第四紀氷河作用

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最終氷期最盛期の北半球の氷河作用。3〜4 km（1.9〜2.5 mi）の厚さの氷床の作成は、約120 m（390フィート）の世界的な海面降下に相当します。

第四紀氷河としても知られている、更新世の氷河期には、交互のシリーズです氷期と間氷期の間に第四紀の2.58始まった期間馬（万年前）と現在進行中です。[1] [2] [3]地質学者は現在までの全期間を「氷河期」と表現していますが、大衆文化では「氷河期」という用語は通常、更新世または更新世の最新の氷期に関連付けられています。一般的に更新世の時代。[4]惑星ので、地球はまだ氷床があり、地質学者は地球は今、間氷期を経験して、第四紀氷河が進行中であると考えています。

第四紀氷河作用の間に、氷床が現れました。中に氷河期彼らが拡大し、中に間氷期彼らが縮小しました。最終氷期の終わり以来、生き残っている氷床は南極とグリーンランドの氷床だけです。氷期に形成されたローレンタイド氷床などの他の氷床は、間氷期に完全に溶けて消えていました。第四紀氷河作用の主な影響は、大陸の大部分にわたる土地の侵食と物質の堆積でした。河川システムの変更; 氷縁から遠く離れた河川湖の開発を含む、何百万もの湖の作成。海面の変化; 地球の地殻のアイソスタティック調整; 洪水; と異常な風。氷床自体は、アルベド（太陽の放射エネルギーが地球から反射される程度）を上げることによって、気候をさらに冷やすための重要なフィードバックを生み出しました。これらの影響は、陸と海、およびそれらに関連する生物群集の環境全体を形作っています。

第四紀氷河作用の前に、少なくとも他の4つの氷河期の間に、陸上の氷が現れ、そして消えました。

発見

第四紀氷河作用の証拠は、科学革命の一環として18世紀と19世紀に最初に理解されました。

前世紀にわたって、広範囲にわたる野外観察は、大陸の氷河がヨーロッパ、北アメリカ、およびシベリアの大部分を覆ったという証拠を提供しました。氷河地形の地図は、氷床の範囲を明らかにするために、ドラムリン、エスカー、モレーン、縞模様、氷河の小川の水路の位置と方向をマッピングした何百人もの地質学者による長年のフィールドワークの後に編集されました、それらの流れの方向、および融解水チャネルのシステムの場所。彼らはまた、科学者が氷の複数の前進と後退の歴史を解読することを可能にしました。世界的な氷河期の理論が一般に受け入れられる前でさえ、多くの観測者は、氷の前進と後退が1回以上起こったことを認識していました。

説明

過去42万年間のVostokステーションの氷床コアからの再構築された温度（青）、CO 2（緑）、およびダスト（赤）のグラフ

地質学者にとって、氷河期は大量の陸上の氷の存在によって特徴づけられます。第四紀氷河作用の前に、少なくとも4つの初期の地質学的期間、カルー（360–260 Ma）、アンデス-サハラ（450–420 Ma）、クライオジェニアン（720–635 Ma）、ヒューロニアン（2,400– 2,100 Ma）。[5] [6]

第四紀、つまり氷河期の中で、陸氷の総量、海面、および地球の気温も周期的に変動しました。寒い時期（氷期、または単に氷河と呼ばれる）には、ヨーロッパ、北アメリカ、およびシベリアに、最大で少なくとも4 km（2.5マイル）の厚さの大きな氷床が存在しました。大陸の氷河が後退したときの氷河間のより短く暖かい間隔は、間氷期と呼ばれます。これらは、埋められた土壌プロファイル、泥炭層、および氷河の残骸の分類されていない、層化されていない堆積物を分離する湖と小川の堆積物によって証明されています。

当初の変動期間は約41、000年でしたが、中期更新世遷移後、過去80万年の氷床コアと初期の海底堆積物コアから明らかなように、約10万年に減速しました。過去74万年にわたって、8つの氷河期がありました。[7]

2.58 Maから始まる第四紀全体は、少なくとも1つの恒久的な大きな氷床（南極の氷床）が継続的に存在していたため、氷河期と呼ばれます。各間氷期にグリーンランドのどれだけが氷で覆われていたかについては不確実性があります。

現在、地球は間氷期にあり、完新世の時代の始まりを示しました。現在の間氷期は15、000年から10、000年前に始まりました。これはから氷床生じた最終氷期のために消滅し始めます。現在世界の陸面の約10％を占めているこれらの最後の氷河の残骸は、グリーンランド、南極大陸、およびいくつかの山岳地帯にまだ存在しています。

