Kvartær stratigrafi

Stratigrafi er læren om lag og lagdeling. Denne disiplinen, som brukes både innen geologi og arkeologi, gir en systematisk tilnærming til å kunne besvare hva som har skjedd i Jordas historie, i hvilken rekkefølge hendelser inntraff og når de faktisk skjedde.
Stratigrafi omhandler studier av sedimentenes lag og lagdeling. Her er en elveskjæring med lagdelte sedimenter fra ulike perioder i siste istid.

I geologisk forstand dreier stratigrafi seg om lagdeling, avleiringsmåte, sammensetning, alder og fordeling av sedimenter og lagdelte bergarter. Stratigrafi kan gi oss opplysninger om tema som rekkefølge i livets utvikling, klimautvikling, glasiasjonshistorie, landskapsutvikling og mye mer. Hovedprinsippene er at yngre lag alltid ligger over eldre, hvis de ikke har vært forstyrret etter at de først ble avsatt. Lagene skal også kunne identifiseres og dateres ved hjelp av sine egenskaper og med ulike metoder.

Inndeling av lagrekken kan gjøres på grunnlag av en rekke karakteristika. Baseres det på sedimentenes materialinnhold og fysiske egenskaper, kalles inndelingen litostratigrafi. Biostratigrafi er inndeling basert på sedimentenes fossilinnhold, mens kronostratigrafi dreier seg om den relative eller absolutte alder for sedimentlag. I kvartær stratigrafi har det vært tradisjon å definere stratigrafiske enheter og avledete tidsenheter ut fra paleoklimatiske kriterier. En klimastratigrafisk enhet er en stratigrafisk enhet hvor grensene er definert ved geologiske indikasjoner på klimaendringer. De klimastratigrafiske enhetene har dannet det fysiske referansegrunnlaget for kronostratigrafiske enheter i kvartær stratigrafi.

Kvartær er den yngste perioden i Jordas historie. Den startet for 2.6 millioner år siden og vi lever i denne perioden. Kvartærtiden er karakterisert ved store klimasvingninger som har gitt vekslinger mellom istider og mellomistider. Siste mellomistid, kalles i Nord-Europa for Eem, og varte fra ca. 130 000 til 117 000 år før nå, Siste istid, Weichsel varte fra ca. 117 000 til 11 700 år før nåtid. Da startet vår nåværende mellomistid som kalles Holocen. Innen både istider og mellomistider er det også større og mindre klimasvingninger. Kaldfasene innen istidene kalles stadialer, mens de mildere fasene betegnes interstadialer. Også disse har fått navn og plassering i det stratigrafiske hierarki. Helt på slutten av siste istid (Weichsel), var det en kaldfase på ca. 1000 år da breene igjen vokste. Denne perioden kalles for Yngre Dryas.

Disse klimahendelsene, og mange flere til, er aldersbestemt ved hjelp av en rekke forskjellige metoder:

  • Radiokarbon- (eller 14C) metoden kan anvendes på karbonholdige plante- og dyrefossiler som har en alder på inntil ca. 50 000 år. Metoden baseres på at alle levende organismer tar opp det radioaktive karbon-isotopet 14C i et bestemt mengdeforhold til det ikke-radioaktive isotopet 12C. Når organismen dør og karbonopptaket stopper, vil den radioaktive nedbrytningen av 14C-isotopet føre til at mengden av 14C reduseres. Ved å måle mengdeforholdene mellom de to isotopene i en død organisme, er det mulig å bestemme når organismen levde.
  • Optisk stimulert luminescens (OSL) benyttes til å datere sandige sedimenter som ble utsatt for lys under avsetningsprosessen. Når sedimentene så har blitt overdekket av andre sedimenter, blir de utsatt for radioaktiv bakgrunnsstråling som påvirker atomene i noen av mineralene. Ved såkalt optisk stimulering i laboratoriet vil atomene gå tilbake til normal tilstand og sende ut et lys som benyttes til å beregne hvor lenge sedimentet har vært begravd. Ved denne metoden kan man datere sedimenter som er flere hundre tusen år gamle.
  • Eksponeringsdateringer brukes både på fast fjell og på større blokker, for å finne ut hvor lenge de har vært utsatt for kosmisk stråling. Disse steinoverflatene eksponeres naturlig for høyenergetisk kosmisk stråling slik at det dannes flere ulike radioaktive isotoper i mineralstrukturen. Mengden av disse isotopene er avhengig av hvor lenge strålingen har pågått. Denne gruppen av metoder har omtrent samme rekkevidde i alder som OSL-metoden.
  • Tefrostratigrafi betegner at en bruker funn av vulkansk aske i sedimenter til å bestemme når sedimentene ble avsatt. Prinsippet er at vulkanutbrudd fører til spredning av aske gjennom atmosfæren, og som dermed avleires over store områder i mange avsetningsmiljøer som tidssynkrone horisonter. Dersom alderen av et bestemt askelag i et sediment er bestemt med andre dateringsmetoder, vil denne alderen også gjelde overalt hvor dette askelaget finnes. På denne måten er en for eksempel i stand til å knytte sammen data fra iskjerner, marine sedimentkjerner og sedimenter på land.
  • Paleomagnetisme betegner at magnetiske egenskaper til sedimenter kan brukes til å gi en relativ alder, dvs. en alder i forhold til noe annet. Magnetiske mineralkorn som faller ned og avsettes for eksempel på havbunnen, vil orientere seg etter jordens eksisterende magnetfelt. Den geografiske posisjonen til de magnetiske polene forflytter seg hele tiden og flere ganger har nord- og sørpol byttet plass. Bare i løpet av de siste 5 millioner år har jordens magnetfelt blitt reversert nesten 30 ganger. Både polvandring og reverseringer av jordens magnetfelt benyttes til å bestemme alder på sedimentene.