Quantifying Earth’s Thermal History: Advances in Cosmogenic Noble Gas Paleothermometry, Diffusion Modeling, and Evaluation of Sea-Surface Temperature Reconstructions
Notice bibliographique
Résumé
Understanding Earth’s past climate is essential for contextualizing modern climate change and refining models of future change. This dissertation advances approaches used to reconstruct terrestrial and oceanic paleotemperatures. The first study introduces the “MDD Tool Kit”, a novel optimization software for constraining multiple-diffusion domain (MDD) model parameters from stepwise degassing experiments. By simultaneously optimizing all model parameters without relying on user-defined activation energies, this tool improves the accuracy of thermal history reconstructions and reveals that previous methods may systematically underestimate paleo-temperatures. Application of the toolkit to 40Ar/39Ar thermochronology data from K-feldspar in Arizona yields thermal histories 50–75◦C warmer than prior estimates, yet consistent with independent thermochronometers. The second study applies cosmogenic noble gas paleothermometry to samples from Baffin Island, Canada. Utilizing the MDD Tool Kit, this work evaluates the reliability of using single-grain diffusion kinetics to represent whole-rock behavior and investigates the influence of laboratory storage conditions on helium diffusion. Results highlight that keeping samples cold after irradiation reduces the variation in reconstructed effective diffusion temperatures, emphasizing the need for careful sample storage protocols. Further, modeling experiments show that small variations in the fit of the MDD model can result in substantial differences in inferred paleotemperatures, underscoring the intrinsic non-uniqueness of the MDD model.In the final study, this dissertation explores sea surface temperature evolution off coastal California over the past 4.2 million years using clumped isotope and δ 18O paleothermometry and compares these findings with alkenone proxy records. While prior alkenone data suggest a marked cooling trend linked to coastal upwelling intensification, the clumped and stable-isotope data show little long-term change. Detailed scanning electron microscopy reveals pervasive early diagenetic alteration in the foraminifera samples, biasing the carbonate-based proxies and raising caution for future paleoclimate studies. The findings suggest that diagenetic alteration of planktonic foraminifera during burial can occur on the scale of centuries to millennia, far faster than previously believed.These studies advance paleothermometry by refining methods, improving data reliability, and revealing methodological uncertainties, ultimately contributing to more robust reconstructions of Earth’s climate history.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».