氷期の間、現在の（すなわち間氷期の）水文システムは、世界の広い地域で完全に中断され、他の地域ではかなり変更されました。陸の氷の量のために、海面は現在より約120メートル（394フィート）低かった。

原因

地球の氷河作用の歴史は、地球の気候システムの内部変動（たとえば、海流、炭素循環）の産物であり、気候システムの外部の現象（たとえば、地球の軌道の変化、火山活動、太陽出力の変化）による外部の強制と相互作用します。）。[8]

天文サイクル

気候の制御における地球の軌道変化の役割は、19世紀後半にジェームズクロールによって最初に進められました。[9]その後、セルビアの地球物理学者であるミルティン・ミランコビッチが理論を詳しく説明し、地球の軌道のこれらの不規則性が現在ミランコビッチサイクルとして知られている気候サイクルを引き起こす可能性があると計算しました。[10]それらは、地球の軌道特性におけるいくつかのタイプの周期的変化の相加的な振る舞いの結果です。

地球の軌道と氷河期の関係

地球の軌道離心率の変化は約10万年の周期で起こります。[11]地球の軸の傾き、または傾きは、41、000年の周期で22°から24.5°の間で周期的に変化します。[11]地球の軸の傾きは季節の原因です;傾きが大きいほど、夏と冬の気温のコントラストが大きくなります。分点の歳差運動、または地球の自転軸のぐらつき、26、000年の周期性があります。ミランコビッチ理論によれば、これらの要因は地球の周期的な冷却を引き起こし、サイクルの中で最も冷たい部分は約40、000年ごとに発生します。ミランコビッチサイクルの主な効果は、地球が受ける太陽熱の総量ではなく、季節間のコントラストを変えることです。その結果、氷が蓄積するよりも氷が溶けにくくなり、氷河が堆積します。

ミランコビッチは1920年代と1930年代に気候サイクルのアイデアを考案しましたが、理論を適切にテストするために十分に長く詳細な第四紀の温度変化の年表が考案されたのは1970年代になってからでした。[12]深海コアとそれに含まれる化石の研究は、過去数十万年の間の気候の変動がミランコビッチによって予測されたものに著しく近いことを示しています。

理論の問題は、これらの天文周期が何百万年もの間存在しているということですが、氷河作用はまれな出来事です。天文周期は、長期の氷河期内の氷期と間氷期、およびそれらの遷移と相関しますが、これらの長期の氷河期を開始しません。

大気組成

大気中のCOが減少するという理論があります
2重要な温室効果ガスである、は長期的な冷却傾向を開始し、最終的には氷河期に至りました。地質学的証拠は、大気中のCOが90％以上減少したことを示しています
2中生代中期から。[13] COの分析
2アルケノン記録からの再構築は、COが
2南極の氷河作用の前と最中に大気中が減少し、かなりのCOを支えている
2南極の氷河作用の主な原因として減少します。[14]

CO
2レベルはまた、間氷期と氷期の間の移行において重要な役割を果たします。高CO
2内容は暖かい間氷期に対応し、低CO
2氷期に。しかし、研究によるとCO
2間氷期から氷河期への移行の主な原因ではないかもしれませんが、代わりにフィードバックとして機能します。[15]この観測されたCOの説明
2バリエーションは「依然として難しい帰属の問題」です。[15]

プレートテクトニクスと海流

長期的な氷河期の発達における重要な要素は、大陸の位置です。[16]これらは海洋と大気の循環を制御し、海流が高緯度に熱を運ぶ方法に影響を与える可能性があります。地質時代のほとんどを通して、北極は広く外洋にあり、主要な海流が衰えることなく移動することができたようです。赤道の水が極地に流れ込み、それらを暖めました。これにより、穏やかで均一な気候が生まれ、地質時代のほとんどを通して持続しました。

しかし、新生代の間に、大きな北アメリカと南アメリカの大陸プレートはユーラシアプレートから西に漂流しました。これは、北極海のほぼ内陸に近い小さな盆地にある北極と南北に走る大西洋の発達と連動していました。ドレーク海峡は3390万年前（開かれた始新世-漸新世の切断、遷移）南極から南米。その後、南極環流が流れ、南極を隔離します。暖かい水からそしてその巨大な氷床の形成を引き起こします。パナマ地峡は、 260万年前のおよそ収束プレートマージンで開発され、さらに閉じ、海洋循環を分離最後海峡を接続していた極地域、外で、太平洋と大西洋を。[17]これにより、極方向の塩と熱の輸送が増加し、北大西洋の熱塩循環が強化され、北極の緯度に十分な水分が供給されて北の氷河が形成されました。[18]

