Кіріспе

Плейстоцен (Pleistocene, PLYstəseen, stoh; көбінесе Мұз дәуірі деп аталады) – Жер бетіндегі соңғы қайталанған мұздық кезеңді қамтитын шамамен 2,58 миллион жылдан 11 700 жылға дейінгі геологиялық эпоха. Халықаралық геологиялық ғылымдар одағы 2009 жылы бұл өзгерісті растағанға дейін, Плейстоцен мен оған дейінгі Плиоценнің шекарасы 1,806 миллион жыл бұрын (BP) деп есептелген. Алдыңғы жылдардағы жарияланымдар осы кезеңнің кез келген анықтамасын қолдануы мүмкін. Плейстоценнің соңы соңғы мұздық кезеңнің аяқталуымен және археологияда қолданылатын Палеолит дәуірінің соңымен сәйкес келеді. Атауы ежелгі грек тіліндегі πλεῖστος ("ең") және καινός (латынша cænus) ("жаңа") сөздерінің комбинациясынан құралған. Алдыңғы Плиоценнің соңында бұрын оқшауланған Солтүстік және Оңтүстік Америка құрлықтары Панама мойыны арқылы қосылды, бұл екі аймақ арасында фауна алмасуына және мұхит ағындарының өзгеруіне әкелді. Солтүстік жарты шарда мұз басу шамамен 2,7 миллион жыл бұрын басталды. Ерте Плейстоценде (2,58–0,8 млн жыл бұрын) Хомо туысының алғашқы адамдары Африкада пайда болып, Афро-Еуразияға тарады. Ерте Плейстоценнің соңы Орта Плейстоценге өтумен белгіленеді, мұздық циклдардың ұзақтығы 41 000 жылдық циклдардан асимметриялы 100 000 жылдық циклдарға ауысты, бұл климаттың өзгеруін одан да күшті етті. Кейінгі Плейстоценде қазіргі заманғы адамдар Африкадан тысқары таралып, басқа барлық адам түрлерінің жойылуына куә болды. Адамдар алғаш рет Австралия құрлығына және Америкаға қоныстанды, бұл осы аймақтардағы көптеген ірі денелі жануарлардың жойылуымен бірге болды. Алдыңғы Неогеннің құрғақ және салқындау тенденциялары Плейстоценде де жалғасты. Климат мұздық циклдарға байланысты күрт өзгерді, мұз басудың ең жоғарғы шегінде теңіз деңгейі қазіргі деңгейден төмен болды, бұл Азия мен Солтүстік Американы Берингия арқылы байланыстыруға және Солтүстік Американың көп бөлігін Лорентид мұз қабатымен жабуға мүмкіндік берді.

Этимология

Чарльз Лайелл 1839 жылы Сицилиядағы қабаттарды сипаттау үшін "Плейстоцен" терминін енгізді, онда моллюскалар фаунасының кем дегенде 70 пайызы бүгінге дейін тірі. Бұл оны Лайелл бастапқыда ең жас қазба тау жынысы қабаты деп ойлаған Плиоцен дәуірінен ажыратады. Ол "Плейстоцен" ("ең жаңа" немесе "соңғы") атауын грек тіліндегі πλεῖστος (pleīstos, "ең көп") және καινός (kainós (латын тілінде cænus, "жаңа")) сөздерінен құрастырды. Бұл Плиоценнен ("жаңа", πλείων (pleíōn, "көп") және kainós) бұрынғы және одан кейінгі Холоценнен ("толық жаңа" немесе "барлық жаңа", ὅλος (hólos, "барлық") және kainós) өзгеше, Холоцен қазіргі уақытқа дейін созылады.

