Кіріспе

Кезегімен мұздық және мұз аралық кезеңдердің тізбегі, соңғы 2,58 миллион жылдағы мұздық кезеңдер сериясы.

Төртінші мұз басу, сондай-ақ Плейстоцен мұз басуы деп белгілі, – бұл 2,58 миллион жыл бұрын басталып, қазірге дейін жалғасып жатқан төртінші кезеңдегі мұздық және мұз аралық кезеңдердің кезекті тізбегі. Геологтар осы уақытқа дейінгі бүкіл кезеңді «мұз дәуірі» деп сипаттаса да, көпшілік мәдениетте бұл термин көбінесе соңғы мұздық кезеңге немесе жалпы Плейстоцен дәуіріне қатысты. Жерде полярлық мұз қаптамалары әлі де болғандықтан, геологтар төртінші мұз басудың қазіргі уақытта мұз аралық кезеңде болса да, жалғасып жатыр деп санайды. Төртінші мұз басу кезеңінде мұздықтар пайда болды, мұздық кезеңдерде кеңейіп, мұз аралық кезеңдерде қысқарды. Соңғы мұздық кезеңнің аяқталуынан бері тек Антарктика мен Гренландия мұздықтары ғана сақталды, ал Лорантид мұздығы сияқты мұздық кезеңдерде пайда болған басқа мұздықтар толығымен еріді. Төртінші мұз басудың негізгі әсерлері – құрлықтардың эрозиясы және материалдың шөгуі; өзен жүйелерінің өзгеруі; миллиондаған көлдердің пайда болуы, оның ішінде мұз шеттерінен алыс жатқан плавиалды көлдердің дамуы; теңіз деңгейінің өзгеруі; Жер қыртысының изостатикалық бейімделуі; су тасқыны; және аномалды желдер. Мұз қаптамалары альбедоны (жер бетінен ғарышқа шағылысқан күн сәулесінің энергиясының арақатынасы) көтеру арқылы климатты одан әрі салқындатуға қабілетті маңызды кері байланыс жасады. Бұл әсерлер құрлық және мұхит ортасын, сондай-ақ биологиялық қоғамдастықтарды қалыптастырды. Төртінші мұз басудан көп бұрын, құрлықтағы мұз кем дегенде төрт басқа мұз дәуірінде пайда болып, жоғалып кеткен. Төртінші мұз басу 33,9 миллион жыл бұрын басталып, әлі де жалғасып жатқан Кейінгі Кайнозой мұз дәуірінің бір бөлігі болып есептеледі.

Ашылу

Төртінші мұздық кезеңінің дәлелі алғаш рет 18-19 ғасырлардағы ғылыми революцияның бір бөлігі ретінде түсіндірілді. Соңғы ғасыр ішінде кең ауқымды далалық зерттеулер Еуропа, Солтүстік Америка және Сібірдің үлкен бөліктерін континенттік мұздықтар жапқандығын көрсетті. Жүздеген геологтар көп жылдық далалық жұмыстардың нәтижесінде мұздық нысандарының карталарын жасады, олар барабандардың, эскерлердің, мореналардың, сызықтардың және мұздық өзендерінің арналарының орналасуын және бағытын картаға түсіріп, мұздықтардың көлемін, ағыс бағытын және балқыған су арналарының жүйелерін анықтады. Бұл ғалымдарға мұздың көп рет жылжуы мен шегінуінің тарихын анықтауға мүмкіндік берді. Әлемдік мұздық теориясы кеңінен қабылдамас бұрын, көптеген зерттеушілер мұздың бір рет емес, бірнеше рет жылғанын және шегінгенін мойындады.

Себептер

Жердің мұздық тарихы – Жердің климат жүйесінің ішкі өзгергіштігінің (мысалы, мұхит ағындары, көміртегі айналымы) және климат жүйесінен тыс құбылыстардың (мысалы, Жер орбитасының өзгеруі, жанартаулық белсенділік, және күн сәулесінің өзгеруі) сыртқы ықпалының нәтижесі болып табылады.

