miniatuur|Het uiteinde van de ijskap op Groenland in de buurt van Kangerlussuaq. Een ijstijdvak is een periode waarin ijskappen voorkomen op het land. Het voorkomen van ijskappen op Groenland maakt dus dat we per definitie in een ijstijdvak leven.
Een ijstijdvak of glaciatie is een geologisch tijdvak waarin ijskappen voorkomen. In de geologie wordt doorgaans kortweg gesproken van een ijstijd. Om verwarring met het begrip glaciaal, in de klimatologie, fysische geografie en de kwartairgeologie "ijstijd" genoemd, te voorkomen, is het beter te spreken van een ijstijdvak. Een glaciaal is een periode binnen een ijstijdvak waarin het klimaat op Aarde aanzienlijk kouder was dan tegenwoordig. Gedurende een ijstijdvak worden glacialen afgewisseld met interglacialen (warmere perioden zoals het huidige Holoceen). In dit artikel wordt de term 'ijstijd' enkel gebruikt als synoniem voor ijstijdvak.
Aangezien er heden ten dage ijskappen liggen op bijvoorbeeld Groenland en Antarctica, leven we tegenwoordig in een ijstijdvak: het Kwartair. Er is in de gehele geologische geschiedenis van de Aarde minstens vijfmaal sprake geweest van een ijstijdvak.
De oorzaken van het voorkomen van ijstijden zijn complex en divers. In het algemeen kan gesteld worden dat ligging van continenten, de samenstelling van de atmosfeer en astronomische variaties de belangrijkste factoren zijn. Maar per ijstijdvak zijn de omstandigheden anders en soms kunnen er specifieke oorzaken aan worden gewezen. IJstijden hebben over het algemeen verstrekkende gevolgen voor het milieu op Aarde, zowel vanuit geologisch als vanuit biologisch oogpunt. Meestal wordt de Zwitser Louis Agassiz gezien als geestelijk vader van het concept ijstijd, hoewel zijn werk voor een deel rustte op de bevindingen van zijn tijdgenoten.
Terminologie en herkenning miniatuur|Een tilliet in Hedmark, Noorwegen. Afzettingen zoals deze vormen het bewijs voor de aanwezigheid van ijskappen in een ver geologische verleden.De afgebeelde tilliet stamt vermoedelijk uit het Ediacarium, zie: Neoproterozoic Moelv Tillite and the Hedmark Basin, the Mjøsa Area, South Norway Het algemene begrip ijstijd duidt een langere periode in de geologische geschiedenis aan waarin ijskappen op Aarde voorkwamen. De ijstijden die tegenwoordig worden onderscheiden, hebben een lengte van meerdere duizenden jaren.Eyles (2008) gebruikt hiervoor de term Glacio-epochs, die hij definieert als: "lengthy episodes of glaciation extending (but not necessarily continuous) over millions of years" De term glaciaal wordt gebruikt om koude periodes binnen een ijstijd aan te duiden, waarin het landijs zich significant uitbreidde.In de Kwartairgeologie wordt ijstijd vaak als informeel synoniem van glaciaal gebruikt, zie ook Berendsen 2004, p. 101 Glacialen worden verondersteld enkele duizenden jaren te hebben geduurd. De koude glacialen worden afgewisseld met warmere interglacialen. Het epoch waar we nu in leven, het Holoceen, is een interglaciaal. De cyclische afwisseling binnen een ijstijd tussen glacialen en interglacialen wordt gestuurd door astronomische parameters.Wilson et al. 2000, p. 83-112 Tot op heden worden glacialen slechts in het Pleistoceen onderscheiden. Glacialen worden op hun beurt soms weer onderverdeeld in stadialen en interstadialen.Berendsen 2004, p. 15
IJstijden worden in het geologisch archief herkend aan het voorkomen van glaciaal sediment. Voor ijstijden van voor het Cenozoïcum betreft het over het algemeen tillieten, dat zijn gelithificeerde, slecht gesorteerde glaciale sedimenten.Eyles 1993 Met name sedimenten die door gletsjers in zee zijn afgezet (zogeheten glaciomariene sedimenten) vormen een waardevolle bron van informatie, aangezien ze vaker over lange tijdschalen bewaard blijven dan terrestrische afzettingen.Benn & Evans 2005, p. 44 Aanwijzingen voor ijsbedekking in het Cenozoïcum zijn diverser, naast glaciale afzettingen zoals till, bevat ook diepmarien sediment uit diepzeekernen veel informatie. Uit het Kwartair zijn tevens veel glaciale landvormen bekend, die een belangrijke bewijs vormen voor de werking van glaciale processen en zelfs uit het Ordovicium zijn typerende landvormen zoals eskers en drumlins bewaard gebleven.Eyles 2008