Кездесу

Плейстоцен 2,580 млн (±0,005) жыл бұрыннан 11 650 жыл бұрынға дейін датирленеді, ал соңғы мерзімі радиуглеродтық жылдармен 10 000 көміртегі-14 жыл бұрын деп көрсетілген. Ол соңғы қайталанған мұз басу кезеңінің көп бөлігін, оның ішінде Жаңа Дриас суық мерзімін қамтиды. Жаңа Дриас мерзімінің соңы шамамен б.з.д. 9640 жылға (календіарлық 11 654 жыл бұрын) сәйкес келеді. Жаңа Дриас мерзімінің соңы – қазіргі Голоцен дәуірінің ресми басталуы. Эпоха ретінде қарастырылса да, Голоцен Плейстоцендегі бұрынғы мұз аралық кезеңдерден ерекшеленбейді. ICS уақыт шкаласында Плейстоцен төрт кезеңге немесе жасқа бөлінеді: Геласиан, Калабрия, Чибаниян (бұрынғы бейресми "Орта Плейстоцен") және Жоғарғы Плейстоцен (бейресми "Тарантиан"). Осы халықаралық бөлімшелерге қоса, әртүрлі аймақтық бөлімшелер де жиі қолданылады. 2009 жылы Халықаралық геологиялық ғылымдар одағы (IUGS) Плейстоценнің уақыт кезеңіндегі өзгерісті растады, басталу күнін 1,806 млн жылдан 2,588 млн жылға өзгертіп, Геласианның негізін Плейстоценнің негізі ретінде қабылдады, атап айтқанда Монте-Сан-Никола GSSP негізі. Басталу күні қазір 2,580 млн жыл бұрын деп дөңгеленген. Плейстоцен қатарының төменгі шекарасы формальды түрде Матуяма (C2r) хронозонының негізі ретінде магнетостратиграфиялық тұрғыдан анықталады, изотоптық саты 103. Осы нүктеден жоғары, әйгілі кальцийлі нанофоссилдердің жойылуы байқалады: Discoaster pentaradiatus және Discoaster surculus. Плейстоцен соңғы қайталанатын мұз басу кезеңін қамтиды. Плио-плейстоцен атауы бұрын соңғы мұз дәуірін білдіру үшін қолданылған. Бұрын екі дәуірдің арасындағы шекара Hyalinea baltica түрінің алғаш рет Италияның Калабриядағы Ла Кастелладағы теңіз бөлімінде пайда болған кезде белгіленген. Алайда, Плейстоценнің басталу күнін 2,58 млн жылға кері жылжыту арқасында, Плейстоценге соңғы қайталанатын мұз басудың барлық кезеңдері енгізілді. Радиоуглеродтық датировка шамамен 50 000 жылдан кейін дұрыс емес деп есептеледі. Шамамен мерзімдерді көрсету үшін оттегі изотоптарынан алынған теңіз изотоптық сатылары (MIS) жиі қолданылады.

Депозиттер

Плейстоцендік теңізге жатпайтын шөгінділер негізінен өзендік шөгінділерде, көл төбелерінде, беткейлік және лосс шөгінділерінде, сондай-ақ мұздықтардың қозғалған көп мөлшерлі материалдарында кездеседі. Аз кездесетін шөгінділерге үңгір шөгінділері, травертиндер және жанартаулық шөгінділер (лавалар, күлдер) жатады. Плейстоцендік теңіз шөгінділері негізінен қазіргі жағалауға бірнеше ондаған километрлік қашықтықтағы жайлы теңіз бассейндерінде кездеседі (бірақ маңызды ерекшеліктері бар). Оңтүстік Калифорния жағалауы сияқты геологиялық жағынан белсенді бірнеше аймақтарда плейстоцендік теңіз шөгінділерін бірнеше жүз метр биіктікте табуға болады.

Палеогеография және климат

Қазіргі континенттер Плейстоцен кезеңінде негізінен қазіргі орналасқан жерлерінде болды, олар тұрған плиталар кезеңнің басынан бері бір-біріне қатысты көп қозғалмаған болуы мүмкін. Мұздық кезеңдерде теңіз деңгейі ең жоғарғы мұз басу шағында бүгінгіден дейін төмендеп, қазіргі континенттік шельфтің кең аудандарын құрғақ жер ретінде ашып беретін. Марк Линастың мәліметтеріне сәйкес (жинақталған деректер бойынша), Плейстоценнің жалпы климаты үздірілмейтін Эль-Ниньо сипаттамасына ие болды, Оңтүстік Тынық мұхитындағы пассат желдері әлсіреп немесе шығысқа қарай бағытталды, Перу жанында жылы ауа көтерілді, Батыс Тынық мұхиты мен Үнді мұхитынан Шығыс Тынық мұхитына жылы су тарады және басқа Эль-Ниньо көрсеткіштері байқалды.

