Kvartarna geohronologija

Vrste kvartarnih usedlin

Kvartarni sedimenti so na terenu običajno prepoznani po tem, da se ne strdijo v kamnine in na primer s kopnimi oblikami, ki predstavljajo procese odlaganja (na primer rečne terase, obrežje, morene in bobni). Fosili v teh nahajališčih so zelo podobni sodobnim oblikam življenja, vendar so lahko dokaz hladnejšega (ali včasih toplejšega) podnebja. Kvartarni sedimenti se najlažje ločijo na zmernih širinah, kjer se silijo ledeniški ali periglacialni procesi. Till je značilna vrsta na številnih lokacijah. Ta slabo razvrščena mešanica naplavin vsebuje fino matriko, ki obdaja velike kamenčke, kamnose, balvane in včasih vrste kamnin, ki se prevažajo z oddaljenih lokacij (zmoti). V osrednjih severnih Amerikah ali severnoevropskih nižinah so nasipani z balvani in odeje dotrajani na stotine kilometrov od izvira, kar kaže na odlaganje s celinskega ledenega križa.

Danes se zdi samoumevno, toda pred začetkom 1800-ih je večina znanstvenikov mislila, da so tvorbe biblijske poplave, ki so jih morda nosile ledene gore. Izraz drift, ki se generično uporablja za opis ledeniške usedline, je anahronizem iz tega časa. Vendar so evropski in skandinavski znanstveniki (in tudi laiki) opazili podobnost alpskih ledeniških nahajališč. Leta 1840 je švicarski znanstvenik Louis Agassiz formuliral razgibano teorijo ledene dobe in obsežne celinske ledene plošče, da bi razložil ta nahajališča. Kasneje, ko je emigriral v ZDA in postal profesor na Harvardu, je Agassiz energično spodbujal to teorijo, ki se je razvila v naše sedanje razumevanje.

Ledeniški morski in ledeniški jezerski sedimenti so pogosti v bližini obalnih linij, na katere so vplivali podnebni učinki, gladina morja ali odboj. Ledenske jezerske usedline so pogosto veliko bogatejše s peskom, muljem in ilovico, vsebujejo pa manj organskega materiala kot holocenski jezerski sedimenti. Lahko so močno laminirane, z ritmično spremembo svetlo grobozrnate plasti in temnejših drobnozrnate plasti, debeline od milimetra do nekaj centimetrov. Ta ritmična laminacija pogosto predstavlja sezonski cikel, v tem primeru se lamine imenujejo varve. Če je sezonski cikel mogoče samozavestno sprejeti, lavi zagotavljajo odlična korelacijska orodja in delujejo kot merilo časa, neodvisno od radiometričnih tehnik. Ledene morske usedline so lahko laminirane, vendar so za njih najpogosteje značilni kapniki (ledene naplavine kamenčkov do velikosti balvana), ki so jih ledene morje prenašale v ocean.

Loess je mulj, ki ga nabirajo močni vetrovi na območjih, ki nimajo vegetacije. Ta kvartarna usedlina se je nabrala v debelih odejah stran od robov ledenih plošč. Večji del doline reke Mississippi, severne Kitajske in obsežne ravnine Azije in severne Evrope je loss.

Karbonatna platforma in območja polic, kot so na Floridi, Bahami, Veliki pregradni greben in številne druge tropske obrežje, so močno vplivale znižane morske gladine. Morska gladina več kot 100 metrov pod današnjo je povzročila izpostavljene vrhove bank. Nekatere od njih so deževnice izpraznile v obsežne jamarske sisteme, na nekaterih območjih pa so vetrovi raznesli izpostavljene karbonate v obsežne grebene sipine. Ko se je gladina morja spet dvignila, so se jame napolnile z vodo, kar je ustvarilo spektakularne grotove, ki so jih našli potapljači na Floridi, Bahamih in v Srednji Ameriki. Vrhovi bank so bili potopljeni v najnovejših fazah, nasipi sipin pa so ostali jedro sodobnih Bahamov, Bermudov in mnogih drugih tovrstnih otokov.

Korelacija kvartarnih nahajališč

Korelacija kvartarnih zemeljskih sedimentnih nahajališč je že dolgo izziv. Na nekaterih območjih je enostavno preslikati terminalne morane, ko sledijo pokrajini Indiane in Ohija ali od Danske preko severne Nemčije do Poljske in Litve. Vendar pa je za korelacijo ledeniških in medgladenih dogodkov s celine na celino in med poloblomi potrebno obsežno radiometrično datiranje fosilov. Pojav izotopskih zapisov o morskem kisiku je dal nov zagon poskusom korelacije dolgotrajnih modelov "štirih poledenitev" iz različnih delov severne poloble. Pomembnejši izotopski zapisi kažejo, da je bilo znotraj samo pleistocena dejansko kar 30 različnih poledenitev in veliko krajših dogodkov. V devetdesetih letih prejšnjega stoletja je izredno podroben zapis ohranjen v ledenih jedrih z Grenlandije, Antarktike in manjših ledenikov po vsem svetu. Med temi jedri so razlike, na splošno pa zapisi kažejo številne enake lastnosti kot morski zapis ter bolj tradicionalne zapise cvetnega prahu in zemljevide ledeniških sedimentov. Ledena jedra omogočajo štetje letnih plasti za večino zapisov. Prepoznavni izotopski dogodki so povezani z morskimi zapisi, ki jih je mogoče datirati neposredno z ogljikovodiki ali drugimi radiometričnimi tehnikami. Lestrska lestvica tako omogoča povezavo od kraja do kraja na svetu.

Morske usedline je nekoliko lažje povezati na podlagi mikrofosov foraminifere ali diatomov. Prepoznavanje premikov v oceanskih tokovih in temperaturnih pasovih poteka z analizo številnih jeder vzdolž transektov svetovnih oceanov. Na nekaterih območjih različni dogodki zagotavljajo jasno vidna obzorja. V bližini Islandije in v Sredozemlju na primer obzorja vulkanskega pepela zagotavljajo jasne oznake, ki so istočasno v številnih jedrih. Te lahko povežemo z radiometričnimi datumi in jih najdemo tudi na kopnem in v ledenih jedrih. Tako se lahko pomorski, kopenski in ledeni zapisi povežejo skupaj. Eden najbolj znanih primerov vulkanskega pepela, ki služi kot „takojšen“ marker horizont, je škof Tuff, izbruhnjen iz dolge doline Caldera v Kaliforniji pred približno 740.000 leti. Ta pepel najdemo v pleistocenskih sedimentih tako daleč kot vzhodna Nebraska. Ta in drugi pepel je mogoče prepoznati po svoji kemiji in samozavestno datirati z radiometričnimi tehnikami, kot sta kalij-argon in argon-40-argon-39.