7.1.3. Склерохронология

Склерохронология (греч. scleros – твердый, chronos время) – изучение физико-химических свойств годичных слоев кальцита и арагонита, образующихся в живых (кораллы, раковины моллюсков) и неживых (спелеотемы – натечные пещерные отложения разнообразной морфологии) образованиях. Такие образования используются как записи сигнала о состоянии природной среды, снабженные счетчиком времени – годичными слоями. Привязка к абсолютной шкале времени осуществляется для современных образований подсчетом годичных слоев (в отличие от дендрохронологии, перекрестное наложение удается применять редко, поэтому метод действует в пределах последнего тысячелетия), для древних – датированием самих карбонатов U-Th методом либо содержащихся в них органических включений по ¹⁴С (см. ниже). В качестве регистраторов параметров окружающей среды чаще всего используются скорость прироста, содержание стабильных изотопов ¹⁸O, ¹³C. Для пещерных карбонатов скорость прироста и доля ¹⁸O падают при снижении температуры и растут при ее повышении, а доля ¹³C увеличивается с ростом засушливости и падает с ростом увлажнения (рис.7.4). В кораллах доля ¹⁸O используется как показатель солености воды, которая интерпретируется далее как результат изменений испарения, осадков и речного стока.

7.1.4. Изучение годичных слоев в ледниках

Как и карбонатные образования, нарастающие год за годом ледники представляют собой архивы изотопного состава атмосферных осадков, газового состава и запыленности атмосферы и других характеристик, используемых для палеоклиматических реконструкций с высоким разрешением (рис.7.5а,в). Изотопно-кислородные ряды используются, в частности, как инструмент глобальной корреляции (см. гл. 3, раздел 8.2.1). Для реконструкций палеотемператур используется также тяжелый водород (²H – водород с атомной массой 2), называемый также дейтерием (D). Наиболее полные данные получены в рамках международных проектов ледового бурения в Гренландии (начало 1990-х гг: GRIP, GISP2 – скважины глубиной >3000 м с временным охватом >100 тыс. лет; начало 2000-х гг: NorthGRIP, 3085 м, 123 тыс. лет) и в Антарктиде (1993-1996: скважина 5G на станции Восток, 3620 м, 420 тыс. лет; 1996-2005: EPICA в 560 км от станции Восток, 3270 м, 800 тыс. лет).

Временная привязка для верхних частей ледовых кернов осуществляется подсчетом годичных слоев льда. В зависимости от условий образования, лед, накопившийся в разные сезоны года может различаться визуально благодаря отличиям во внутренней структуре (тогда для подсчета используют специальные оптические регистраторы), по составу химических примесей (это регистрируется, например, путем измерения электропроводности), по изотопии льда (снег, выпавший в холодный сезон года, содержит меньше тяжелых изотопов кислорода и водорода, чем снег теплого сезона). С глубиной годичные слои утоньшаются за счет большого давления и растекания льда, что делает подсчет годичных слоев сначала затруднительным, а затем невозможным. На больших глубинах хронология строится двумя способами: (1) измерение содержания метана или дейтерия, которые несут палеотемпературный сигнал, и "орбитальная настройка" (orbital tuning) их рядов – привязка к вариациям инсоляции на разных широтах, рассчитанным по колебаниям параметров земной орбиты (современные варианты теории Миланковича); (2) расчет по гляциологическим моделям аккумуляции и растекания льда, параметры которых подбираются путем все той же орбитальной настройки. Второй метод ранее применялся для уточнения уран-ториевых дат по колонкам глубоководного бурения, в результате чего была получена принимаемая теперь в качестве стандарта шкала SPECMAP – шкала абсолютного возраста морских изотопно-кислородных стадий (MIS), под которую подстраиваются обычно и хронологии по ледовым кернам (рис.7.5а,б).