山の上昇

大陸の表面の標高は、しばしば山の形成の形で、第四紀氷河作用を引き起こすのに貢献したと考えられています。現代の氷河はしばしば山岳地帯と相関しています。新生代後期の山の形成の増加と推測して、地球の陸塊の大部分が熱帯から徐々に移動することは、氷河の形成に有利な高地と緯度でより多くの表面を意味しました。[19]たとえば、グリーンランド氷床は、西グリーンランドと東グリーンランドの高地の隆起に関連して形成された。グリーンランド西部と東部の山々は、1,000万年前と500万年前の2段階で隆起した受動的な大陸縁辺を構成しています。、中新世の時代に。[20] コンピュータモデリングは、隆起が地形降水量の増加を生み出し、表面温度を冷却することによって氷河作用を可能にしたであろうことを示しています。[20]アンデスの場合、約100万年前に、コルディレラ校長が谷の氷河の発達を可能にする高さまで上昇したことが知られています。[21]

効果

大陸に非常に多くの氷が存在することは、地球の水文システムのほぼすべての側面に深刻な影響を及ぼしました。最も明白な影響は、流水の代わりに氷河の侵食と堆積の両方によって作られた壮大な山の風景や他の大陸の風景です。数百万平方キロメートルをカバーするまったく新しい景観が、比較的短い地質時代に形成されました。さらに、氷河の氷の広大な塊は、氷河の縁をはるかに超えて地球に影響を及ぼしました。直接的または間接的に、氷河作用の影響は世界のあらゆる場所で感じられました。

湖

第四紀氷河作用は、他のすべての地質学的プロセスを組み合わせたよりも多くの湖を作り出しました。その理由は、大陸の氷河が氷河前の排水システムを完全に破壊するからです。氷河が移動した表面は氷によって洗われて侵食され、岩盤に多くの閉じた、排水されていない窪みが残った。これらのくぼみは水で満たされ、湖になりました。

五大湖の形成の図

氷河の縁に沿って非常に大きな湖が作られました。北米とヨーロッパの両方の氷は、最大蓄積の中心近くで約3,000 m（10,000フィート）の厚さでしたが、氷河の縁に向かって先細りになりました。氷の重さは地盤沈下を引き起こし、それは最も厚い氷の蓄積の下で最大でした。氷が溶けると、地殻の跳ね返りが遅れ、氷に向かって局所的な傾斜が生じました。この斜面は何千年も続いた盆地を形成しました。これらの盆地は湖になるか、海に侵略されました。バルト海[22] [23]と五大湖北米のは、[24]は、主にこのようにして形成されました。[疑わしい –話し合う]

カナディアンシールド、スウェーデン、フィンランドの多数の湖は、少なくとも部分的には、風化した 岩盤の氷河による選択的な侵食に起因していると考えられています。[25] [26]

プルビアル湖

氷河作用を引き起こす気候条件は、大きな氷床から遠く離れた乾燥および半乾燥地域に間接的な影響を及ぼしました。氷河に供給された降水量の増加はまた、主要な河川と間欠河川の流出を増加させ、大きな河川湖の成長と発達をもたらしました。ほとんどの河川湖は、海につながる排水システムを確立するのに通常は雨が不十分であった比較的乾燥した地域で開発されました。代わりに、小川の流出が閉鎖された盆地に流れ込み、プラヤ湖を形成しました。降雨量が増えると、プラヤ湖は拡大して溢れ出しました。プルビアル湖は氷期に最も広大でした。間氷期には、雨が少なく、湖は縮小して小さな塩の平原を形成しました。

アイソスタティック調整

第四紀氷河作用中のリソスフェアの主なアイソスタティック調整は、大陸を押し下げた氷の重さによって引き起こされました。でカナダ、周りの大面積ハドソン湾はバルト海の周りのヨーロッパでの面積があったように、（現代）海面下落ち込んでいました。氷が溶けて以来、土地はこれらの窪地から跳ね返ってきました。これらのアイソスタティック運動のいくつかは、約9、000年前にスカンジナビアで大地震を引き起こしました。これらの地震は、プレートテクトニクスとは関係がないという点で独特です。

研究によると、隆起は2つの異なる段階で起こっています。退氷後の最初の隆起は急速で（「弾性」と呼ばれます）、氷が降ろされているときに起こりました。この「弾性」段階の後、隆起は「遅い粘性流」によって進行するため、その後、速度は指数関数的に減少しました。今日、典型的な隆起率は年間1cm以下のオーダーです。北ヨーロッパでは、これはBIFROSTGPSネットワークによって取得されたGPSデータによって明確に示されています。[27]研究によると、リバウンドは少なくともさらに約10、000年間続くとされています。退氷の終わりからの総隆起は、局所的な氷の負荷に依存し、リバウンドの中心近くで数百メートルになる可能性があります。

