Horváth Mária: Bevezetés a földtörténetbe 5. Paleoklimatológia Oktatási segédanyag 2007
Mivel foglalkozik a paleoklimatológia? Kísérletet tesz a geológia idı függvényében meghatározni atmoszféra, az óceánok és a szárazföldi tömegek jellemvonásait klimatikus feltételeket a paleoklímát Módszer geológiai bizonyítékok keresése Geológiai bizonyíték lehet kémiai, biológiai, fizikai
Kémiai adatok Doyle et al., 2001 Stabil izotóp-vizsgálat oxigén (O 16 és O 18 )(természetes oxigén >99 %-a O 16 ) Az izotópok aránya függ hımérséklettıl mérés csak normál sósvíz esetében jó
δ 18 O módszer A tengervízben általában H 2 16 O > H 2 18 O A 18 O/ 16 O aránya vízhımérséklet függvénye A szervezetek a vízben található arányban építik be vázukba az O 2 -t = a biogén CaCO 3 18 O/ 16 O aránya a klíma függvénye A tengervíz párolgásakor a visszamaradó víz 18 O-ban gazdagodik; párában és édesvízben 18 O/ 16 O arány kisebb kiegyenlítıdést a kontinentális jég akadályozza óceánban 18 O/ 16 O arány tartósan növekszik Azaz: a sarki jégsapka mérete, a párolgás intenzitása szabályozza a tengervíz 18 O koncentrációját
Számítás Nem egyszerő arányt, hanem δ 18 O = ( 18 O/ 16 O minta / 18 O/ 16 O standard 1) x 10 3 Standard = SMOW =Standard Mean Ocean Water A δ 18 O és a hımérséklet közti összefüggés: t = 16.5 4.3(δ c δ w ) + 0.14(δ c δ w ) 2 Cotillon, 1988 negatív kitérés felmelegedés pozitív kitérés - lehőlés
Biológiai adatok Dicroidium sp., McCarthy és Rubidge, 2005 Glossopteris sp., Bizonyos állatok és növények csak speciális klimatikus feltételek mellett élnek ma és éltek egykor pl. korallzátonyok Figyelembe kell venni környezetükkel egyensúlyban éltek a szervezetek fajok klimatikus igénye állandó Neogloboquadrina pachyderma balos hideg, jobbos - meleg
Fosszíliák és az éghajlat Krétától kezdve jelenkori flórákkal való összehasonlítás zárvatermık nem-ép-szélő (főrészes) levelek dominanciája = hővös ép-szélő levelek dominanciája = meleg, trópusi fosszilis spóra és pollen = palinológia (allochton!) Szárazföldi állatok megjelenése általában eredeti élethelyrıl elszállított (allochton!) szárazföldi (tüdıs) csigák, pl. lösz-csigák gerincesek állandó testhımérsékletőeknél sarkok felé termetnövekedés (= Bergmanféle szabály) pl. szibériai pocok és mezei pocok
Tengeri faunák és az éghajlat Óceánok hideg mélyvizeiben élı bentosz sarki terület sekélytengeri bentosz = trópusi szubmergencia jelensége sarkvidékek felé diverzitás csökken Nagyforaminiferák mindig trópusiszubtrópusi éghajlatot jeleznek Mészvázú plankton diverzitása a szélességi körrel párhuzamosan csökken a pólusok felé Szubpoláris óceánokban kovavázú plankton
Fizikai adatok (kızetek) Éghajlatjelzı üledékes kızetek (csak adott hımérsékleti viszonyok között képzıdnek) Jelezhetik a párolgás és csapadék viszonyát a szárazföldi és tengeri klimatikus viszonyokat a hideg és meleg klímát
Sókızetek és kıszén Párolgás > csapadék sókızetek trópusi sivatagi, szavanna, mediterrán, mérsékletövi sivatagi vagy sztyepp éghajlati feltételek mellett Párolgás < csapadék mennyisége kıszén Trópusi esıerdık, humid szubtrópusi klíma kontinensek K- i oldalán, mérsékletövi tengeri klíma a kontinensek Ny-i oldalán, humid kontinentális klímán Google adatbázis Symes és társai, 1991
Vörös rétegek = red beds (balra: devon, jobbra: kora-proterozoos) Terrigén törmelékes üledékes kızetek, hematittal. Nagyrészt alluviális eredetőek, részben vörös sivatagiak Cattermole, 2000 Legidısebb vörös homokkı összlet ~ 2 milliárd év McCarthy és Rubidge, 2005
Mai sánczátony karbon zátonymészkı Google adatbázis Általában meleg klímát jeleznek Cattermole, 2000
Eljegesedett területek, hideg klíma késı-proterozoos varvit Tillit Ejtett kövek (dropstones) Varvit Jégmozgást jelzik pl. jégkarcok Cattermole, 2000
Balra: karcolt aljzat és keletkezése Jobbra: ejtett kı és keletkezése McCarthy és Rubidge, 2005
Fosszilis talajok Hiánya már éghajlatjelzı szárazföldi glaciális rétegsorokban nincs sivatagi üledékes kızetek között nincs Csak kontinentális területen képzıdnek HA van vegyi mállás Legidısebb fosszilis talaj kora > 2 milliárd év Lösz hideg, száraz éghajlaton, hulló porból Bauxit meleg, humid környezet McCarthy és Rubidge, 2005
A földtörténeti múlt klímaváltozásai Legkorábbi jégkorszak (hőtıház állapot) Huroni jégkorszak 2.4-2.2 milliárd éve Neoproterozoikumban (hőtıház állapot) 800-570 millió év között több jégkorszak különleges állapotok!? Késı-ordovicium kora-szilur jégkorszak Hirnanti jégkoszak 458-428 millió év között Kora-karbon késı-perm jégkorszak 333-258 millió év között Klímaromlás, de nem jégkorszak 187-105 millió év között Klímaromlás 55 millió évtıl jégkorszak Köztes szakaszokban ún. melegház (= üvegház) állapotok
Jégtakarók kiterjedése a földtörténeti múlt jégkorszakaiban huroni késı-proterozoos; Google permokarbon (McCarthy és Rubidge, 2005) pleisztocén
A jégkorszakok lehetséges okai A jégkorszakokat azonos okok váltják ki? valószínőleg nem Van-e határozott ciklicitás a jégkorszakok kialakulásában valószínőleg nincs, vö. hiányzó jégkorszakok Minden jégkorszakra jellemzı volt a ciklicitás? a bizonyítékok szerint igen A jégkorszak kialakulása katasztrofális esemény? nem, sokkal inkább fokozatos a klímaromlás Hat-e a jégkorszak az élıvilág fejlıdésére? igen
A jégkorszakon belüli ciklicitás okai 1842. ADHÉMÁR XX.sz. eleje, MILANKOVICS Forgástengely hajlásszöge változik (ferdeség), ~41 ezer év A Föld forgástengelye billeg (= precesszió), ~23 ezer év Földpálya alakja (= excentritása) változik, ~100 ezer év HAYS tengeri üledékekben felismert fenti ciklusok Google adatbázis
A globális és helyi klímát befolyásoló tényezık
A vulkanizmus hatása a globális klímára
A lemeztektonika és a globális klíma kapcsolata