21. Дендро-, варво-, спелео та гляціохронологія

Дендрохронологія або датування деревних кілець – науковий метод датування, що базується на аналізі росту річних кілець дерев. Метод був відкритий та розроблявся протягом 20 ст. Е. Е. Дугласом Університету Арізони (США). Ця техніка дозволяє датувати деревину з точністю до календарного року. За допомогою дендрохронологічних методів для більшості видів деревних порід можливо точно визначити календарний рік формування річного кільця. Основними напрямками застосування результатів датування є:

• палеоекологія, коли дані використовуються для реконструкції минулих екологічних явищ (одним з основних є реконструкція клімату);

• археологія, для датування старих будівель, та ін.;

• радіовуглецеве датування, для встановлення вмісту ізотопу С¹⁴

Дерева, що виростають у кліматичних зонах із сезонним кліматом, улітку й узимку ростуть неоднаково: основний ріст відбувається влітку, узимку ж ріст сильно вповільнений. Розходження умов приводить до того, що деревина, що наростає взимку й улітку, відрізняється своїми характеристиками, у тому числі щільністю й кольором. Кожне кільце відповідає одному року життя дерева («зимовий» шар тонше відокремлює одне «літнє» кільце від іншого)

Вологість і довгий вегетаційний сезон приводять до широкого кільця. Рік посухи може привести до дуже вузького кільця. Дерева тої ж самої області будуть мати тенденцію розвивати ті ж самі зразки ширини протягом даного періоду. Структура деревних кілець, сформована протягом усього періоду життя дерева, відбиває кліматичні умови, у яких росло дерево.

Варвохронологія — напрям досліджень, що займається вивченням тривалості існування льодовиків за підрахунками річних пар шарів стрічкових глин, які утворені більш грубим матеріалом, що накопичився літньої пори (алевритовим), і тонким зимовим(глинистим). Утворення стрічкових глин пов’язане з відступанням льодовиків. З-під льодовиків, що тануть, води виносили, і відкладали їх на дні прильодовикових озер. Улітку процес танення йшов інтенсивніше й на дні відкладався по перевазі пісок. Метод запропонований Де-Геєром (1912,1940), згодом він отримав його ім'я; назва походить від шведського слова "варва", яким позначалися ритмічно-шаруваті глини. Синонім — стрічкові глини.

Спелеохронологія – наукова дисципліна, що займається дослідження віку печер та їх вмісту – утворень та приурочених до них мінеральних покладів і виповнень, зокрема вивченням шарів на сталактитах. У вологий рік такий шар буде товщим, у сухих – вужчим.

Гляціохронологія займається датування віку льодовиків, зокрема за допомогою льодових кернів. Пробуривши льодовиковий щит, можна простежити у колонці льоду річні шари, що чітко відокремлюються один від одного за літніми і зимовими відкладами, які розрізняються за структурою, щільныстю та запиленням. Таке відділення не становить особливих труднощів для останніх кількох тисяч років, проте з глибиною проводити його складніше, оскільки через тиск верхніх шарів відмінності згладжуються. У цьому випадку для датування більш давнього льоду використовують чисельне моделювання його розтікання, вихідними даними при якому служать швидкість накопичення снігу, температура і в'язкість льоду, швидкість його руху і рельєф ложа.

22. Палеокліматологія: чинники змін клімату та палеокліматичні індикатори

Палеокліматологія — наука, що вивчає кліматичні умови Землі в минулі геологічні епохи.

Зміни клімату обумовлені змінами в земній атмосфері, процесами, що відбуваються в інших частинах Землі, таких як океани, льодовики, а також ефектами, супутніми діяльності людини. Зовнішні процеси, що формують клімат, - це:

• зміни сонячної радіації і орбіти Землі.