風

大陸の多くに氷が存在すると、大気循環のパターンが大きく変化しました。氷河の縁の近くの風は、氷河のフィールドから出てくる高密度の冷たい空気が豊富であるため、強くて持続的でした。これらの風は、氷河によって運ばれた大量の緩い、きめの細かい堆積物を拾い上げて運びました。このほこりは黄土（風に吹かれたシルト）として蓄積し、ミズーリ川の谷、中央ヨーロッパ、中国北部の大部分に不規則な毛布を形成しました。

砂の砂丘は早い第四紀の期間中、多くの地域ではるかに広範かつアクティブになっていました。良い例は、米国ネブラスカ州のサンドヒルズ地域で、約60,000 km 2（23,166平方マイル）の面積をカバーしています。[28]この地域は更新世の時代には大きくて活発な砂丘地帯でしたが、今日は草で覆われていることで大部分が安定しています。[29] [30]

海流

厚い氷河は、いくつかの重要な地域で海底に到達するのに十分な重さであったため、海水の通過を妨げ、それによって海流に影響を及ぼしました。直接的な影響に加えて、海流が地球規模の熱伝達に寄与するため、これはフィードバック効果を引き起こしました。

金鉱床

モレーンと第四紀氷河によって堆積されるまでは、金の貴重な漂砂鉱床の形成に貢献してきました。これはチリ最南端の事例であり、第四紀のモレーンの再加工により沖合に金が集中しています。[31]

以前の氷河作用の記録

5億年の気候変動。

氷河期は地球の歴史の中でまれな出来事でしたが[32]、古生代後期（300〜200 Ma）と先カンブリア時代後期（すなわち新原生代、800〜600 Ma）に広範囲の氷河期の証拠があります。[33] 2〜3 Maで始まった現在の氷河期以前は、地球の気候は通常、長期間にわたって穏やかで均一でした。この気候の歴史は、化石の動植物の種類と、層序記録に保存されている堆積物の特徴によって暗示されています。[34]しかし、広範囲にわたる氷河堆積物があり、地質学的記録のさまざまな部分に古代の氷河作用のいくつかの主要な期間が記録されています。そのような証拠は、現在の第四紀氷河作用の前の主要な氷河期を示唆している。

カルー氷河期と呼ばれる第四紀前の氷河作用の最もよく記録された記録の1つは、南アフリカ、インド、南アメリカ、南極、オーストラリアの古生代後期の岩石に見られます。これらの地域では、古代の氷河堆積物の露出が数多くあります。南アメリカを除くすべての大陸には、さらに古い氷河堆積物の堆積物が存在します。これらは、先カンブリア時代後期に他の2つの広範な氷河期が発生し、クライオジェニアン時代にスノーボールアースを生成したことを示しています。[35]

次の氷期

大気中のCOの増加
2産業革命以来。

最終氷期最盛期に続く温暖化傾向は、約20、000年前から、海面が約130メートル（427フィート）上昇した結果です。この温暖化傾向は約6000年前に沈静化し、新石器時代以来海面は比較的安定しています。現在の間氷期（完新世の気候最適）はかなり安定していて暖かいですが、前の期間は数百年続く多数の寒い呪文によって中断されました。前の期間が現在の期間よりも典型的であった場合、新石器革命、ひいては人類の文明を可能にした安定した気候の期間、安定した温度の非常に珍しい期間のためにのみ可能だったかもしれません。[36]

軌道モデルに基づくと、約6、000年前に開始された冷却傾向は、さらに23、000年間継続します。[37] しかしながら、地球の軌道パラメータのわずかな変化は、人間の貢献がなくても、次の5万年間は別の氷期がないことを示しているかもしれません。[38] 現在の冷却傾向がによって中断される可能性があるinterstadial次氷最大で、約60,000年で（暖かい期間）のみ約100,000年に達しました。[39]

約1万年の間氷期の過去の推定に基づくと、1970年代には、次の氷期が差し迫っているとの懸念がありました。しかし、太陽の周りの地球の軌道の離心率のわずかな変化は、さらに約5万年続く長い間氷期を示唆しています。[40] さらに、人間の影響は、すでに異常に長い温暖期であったであろう期間を延長する可能性があると今では見られている。次の最終氷期最盛期のタイムラインの予測は、COの量に大きく依存します
2大気中。COの増加を想定したモデル
2750 ppmのレベル（ppm ;現在のレベルは407 ppm [41]）は、現在の間氷期がさらに5万年間持続すると推定しています。[42]しかしながら、より最近の研究は、地球の海洋と大気に放出される熱トラップガスの量が次の氷河期（氷河期）を妨げると結論付けました。[43] [44]

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外部リンク

ウィクショナリー での氷河作用の辞書の定義

原因
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