Záznam klimatických změn v mořském prostředí. a) oscilace mořské hladiny b) variace izotopického složení hlubokomořských sedimentů

Transkript

1 Záznam klimatických změn v mořském prostředí a) oscilace mořské hladiny b) variace izotopického složení hlubokomořských sedimentů

2 Globální změny klimatu v kvartéru oscilace hladin světových oceánů Úroveň hladin oceánů se mění v závislosti na výskytu gravitačních anomálií v zemském nitru - mořská hladina u Sri Lanky 104 m, u Nové Guinei +74 m - v Atlantském oceánu rozdíly až 118 m Změny mořské hladiny v kvartéru nutno interpretovat v regionálně omezeném kontextu.

3 Rozdíly ve výšce hladiny Atlantského oceánu Ehlers, 1996

4 Oscilace mořské hladiny 1. Oscilace relativní - tektonické pohyby - okraje litosférických desek - izostaticképohyby - způsobeny váhou ledovcových štítů (glaciizostáze) - největší poklesy a výzdvihy v blízkosti centra ledovcového štítu 2. Oscilace absolutní (eustatické) - dlouhodobé - rozpínání oceánského dna - krátkodobobé - narůstání a odtávání ledovcových štítů (glacieustatické pohyby mořské hladiny) - Th/U datování fosilních korálových útesů a jeskynních karbonátů v oblasti Bermud zdokumentovány glacieustatické oscilace pro období posledních 250 ka - nejlépe znám vzestup mořské hladiny v důsledku poslední deglaciace

5 Výška mořské hladiny během posledních 250 ka a výzdvih na konci posledního glaciálu Lowe, Walker, 1997

6 Význam studia oscilací mořské hladiny - možno odvodit klimatické změny - změny objemu ledu v globálním měřítku - data pro modelování ledovcových štítů a chování kůry v důsledku izostáze - rekonstrukce morfologie pobřeží - sekvenční stratigrafie

7 Pohyby zemské kůry v důsledku glaciizostáze Wilson et al., 2000

8 Glaciizostatický výzdvih Roberts, 2014

9 Vývoj Baltského moře v důsledku poslední deglaciace Walker, Bell, 2005

10 Složení hlubokomořských sedimentů - terigenní materiál - písek až jíl transportovaný turbidity, dnovými proudy, eolicky, ledem (Heinrichovy vrstvy) - biogenní materiál - hlubší části oceánů, hlubokomořské kaly tvořené vápnitými a křemitými schránkami mikroorganizmů žijících v mořské vodě

11 Sedimentační procesy v mořském prostředí Wilson et al., 2000

12 Distribuce sedimentů v oceánech Wilson et al., 2000

13 Distribuce sedimentů v Atlantském oceánu v průběhu posledního glaciálu Ehlers, 1996

14 Biogenní a klastická složka hlubokomořských sedimentů Lowe, Walker, 1997

15 Heinrichovy vrstvy Wilson et al., 2000

16 Degradace ledovcového štítu Wilson et al., 2000

17 Posuny polární fronty v s. Atlantiku Wilson et al., 2000

18 Interstadiály a Heinrichovy události zaznamenané v Grónském ledu Wilson et al., 2000

19 Vápnité schránky foraminifer a kokoliti Lowe, Walker, 1997

20 Lení teploty hladin oceánů

21 Wilson et al., 2000

22 Změny teploty oceánů podle společenství foraminifer Wilson et al., 2000

23 Změny morfologie foraminifer v závislosti na klimatu Wilson et al., 2000

24 Izotopický záznam v hlubokomořských sedimentech - mnoho mořských organizmů vytváří karbonátové schránky, při tvorbě karbonátu berou kyslík z mořské vody 18 O/ 16 O ve schránkách mořských mikroorganizmů odráží 18 O/ 16 O v mořské vodě v době vzniku schránky - variace izotopů O v mořské vodě = výsledek frakcionace - vlivem odpařování mořské vody (lehčí H 16 2 O molekuly se odpařují a těžší H 18 2 O molekuly se hromadí ve vodě (je izotopicky těžší) - během glaciálů se v ledovcích hromadí více 16 O mořská voda obsahuje více H 18 2 O (je izotopicky těžší) - během interglaciálů tají ledovce zvýšený přísun H 16 2 O zpět do moří

25 - v přírodním prostředí je 18O/16O = 1:500 (18O tvoří 0,2%) - měří se 18O/16O ve schránkách bentických a planktonních foraminifer v kalcitových schránkách mořských mikroorganizmů se neměří absolutní 18O/16O, ale relativní odchylka 18O vůči standardu - standard pro karbonáty PDB (Pee Dee Belemnite) - SMOW = PBD + 0,2%

26 Lowe, Walker, 1997 Změny izotopického složení mořské vody

27 Variace objemu ledu a izotopické složení foraminifer Rapp, 2009

28 Izotopické složení foraminifer a rozšíření kontinentálního zalednění Wilson et al., 2000

29 Izotopické variace a glaciály Lowe, Walker, 1997

30 Izotopické variace v průběhu posledního klimatického cyklu Wilson et al., 2000

31 Změny teploty hladiny oceánů na konci posledního glaciálu a v holocénu Wilson et al., 2000

32 Korelace mořského a ledovcového proxy záznamu Rapp, 2009

33 Izotopová stratigrafie hlubokomořských sedimentů (izotopová stádia) - stratigrafické rozdělení jednotlivých vrtných profilů, korelace v globálním měřítku - záznam 18 O z hlubokomořských sedimentů = záznam globální paleoglaciace

34 Korelace izotopického záznamu Lowe, Walker, 1997

35 Izotopický záznam pro období čtvrtohor Wilson et al., 2000

36 Limity izotopického záznamu 18 O/ 16 O - stupeň rozlišení - závisí na sedimentační rychlosti - promíchání sedimentů - bioturbace, turbiditní proudy hiáty - porušení izotopické rovnováhy mezi karbonátem a mořskou vodou - některé foraminifery nesráží kalcit v rovnováze s vodou - některé foraminifery sráží kalcit v různé hloubce během života jedinci v různém stádiu dospělosti mají různý 18 O/ 16 O - rozpouštění karbonátu - mnoho kalcitových schránek odumřelých organizmů se rozpustí, než dopadne na dno moře - karbonátová kompenzační hloubka (CCD, v hloubce 3-5 km) pod ní se rozpouští téměř všechen CaCO 3

37 Izotopický záznam kyslíku z hlubokomořských sedimentů - velmi významný zdroj dat o paleoteplotě mořské vody, cyklech glaciál/interglaciál, měnícím se objemu ledu a glacieustatických pohybech mořské hladiny.