vignette|redresse=1.6|Variations des températures et du volume des glaces durant les derniers cycles glaciaires et interglaciaires. Voir Projet EPICA et Vostok
La chronologie isotopique définit une alternance de phases glaciaires et de phases tempérées depuis 5,3 millions d'années (Ma), couvrant le Pliocène et le Pléistocène à l'échelle de la planète entière. Elle est fondée sur les variations des températures moyennes de la planète, déduites des proportions des isotopes O et O de l'oxygène (définissant des stades isotopiques de l'oxygène ou SIO) trouvées dans les carottages océaniques et glaciaires réalisés par les chercheurs dans plusieurs régions du monde. Valable à l'échelle planétaire, elle se substitue depuis la fin du aux chronologies fondées sur les dénominations glaciaires régionales traditionnelles.
Faiblesses des chronologies glaciaires du
Le Quaternaire a connu de grandes variations climatiques ayant entrainé une alternance de phases glaciaires et interglaciaires. Les traces de ces glaciations (moraines, nappes fluvio-glaciaires, etc.), et en particulier des glaciations alpines pour l'Europe de l'Ouest, ont été utilisées à partir du début du dans différentes régions d'Europe et d'Amérique du Nord pour établir des chronologies climatiques du Quaternaire. Toutefois, ces systèmes présentent de sérieuses limites liées au caractère lacunaire des archives géologiques. De plus, en raison de différences de latitude et de relief, les glaciations des Alpes, de l'Europe du Nord et de l'Amérique du Nord ne sont pas exactement synchrones et il s'est révélé délicat d'établir des corrélations entre ces différentes zones.
À l'exception de la glaciation de Würm, les dénominations traditionnelles, que ce soit Riss, Mindel ou Günz, ou leurs équivalents dans d'autres régions, enjambent en réalité plusieurs stades glaciaires isotopiques, ce qui a conduit à leur abandon progressif dans la littérature scientifique.
vignette|center|redresse=3|Courbe du climat sur les 5,3 derniers millions d'années, d'après Lisiecki & Raymo 2005 (pile benthique LR04)
Courbe isotopique de l'oxygène
Un enregistrement continu et global des variations de température a été recherché à partir des années 1950. Il a été fourni par des carottages dans les sédiments des fonds océaniques et dans les calottes glaciaires du Groenland ou de l'Antarctique. La proportion entre les isotopes 16 et 18 de l'oxygène (nommée δO) contenus dans ces sédiments (en particulier dans les foraminifères fossiles des sédiments océaniques) est corrélée à celle de l'eau de mer, elle-même liée à la température moyenne de l'atmosphère terrestre. Une courbe de variation de la température moyenne de la planète (dite LR04) a ainsi pu être établie en 2005 pour les 5,3 derniers millions d'années (Pliocène et Pléistocène). Elle a ensuite été confrontée aux datations obtenues par d'autres méthodes pour aboutir à une chronologie isotopique désormais universellement reconnue.
Les dates des bornes de la pile LR04 sont des âges assignés aux transitions isotopiques de la pile, et non des dates mesurées directement dans les sédiments. Les auteurs construisent la pile de δ¹⁸O par corrélation graphique de 57 carottes prélevées dans le monde entier, identifient les transitions isotopiques dans cette pile, construisent une échelle d'âge en ajustant la pile à un modèle du volume des glaces forcé par l'insolation à 65° de latitude nord, limitent cet ajustement en exigeant des taux de sédimentation relativement réguliers, et utilisent en plus des contraintes chronologiques indépendantes lorsque celles-ci sont disponibles.
Une fois établie, la courbe isotopique de l'oxygène a permis de définir une alternance de stades froids et tempérés, numérotés à partir du stade tempéré actuel ou stade 1 (correspondant à l'Holocène), en remontant dans le temps. Ces stades sont appelés stades isotopiques de l'oxygène (SIO). Les stades froids portent des numéros pairs (2, 4, 6, etc.) et les stades tempérés portent des numéros impairs (3, 5, 7, etc.).
vignette|center|redresse=2.5|Cette courbe établie depuis 800 ka montre une accentuation des contrastes climatiques à partir du milieu de la période.
Limites
Stade impair et période interglaciaire ne sont pas synonymes. Dans la pile LR04, la numérotation des SIO est une classification stratigraphique du signal isotopique : les stades pairs correspondent généralement aux intervalles à δ¹⁸O élevé (glaciaires) et les impairs aux intervalles à δ¹⁸O plus faible. Mais un stade impair peut contenir plusieurs épisodes interglaciaires ou interstadiaires ou, plus souvent, empiéter sur la phase glaciaire précédente ou suivante.
D'où la définition de sous-stades, ou interstades isotopiques, notés par une lettre suivant le chiffre, qui cherchent à refléter plus précisément les variations climatiques fines.
La dernière période glaciaire correspond par exemple aux stades isotopiques 2, 3, 4 et 5a à 5d : deux stades froids (SIO 2 et 4) séparés par un interstade frais (SIO 3) et une série d'oscillations fraiches (SIO 5a à 5d). L'interglaciaire Éémien correspond seulement au stade tempéré SIO 5e (daté de 129 à 115 ka AP).
Liste des stades isotopiques depuis 1 Ma vignette|redresse=1.2|Un stockage de carottages océaniques
vignette|redresse=2.1|Stades isotopiques de l'oxygène 1 à 8, au cours des derniers , d'après Martinson et al.
La liste qui suit donne les dates de début (chiffres en milliers d'années avant le présent) des différents stades isotopiques depuis 1 Ma, d'après l'étude 2005 de Lisiecki & Raymo (pile benthique LR04) :
SIO 1 - 14 ka : agrégation du Bölling et du début de l'Holocène, si bien que la date usuelle de 11,7 ka doit ici être préférée. SIO 2 - 29 ka (le dernier maximum glaciaire commence il y a environ 26 ka) SIO 3 - 57 ka SIO 4 - 71 ka SIO 5 - 130 ka SIO 6 - 191 ka SIO 7 - 243 ka SIO 8 - 300 ka SIO 9 - 337 ka SIO 10 - 374 ka SIO 11 - 424 ka SIO 12 - 478 ka SIO 13 - 533 ka SIO 14 - 563 ka SIO 15 - 621 ka SIO 16 - 676 ka SIO 17 - 712 ka SIO 18 - 761 ka SIO 19 - 790 ka SIO 20 - 814 ka SIO 21 - 866 ka SIO 22 - 900 ka SIO 23 - 917 ka SIO 24 - 936 ka SIO 25 - 959 ka SIO 26 - 970 ka SIO 27 - 982 ka SIO 28 - 1014 ka
La liste continue potentiellement jusqu'au stade SIO 104, démarrant il y a 2,614 millions d'années, puis TG5, il y a 5,315 Ma.
Références
Bibliographie
Voir aussi
Articles connexes Stades isotopiques de l'oxygène Glaciations quaternaires Dernière période glaciaire Période interglaciaire Glaciations alpines
Liens externes
Catégorie:Climat du Pléistocène