Kwartaire ijstijd
miniatuur|Huidige uitbreiding van het landijs op het noordelijk halfrond (zwart) en maximale uitbreiding gedurende het Kwartair (grijs). Gedurende het gehele Kwartair (van 2,588 Ma tot heden) is er sprake van een ijstijdvak, die soms simpelweg als de ijstijd wordt aangeduid. De Kwartaire ijstijd is een verhevigde voortzetting van de Laat-Cenozoïsche ijstijd. Terwijl, naar men meent, het landijs zich voor 2,588 miljoen jaar geleden hoofdzakelijk beperkte tot Antarctica, kenmerkt het Kwartair zich juist door de periodieke en zeer grootschalige glaciaties van het noordelijk halfrond. Gedurende glacialen ontstonden er ijskappen die grote delen van Noord-Amerika en Europa bedekten. Het landijs trok zich terug gedurende interglacialen, maar het verdween niet, zoals ook te zien is aan de huidige ijskappen van Antarctica en Groenland. Tijdens het laatste glaciaal, het Weichselien, breidden de ijskappen zich uit tot Denemarken, Noord-Duitsland en Polen. Het landijs bereikte Nederland in de twee voorgaande glacialen, het Saalien en het Elsterien. België is tot nog toe tijdens het Kwartair niet door ijs bedekt geweest.
IJstijden voor het Kwartair Hoewel de Kwartaire ijstijd waarschijnlijk het meest bekend is bij het grote publiek, zijn er ook uit vroegere periodes ijstijden bekend. Een enigszins ruwe onderverdeling leidt tot vijf ijstijden. Hiervan zijn er twee in het Proterozoïcum en drie in het Fanerozoïcum. Er zijn ook aanwijzingen voor een ijstijd in het Archeïcum, met name afzettingen uit zuidelijk Afrika wijzen hier sterk op, maar voor de rest is er nog veel onduidelijk over het voorkomen van ijskappen in de vroegste era's van de Aardse geschiedenis. Het Mesozoïcum (de tijd waarin dinosauriërs op Aarde voorkwamen) geldt traditioneel als een uitgesproken warme tijd, recentelijk is er echter gesuggereerd dat ook toen sprake zou kunnen zijn geweest van ijsbedekking, maar dat is nog onderwerp van discussie.Dromart et al. 2003
IJskappen op de evenaar Zowel de Laat-Proterozoïsche ijstijd als de Vroeg-Proterozoïsche ijstijd wordt door sommige geologen geassocieerd met de Sneeuwbalaardetheorie.Hoffman et al. 1998Hoffman & Schrag 2004Kopp et al. 2005 Die theorie stelt dat bepaalde ijstijden zo sterk waren dat de ijskappen van de polen tot aan de evenaar vrijwel de gehele Aarde bedekten. Met name uit het Cryogenium is sterk bewijs dat er in de tropen ijskappen op zeeniveau voorkwamen, uit dezelfde periode ontbreekt tot nog toe echter bewijs voor het voorkomen van ijskappen nabij de polen. Een alternatieve hypothese om deze verschijnselen te verklaren is dat de aardas in die tijd sterk gekanteld was (waarbij wordt verondersteld dat de obliquiteit meer dan 54° was), waardoor de polen warmer waren dan de evenaar.Williams 2008
IJstijdDe naamgeving in deze tabel is gebaseerd op Eyles (1993). De naamgeving van ijstijden is niet officieel vastgelegd, verschillende auteurs kunnen verschillende namen gebruiken.OuderdomDe hier gegeven ouderdommen zijn een indicatie, aangezien niet altijd overeenstemming bestaat over de datering en de begrenzing van ijstijden.Periode of Tijdvak EraEonKenmerkenLaat-Cenozoïsche ijstijd vanaf 30 Ma Oligoceen tot hedenCenozoïcumFanerozoïcumtot aan het Kwartair hoofdzakelijk beperkt tot AntarcticaLaat-Paleozoïsche ijstijd 326-267 Ma Carboon en PermPaleozoïcumFanerozoïcumVroeg-Paleozoïsche ijstijd ~440 MaOrdoviciumPaleozoïcumFanerozoïcum geassocieerd met de Laat-Ordovicische massa-extinctieLaat-Proterozoïsche ijstijdDeze ijstijd wordt tegenwoordig ook vaak in vier afzonderlijke ijstijden geplitst. 