Мұздық ерекшеліктері

Плейстоцен климаты қайталама мұздық циклдармен сипатталды, онда континенттік мұздықтар кейбір жерлерде 40-шы параллельге дейін жылжыды. Ең үлкен мұздық кезеңінде Жер бетінің 30%-ын мұз жапқан. Сонымен қатар, мұздық қабаттарының шетінен оңтүстікке қарай, Солтүстік Америкада бірнеше жүз шақырымға, ал Еуразияда бірнеше жүз шақырымға созылатын мәңгі тоң аймағы қалыптасты. Мұздың шетіндегі орташа жылдық температура; мәңгі тоңған жердің шетінде, әрбір мұздық жылжу континенттік мұздың қалыңдығына судың үлкен көлемін тоғыстырып, нәтижесінде бүкіл Жер бетінде теңіз деңгейінің уақытша төмендеуіне әкелді. Мұз аралық кезеңдерде, қазіргідей, суға батқан жағалау сызықтары жиі кездесетін, кейбір аймақтардың изостатикалық немесе басқа да көтерілу қозғалыстарымен жеңілдетілді. Мұздықтардың әсері жаһандық сипатта болды. Антарктида Плейстоцен және оған дейінгі Плиоцен кезеңдерінің барлығында мұзбен жабылған. Анд тауларының оңтүстігін Патагония мұздықтары жапқан. Жаңа Зеландия мен Тасманияда мұздықтар болған. Қазіргі уақытта Кения тауының, Килиманджаро тауының және Шығыс және Орталық Африкадағы Рувензори жотасының мұздықтары одан да ірі болған. Эфиопия тауларында және батысында Атлас тауларында мұздықтар болған. Солтүстік жарты шардың көптеген мұздықтары бірігіп, біртұтас мұздыққа айналды. Кордильер мұздық Солтүстік Американың солтүстік-батысын, ал шығысын Лорантид мұздығы жапқан. Фенноскандия мұздығы Солтүстік Еуропаны, оның ішінде Ұлыбританияның көп бөлігін, ал Альпілік мұздық Альп тауларын жапқан. Сибір және Арктика аймағында шашыраңқы мұздық дөңгелектері орналасқан. Солтүстік теңіздер мұзбен қапталған. Мұздықтардың оңтүстігінде үлкен көлдер жиналды, себебі шығу жолдары жабылып, салқын ауа булануды баяулатты. Лорентид мұздығы шегінген кезде Солтүстік Американың солтүстік-орталық бөлігі Агасзиз көлімен толық жабылған. Солтүстік Американың батысында жүзден астам, қазір құрғақ немесе жартылай құрғақ аймақтар суға толып жатқан. Мысалы, Бонневилл көлі қазіргі Ұлы тұзды көлдің орнында болған. Еуразияда мұздықтардан ағып келген судың нәтижесінде үлкен көлдер пайда болған. Өзендері үлкен, суы мол және салалы болған. Африка көлдері толырақ болған, бұл буланудың азаюымен байланысты болды. Ал шөлдер құрғақ және кеңейген. Жауын-шашын мөлшері мұхит және басқа да буланудың азаюына байланысты төмендеген. Плейстоцен кезеңінде Шығыс Антарктика мұздық қабаты кем дегенде 500 метрге дейін жұқарып, соңғы мұздық максимумнан бері жұқару 50 метрден аз және шамамен 14 мың жыл бұрын басталған деп есептеледі.