Астрономиялық циклдер

Жердің орбиталық өзгерістерінің климатты бақылаудағы рөлін алғаш рет 19 ғасырдың соңында Джеймс Кролл дәлелдеді. Кейін серб геофизигі Милутин Миланкович бұл теорияны дамытып, Жер орбитасындағы осы бұзылыстар қазір Миланкович циклдары деп белгілі климаттық циклдарға апаруы мүмкін екенін есептеді. Олар Жердің орбиталық қасиеттеріндегі бірнеше циклдық өзгерістердің жиынтық әсерінің нәтижесі болып табылады. Біріншіден, Жер орбитасының эксцентриситеті шамамен 100 000 жылдық циклмен өзгереді. Екіншіден, Жер осінің көлбеулігі немесе бұрылуы 22° және 24.5° аралығында 41 000 жылдық циклмен ауытқиды. Теңіз түбіндегі сынамалар мен олардағы қазбаларды зерттеулер соңғы жүз мың жылдардағы климаттың өзгеруі Миланкович болжағанмен үлкен сәйкестікке ие екенін көрсетеді.

Атмосфера құрамы

Бір теория бойынша, атмосфералық көмірқышқыл газының төмендеуі, маңызды парниктік газ, ұзақ мерзімді салқындату үрдісін бастады, бұл ақыр соңында Арктикада континенттік мұздықтардың пайда болуына әкелді. Геологиялық деректер мезозой дәуірінің ортасынан бастап атмосфералық көмірқышқыл газының 90% -дан астамы азайғанын көрсетеді. Алкенон жазбаларынан жасалған реконструкцияларды талдау көрсетсе, атмосферадағы көмірқышқыл газы Антарктиканың мұз басу алдында және оның кезінде төмендеді, және Антарктика мұз басуының негізгі себебі ретінде оның айтарлықтай төмендеуін қолдайды. Плиоценнің соңғы кезеңінде көмірқышқыл газы деңгейінің төмендеуі жаһандық салқындауға және Солтүстік жарты шардағы мұз басудың басталуына маңызды үлес қосуы мүмкін. Атмосферадағы көмірқышқыл газы концентрациясының төмендеуі Оңтүстік мұхитының терең суларының желдетуінің азаюы нәтижесінде туындаған болуы мүмкін. Көмірқышқыл газы деңгейі мұздық және мұз аралық кезеңдер арасындағы ауысуларда маңызды рөл атқарады. Жоғары көмірқышқыл газы деңгейі жылы мұз аралық кезеңдерге, ал төменгі деңгейі мұздық кезеңдерге сәйкес келеді. Алайда зерттеулер көрсеткендей, CO2 мұздық және мұз аралық кезеңдер арасындағы ауысудың негізгі себебі емес, кері байланыс ретінде әрекет етеді. Осы байқалған көмірқышқыл газының өзгеруін түсіндіру "қазірге дейін қиын мәселе болып қалуда".