750-582 Ma Cryogenium en EdiacariumNeoproterozoïcumProterozoïcum geassocieerd met de SneeuwbalaardetheorieVroeg-Proterozoïsche ijstijdOmvat de Huronien- en de Makganyene-ijstijd ~2,3 GaSiderium en Rhyacium?PaleoproterozoïcumProterozoïcum geassocieerd met de SneeuwbalaardetheorieArcheïsche ijstijd ~2,9? Ga? Mesoarcheïcum?ArcheïcumWeinig over bekend links|829px
Oorzaken
Een ijstijd wordt verondersteld veroorzaakt te worden door een samenloop van geologische en klimatologische omstandigheden. IJskappen kunnen slechts ontstaan als er in een gebied over een langere periode meer sneeuw valt, dan dat er afsmelt. Hiervoor moet er voldoende neerslag vallen (met name in de winter) en moet de temperatuur niet te hoog zijn (met name in de zomer).Benn & Evans 2005, p. 86-90 De specifieke omstandigheden, die tot de vorming van grote ijskappen leiden, kunnen per ijstijd verschillend zijn, maar een aantal omstandigheden worden vaak in overweging genomen om het optreden van ijstijden te verklaren: De ligging van continenten. Een lage concentratie CO2 in de atmosfeer. Astronomische variaties.
Ligging continenten miniatuur|De vorming van de landengte van Panama aan het eind van het Plioceen sloot de verbinding tussen de Grote Oceaan en Caraïbische Zee af. Dit leidde waarschijnlijk tot grote veranderingen in oceaancirculatie. miniatuur|Glaciaal landschap in Bhutan. De vorming van het Tibetaans Hoogland en de Himalaya in het Cenozoïcum heeft wellicht een rol gespeeld bij de afkoeling die sinds het Eoceen plaatsvindt.
Als gevolg van de plaattektoniek veranderen continenten voortdurend van plek. Dit proces van continentverschuiving gaat langzaam, maar is van groot belang op een geologische tijdschaal, dat wil zeggen over meerdere miljoenen jaren gezien. De verschillende ligging van continenten in het verleden is door middel van paleogeografische reconstructies achterhaald en speelt een belangrijke rol bij het verklaren van het optreden van ijstijden.
IJskappen kunnen slechts ontstaan als continenten op of bij de polen gelegen zijn, ijskappen vormen zich immers alleen op land. Gedurende het Fanerozoïcum is er geen bewijs voor de aanwezigheid van landijs in periodes dat er geen landmassa nabij de polen lag. De ligging van continenten in het poolgebied kan echter niet de enige verklaring zijn voor het voorkomen van ijstijden, aangezien bijvoorbeeld in het Krijt er wel degelijk continenten bij de polen lagen, maar er geen enkele aanwijzing is voor ijsbedekking gedurende die periode.Ruddiman 2001, p. 109-112 Een ander punt is dat de ligging van continenten ook de oceaancirculatie beïnvloedt. Wanneer zich landengtes vormen, zoals bij Panama gebeurde tussen Zuid- en Noord-Amerika in het Plioceen, kan dat grote invloed hebben op de globale circulatiesystemen in de oceaan. Deze bepalen namelijk het vocht- en warmtetransport van lage naar hoge breedtes. Wanneer er meer vocht richting de polen wordt getransporteerd, kan dat leiden tot meer sneeuwval en de opbouw van ijskappen. Wanneer er minder warmte richting de polen gaat, kan dat leiden tot verminderd afsmelten van sneeuw en ijs. Dit laatste was waarschijnlijk het geval toen Antarctica aan het eind van het Eoceen van Zuid-Amerika gescheiden werd en zich een sterke koude stroming in de Zuidelijke Oceaan ontwikkelde, waardoor Antarctica als het ware thermisch geïsoleerd werd.Ruddiman 2001, p. 161-165
Atmosfeersamenstelling De samenstelling van de atmosfeer heeft invloed op de temperatuur op Aarde door middel van het broeikaseffect en wordt in de geologische geschiedenis beïnvloed door een aantal processen: