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| ミランコヴィッチメニューへ戻る 過去13万年間の北東大西洋における周期的氷のラフティングの起源と結果 Origin and Consequences of Cyclic Ice Rafting in the Northeast Atlantic Ocean during the Past 130,000 Years HARTMUT HEINRICH Deutsches Hydrographisches Institut, Bernhard-Nocht-Str. 78, D-2000 Hamburg 4, West Germany Received April 7, 1987 抄録 主要な氷のラフティングに対する地球の軌道パラメータの影響を解明するため。粗粒の氷でできた破片と浮遊性有孔虫の分析は、歳差運動信号に対する強い反応を明らかにしました。 13万年の紀元前以来、歳差運動サイクルの半周期（11,000 2 1000年）ごとにドロップストーン層が堆積されてきました。アイスラフティングは、冬の最小/夏の最大の日射量と夏の最小/冬の最大の日射量の時間帯に発生します。最初のケースでは、夏の高い日射量により、氷床から極海への融雪水の放出が強制され、その後、冬の間の海氷の形成が促進されます。 2番目のケースでは、大陸の氷の成長が氷山の生産を促進し、それが地表の海水の塩分濃度の低下にもつながります。どちらの状況でも、極性水の南向きの浸透が発生します。このように、ドロップストーンの海洋記録は、ワイクセリアの氷河期だけでなく、氷河内の寒冷イベント中の氷河のラフティングを記録しています。アイスラフティングの規則性は、北大西洋の地域だけでなく、太平洋や南極などの遠隔地でも、気候変動を調整および解明するための有用なフレームワークをもたらします。 o 1988年ワシントンのLJII〜VCAY。 アイスラフティングとは Wikipeida アイスラフティングは、氷によるさまざまな材料の輸送です。氷上に堆積したさまざまな物体は、最終的には氷に埋め込まれる可能性があります。一定量の漂流後に氷が溶けると、これらの物体は水域の底、たとえば川床や海底に堆積します。[1] [2]これらの堆積物は、アイスラフテッドデブリ（IRD）またはアイスラフテッド堆積物と呼ばれます。アイスラフティングは、更新世の氷河期の海面が非常に低く、土地の大部分が大きな氷の塊（シート）で覆われていたときの土砂流送の主要なメカニズムでした。氷山によるさまざまなサイズの堆積物のより深い海域へのラフティングは、かなり重要なプロセスになりました。アイスラフティングは今日でも行われているプロセスですが、その影響は大幅に少なく、測定がはるかに困難です。大きな氷山が溶けると、さまざまなサイズの堆積物（通常は氷河の海底堆積物と呼ばれます）が棚やより深い海域に堆積します。ラフティングは、ラフティングされた堆積物をその起源と照合することにより、流氷パターンの分析に使用できます。[1] [2] 考古学では、また、遺物の移動の考えられる原因として、アイスラフティングも考慮に入れる必要があります。  この破片で覆われた氷山は、アラスカのシェリダン氷河の終点から分れ生まれました。 Source:Wikimedia Commons By Bruce Molnia US Geological Survey - American Geological Institute, Public Domain, Link はじめに 更新世後期の北大西洋の海洋学と気候の歴史は、CLIMAPの結果が発表されて以来かなりよく知られています（Cline and Hays、1976）。何百もの北大西洋の堆積物コアで実行された広範な岩石学的測定と最新のデータ処理により、この地域の気候応答に関する定量的情報が得られました。それ以来、ほとんどの努力は2つのタスクに焦点を合わせてきました：氷河期と退氷期のような明確な海洋全体の環境変化の時の気候過程を解読すること（例えば、Ruddiman et al。、1980; Ruddiman and McIntyre、1981a）とそれらの間の相互関係を解決すること海、大気、および大陸（例えば、Rind et al。、1986）。気候プロセスを開始する原因となるメカニズムの探索は、地球の軌道の形状の変化による日射量による気候制御のミランコビッチ（1930）の理論からはるかに早く始まりました。 その後、彼の仮説は多くの研究者によって支持されました（例：アイスラフティングの日射制御の検証には、強い気候のコントラストと一連の敏感な指標がある地域でのサンプリングが必要です。場所はフィルターとして機能する必要があります。つまり、アイスラフティングのより強いパルスによってのみ触れる必要があります。さらに、サイトは寒さだけでなく、気候の暖かい遠足にも敏感でなければなりません。これらの条件は、緯度45インチから50インチの間の北東大西洋で十分に満たされています（RuddimanとGlover、1975年、RuddimanとMcIntyre、1976年、Ruddiman、1977年）。 材料と方法遠位モーリーチャネルシステムからの炭酸塩溶解とタービダイト供給による障害を回避するために（Emery and Uchupi、1984）、深海の丘でサンプリングを実行する必要がありました。調査地域（図1）は、SEA BEAM、3.5 kHz Subbottom Profiler、およびKAE Parasound（Heinrich、1986a、b）を使用して注意深くマッピングされました。水深は3900から4550メートルの範囲です。北東大西洋ですでに知られている堆積物との明らかな違いはありません（Ruddiman and McIntyre、1976）。 一般に、深海の丘（Dreizack）とその周辺の堆積物は、挿入された石灰質の滲出物と石灰質の乏しい砂質の泥で構成されています。モーリー混濁流チャネルでは、遠洋の堆積シーケンスは、厚い暗い火山砕屑性タービダイト層によって中断されます（Heinrich、1986b）。 Dreizackの両側で、4mを超える半固結角礫岩からなる海底地すべりが発生しています。 Dreizackとその周辺の深い平原から13個のピストンコアのセットが収集されました（図1;表1）。 1つのカステンコアは、ドレイザックの北東25海里の高原から採取されました。底生生物の巣穴でのサブサンプリングを回避するために、コアを切断し、X線写真を作成しました。サブサンプルを3cmごとに採取し、180μmのふるいで洗浄しました。火山ガラスの破片、石英、火山岩、堆積岩、結晶質岩の破片について、粗い画分の300〜600粒の割れ目を数えました。フラグメント直径が3000μmを超えるフラグメントは無視されました。年代測定は、コアMe69-17の測定に基づく酸素同位体層序によるものでした。  図。 1. Dreizack海山（19” 40’W、47” 23’N）周辺の海底地形図（SEA BEAM）で、コアの位置を示しています（表1）。 深い平原は一時的にモーリー海峡の混濁流によって西から東へと通過します。 等高線間隔= 50m。 挿入図は、西ヨーロッパ盆地のNOAMPサイトの位置を示しています。  PyrgomurreniaとGfobigerina bulloidesのテストを測定しました（図2）。底生有孔虫は氷河堆積物では非常にまれであるため、満足のいく深海記録は利用できません。酸素同位体曲線の改善はまだ進行中です。境界の年齢は、Herterich and Sarnthein（1984）から取得されました。 さらに、2つの濃度の珪質ガラス破片がBramlette and Bradley（1941）のAsh ZoneIおよびAshZoneIIとして特定されました。 Ruddiman and McIntyre（1984）は、アッシュゾーンIを9800年の紀元前と日付を付けました。 Mangerud etal。 （1984）このゾーンを紀元前10、600年のノルウェーの火山灰層と相関させます。アッシュゾーンIIは65、000年前と推定されました（Ruddiman and Clover、1972）。 結果 ドレイザック地域のさまざまな自然地理的状況からの3つのコアが代表として採用されました（図1）：急な丘の頂上（Me69-17）、平らな丘の頂上または高原（MOl-32）、および低い斜面（Me69-19）。層序学Dreizack堆積物のほとんどは（角礫岩を除いて）X線写真では乱されていないように見えたが、ナノ化石と古地磁気の分析は多くの不一致を明らかにした。すべての休止は酸素同位体ステージ6/5の境界よりも古いため、アイスラフティングの調査は過去14万年に限定されていました。 P. murrhenia種の酸素同位体記録は、ステージ境界2 / l、5al4、5e / 5d、および615を明確に示しました（図2）。ステージ5a / 4の境界は、IRDピーク6の下のG. inflataの最大値に割り当てられています（Ruddiman et al。、1980によるSSTの最大値）。底生生物試験の発生が非常に少ないため、ステージ2から4の記録は不十分でした。アッシュレイヤーIとIIはすべてのコアで明白でした。  図2. コアMe69-17の酸素同位体記録。 測定は、底生種のPyrgomurreniaとプランクティックのGlobigerinabulloidesで行われました。 ドロップストーン層内に底生有孔虫は見つかりませんでした。 ステージ境界の時代は、Herterich and Samthein（1984）に由来します。 氷でできた破片（ZRD）180〜3000 kmの部分にある氷でできた粒子の大部分は、透明な角のある石英粒子で構成されています。これらの穀物のいくつかは、丸みがあり、引っかかれています。深成岩や火山岩の破片はまれです。堆積岩の破片は、3000pmを超える画分でのみ発生します。 氷でできた破片の記録は、すべてのコアでほぼ均一です。上から同位体ステージ5/4境界まで、すべてのコアが6つの異なるピークを生成します（図3-5）。乱されていないコアトップとマルチコアラーの正確な表面サンプルの追加分析により、表面堆積物に5〜10％程度の石英の7番目の濃縮が明らかになりました。これは、ボックスコアと下部の写真で観察された堆積物表面での大きなファセット小石の発生と一致します。 酸素同位体ステージ5では、はっきりと見えるピークの数がこのステージの上部で1つに減少し、5e / 5d境界でわずかに濃縮され、615境界で大きなピークになります。コアはさまざまな自然地理的位置に由来しますが、IRDピークの形状はかなり規則的です。最上部の4つのピークは常に非常に大きく、5番目のピークは狭いものです。アッシュレイヤーIIと同位体ステージ514境界の間のピークは、非常に広いベースを持っています。ステージ5のピークは、一般的に若いピークよりも弱いです。   図4. Me69-19のコアレコード（Dreizackの南西の麓から）。 計算モードについては、図2を参照してください。 ステージ5の上部のピークは常に認識しやすいですが、5e / 5d境界より上の石英粒子の濃縮は非常に弱いだけです。 有孔虫の表面の冷水を特徴づけるために、7種類のプランクティック有孔虫が使用されました。N.pachyderma（s。）とG.bulloides。表面温帯水：G。inflata;および表面温水：G。truncatulinoides、G。scitula、G。ruber（w）、およびG.hirsuta。これらの種に基づく結果を図3-5に示します。 有孔虫の記録は、IRDのような明確な画像を提示していません。一般に、180 urnを超える粒径画分で最も豊富な種は、G。bulloides、N。pachyderma（d。）、およびG. inflalaです。これらの曲線はかなり鋸歯状の形状ですが、すべてのコアに対応する明確な特徴があります。 N. pachyderma（s。）は、IRDレコードとほぼ完全に一致します。 IRDの量が多い場合、極性の代表も豊富です。 G. inflataは、N。pachyderma（s。）のピーク間で最高潮に達します。最高の存在量は、サブステージ5e / 5d境界の直前に発生します。亜熱帯から熱帯の種、特にG. truncatulinoidesは、完新世と同位体ステージ5全体で一般的です。それらは、完新世中期と初期のサブステージ5eで最高潮に達します。 正確な表面サンプルは、完新世中期の最大値以降、大幅な減少を示しています。亜熱帯種が火山灰層IIの堆積直後に発生したことは注目に値します。コアの堆積物蓄積率（図6）は、同位体ステージ6/5境界以降、かなり一定でした。Me69-17とMe69-19では2 cm / 1000年、MOl-32では3 cm / 1000年です。 堆積物は石灰質の滲出物から粘土質の石英砂まで繰り返し変化しましたが。