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| ミランコヴィッチメニューへ戻る Berger, W.H., M. Yasuda, T. Bickert, G. Wefer, 1995. Brunhes-Matuyama境界: 790 k.y.の日付は、ミランコビッチテンプレートへのフィットに基づくODP Leg 130の酸素同位体記録と一致している。Geophysical Research Letters, 22 (12) 1525-1528. 抄録 最近まで、第四紀の標準的な時間スケール（例えば、Imbrie ら、1984; Prell ら、1986）や海洋掘削計画の結果（Kroenke ら、1991; Shackleton ら、1992）では 730 万年とされていたブルンヘス-マトヤマ境界の年齢は、780 万年から 790 万年の間に修正された。1991; Shackleton et al. 1992）は、酸素同位体データの軌道調整（Shackleton et al. 1990）と火山岩の40Ar-39Ar年代（Baksi et al. 1992）の両方に基づいて、780万年から790万年の間に修正された。本研究では、改訂された年表をオントンジャワ高原（ODP Leg 130、太平洋西部赤道域）の酸素同位体記録に適用した。この時間スケールを用いて、この記録と軌道強制に基づくテンプレートとの間に優れた一致が見られた。テンプレートの式は、氷量の変化を、一定の氷成長（IGR）と変動する融解量の差として与えるものである。融解は北緯65度の夏の日射量(INS)、現在の氷量(ICE)、与えられた時間間隔(L)の平均氷量(MEM)に依存する。メモリベースの L と指数は、最良のフィットを得るために調整されている。その結果、ブルンヘス-松山境界の年齢は790±6 k.y.であることがわかった。この年代の割り当ては、パラメータ設定の大幅な変化に対してロバストである。  はじめに 第四紀の時間スケールの開発は、約20年前のオントンジャワ高原のコアV28-238の酸素同位体層序とBrunhes-Matuyamaの磁気反転との結びつきに負うところが大きい(Shackleton and Opdyke, 1973)。当時、この境界の年代は700万年とされていたが（Dalrymple, 1972）、後に730万年に修正された（Mankinen and Dalrymple, 1979）。この修正された年齢は、長い間第四紀年代学の基礎となってきた（Imbrie et al., 1984; Ruddiman et al., 1989）が、同位体データの軌道調整に基づいて、若すぎるということで、早くから（完全には失敗したが）挑戦されてきた（Johnson, 1982）。この挑戦はその後、より良いデータと新しいチューニング方法を用いて、Shackletonら(1990)によって復活しました。 彼らは、約780 k.y.の境界年齢を提案しました。この約780万年の年代は、火山岩の4φAr-39Arの年代によって支持されている(Baksi et al., 1992; Izett et al., 1988; Spell and McDougall, 1992; Tauxe et al., 1992; Hall and Farrell, 1993; Izett and Obradovich, 1994参照)。現在では、780年から790年の間の年代が一般的に受け入れられている(Cande and Kent, 1992; Raffi et al., 1993; Berger et al., 1994)。我々のデータは、この新しい年表を支持するものである。オントン・ジャワ高原では、第130期に掘削された2つの地点の水圧ピストンコアの分析に基づいて、優れた酸素同位体記録が利用可能になった(Kroenke et al., 1991)。これらのコアについては、船上磁気データも利用可能である。 軌道テンプレート法 （ミランコビッチ理論の枠組みの中で）を用いて酸素同位体記録を年代測定することで、ブルンヘス-松山境界の年代を790+6 k.y.とした。試料、データ、初期年代解析の結果、解析したコアは非常に良好な状態であることがわかった。特に、数十年前に採取されたコアで、回収に押出成形を用いたもの（例えば、Shackleton and Opdyke, 1973のV28-238）は、ピストンコアリングに伴う歪みが見られませんでした。 第四紀の記録を得るために、805Cと806Bの両孔から最上部の数本のコアを10cmの標準的な間隔でサンプリングした。酸素同位体の測定は、浮遊性有孔虫G. sacculifer (Berger et al., 1993a,b)の酸素同位体を用いた。コアの初期年代測定は、生物層序（最終的には古い年代スケールに基づく）と、-80記録のうち斜めに関連する部分（フーリエ分析で抽出し、サイクル間の時間差を41 k.y.と仮定；Bergerら、1993bを参照）に調整することで行った。計算された照射曲線は参照していない。ステージ19のクレスト（Brunhes-Matuyama反転の直後に起こる。Shackleton and Opdyke, 1973; deMenocal et al. これは、この同位体特徴の年代が780〜790 k.y.の間であることを示唆している（最初の斜位紋は数千年前のものであり、ゼロとしてカウントされている）。 軌道テンプレート ここで紹介する更なる改良のために、我々は Berger ら (1994) の日射変換アルゴリズムを採用した。これは、Calder (1974) や Imbrie and Imbrie (1980) の一般的なアプローチに倣い、-j-80 記録と比較するための軌道テンプレートを提供することを目的としています (ただし、構造的には異なるアルゴリズムを使用しています)。このアルゴリズムを構築する際に、我々は1525 1526 BERGER ET AL.のBRUNHES-MATUYAMA BOUNDARYは、系の物理をモデル化することよりも、強制力に対する応答のダイナミクスを捉えることに興味を持っている。Broecker and van Donk (1970)に倣って, 氷は徐々に積み上がっていくが, すぐに溶けるという概念(「ノコギリ歯」の概念)を仮定している. このパターンを生み出すためには、氷塊のしきい値効果が重要である（基底融解とサージング；Oerlemans, 1982）、等値性（Peltier, 1982）、大気中の pCO2 を含む他の多くの要因（Saltzman and Verbitsky, 1994, および同文献参照）。 最後の900 k.y.を支配する100年周期は自由振動の存在を示唆している(例えば、Imbrie et al., 1993; Saltzman and Verbitsky, 1994)が、その起源はまだ不明である。鋸歯状の "周期 "を生成すると同時に物理的な妥当性を維持する単純なシステムは、以下の4つの任意の "ルール "を実行することによって得られる。(1)氷は常に1000年ごとに最大値の2～3％の割合で蓄積される、(2)夏が暖かいと氷が融ける傾向がある（ミランコビッチの法則）、(3)より多くの氷が存在すると同じ強制力でより多くの氷が融ける、(4)かなりの期間氷がたくさんあった方が融けやすい（「記憶」効果、これは遅れた負のフィードバックを表し、振動を引き起こす）。基本的に、これらの規則は、Milankovitch (1930)やEmiliani and Geiss (1957)によって導入された概念に由来しています。 アルゴリズムが適切なフィードバック・ダイナミクスをシミュレートしていれば、異なるルールのセットでも同様の結果を得ることができます（Saltzman and Maasch, 1990を参照）。リストされた規則に対応するアルゴリズムは、要旨では式[1]として与えられている。INS, 日射指数は0から1まで線形にスケーリングされ, 出力(ICE)も主に0から1の範囲にある(ただし, 平均値は必ずしも0.5に近いとは限らない). 現在のICEが次のステップに入力されることに注意してください；ICEの初期値は、0.5でシードされた予備的な実行の後、平均に設定されます。メモリ効果MEM Lは振動を発生させます。100 kyrのサイクルを得るためには、理想的な設定はL=50 k.y.であると思われます。数値実験では、50 k.y.から65 k.y.の間の設定がミランコビッチ・クロノ（最後の625 k.y.）ではうまくいくことが示されています。チューニングされたデータシリーズでは、L=57付近が最もフィットしています。 わずかに長い周期は、システムが強制を先取りするのではなく、強制に "耳を傾ける "ことを確実にしている。 しかし、Croll Chron (625 k.y.から1240 k.y.まで)では、100年周期はあまり顕著ではなく、これはメモリ効果があまり顕著ではないことを示唆している。ラプラス年代（1240 k.y.から1855 k.y.まで）では、MEMの基底値が20であることが示されています。MEMの指数と他の指数は、最適なフィット感を得るために調整されています。 最適なテンプレートを広く系統的に探索すると、モデルは指数にあまり敏感ではなく、IGRとL値との適切な組み合わせで、aは2〜4、bは1〜2、cは2〜6の値で良い結果が得られることがわかりました。モデル・テンプレートと実際のレコードのすべての比較は，スケーリングの問題を避けるために，正規化された値で行われます．式[1]を（天文学に基づいた）日射信号に適用すると、過去100万年分の日射量-80の記録のための有用なテンプレートが得られます（図la）。 モデルのテンプレートは太い実線で、サイト806Bとサイト805Cの測定値はそれぞれ細い実線と破線です。 このモデルでは、a=3、b=2、c=2とし、4000年で14％の氷の蓄積量を使用しています（つまり、a 1.5 1 i 0.5 - 0 ._ - -o.5 -1 -1.5 I I I 5 7 9 11 13 15 I --data --mødel I _ _ i i i i i i i i i 0 200 400 600 800 1.5 0.5 '-E o - ._ -0.5 -E -1 -1.5 1000 1.5 0.5 o -0.5 -1 I I I Brunhes - Matuyama -15 17 I 19 21 -1.5 6O0 700 800 900 年齢(k.y.) 式[1]を（天文学に基づいた）日射信号に適用すると、過去100万年分の日射量-80の記録のための有用なテンプレートが得られます（図la）。 モデルのテンプレートは太い実線で、サイト806Bとサイト805Cの測定値はそれぞれ細い実線と破線で示されています。モデルでは、a=3、b=2、c=2、4000年で14％の氷の蓄積を使用しています（つまり、合計は4000年単位です）。 同位体記録(Berger et al., 1993a,b)と軌道テンプレートを一致させることに問題はなく、ステージ21(およびそれ以降)まで遡ることができました。同位体ステージ19は、図示されているように、750～800 k.y.の間に発生していることがわかります（図-lb）。 残念ながら、806B孔では、806B-H2と806B-H3の間のコアブレイクがステージ19の中で起こっているため、このホールではこの部分の記録の多くが欠けています。しかし、150kmしか離れていない805C孔では、完全な記録が存在します（図bの破線で示しています）。 この記録は、ギャップの上に容易に投影され、補間のガイドとなっています（塗りつぶされた円）。この相関関係は、砂の含有量などの独立したデータによって支えられています。Yasuda et al. 15、16）。)  図 1. モデル作成された軌道テンプレート（太線）とODPサイト806Bと805CのG. sacculifer -0記録（細線）との比較。数字は同位体ステージ。記録の切れ目（y =-1.2でマーカーで示されている）はODPサイト805Cのデータで埋められている。 オリジナルの報告書（Berger et al., 1993b）と同様の記録の年齢スケール。モデルの設定。氷の成長は1 k.y.あたりの範囲の3.5 %; 記憶効果は40,000 y; 指数: a=3, b=2, c=2 (本文参照)。記録とモデルの出力は、平均化を解除し、2 x 標準偏差で除算することで正規化している。補間された点は塗りつぶされた円で示されている。ブルンヘス-Matuyama境界は太い棒で示されている。) ブルンヘスマトヤマ境界の年代 805C孔では、ブルンヘスマトヤマ境界は、氷期第20期と間氷期第19期の間の遷移に対応する深さ(海底12.36m)で発見されました。第20期と第19期の間のこの位置はよく確立されている（Shackleton and Opdyke, 1973; Imbrie et al. 軌道上の氷のモデルによると、遷移の年代は790 k.y.近くになります（図-lb）。このことから、これがブルンヘス-マット山境界の年齢を推定する最良の方法であると考えられます。不確定要素はいくつかあります。(1) 我々の推定値はミランコビッチ理論の正しさを前提としていること（これは今でも時々挑戦されている）、(2)入力に異なる日射曲線（例えば、6月や8月）を使用すると異なる結果が得られること（隣の月にシフトすると約2 k.y.のシフト）、(3)ブルンゲス-マット山境界は遷移の中にあり、生物摂動の影響を受ける可能性があること、などである。 後者の2つの不確かさは+6 k.y.になると見積もった. (最初の不確かさはこの方法を無効にする可能性がある。) したがって，我々のブルンヘス-マット山境界の年齢決定は790 +6 k.y.であり，Johnson (1982)の年齢決定と実質的に一致し，Shackleton et al. (1990)の年齢決定(約780 k.y.)よりもやや大きい。私たちは、これまでの研究者たちと同様に、この境界線のために730 k.y.という一般的な年齢を捨てなければならず、780 k.y.の方がはるかに真実に近いということに同意しています。 私たちのコアでは、反転は790 k.y.でロックインされています。議論 我々のミランコビッチテンプレートは、ブルンヘス-松山境界の年代測定の基礎となるものであり、そのパラメータ設定は、過去60万年の記録にフィットしていることから導き出されています。 790 k.y.の年代推定は、パラメータ設定の変更に対してどの程度敏感なのでしょうか？上で指摘したように、そのような変化は、気候システムの変化に伴って、時間の経過とともに生じなければならない（例えば、Raymo, 1992; Saltzman and Verbitsky, 1994）。私たちは、この疑問を数値実験によって探ってみました。本質的には、年齢代入はテンプレート設定の広い範囲でロバストであることがわかった。式[1]の標準設定は[IGR=0.14; L=40 k.y.; a=3; b=2; c-2]であり、テンプレート生成モデルでは時間ステップは4 k.y.である。 L=60]を設定しても、注目する区間ではテンプレートは大きく変化しない(図2a)。しかし、[L=60]を設定すると、[L=40]に比べて自由振動の位相が変化します（図2a、細い線）。 明らかに、この変化はステージ19/20遷移の位置とは無関係であり、天文学的な強制力に縛られたままである。MEM Lの指数が小さくなると、持続的な振動が生じる（図2b、太い線）。このような振動は、"Stage-ll問題"（Imbrie and Imbrie, 1980）を解決するために必要です。図2cに示されているフィットは、MEMの指数が6のテンプレートに基づいています（要するに、長い氷河の後にMEM>0.8になるとスイッチが作動します）。設定は[IGR=0.08; L=60; a=3.5; b=2; c=6]です。 ここでも第19/20期転移(つまりBrunhes-Matuyama境界)は790 k.y.地点に現れ、パラメータを変更しても(例えば、1.5倍)そこに留まる。 ミランコビッチ理論が受け入れられるならば、ブルンヘス-マトヤマ境界の最良の推定値は790 k.y.であると結論づけた。 また、この理論の枠組みの中で、氷河期の気候系のダイナミクスについての広い範囲の仮定が、酸素同位体記録の許容可能なモデルを生み出すことにも留意している。謝辞. 我々はブレーメンの同位体研究所での支援のために博士Monika Seglに感謝する。財務支援は、米国国立科学財団（NSF OCE 92-17166）とドイツForschungsgemeinschaによって提供されました。  図2. Brunhes-Matuyama 年齢割り当てのロバスト性のテスト、モデル設定との相対的な比較。b, 図1の設定、L=40（細い線で示した[40]）、L=60（中線で示した[60]）、ベストフィット設定（IGR=0.08; L=60; a=3.5; b=2; c=6）（太い線で示した[60, ベストフィット]）の場合のモデルに固有の自由振動。強い振動はMEMの指数が高いために発生しています(本文参照)。データにフィットさせるためには、100 kyr周期ごとに振動の位相を強制的にリセットする必要がある（細い線）。 Stage-ll問題の(部分的な)解(図l aと比較)とStage 19/20遷移の恒常性(ブルンヘス-マット山境界の位置)に注目してください。 References Baksi, A. K., V. Hsu, M. O. McWilliams, and E. Farrar, 4øAr/39Ar dating of the Brunhes-Matuyama geomagnetic field reversal, Science, 256, 356-357,1992. Berger, A. L., and M. F. Loutre, Insolation values for the climate of the last 10 million years, Quat. Sci. Rev., 10, 297- 317,1991. Berger, W. H., M. K. Yasuda, T. Bickert, and G. Wefer, Quaternary time scale for the Ontong Java Plateau: Milanko- vitch template for Ocean Drilling Program Site 806, Geology, 22, 463-467, 1994. Berger, W. H., T. Bickert, H. Schmidt, G. Wefer, and M. 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Yasuda, Scripps Institution of Oceanography, University of California San Diego, Mailcode 0215, La Jolla, CA 92093. (e-mail: myasuda@sdcc3.ucsd.edu) (Received September 13, 1994; revised January 21, 1995; accepted February 4, 1995.) |