Lachronologie isotopique est fondée sur les variations des températures moyennes de la planète au cours du temps, déduites desproportions des isotopes16O et18O de l'oxygène (stades isotopiques de l'oxygène ou SIO) trouvées dans les carottages océaniques et glaciaires réalisés par les chercheurs. Valable à l'échelle planétaire, elle se substitue aujourd'hui aux chronologies locales fondées sur les périodes glaciaires traditionnelles.
Dans la littérature, elle est généralement signifiée par les initiales anglaises « MIS » (Marine isotope stage).
LeQuaternaire a connu de grandes variations climatiques ayant entrainé unealternance de phases glaciaires et interglaciaires. Les traces de cesglaciations (moraines, nappes fluvio-glaciaires, etc.), et en particulier les glaciations alpines pour l'Europe, ont été utilisées à partir du début duXXe siècle pour établir une chronologie duQuaternaire. Toutefois, ce système présente un certain nombre de limites liées au caractère localisé et discontinu de ces phénomènes. En raison de différences de latitude et de relief, les glaciations des Alpes, de l'Europe du Nord-Ouest et de l'Amérique du Nord ne sont pas exactement synchrones et il est très délicat d'établir des corrélations entre ces différentes zones.
De plus, certaines glaciations traditionnelles, en particulier laglaciation de Riss, enjambent plusieurs stades glaciaires isotopiques, au point que les divergences se multiplient sur les dates limites qu'il convient de leur attribuer.
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Un enregistrement continu et global des variations de température a donc été recherché à partir des années 1950. Il a été fourni par des carottages dans les sédiments des fonds océaniques et dans les calottes glaciaires duGroenland ou de l'Antarctique. La proportion entre lesisotopes 16 et 18 de l'oxygène (nomméeδ18O) contenus dans ces sédiments (en particulier dans lesforaminifères fossiles des sédiments océaniques) est corrélée à celle de l'eau de mer, elle-même liée à la température moyenne de l'atmosphère terrestre. Une courbe de variation de la température moyenne de la planète a ainsi pu être établie pour les 5 derniers millions d'années. Elle a ensuite été confrontée aux datations obtenues par d'autres méthodes pour aboutir à une chronologie isotopique désormais universellement reconnue.
La courbe isotopique de l'oxygène a permis de définir une alternance de stades froids et tempérés, numérotés à partir du stade tempéré actuel ou stade 1, en remontant dans le temps. Ces stades sont appelésstades isotopiques de l'oxygène (SIO). Les stades froids portent des numéros pairs (2, 4, 6, etc.) et les stades tempérés portent des numéros impairs (3, 5, 7, etc.). Ils peuvent correspondre respectivement aux phases glaciaires et aux interglaciaires des anciennes chronologies locales, mais aussi à des épisodes intermédiaires, les interstades.
Laglaciation de Würm correspond ainsi aux stades isotopiques 2, 3, 4 et la majorité du stade 5 : deux stades froids (SIO 2 et 4) séparés par un interstade frais (SIO 3) et une série d'oscillations fraiches assez rapides (SIO 5a à d). L'interglaciaire Riss-Würm correspond au stade tempéré SIO 5e, tandis que laglaciation de Riss s'achève avec le stade froid SIO 6.
La liste qui suit donne les dates de début (chiffres en milliers d'annéesavant le présent) des différents stades climatiques duPléistocène moyen et supérieur, d'après l'étude 2005 de Lisiecki & Raymo (pile benthique LR04)[1] :
La liste continue potentiellement jusqu'au stade SIO 104, démarrant il y a 2,614 millions d'années.