Плиталар тектоникасы және мұхит ағыстары

Ұзақ мерзімді мұз дәуірлерінің дамуындағы маңызды компонент – континенттердің орналасуы. Олар мұхиттар мен атмосфера айналымын бақылап, мұхит ағымдарының жылуды жоғары ендіктерге қалай жеткізетініне әсер етеді. Геологиялық уақыттың көп бөлігінде Солтүстік полюс кең, ашық мұхитта орналасқан сияқты, бұл негізгі мұхит ағымдарының кедергісіз қозғалысын қамтамасыз етті. Экваторлық сулар полярлық аймақтарға ағып кіріп, оларды жылытты. Бұл геологиялық уақыттың көп бөлігінде сақталған жұмсақ, біркелкі климатты құрады. Бірақ Кенозой дәуірінде үлкен Солтүстік Америка және Оңтүстік Америка континенттік плиталары Еуразия плитасынан батысқа қарай жылжыды. Бұл Атлант мұхитының солтүстік-оңтүстік бағытта дамуымен байланысты болды, ал Солтүстік полюс Арктика мұхитының шағын, құрлыққа жақын алабында қалды. Дрейк бұғазы 33,9 миллион жыл бұрын ашылды, Антарктиканы Оңтүстік Америкадан бөліп, Антарктика айналасындағы ағымның қалыптасуына мүмкіндік берді. Бұл Антарктиканы жылы сулардан оқшаулап, оның алып мұздықтарының пайда болуына ықпал етті. Солтүстік Атлантика ағымының (NAC) әлсіреуі шамамен 3,65–3,5 миллион жыл бұрын Арктика мұхитының суынуына және тұздануына әкелді, Арктика мұзының дамуына жағдай жасады және Плиоцен кезеңінде континенттік мұздықтардың қалыптасуына алғышарт болды. Солтүстік Атлантиканың шығысындағы 104-ші МАС кезіндегі динофлагеллятты цисттердің ауысуы шамамен 2,60 млн жыл бұрын тіркелді, бұл NAC-тің сол кезде оңтүстікке қарай айтарлықтай ығысқанын көрсетеді. Бұл Солтүстік теңіз бен Солтүстік-Батыс Еуропаның күрт суынуына әкелді, себебі Солтүстік Атлантиканың жоғары ендіктеріне жылу тасымалы азайды. Панама тасқындысы шамамен 2,6 миллион жыл бұрын конвергенттік плита шегінде пайда болды және мұхит айналымын одан әрі бөліп, Тынық және Атлант мұхиттарын байланыстырған полярлық аймақтан тыс соңғы бұғазды жапты. Бұл полюске қарай тұз бен жылу тасымалын арттырып, Солтүстік Атлантиканың термохалиндік айналымын күшейтті, солтүстік мұз басуын бастау үшін арктикалық ендіктерге жеткілікті ылғал жеткізді. Дегенмен, модельдік симуляциялар көрсеткендей, мұз қаптамасының шетіндегі жоғары температурадан туындаған күшейген абляция нәтижесінде мұз көлемі азайды.

Тұрақты Эль-Ниньоның құлдырауы

Тұрақты Эль-Ниньо күйі плиоценнің орта кезеңінде болған. Шығыс экваторлық Тынық мұхитының температурасының жоғарылауы су буының күшейген парниктік әсерін тудырды және жоғары шағылыстыратын қабатты бұлттармен жабылған аумақты азайтты, осылайша планетаның альбедосын төмендетті. Эль-Ниньо әсерінің планеталық толқындар арқылы таралуы полярлық аймақты жылытып, солтүстік жарты шардың мұз басуын кешіктірген болуы мүмкін. Сондықтан, шамамен 3 миллион жыл бұрын шығыс экваторлық Тынық мұхитында суық беттік судың пайда болуы жаһандық салқындауға себеп болып, Миланкович циклдарына жаһандық климаттың жауабын өзгертіп білуі мүмкін.

Таулардың көтерілуі

Континенттік беткейдің көтерілуі, көбінесе тау пайда болуы, Квартерлік мұз басудың (мұздықтың) пайда болуына себеп болды деп саналады. Жердің құрлықтарының көп бөлігінің тропиктерден бірте-бірте алыстауы, сондай-ақ Кейінгі кайнозой дәуірінде таулардың пайда болуының күшеюі, мұздықтардың қалыптасуына жағдай жасайтын биік және жоғары ендіктегі жер көлемінің артуына әкелді. Мысалы, Гренландия мұз қабаты Батыс және Шығыс Гренландияның жоталарының көтерілуімен байланысты екі кезеңде, тиісінше 10 және 5 миллион жыл бұрын қалыптасты. Бұл таулар континенттік шеттердің пассивті бөлігін құрайды. Компьютерлік модельдер мұндай көтерілудің орографиялық жауын-шашынның артуы және жер беті температурасының төмендеуі арқылы мұз басуға мүмкіндік беретінін көрсетеді. Анд таулары үшін Басты Кордильераның биіктігі шамамен 1 миллион жыл бұрын аңғарлық мұздықтардың дамуына жағдай жасағаны белгілі.

Әсерлер

Континенттердегі мұздың көп болуы Жердің гидрологиялық жүйесінің дерлік барлық жағына терең әсер етті. Ең айқын мысалы – тамаша тау пейзаждары және ағып жатқан судың орнына мұздық эрозиясы мен шөгінділердің әсерінен қалыптасқан басқа континенттік ландшафттар. Геологиялық уақыттың салыстырмалы түрде қысқа мерзімінде миллиондаған шаршы километрді қамтитын жаңа ландшафттар пайда болды. Бұған қоса, мұздық мұздың үлкен көлемдері мұздық шекарасынан тыс Жерге де әсер етті. Мұз басудың әсері тікелей немесе жанама түрде әлемнің кез келген бөлігінде сезілді.