Негізгі оқиғалар

Плейстоценнің 2,5 миллион жылында Еуропа мен Солтүстік Америкада шамамен 40 000–100 000 жыл сайын қайталаған көптеген суық кезеңдер, яғни мұздықтар (квартерлік мұздық дәуірі) немесе континенттік мұздықтардың айтарлықтай кеңеюі болды. Ұзақ мұздық кезеңдер шамамен 10 000–15 000 жылға созылған, салыстырмалы түрде жылырақ және қысқарақ мұздықаралық кезеңдермен алмасып отырды. Соңғы мұздық дәуірінің соңғы суық кезеңі шамамен 10 000 жыл бұрын аяқталды. 11-нен астам ірі мұздық оқиғалар, сондай-ақ көптеген ұсақ мұздық оқиғалар анықталды. Ірі мұздық оқиға – жалпы мұздық экскуссия, ол «мұздық» деп аталады. Мұздықтар «мұздықаралықтармен» бөлінеді. Мұздық кезеңінде мұздықтар ұсақ алға жылжулар мен шегінулерді бастан кешіреді. Ұсақ экскуссия «стадиал» деп аталады; стадиалдар арасындағы уақыт «интерстадиал» болып табылады. Бұл оқиғалар мұздық аймағының әртүрлі өңірлерінде әртүрлі анықталады, олардың ені, жер бедері және климатына байланысты өз мұздық тарихына ие. Әртүрлі өңірлердегі мұздықтар арасында жалпы сәйкестік байқалады. Аймақтың мұздық геологиясы зерттелуде болса, зерттеушілер көбінесе атауларды алмастырады. Дегенмен, бір өңірдегі мұздықтың атын басқа өңірге қолдану әдетте дұрыс емес. ХХ ғасырдың көп бөлігінде тек бірнеше өңір зерттелді және атаулардың саны салыстырмалы түрде аз болды. Бүгінде әртүрлі елдердің геологтары плейстоцендік мұздықтарға көбірек қызығушылық танытуда. Осының салдарынан атаулардың саны тез өсіп, одан әрі де өсетін болады. Көптеген экскуссиялар мен стадиалдар әлі де атаусыз қалған. Сонымен қатар, олардың кейбіреулеріне қатысты жер бетіндегі дәлелдер үлкендерімен жойылған немесе жасырылған, бірақ циклдық климат өзгерістерін зерттеуден дәлелдер сақталған. Келесі кестелердегі мұздықтар тарихи қолданыстарды көрсетеді, климат пен жер бедерінің өзгеруінің әлдеқайда күрделі циклының қарапайымдатылған нұсқасы болып табылады және қазіргі таңда көбінесе қолданылмайды. Көптеген өзара байланыстар дәл немесе дұрыс емес деп табылғандықтан және тарихи терминология қалыптасқаннан бері төрт негізгі мұздық анықталғандықтан, бұл атаулар сандық деректерге ауыстырылды. + Төрт өңірдегі «төрт ірі» мұздықтардың тарихи атаулары. Өңір Мұздық 1 Мұздық 2 Мұздық 3 Мұздық 4 Альптер Гюнц Миндель Рисс Вюрм Солтүстік Еуропа Эбурония Эльстер Саалия Вейхселия Британ аралдары Бестония Англия Вольстония Девенсия Орта Батыс АҚШ Небраска Кансан Иллиной Висконсин + Мұздықаралықтардың тарихи атаулары. Өңір Мұздықаралық 1 Мұздықаралық 2 Мұздықаралық 3 Альптер Гюнц Миндель Миндель Рисс Рисс Вюрм Солтүстік Еуропа Ваал Хольштейн Эем Британ аралдары Кромер Хоксниан Ипсуич Орта Батыс АҚШ Афтониялық Ярмутиялық Сангамониялық Мұздық және мұздықаралық терминдерге сәйкес, плавуаль және плавуальаралық терминдері қолданылады (латынша: pluvia, жаңбыр). Плавуаль – жауын-шашынның көбейген жылы кезең; плавуальаралық – жауын-шашынның азайған кезеңі. Бұрын плавуаль мұздық емес аймақтарда мұздыққа сәйкес келеді деп есептелген, және кейбір жағдайларда осылай болды. Жаңбырдың да циклдік сипаты бар. Плавуальдар мен плавуальаралықтар кеңінен таралған. Дегенмен, плавуальдар мен мұздықтар арасында жүйелі сәйкестік жоқ. Сонымен қатар, аймақтық плавуальдар жаһандық деңгейде бір-біріне сәйкес келмейді. Мысалы, кейбір зерттеушілер египеттік контексте «Рисс плавуалі» терминін қолданған. Кез келген сәйкестік – аймақтық факторлардың кездейсоқ салдары. Шектелген аймақтардағы плавуальдардың тек бірнеше атауы ғана стратиграфиялық тұрғыдан анықталған.

Палеоциклдер

Жер бетінде әрекет ететін уақытша факторлардың жиынтығы циклдік: климат, мұхит ағыстары және басқа да қозғалыстар, жел ағындары, температура және т.б. Толқын тәрізді жауап планетаның ішкі циклдық қозғалыстарынан туындайды, ол әрі қарай барлық уақытша факторларды өзімен үйлесімге келтіреді. Плейстоцендегі қайталама мұз басулар да осы факторлардың нәтижесі болды. Орта плейстоцен кезеңі шамамен бір миллион жыл бұрын 41 мың жылдық басым кезеңділігі бар төмен амплитудалы мұздық циклдерден 100 мың жылдық кезеңділігі басым асимметриялық жоғары амплитудалы циклдерге өтті. Дегенмен, 2020 жылғы зерттеу мұз дәуірінің аяқталуына Орта плейстоцен кезеңінен бастап көлбеуліктің әсері болуы мүмкін екенін көрсетті, бұл Солтүстік жарты шардағы жазды күшейтті.

