengene ble innsjøer eller ble invadert av havet. Den Østersjøen og Great Lakes i Nord-Amerika ble dannet først og fremst på denne måten.
De mange innsjøene i Canadian Shield , Sverige og Finland antas å ha oppstått i det minste delvis fra isbreers selektive erosjon av forvitret berggrunn .
Pluviale innsjøer
De klimatiske forholdene som forårsaker isdannelse hadde en indirekte effekt på tørre og semiaride regioner langt fjernet fra de store isdekkene . Den økte nedbøren som matet isbreene , økte også avrenningen av store elver og periodiske bekker, noe som resulterte i vekst og utvikling av store fluviale innsjøer. De fleste pluviale innsjøer utviklet seg i relativt tørre regioner der det vanligvis ikke var nok regn for å etablere et dreneringssystem som førte til sjøen. I stedet rant strømavrenning inn i lukkede bassenger og dannet playasjøer . Med økt nedbør forstørret og flommet playasjøene. Pluvial innsjøer var mest omfattende i istiden. Under mellomistider, med mindre regn, krympet innsjøene i Pluvial til små saltflater.
Isostatisk justering
Store isostatiske justeringer av litosfæren under den kvartære istiden ble forårsaket av isens vekt, som deprimerte kontinentene. I Canada var et stort område rundt Hudson Bay deprimert under (moderne) havnivå, i likhet med området i Europa rundt Østersjøen. Landet har kommet tilbake fra disse depresjonene siden isen smeltet. Noen av disse isostatiske bevegelsene utløste store jordskjelv i Skandinavia for rundt 9000 år siden. Disse jordskjelvene er unike ved at de ikke er forbundet med platetektonikk .
Studier har vist at løftingen har skjedd i to forskjellige stadier. Den første løftingen etter deglaciering var rask (kalt "elastisk"), og fant sted da isen ble losset. Etter denne "elastiske" fasen fortsetter løftingen med "langsom viskøs strømning", slik at hastigheten reduseres eksponentielt etter det. I dag er typiske løftingshastigheter i størrelsesorden 1 cm per år eller mindre. I Nord -Europa er dette tydelig vist av GPS -dataene hentet fra BIFROST GPS -nettverk. Studier tyder på at rebound vil fortsette i minst ytterligere 10 000 år. Den totale løftingen fra slutten av deglaciation avhenger av den lokale isbelastningen og kan være flere hundre meter nær senteret for rebound.
Vind
Tilstedeværelsen av is over så mange av kontinentene endret sterkt mønstre for atmosfærisk sirkulasjon. Vinden nær ismargene var sterk og vedvarende på grunn av overflod av tett, kald luft som kommer fra brefeltene. Disse vindene tok opp og transporterte store mengder løs, finkornet sediment brakt ned av isbreene. Dette støvet samlet seg som loess (vindblåst silt) og dannet uregelmessige tepper over store deler av Missouri- elvedalen, Sentral-Europa og Nord-Kina.
Sanddyner var mye mer utbredt og aktiv på mange områder i den tidlige kvartærtiden. Et godt eksempel er den Sand Hills regionen i Nebraska , USA, som dekker et område på ca 60 000 km 2 (23 166 kvm mi). Denne regionen var et stort, aktivt sanddynefelt under Pleistocene -epoken, men er i dag i stor grad stabilisert av gressdekke.
havstrømmer
Tykke isbreer var tunge nok til å nå havbunnen i flere viktige områder, noe som blokkerte passasje av havvann og påvirket havstrømmer. I tillegg til disse direkte effektene forårsaket det også tilbakemeldingseffekter, ettersom havstrømmer bidrar til global varmeoverføring.
Gullforekomster
Morene og inntil deponert av kvartærbreer har bidratt til dannelsen av verdifulle placerere av gull. Dette er tilfellet i det sørligste Chile der omarbeidelse av kvartære morener har konsentrert gull offshore.
