Štúdiom izotopov morských sedimentov sa zistila prítomnosť vyše 50 chladných období za posledných 2,6 Ma BP, tiež označované tradičným názvom glaciály, podľa prítomnosti zaľadnených častí pevniny. Zaužívané stratigrafické systémy sa opierali o datovanie na základe analýz terestriálneho prostredia a často mali len regionálny charakter. Vytvárali sa regionálne obmedzené chronostratigrafie, ktoré boli len všeobecným pomenovaním s relatívnym datovaním.
Analýza morských sedimentov predstavuje nový prístup k absolútnemu datovaniu kvartéru. Doteraz zaužívané metódy dokázali len v hrubých rysoch rozdeliť jednotlivé etapy striedania chladnejších a teplejších období. Významná sa ukázala analýza OIS (oxygen isotope stages), ktorá sleduje prítomnosť izotopov kyslíka δ18O (obr. 1). Ako jednu z hlavných stratigrafií v členení kvartéru (Gibbard et al. 2007) ju použili International Commission on Stratigraphy’s (ICS) jej subkomisia Quaternary Stratigraphy (SQS), v spolupráci s International Union for Quaternary Research’s (INQUA) a Commission on Stratigraphy and Chronology (SACCOM) pri Globálnej chronostratigrafickej porovnávacej tabuľke za posledných 2,7 Ma BP.
Záznam prítomnosti izotopov kyslíka morských sedimentov zostrojený z analýz navŕtaných vzoriek V19-30, ODP-677 a ODP-846. Zdroj dát: http://rock.esc.cam.ac.uk/delphi/coredata/v677846.html
Krivka vykresľujúca priebeh izotopov kyslíka δ18O (pomer δ18O a δ16O) vychádza z analýz fosílnych Foraminifera z morského dna. Zmeny v sledovaných hodnotách sú meradlom globálneho zaľadnenia, ktoré je závislé od globálnej teploty Zeme a podmieňuje výšku hladiny mora (Gibbard et al. 2007). Výskum zástupcov Foraminifera je alternatívnou metódou pre biostratigrafické členenie. Údaje od súčasnosti po 0,34 Ma BP vychádzajú zo záznamov jadra V 19-30, pre interval rokov 0,34-1,811 Ma BP sa využili výsledky záznamu ODP-677 a najstaršie údaje pre roky 1,811-8,35 Ma BP sú použité z ODP 846.
Podrobný záznam izotopov kyslíka a uhlíka pre jadro V 19-30 bol získaný z bentických druhov Foraminifera z Carnegie Ridge na západnej časti Panamskej panvy. Výsledky tohto záznamu boli už skôr publikované pre Atlantické jadro M-12392 na spoločnom časovom horizonte, ale sa ukázalo, že zatiaľ čo pre izotopy kyslíka sú záznamy veľmi podobné, pre izotopy uhlíka sú záznamy úplne odlišné. Porovnaním gradientu izotopov uhlíka medzi dvoma lokalitami v hlbokých vodách severného Atlantického oceánu sa hodnoty líšia počas neskorého pleistocénu, na rozdiel od charakteristiky dvoch záznamov izotopov kyslíka, ktoré boli veľmi podobné. Hoci sú tieto záznamy veľmi podobné, zmeny medzi oceánmi je možné pozorovať, čo podporuje hypotézu o chladnejších teplotách a nižšej okysličenosti severného Atlantického oceánu v obdobiach zaľadnenia oproti súčasnosti (Shackleton et al. 1983). Použitie uvedeného jadra je aj v Shackleton a Pisias 1985.
Ocean Drilling Program (ODP) 677 poskytuje dobrý podkladový materiál pre analýzu stabilných izotopov bentických a planktónových druhov Foraminifera celého pleistocénu a horného pliocénu. Záznam izotopov kyslíka programom ODP 677 koreluje s štandardom pre chronológiu záznamu izotopov kyslíka – SPECMAP a so záznamom DSDP 607, ale s výrazne lepším porovnaním s orbitálnymi modelmi. Analýzami uvedeného jadra sa upravili hranice paleomagnetických období priemerne o 5-7% a zohľadnili sa aj Milankovičové cykly závislé od orbitálnych zmien (Shackleton et al. 1990). Výsledky tohto programu predstavujú dáta vysokého rozlíšenia, ktoré sú získané z vôd Tichého oceánu (Becker, Sakai, et al 1988), avšak vek je limitovaný na 2,5 Ma BP.
Záznam ODP-846 má veľký význam pri stratigrafii pleistocénu, pliocénu a neskorého miocénu. Na základe analýz bentických zástupcov radu Foraminifera sa určila hranica medzi neskorým miocénom a pliocénom (Shackleton 1995). Vek bol stanovený na základe pomeru izotopov kyslíka a uhlíka uvedených zástupcov. Vzorky ODP-846 boli získané z dna Tichého oceánu južne od ostrovov Galapágy v hĺbke 3296 m (súradnice WGS84: 3°5,8O’S; 90°49,07’W). Časová os bola doladená pomocou záznamov GRAPE (The Gamma Ray Attenuation Porosity Evaluation, bližšie v Boyce 1976) a boli zaznamenané pomerne homogénne väzby medzi záznamom izotopu kyslíka δ18O s oblikvitou sklonu zemskej osi, ktorú zadefinoval Milankovič (1941). Uvedeným záznamom bol navrhnutý nový systém členenia pliocénu podľa izotopových stupňov kyslíka δ18O.
Záznam izotopov δ18O z ODP-846 na časovej škále spolu so škálou magnetickej polarity. Prerušovanou červenou čiarou je naznačený postupný nástup stále viac extrémnejších období „glaciálov“ (Shackleton 1995).
Tento záznam ďalej vysvetľuje niekoľko zaujímavých aspektov neskoro-neogénneho vývoja klímy, vrátane „glaciálu“, ktoré mohlo spôsobiť vysychanie Stredozemného mora v miocénom období Messinian a jednej alebo viacerých „interglaciálov“, ktoré spôsobili jeho opätovné napĺňanie. Dobre je tu vyriešených niekoľko glaciálnych udalostí v subchrónnom období Sidujfall (4 až 4,7 Ma BP), interglaciálne extrémy v starom období Gauss, ktoré mohli byť spôsobené degláciáciou Antarktídy, alebo otepľovaním hlbokomorských prúdov. A nakoniec postupný nástup stále extrémnejších „glaciálov“ približne od subchrónu Kaena až po začiatok obdobia Mutuyama, čo zodpovedá približne OIS 100 (Shackleton 1995).
Foraminifera (Dierkavce) sú jednobunkové morské prvoky z ríše Rhizaria
