content History of the antarctic cryosphere Triggering Mechanisms for Cryosphere Development Stability of the Antarctic Ice Sheet Ice Sheet History Cretaceous Paleocene Eocene Oligocene Miocene

TRIGGERING MECHANISMS FOR CRYOSPHERE DEVELOPMENT 전통적인 이론 Gamburtsev Subglacial Mountains 과 TAM 의 중심부 으로부터 흘러 들어온 온화한 빙하들이 합쳐지면서 최초의 EAIS가 형성되었다. Bentley와 Ostenso : WAIS는 빙붕이 얇아지거나 지반이 대륙붕에 위치할 때 형성된다. WAIS의 발달은 극 기후에서 일어나는데, 온화한 빙하들에 의해 형성된 EAIS의 발달이 WAIS의 발달보다 먼저 일어났음을 알 수 있다. (온화한 기후에서 극 기후로 바뀌었기 때문이다.) Denton, Prentice, 그리고 Burkle은 위의 모델은 대륙 지형의 작은 변화만 가정했고, 지각 융기과정을 설명하지 못한다는 문제점을 지적하였다. 빙상 형성에 있어서 지각 융기과정이 중요하다.

TAM 융기 Webb, Behrendt, Cooper의 주장 : TAM 융기는 남극 빙상의 발달에 있어서 가장 중요한 구조적 Events 이다. 그렇지만 예전의 TAM은 초기 EAIS가 서남극으로 확장하는데 있어서 작은 영향만 끼쳤다. 최초로 빙상이 형성되었을 때, 빙상은 낮은 지형의 서 남극을 가로질러 전진하였다. 남극이 지형학적으로 낮아지는데 TAM의 융기보다는 거의 영향을 끼치지 못하였고, 빙하 침식의 영향으로 낮아지게 된 것이다.

빙하침식 빙하 침식에 의해 남극이 지형학적으로 낮아졌다는 증거는 로스해와 웨델해 대륙붕의 빙하퇴적물에 있는 recycled Paleogene palynomorps이다. Palynomorphs는 서남극의 내부에서 기원하는데 그 곳은 현재 deep subglacial Basin이 존재하는 곳이다. 해록석(Glauconitic sandstone)과 얕은 물에 사는 foraminifera는 얕은 marine shelf setting을 나타낸다.

곤드와나 분리, 극지방 해류 순환 의 중요성을 강조하였다. Kennett는 곤드와나 대륙의 분리의 중요성과 빙권의 발달에서 남극 주위의 해류순환 의 중요성을 강조하였다. 그는 남극 주위의 순환은 남극대륙의 열 고립을 초래하고, 그 결과로 대륙의 빙하작용이 일어난다고 강력하게 주장하였다. 대륙의 분리가 일어나지 않았다면 남쪽 바다의 순환은 아열대 해류가 더 남쪽으로 도달하도록 하였을 것이고 그 결과 남극대륙 주변이 더 온대 해양 기후가 되었을 지도 모른다. 그는 WDW의 대륙 주위로의 용승이 수분공급증가와 EAIS의 발달을 유발시킨다고 주장했다.

빙하학적 모델 Robin은 지질학적 자료에 의한 부자연스러운 남극 빙상의 발달을 위한 빙하학적 모델을 설립하였다. 그의 모델은 동 남극의 광대한 빙하작용은 10Ma로부터 정착된 극지방환경과 함께 Eocene에 시작되었고, 그 결과 WAIS가 형성되었다고 주장했다. Bartek, Sloan, Anderson, 그리고 Ross의 모델은 남극 빙상의 발달은 Middle Eocene에 남극대륙과 호주가 분리함으로써 유발되었고 그 결과 동 남극대륙 전반에 large low- Pressure system이 수립되었다고 주장했다. Large low-pressure system 환경에 의해 습한 공기가 내륙으로 흐르게 되었고, 이는 대륙에 걸친 강수의 증가와 빙상의 형성을 야기시켰다.

the antarctic ice sheet sTability of the antarctic ice sheet Hollin은 남극빙상의 안정성과 전세계 해수면이 큰 관련이 있다고 최초로 주장한 사람이다. 그에 따르면 빙상의 많은 부분이 해수면 아래로 놓여져 있기 때문에 해수면과 빙상은 서로 관련이 있다. Clark, Lingle, Thomas, Bentley 의 빙하학적 모델 : 해수면과 빙상의 안정성 사이의 Feedback을 설명한 모델이다. 이 모델에 따르면 해수면이 상승 하였을 때, WAIS는 급속도록 후퇴하기 쉽다. Anderson, Thomas 의 주장 : 급속도록 빙상이 후퇴하는 mechanism은 급격한 해수면 의 변화 때문이다.

빙상의 불안정성 빙하학적 모델링으로부터 얻은 최근의 결과 : WAIS는 본래부터 불안정했고, 성장과 붕괴를 100년~1000년 동안 경험했다. 빙상의 불안정성의 mechanism 중 하나는 빙붕으로 부딪히는 따뜻한 물 덩어리에 의해 빙상이 빙붕 아래에서 녹는 것이다. 빙상이 이 mechanism에 반응하는 시간은 10년에서 100년 정도 걸린다. 특히 아래에서 녹는 작용이 조수의 pumping과 같이 일어나면 이 시간은 단축된다.