Registreringer av tidligere istid
Glaciasjon har vært en sjelden hendelse i Jordens historie, men det er tegn på utbredt istid i løpet av sen paleozoisk tid (300 til 200 Ma) og sen prekambrium (dvs. neoproterozoisk tid, 800 til 600 Ma). Før den nåværende istiden , som begynte 2 til 3 Ma, var jordens klima vanligvis mildt og ensartet i lange perioder. Denne klimatiske historien er underforstått av typer fossile planter og dyr og egenskapene til sedimenter som er bevart i den stratigrafiske opptegnelsen. Det er imidlertid utbredt isforekomster, som registrerer flere store perioder med eldgammel istid i forskjellige deler av den geologiske rekorden. Slike bevis tyder på store perioder med istid før den nåværende kvartære istiden.
En av de best dokumenterte registreringene av før-kvartær isbre, kalt Karoo Ice Age , finnes i de sene paleozoiske bergartene i Sør-Afrika , India , Sør-Amerika , Antarktis og Australia . Eksponeringene for gamle isforekomster er mange i disse områdene. Innskudd av enda eldre bre -sediment finnes på alle kontinenter unntatt Sør -Amerika. Disse indikerer at to andre perioder med utbredt istid skjedde i løpet av slutten av prekambrium, som produserte snøballjorden under den kryogene perioden.
Neste isperiode
Den oppvarmende trenden etter Last Glacial Maximum , siden for omtrent 20 000 år siden, har resultert i en havnivåstigning med omtrent 130 meter. Denne oppvarmingstrenden avtok for rundt 6000 år siden, og havnivået har vært relativt stabilt siden yngre steinalder . Den nåværende mellomistiden ( optimalt klimatisk Holocene ) har vært ganske stabil og varm, men den forrige ble avbrutt av mange kalde perioder i hundrevis av år. Hvis den forrige perioden var mer typisk enn den nåværende, kan perioden med stabilt klima, som tillot den neolitiske revolusjonen og i forlengelsen av den menneskelige sivilisasjonen , ha vært mulig bare på grunn av en svært uvanlig periode med stabil temperatur.
Basert på banemodeller vil kjøletrenden som ble igangsatt for rundt 6000 år siden fortsette i 23 000 år til. Små endringer i Jordens baneparametere kan imidlertid indikere at det ikke kommer noen ny isperiode de neste 50 000 årene, selv uten menneskelig bidrag. Det er mulig at den nåværende nedkjølingstrenden kan bli avbrutt av en interstadial fase (en varmere periode) på omtrent 60 000 år, med neste ismaksimum nådd først om 100 000 år.
Basert på tidligere estimater for interglacial varighet på omtrent 10 000 år, var det på 1970 -tallet en viss bekymring for at den neste istiden skulle være nært forestående . Små endringer i eksentrisiteten til jordens bane rundt solen antyder imidlertid en lang mellomistid som varer omtrent 50 000 år til. I tillegg blir menneskelig påvirkning nå sett på som mulig å forlenge det som allerede ville vært en uvanlig lang varm periode. Projeksjon av tidslinjen for neste ismaksimum avhenger avgjørende av mengden CO
2i atmosfæren . Modeller som antar økt CO
2nivåer på 750 deler per million ( ppm ; nåværende nivåer er på 407 ppm) har estimert utholdenheten til den nåværende mellomistiden i ytterligere 50 000 år. Nyere studier konkluderte imidlertid med at mengden varme som fanger gasser som slippes ut i jordens hav og atmosfære vil forhindre neste istid (istid), som ellers ville begynne om 50 000 år, og sannsynligvis flere iskretsløp.
Referanser
Eksterne linker
Ordbokdefinisjonen av isbre i Wiktionary
- Isbreer og isbreen
- Pleistocene -islegging og avledning av Missouri -elven i Nord -Montana
- Clark, Peter U .; Bartlein, Patrick J. (1995). "Korrelasjon av sen is fra Pleistocene i det vestlige USA med hendelser i Nord -Atlanteren". Geologi . 23 (4): 483–6. Bibcode : 1995Geo .... 23..483C . doi : 10.1130/0091-7613 (1995) 023 <0483: COLPGI> 2.3.CO; 2 .
- Pielou, EC (2008). After Ice Age: The Return of Life to Glaciated North America . University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-66809-3.
- Alaskas isbre og isfelt
- Pleistocen -isbreer ved Wayback Machine (arkivert 7. februar 2012) (de siste 2 millioner årene)
- IPCCs paleoklima (pdf)
- Årsaker