14.6: Зледеніння льодовикового періоду
- Page ID
- 36488
Зледеніння (або льодовиковий період) відбувається, коли клімат Землі досить холодний, що великі крижані покриви ростуть на континентах. В історії Землі було чотири основні, добре задокументовані заледеніння: один під час археано-раннього протерозою (~ 2,5 мільярда років тому), інший в кінці протерозою (~ 700 мільйонів років тому), інший у Пенсильванському (323-300 мільйонів років тому) та останнє пліоценово-четвертинне зледеніння ( Глава 15). Деякі автори також згадують незначне зледеніння, яке сталося близько 440 мільйонів років тому в сучасній Африці. Найкраще вивчене зледеніння - це, звичайно, найсвіжіше. Пліоцен-четвертинне зледеніння - це серія багатьох льодовикових циклів, можливо, 18, протягом останніх 2,5 мільйонів років. Є особливо вагомі докази восьми льодовикових досягнень протягом останніх 420,000 років, як це зафіксовано в записі антарктичного льодового ядра [16]. Останній з них, відомий у популярних засобах масової інформації як «Льодовиковий період», але відомий геологами як останній льодовиковий максимум, досяг своєї висоти між 26 500 і 19 000 років тому [10; 17]. Перейдіть за цим посиланням на інфографіку, яка ілюструє льодовикові та кліматичні зміни за останні 20 000 років, що закінчуються впливом людини після промислової революції.
Причини зледеніння
Чому виникають зледеніння? До причин відносять як довгострокові, так і короткострокові фактори. У геологічному сенсі довгостроковий означає масштаб від 10 до 100 мільйонів років, а короткостроковий - масштаб від 100 до 200 000 років. Ідеї про довгострокові причини зледенінь протягом геологічного часу включають позиціонування материків поблизу полюсів тектонікою плит та циклом Вільсона та зміни циркуляції океану внаслідок повторного розташування материків, таких як закриття Панамської протоки. Короткострокові фактори більш впізнавані для останнього пліоценово-четвертинного зледеніння і є найбільш актуальними для сучасних антропогенних змін клімату, але, можливо, мали місце в більш ранніх заледененнях.
Короткочасні причини льодовикових флуктуацій відносять до циклів у осі обертання Землі і в співвідношеннях Земля-Сонце внаслідок варіацій земної орбіти, які називаються Циклами Міланковича. Ці цикли впливають на кількість вхідного сонячного випромінювання, і зміни вуглекислого газу в атмосфері. Під час кайнозою рівень вуглекислого газу неухильно знижувався від максимуму в палеоцені, викликаючи поступове кліматичне охолодження [18]. Коли клімат охолоджувався, наслідки циклів Міланковича почали впливати на клімат з регулярними циклами потепління та охолодження. Цикли Міланковича - це три орбітальні зміни, названі на честь сербського астронома Мілютіна Міланковича. Три орбітальні зміни - це коливання осі Землі, яке називається прецесією з прольотом 21 000 років, кут осі Землі називається конусністю з прольотом близько 41 000 років, і варіації відстані від Сонця на орбіті Землі навколо Сонце називають ексцентриситетом з прольотом 93 000 років [19]. Ці орбітальні зміни створили льодовиково-міжльодовиковий цикл 41 000 років від 2,5 до 1,0 мільйона років тому і довший цикл ~ 100 000 років від 1,0 мільйона років тому до сьогодні (докладніше див цю діаграму). Поєднання цих трьох циклів Міланковича змінює кут, під яким енергія Сонця б'є об поверхню землі поблизу полюсів, і кількість енергії (інсоляції), отриманої Землею (докладніше дивіться цю діаграму). Коли клімат охолоджувався під час кайнозойської ери, тонкі зміни енергії, одержуваної планетою, виражалися як тепліший і прохолодний кліматичний цикл, таким чином, льодовиково-міжльодовикові цикли.
Ця діаграма ілюструє ефект циклів Міланковича.
| Ім'я | Ілюстрація |
|---|---|
| Прецесія |  |
| Косовість |  |
| Ексцентричність |  |
У цьому відео узагальнено льодовикові періоди: їх характеристики та причини.
Зміна рівня моря та ізостатичний відскік
Оскільки льодовики - це лід, розташований на суші (не плаваючий в океані), коли льодовики тануть і відступають дві речі, рівень моря підвищується глобально, а земля піднімається локально через ізостатичний відскок. Танення льодовикової води стікає в океан і рівень моря у всьому світі підніметься. Наприклад, з останнього льодовикового максимуму близько 19 000 років тому [17] рівень моря піднявся приблизно на 400 футів (125 метрів) [20]. Загальна глобальна зміна рівня моря називається евстатичною зміною рівня моря. Більше води в океані викликає евстатичне підвищення рівня моря. Ще одним важливим фактором, що викликає евстатичне підвищення рівня моря, є теплове розширення. Згідно з основною фізикою, теплове розширення відбувається, коли тверда речовина, рідина або газ розширюються в об'ємі при підвищенні температури. Перегляньте це 30-секундне відео, що демонструє теплове розширення за допомогою класичного експерименту з латунним кулькою та кільцем. Близько половини евстатичного підйому рівня моря протягом минулого століття було результатом теплового розширення, решта - від танення льодовиків [21; 22].
Однак тектоніка і ізостатичний відскок можуть переміщати землю вгору і вниз. Зміна рівня моря, як це стосується більш локального континентального ландшафту, називається відносною зміною рівня моря. Відносна зміна рівня моря включає як вертикальний рух евстатичного рівня моря, так і вертикальний рух суші, так що зміна рівня моря вимірюється відносно суші. Тому, якщо земля сильно піднімається, а рівень моря підніметься лише трохи, то рівень моря, як видається, знижується.
Літосфера може рухатися вертикально в результаті двох основних процесів, тектоніки та ізостатичного відскоку. Тектонічний підйом відбувається, коли тектонічні плити стикаються, як обговорюється в розділі «Тектоніка плит». Ізостазія описує рівновагу, яка існує для земної літосфери, де більш щільна літосфера «опускається» нижче на астеносферу і менш щільна літосфера «пливе» вище по астеносфері. Ізостатичний відскок - це коли деяка вага видаляється з континентальної літосфери, змушуючи її «плавати» вище на астеносфері. Ерозія може видалити цю вагу дуже повільно або відносно швидке видалення льодовиків може видалити велику вагу за короткий проміжок часу. Танення льодовиків видаляє вагу з континентальної літосфери, змушуючи її підніматися або «відскочити» від раніше депресії. Більшість льодовикового ізостатичного відскоку відбувається там, де нещодавно розтанули льодовики (19,000 років тому), такі як Канада та Скандинавія. Льодовиковий ізостатичний відскок призводить до того, що відносний рівень моря знижується або піднімається менш швидко, як видно з суші. Ізостатичний відскок також стався в штаті Юта, коли вода з озера Бонневіль була видалена [23]. Ізостатичний відскок все ще відбувається всюди, де на континентальних поверхнях були присутні льодовиковий період або водойми. Його наслідки можна побачити на терасах, що утворюються на заплавах річок, які перетинають ці райони.
Ця карта показує швидкість вертикального руху земної кори по всьому світу. Відзначимо, що найбільший рух вгору відбувається в регіонах, постраждалих від недавнього заледеніння, ізостатичного відскоку. Також зверніть увагу, що западина кори також виникла в сусідніх регіонах, оскільки підземний матеріал, зміщений ізостатичним зниженням від ваги льоду, витік назад під відскоком.
Швидкість ізостатичного відскоку у всьому світі, найбільша в регіонах недавнього заледеніння.