Миланкович циклдері

Плейстоцендегі мұз басу кезеңі – мұздықтар мен мұзаралықтар, стадиалдар мен интерстадиалдардың тізбегі болды, олар климаттың кезеңдік өзгерулерін көрсетеді. Климат айналымының басты себебі Миланкович циклдары деп есептеледі. Бұл – Жердің қозғалысындағы бірнеше қайталама өзгерістерге байланысты Жерге жететін аймақтық және планеталық күн сәулесінің кезеңдік ауытқулары. Миланкович циклдарының әсері атмосфералық көмірқышқыл газ концентрациясының жоғарылауы және Жердің альбедосымен байланысты түрлі оң кері байланыстар арқылы күшейтілді. Миланкович циклдары климаттың өзгеруіне жауапты жалғыз фактор бола алмайды, себебі олар Плио-Плейстоцендегі ұзақ мерзімді салқындау тенденциясын және Гренландия мұзындағы Дансгаард-Оесхгер және Генрих оқиғалары деп аталатын мыңжылдық ауытқуларды түсіндіре алмайды. Миланкович циклдары 100 000, 40 000 және 20 000 жылдық кезеңділікпен жүретін мұз басу оқиғаларын түсіндіруде ең жақсы нәтиже береді. Мұндай үлгі оттегі изотоптарының сыналарындағы климат өзгерулері туралы мәліметтермен сәйкес келеді.

Қысқылтек изотоптарының қатынас циклдері

Қысқылтек изотоптық қатынасын талдау кезінде, мұхит ядроларының сынамаларындағы кальциттегі (массалық спектрометрмен өлшенетін) масса бойынша (оксигеннің екі изотопының) қатынасының өзгеруі, ежелгі мұхит температурасының және, демек, климаттың өзгеруін диагностикалау үшін қолданылады. Суық мұхиттарда, кальцитті құрайтын микроорганизмдердің (форминифералардың) қабықшаларына енетін изотоптың мөлшері артық болады. Үлгі алудың жаңа әдісі заманауи мұздық мұз түйіндерін пайдаланады. Мұздыққа жыл сайын түсетін қар, теңіз суына қарағанда азырақ болғанымен, орташа жылдық температураға байланысты изотоптардың белгілі бір қатынасын қамтиды. Температура мен климаттың өзгеруі, температура мен уақыт графигінде көрсетілгенде циклді болады. Температура координаталары бүгінгі жылдық орташа температурадан ауытқу түрінде беріледі, ол нөл деп есептеледі. Мұндай график, уақытқа қатысты басқа изотоптық қатынасқа негізделген. Қатынастар, стандартты орташа мұхит суындағы (SMOW) қатынастан пайыздық айырмашылыққа түрлендіріледі. График, кез келген түрінде толқын тәрізді болып көрінеді. Бір кезеңнің жартысы – теңіздік изотоптық саты (МИС). Ол мұздық (нөлден төмен) немесе мұз аралық (нөлден жоғары) кезеңді көрсетеді. Овертондар – стадиалдық немесе интерстадиалдық кезеңдер. Осы деректерге сәйкес, Жер ерте плейстоценнің гелазиан кезеңінде, шамамен 2,588 млн жыл бұрын басталған 102 МИС сатысынан өтті. Плейстоценнің ерте сатылары шалқақ және жиі болды. Ал соңғылары ең қарқынды және кеңістікте ең үлкен аралықта орналасқан. Келісім бойынша, сатылар Холоценнен бастап нөмірленеді, яғни MIS1. Мұздықтар жұп санмен, ал мұз аралықтар тақ санмен белгіленеді. Бірінші ірі мұздық MIS2 4 шамамен 85–11 мың жыл бұрын болды. Ең үлкен мұздықтар – 2, 6, 12 және 16. Ең жылы мұз аралық кезеңдер – 1, 5, 9 және 11. МИС сандарының атаулы сатылармен сәйкестігі үшін, сол атаулар туралы мақалаларды қараңыз.

Адамдар

Анатомиялық тұрғыдан қазіргі заманғы адамның эволюциясы плейстоцен кезінде жүрді. Плейстоценнің басында Парантроп түрлері және ертедегі адам ата-бабалары кездесті, бірақ төменгі палеолитте олар жоғалып, көп бөлігінде фоссилдік жазбаларда табылған жалғыз гоминид түрі – Homo erectus болды. Ашеулдік тас құралдары шамамен 1,8 миллион жыл бұрын Homo erectus-пен бірге пайда болды, бұл А. garhi және Homo-ның ең алғашқы түрлері қолданған көне Ольдован өндірісін ығыстырды. Орта палеолитте Homo ішінде түрлердің әртүрлілігі артып, шамамен 300 000 жыл бұрын Homo sapiens пайда болды. Митохондриялық уақытты анықтау әдістеріне сәйкес, қазіргі адамдар Рисс мұз басуынан кейін Орта палеолитте Эеміан кезеңінде Африкадан көшіп, Плейстоценнің соңында мұз жатқан жерлерден тысқары әлемге тарады. 2005 жылғы зерттеуге сәйкес, осы көші-қон кезінде адамдар Плейстоценнің соңында Африкадан тыс жерде кездесетін архаикалық адамдармен араласып, қазіргі адамның гендік қорына архаикалық генетикалық материалды қосты.