Көлдер

Төртінші мұздық кезеңі басқа геологиялық процестердің барлығынан гөрі көбірек көлдерді тудырды. Бұл себебі континенттік мұздық мұздықтан бұрынғы су ағысы жүйесін толығымен бұзады. Мұздық қозғалған бет мұздың сырғытуы және эрозиясына ұшырады, нәтижесінде тастың түбінде көптеген жабық, суы аға алмайтын ойыстар қалды. Бұл ойыстар сумен толды және көлдерге айналды. Мұздық шеттерінде өте ірі көлдер қалыптасты. Солтүстік Америка мен Еуропадағы мұздың қалыңдығы ең көп жиналған орталықтарында шамалы болды, бірақ мұздық шеттеріне қарай азайды. Мұздың салмағы жер қыртысының шөгуіне әкелді, бұл мұздың ең қалың жинақталған жерінің астында ең жоғары болды. Мұз еріген кезде жер қыртысының көтерілуі кешікті, нәтижесінде мұзға қарай бағытталған аймақтық еңіс пайда болды. Бұл еңіс мыңдаған жылдар бойы сақталған алқаптарды құрады. Бұл алқаптар көлдерге айналды немесе мұхиттың шаруашылықтарына ұшырады. Балтық теңізі және Солтүстік Американың Ұлы көлдері негізінен осылай қалыптасты. Канада қалқанындағы, Швециядағы және Финляндиядағы көптеген көлдердің пайда болуына мұздықтардың тастың үгітілген қыртысын селективті эрозиялауы себеп болған деп саналады.

Жаңбыр көлі

Мұздыққа алып келетін климаттық жағдайлар үлкен мұздықтардан шалқап жатқан құрғақ және жартылай құрғақ аймақтарға жанама әсер етті. Мұздықтарды қоректендіретін жауын-шашынның артуы ірі өзендер мен уақытша ағыстардың су ағынын күшейтті, нәтижесінде үлкен жауын-шашын көлдерінің өсуі мен дамуы орын алды. Көптеген жауын-шашын көлдері салыстырмалы түрде құрғақ аймақтарда қалыптасты, онда теңізге құятын дренаж жүйесін құруға жеткілікті жаңбыр болмайтын. Оның орнына, өзендердің суы жабық алаптарға ағып, плая көлдерін құрады. Жаңбырдың артуына байланысты плая көлдері кеңейіп, арнасынан асып жатты. Жауын-шашын көлдері мұздық кезеңдерде ең кең таралған. Мұз аралық кезеңдерде, жауын-шашын азайғанда, жауын-шашын көлдері кіші тұзды далаларға айналды.

Изостатикалық реттеу

Төртінші мұздық кезеңінде литосфераның ірі изостатикалық өзгерістері мұздың салмағынан туындады, ол материктерді басып тастады. Канадада Гудзон шығанағы төңірегіндегі кең аумақ (қазіргі) теңіз деңгейінен төмен түсті, сондай-ақ Еуропадағы Балтық теңізі маңындағы аймақ та. Мұз ерігеннен бері жер осы шұңқылардан көтерілуде. Осы изостатикалық қозғалыстардың кейбіреуі 9000 жыл бұрын Скандинавияда күшті жер сілкіністерін тудырды. Бұл жер сілкіністері ерекшелігі – олар плиталық тектоникамен байланысты емес. Зерттеулер көрсеткендей, көтерілу екі айқын кезеңде жүрді. Мұздықтан арылудан кейінгі алғашқы көтерілу жылдам болды ("эластикалық" деп аталады) және мұздың түсірілуімен бірге жүрді. Осы "эластикалық" кезеңнен кейін көтерілу "баяу тұтқыр ағын" арқылы жалғасты, сондықтан жылдамдық одан кейін экспоненциалды түрде төмендеді. Бүгінде көтерілу жылдамдығы әдетте жылына 1 см немесе одан аз, бірақ Солтүстік Америкада, әсіресе Аляскада жылына 2,54 см (1 дюйм немесе одан көп) жылдамдыққа жетеді. Солтүстік Еуропада бұл BIFROST GPS желісінен алынған GPS деректерімен нақты расталады. Зерттеулерге сәйкес, жердің қайта көтерілуі кем дегенде тағы 10 000 жылға созылады. Мұздықтан арылудың соңынан бастап жалпы көтерілу жергілікті мұз жүктемесіне байланысты және көтерілу орталығына жақын бірнеше жүз метрге жете алады.