考察時間/深度グラフのIRDピーク最大値の位置は、それぞれのピークがコア間でかなり密接に相関していることを示しています（図6）。すべてのコアは北東大西洋の同じ地域から回収されたので、ピークの各セットはおそらく同じ年代を持っています。したがって、観察されたそれぞれのピーク間の年齢差は、蓄積率の局所的な変動と、コアのIRD最大値の正確な深さの不確実性に起因します。 IRD層の真の年齢の検索、およびそれぞれのアイスラフティングのトリガーの検索は、蓄積率と地球で受けた太陽放射の変動から推定された推定年齢の比較につながります。 図7に見られるように、激しい氷のラフティングのフェーズは、北半球の日差に対する歳差運動の影響と完全に一致します。歳差運動の角度がII = 90インチのとき、北半球は夏の間は日射量が減少し、冬の間は日射量がわずかに増加します。歳差運動角がII = _Iのとき。 5. MOl-32のコアレコード（モーリータービダイトチャネルの北東の高原から）。 計算モードについては、図2を参照してください。 270インチでは、夏の日射量が増加し、冬の日射量が減少します（Vernekar、1972; Berger、1978）。したがって、地球の歳差運動の1サイクル（つまり、11,000±1000年ごと）の間に、北東大西洋で強化されたアイスラフティングの2つの機会があります。 2つの日射量の最小値は、ドロップストーン層では表されません。コアレコードでのそれらの推定位置は、図3-5の斜体の番号7および9でマークされています。 これらの2つのピークは、83、000年および103、000年のB.P.で歳差角II = 270に属します。当時の平均気温が比較的高かったとすると（G. truncatulinodesの発生で示されるように）、アイスラフティングは極海に限定されていたようです。それにもかかわらず、日射量の減少は、北東大西洋の表層水の冷却につながった可能性があり、それは有孔虫のコア記録における温帯プランクトン種の後退を引き起こしたであろう。  図 5. MOl-32のコアレコード（モーリータービダイトチャネルの北東の高原から）。 計算モードについては、図2を参照してください。  図6 ドロップストーンピークの年齢/深さの相関。 ピークの見かけの年齢は、矢印で示された層序マーカー間の補間によって取得されます。 OISB、酸素同位体段階の境界。 アイスラフティングは明らかに歳差運動に関連していますが、これらのフェーズの正確な日付と期間を見積もることは困難です。 「氷床崩壊」と「氷床成長」のモードが正しい場合（Ruddiman and McIntyre、198 1 b）、強化された夏の日射は氷床の崩壊を開始します（II = 270の時）。 海への大量の融雪水の供給は、地表水の塩分を減らし、長くて寒い冬の間の凍結を促進します。したがって、氷床崩壊の時期に北東大西洋を横切って浮かぶ氷は、主に大陸の残骸をほとんど含まない海氷であり、氷山によって運ばれる物質の従属的な流入を伴う。これは、奇数のピークの幅が狭くなっていることで強調されています（図3-5）。これらのピークを冬の日射量の最小値の時間の非常に近くに配置することは、日射量の減少を制御する際の氷床の強い後退応答のために合理的であるように思われます（Hyde and Peltier、1987）。 対照的に、歳差運動角II = 90インチのときのアイスラフティングとインソレーションの時間的リンクはより困難です。氷床の建設と北東大西洋の氷のラフティングの間には、両方が同時に発生することはほとんどないため、一定の遅延が必要です。 Ruddimen etal。 （1980）氷床の建設は、他の理由の中でも、高緯度の北大西洋への暖かい地表水の供給の強化によって開始されたと推測します。 これらの時期には、北大西洋の流氷が強く、北東大西洋を横切る氷のラフティングはかなりありそうにないようです。この地域では、北の海からの冷たくて塩分が少ない地表水の排出が増加すると、北大西洋海流がより南の方向に曲がるときに、氷のラフティングが発生する可能性があります。実際、ステージ5/4の移行では、G。ittjlataが豊富な北大西洋海流の暖かい水が北大西洋の冷たい水に置き換わり、氷で覆われたデトリタスと極地の有孔虫が低緯度にまで移動しました（Ruddiman et al。、1980）。冷たい地表水の形成の増加を開始した可能性のあるメカニズムは、氷の蓄積が促進されている間に大陸の氷床の安定性が低下することに起因します（Reeh、1985）。 これは、大陸の氷床のより速い横方向の進行につながり、その後、海への氷のより多くの放出につながります。多数の溶ける氷山からの淡水供給は、海洋の地表水の塩分を減らします。したがって、氷河が最大の範囲に達したとき、G。bulloidesテストの酸素同位体比は最年少のWeichselianドロップストーン層で低くなりました（図2）。氷床の成長の大きさが主に相互作用する軌道パラメータの関数である場合（Saltzman et al。、1984）、単一の氷床段階の開始と期間は変動するはずです。 それにもかかわらず、軌道データに関連する蓄積率から導き出されたドロップストーン層の平均年齢は、北東大西洋における日射量の最小と最大の氷のラフティングのかなりの一致を明らかにしています（図7）。まとめと結論エーム間氷期以降、北東大西洋の主要な氷のラフティングは、主に地球の軸の歳差運動によって制御されてきました。これは、（a）夏と（b）冬の歳差運動サイクル中に2回発生する最小の歳差運動（歳差運動角度（a）II = 90 "および（b）Kl = 270"）に関連しています。 したがって、強化されたアイスラフティングの平均期間は約11,000 2 1000年です。製氷段階の開始、長さ、および強度は、傾斜角や離心率などの他の基本的なパラメーターとの相互作用に依存します。ドロップストーンの記録は、亜間氷期の間だけでなく、多かれ少なかれ、亜間氷期の途中での氷のラフティングを示しています。  図 7. ドロップストーンの年齢（図6から）と日射量の最小値（Vemekar、1972年から）の関係。 まとめと結論 エーム間氷期以降、北東大西洋の主要な氷のラフティングは、主に地球の軸の歳差運動によって制御されてきました。これは、（a）夏と（b）冬の歳差運動サイクル中に2回発生する最小の歳差運動（歳差運動角度（a）II = 90 "および（b）Kl = 270"）に関連しています。したがって、強化されたアイスラフティングの平均期間は約11,000 2 1000年です。製氷段階の開始、長さ、および強度は、傾斜角や離心率などの他の基本的なパラメーターとの相互作用に依存します。 ドロップストーンレコードは亜間氷期の間だけでなく、多かれ少なかれ、亜間氷期の途中でのアイスラフティング。歳差運動角II = 270インチのとき、北半球の氷のラフティングは、夏の高い日射量による海への強制的な融雪水の供給から恩恵を受ける冬の海氷の形成の強化とおそらく結びついています。 歳差運動角II = 90インチのとき、北東大西洋を横切る氷のラフティングは、高緯度での夏の日射量の減少による大陸の氷床の成長に起因する氷の放出の増加の結果であるように思われます。どちらの場合も、主要なアイスラフティングの重要なポイントは、イベリア半島の緯度までの氷の輸送に有利な、冷たくて塩分が少ない地表水の形成の強化です（McIntyre et al。、1972）。 これは基本的に、II = 90インチのときに発生します。極地の水の南向きの浸透は、北大西洋海流の暖かい水を海の北部から遠ざけ、氷床への水分の輸送を減らします。 エーム間氷期以降の主要な北半球の製氷の体系的な変化は、さまざまな分野や地域からの他の多くの気候記録に対応しています。ニューギニアの海面曲線（Bloom et al。、1974; Chappell and Veeh、1978）に示されているように、関連する液滴は歳差運動角II = 90インチの液滴層と相関しています。 歳差運動角II = 270インチのとき、北半球の氷のラフティングは、夏の高い日射量による海への強制的な融雪水の供給から恩恵を受ける冬の海氷の形成の強化とおそらく結びついています。歳差運動角II = 90インチのとき、北東大西洋を横切る氷のラフティングは、高緯度での夏の日射量の減少による大陸の氷床の成長に起因する氷の放出の増加の結果であるように思われます。 どちらの場合も、主要なアイスラフティングの重要なポイントは、イベリア半島の緯度までの氷の輸送に有利な、冷たくて塩分が少ない地表水の形成の強化です（McIntyre et al。、1972）。これは基本的に、II = 90インチのときに発生します。