• зміна розмірів і взаємного розташування материків і океанів,

• зміна світимості сонця,

• зміни параметрів орбіти Землі,

• зміна прозорості атмосфери і її складу в результаті змін вулканічної активності Землі,

• зміна концентрації парникових газів (СО₂ і CH₄) в атмосфері,

• зміна відбивної здатності поверхні Землі (альбедо),

• зміна кількості тепла, наявного в глибинах океану.

Розвиток клімату на Землі пов'язаний головним чином з двома процесами: з характером розташування і конфігурацією океанів і континентів на поверхні Землі і з газовим складом атмосфери.

Причини змін давнього клімату Землі обумовлені безліччю найрізноманітніших чинників. Група астрономічних гіпотез пов'язує зміни клімату з коливаннями кількості і складу сонячної радіації, із змінами елементів земної орбіти. Група геолого-географічніх гіпотез визнає як основних наступні причини: непостійний склад атмосфери (хмарності, вмісту вуглекислоти, наявності вулканічного попелу) різний характер поверхні Землі (розподіл суші і моря; висота суші над рівнем морів; гори) і солоності океану, а також переміщення полюсів і континентальний дрейф. Сучасні геологічні дані показують, що жодна з багаточисельних гіпотез не може до кінця з'ясувати причини зміни клімату минулого.

Літологічні показники відображають кліматичні умови минулого через характер і інтенсивність процесу вивітрювання, міру осадової диференціації і масштаби аутигенного мінералоутворення.

У кліматах жарких і вологих вивітрювання вихідних порід протікало інтенсивно, цілорічно і виражалося переважно в хімічних змінах їх мінеральної речовини. Для цих кліматів характерні відклади, вкрай строкаті за складом, що володіють вираженою осадовою диференціацією, що містять багато мінеральних новоутворень (чисті кварцеві піски, каолінові глини, крем'янисті породи, вапняки, залізо-марганценцеві осади та ін),; утворення червоноколірної кори вивітрювання; викопні грунти (червоноземи, жовтоземи,); переважання біогенного карбонатонакопичення перед хемогенним у водоймищах.

У помірному кліматі, де процеси вивітрювання були ослаблені і протікали сезонно, формувалися відклади, складені в основному кварцевими та польовошпатними пісковиками при малому участю гідрослюдистих і монтморілонітових глин; вони відрізняються найменшою зрілістю вивітрювання і мінімальним ступенем осадової диференціації його продуктів. Карбонатні відклади тут повністю відсутні, масштаби аутигенного мінералоутворення незначні.

Ознаками холодного клімату є: мала потужність кори вивітрювання; слабка міра хімічного розкладання відкладів; присутність льодовикових і водно-льодовикових відкладів.

Про посушливий клімат свідчать: переважання у водоймищах хемогенного карбонатонакопичення; континентальне і лагунне соленакопичення; широкий розвиток еолових фацій. Показниками аридного клімату також є рясна карбонатизація і соленосність відкладів і широке поширення в них малогідратірованних і абсолютно безводних сполук (гематит, ангідрит).

Сезонна шаруватість фацій (стрічкові глини, соленосні товщі) дозволяє судити про наявність і характер кліматичних сезонів.

Палеоботанічні показники - викопні залишки рослин. Жарко-вологий клімат реконструюється за формації тропічних лісів, жарко-сухий клімат - по поширенню формації саван і ксерофільних рідколісь, індикатором помірного клімату служить формація листопадних лісів. Палеоботанічні індикаторами є також відбитки річних кілець деревних рослин, вивченням яких займається дендрокліматологія.

Палеозоологічні показники - викопні залишки древніх організмів, які відображають клімат часу свого існування через склад угруповань і ареали проживання.

Особливо хороші показники клімату минулого дає спряжений метод дослідження – спорово-пилковий, діатомовий, ізотопний і ядерної хронології.

Висновки про характер кліматів минулого грунтуються на порівнянні кліматичних типів вивітрювання і осадконакопичення, екологічних і термічних типів флори і фауни з їх сучасними аналогами, кліматичні умови існування яких добре відомі.