Желдер

Көптеген құрлықтарда мұздың болуы атмосфералық айналым үлгілерін күрт өзгертті. Мұздық шеттеріндегі желдер тығыз, суық ауаның мұздықтардан көптеп келуіне байланысты күшті әрі тұрақты болды. Бұл желдер мұздықтардан төмен түскен көп мөлшердегі ұсақ дәнды шөкінділерді көтеріп, тасыды. Бұл шаң лосс (желмен әкелінген саз) түрінде жиналып, Миссури өзені аңғарының, Орталық Еуропаның және Солтүстік Қытайдың көп бөлігін жапқан тегіс емес жамылғыны құрады. Квартер кезеңінің басында құмды төбелер көптеген аймақтарда кеңінен таралған және өте белсенді болды. Мысалы, Небраска штатындағы Құмды Төбелер аймағы, шамамен... аумақты қамтиды. Бұл аймақ плейстоцен дәуірінде үлкен, белсенді құм даласы болған, бірақ қазіргі күні көбінесе шөп жамылғысымен тұрақтандырылған.

Теңіз ағымдары

Қалың мұздықтар бірнеше маңызды аймақта теңіз түбіне жете алатындай ауыр болды, бұл мұхит суларының қозғалысын кедергілеп, мұхит ағыстарына әсер етті. Бұл тікелей әсерлерден өзге, ол кері байланыс эффектісін де тудырды, себебі мұхит ағыстары жаһандық жылу алмасуына септігін қосады.

Алтын кен орындары

Төртінші дәуір мұздықтары қалдырған мореналар мен телімдер алтынның құнды шайынды кен орындарының пайда болуына себеп болды. Чилидің ең оңтүстік бөлігінде төртіншілік мореналардың қайта өңделуі жағалау аймағында алтынды шоғырландырған.

Алдыңғы мұздықтардың деректері

Мұз басу Жер тарихында сирек кездесетін құбылыс, бірақ палеозойдың соңғы кезеңінде (300-200 млн жыл бұрын) және кейінгі прекамбрийде (яғни, неопротерозой дәуірі, 800-600 млн жыл бұрын) кең таралған мұз басудың куәліктері бар. Қазіргі мұз дәуірінің басталуына дейін, 2-3 млн жыл бұрын, Жердің климаты көбінесе ұзақ уақыт бойы жұмсақ және біркелкі болды. Бұл климаттық тарихқа қазбаланған өсімдіктер мен жануарлардың түрлері және стратиграфиялық жазбада сақталған шөгінділердің сипаттамалары нұсқау береді. Дегенмен, геологиялық жазбаның әртүрлі бөліктерінде ежелгі мұз басудың бірнеше ірі кезеңдерін көрсететін кең таралған мұздық шөгінділері табылды. Мұндай деректер қазіргі төртіншілік мұз басуға дейінгі мұз басудың маңызды кезеңдері болғанын көрсетеді. Квартерге дейінгі мұз басудың ең жақсы құжатталған мысалы – Кару мұз дәуірі, Оңтүстік Африка, Үндістан, Оңтүстік Америка, Антарктида және Австралиядағы соңғы палеозой тау жыныстарынан табылды. Бұл аймақтарда ежелгі мұздық шөгінділерінің көптеген жерлері кездеседі. Оңтүстік Америкадан басқа барлық континенттерде одан да ертерек мұздық шөгінділерінің жинақтары бар. Бұл кейінгі прекамбрийде кең таралған мұз басудың тағы екі кезеңі болғанын көрсетеді, нәтижесінде криоген кезеңінде "Қарлы Жер" пайда болды.