Ice sheet history cRETACEOUS Matthews, Poore 의 18O curve에 대한 이해 : 백악기 동안의 남극대륙에 얼음 형성이 있었을 가능성 제시. 이 시기에 대륙에 넓게 펴진 빙하에 대한 증거는 빈약하지만 백악기에 대륙의 노출이 거의 없었다는 점을 감안하여야 한다. Antarctic margin off wilkes land에 근접한 Early Cretaceous 퇴적물에는 따뜻한 온대 기후의 지표자인 화분포자가 포함되어 있었다. 또한 ODP site 740 in Prydz Bay에서 채취된 Early Cretaceous 퇴적물에는 사암, 이암, 석탄이 포함되어 있었다. 이 퇴적물들은 Cretaceous에 빙하작용이 일어났다는 증거가 되지 못한다.

최근에 Ditchfield, Marshall, Pirrie는 연체동물의 macrofossils에 대한 18O 분석을 수행 하였다. 그 결과는 극에 가까운 환경은 Albian time만큼 일찍 확립되었다는 것이다. Late Cretaceous의 지층 노출은 Antarctic peninsula region에 제한되었다. 여기서 얻은 퇴적물에는 화분포자가 포함되어 있었다. Latest Cretaceous 에는 Antarctic peninsula region의 식물군이 다양하였는데, 민꽃식물 겉씨식물로부터 피자식물이 발생하였다. 18O 농도, 점토광물학, planktonic microfossil assemblages 에 대한 연구는 그 지역이 추운 극에 가까운 기후 기후환경 이었음을 알려준다. 이처럼 Cretaceous동안 남극대륙의 커다란 빙상의 존재에 대한 증거는 빈약하다.

paleocene Paleocene 기후는 북 남극 Peninsula region에 국한되어 있다. 퇴적물들에는 얼음에 쓸려온 stone들이 포함되어 있지 않다. James Ross Basin의 노출부에서 얻은 화분학적 자료는 Late Cretaceous ~ Paleocene동안 peninsula region 지역의 기후가 따뜻하였고, 강수가 많았다는 사실을 알려준다. ODP Leg 113 샘플에는 다양한 석회질의 플랑크톤 미화석, 저서생물 미화석, 그리고 점토광물이 포함되어 있는데 이는 웨델해보다 더 북쪽 부분이 따뜻한 기후 환경 이었음을 지시한다. 이 샘플을 통해 얻은 18O 자료 또한 Paleocene 동안에 웨델해의 표면해수, 심해 해수가 비교적 가장 따뜻했음을 알려준다. Stott, Kennett, Shackleton, 그리고 Corfield는 산소 동위원소 자료를 통해 Paleocene ~ Eocene 경계가 남극의 Cenozoic 기간 동안 가장 따뜻했던 시기라고 주장했다.

Paleocene 동안 중대한 얼음의 발달이 일어났다는 직접적인 증거는 없다. 남극 peninsula 와 웨델해 지역의 고기후 기록은 이 시기에 기온이 너무 따뜻 하였다고 나타낸다.

eocene Shackleton과 Boersma의 주장 : Early Eocene 동안의 극 표층수는 현재보다 Prentice와 Matthews, Poore의 주장 : 산소의 증가는 ice volume의 증가로 부터의 결과이고, Latest middle Eocene 동안 남극대륙의 얼음형성이 있었다. 아마도 42 Ma에 현재의 크기에 다달았을것이다. Abreu와 Anderson의 주장 : composite oxygen curve를 통해 Middle through Late Eocene의 남극대륙 빙상 성장을 확인 할 수 있다. Seismic 기록은 빙력토는 부정합면에 근접하게 놓여져 있다는 사실을 보여준다. 서쪽 로스해의 CIROS-1의 낮은 부분에 있는 빙하퇴적은 Middle Eocene 시기였고, Fossil dinoflagellate를 통해 알아냈다.

Early – Middle Eocene 빙하퇴적은 King George Island의 작은 노두에서 일어나고, 퇴적물들은 이 시기의 glacial condition을 나타낸다. 이 퇴적물들의 나이는 현무암의 방사측정의 자료로부터 알 수 있다. 현무암 밑에 있는 Coccolith들은 현무암이 Late Paleocene ~ Early Eocene age 라는 사실을 보여준다. King George Island의 남쪽에 위치한 Seymour Island의 Eocene 식물군은 그 당시 기후가 비교적 따뜻한 기후였음을 가리키는데, 이후에 추운 환경을 지시하는 Nothofagus 로의 식물군 이동이 있었다.

oligocene Oligocene 기간 동안 동 남극대륙 위의 빙상의 존재에 대한 기록이 남아있다. 국부적인 빙하작용 (대개 mountain glacials과 ice caps 의 형태이다.)은 서 남극 대륙에서 발생하였다. Mid-Oligocene 부터 빙상이 western ross sea 로 퍼져나가기 시작하였다.

Miocene Miocene 동안 동, 서 남극 위의 큰 빙상의 존재에 대한 강한 증거가 있다. Denton과 동료들의 주장 : 15Ma에 남극 대륙의 ice volume은 대략적으로 현재의 ice volume 의 반정도 였다. 그리고 12Ma에 현재의 ice volume을 초과하였다. Early-Middle Miocene 동안 중대한 WAIS의 성장과 발전이 있었다. 동위원소와 해수면의 변화에 대한 기록에 의해 Middle and Late Miocene 동안 대륙붕으로의 빙상의 확장이 확증되었다. Antarctic Peninsula 대륙붕 위에 넓게 펴져있는 빙하 부정합은 그 지역의 Ice caps 가 대륙붕 쪽으로 전진하였다는 사실을 보여준다. 현재와는 다르게 Miocene 동안 WAIS는 아마도 주로 해수면 위에 기반을 두었을 것이다.