極地の水の南向きの浸透は、北大西洋海流の暖かい水を海の北部から遠ざけ、氷床への水分の輸送を減らします。 冬の日射量の最小値（歳差運動角II = 270インチ）は、明らかにわずかな海面低下を引き起こします。これは、強化された氷のラフティングのこれらのフェーズが、たとえばバルバドスの珊瑚の段丘によって示される古い比較的高い海のスタンドと正確に一致するためです（Broecker et al 。、1968）。さらに、改良されたドロップストーン層序は、特定の気候イベントを以前よりもよく説明しています。 「太陽変調の変化として解釈された（Raisbeck et al。、1987）、60、000年および35、000年のB.P.での南極の氷へのBe沈着の2つの間隔は、II = 270の間の気候状況と完全に一致します」。寒いヤンガードリアスの振動を歳差運動する冬の日射量の最小値と相関させることは合理的であるように思われます（図7）。 ノルウェー北部沖のスピッツベルゲン地域で記録された温暖な気候イベント（61、000年B.P。）（Gard、1986）は、夏の日射量の増加を伴う歳差運動に起因する可能性があります。 Mangerud etal。 （1979）スカンジナビアにおける38、000年から28、00年のB.P.の間の亜間氷期の氷床後退を報告する。これは、当時の夏の日射量が増加した時期とよく相関しています。 図7に見られるように、最後の主要なIRD堆積から現在までの距離は、アイスラフティングの2つのフェーズ間の1つの間隔を占めます。実際、歳差運動角II = 90インチは、14世紀半ばに到達しました（Bouvier、1983）。したがって、小氷期（1350〜1900 AD）は、火山活動の強化の結果よりも、夏の日射量が減少する全段階の非常に涼しい部分である可能性が高くなります（Hammer et al。、1980; Dansgaard、1984; Porter 、1986）。 謝辞 RVMeteorとRVPolarsternの両方のマスターとクルーの助けに感謝します。 D. Meischner（ゲッティンゲン）とC. Hemleben（Tiibingen）は、実りある議論で調査を支持しました。 H. Oberh $ insli（Ziirich）は、安定した酸素および炭素同位体分析を実施しました。 R.JantschikとR.Lohoff（Giittingen）は、サンプリングとコアの説明を行いました。 NOAMP研究は、Bundesminister fiir Forschunguによって資金提供されています。テクノロジー、No。KWA5310。 REFERENCES Berger, A. L. (1978). Long-term variations of caloric insolation resulting from the Earth’s orbital eiements. Quaternary Research 9, 139-167. Berger, A. (1979). Spectrum of climatic variations and their causal mechanisms. Geophysical Surveys 3, 351402. Bloom, A. L., Broecker, W. S., Chappell, J. A. M., Matthews, R. K., and Mesolella, K. J. (1974). Quaternary sea level fluctuations on a tectonic coast: New 230Th/234U dates from the Huon Peninsula, New Guinea. Quaternary Research 4, 185-205. Bouvier, J.-M. (1983). An astronomical approach to NORTH ATLANTIC ICE RAFTING 151 human prehistoric ecology: Quantitative insolation at Late Wihm in south-west France. Actes Coll. 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