Content uploaded by Max Semenovich Barash
Author content
All content in this area was uploaded by Max Semenovich Barash on Nov 07, 2014
Content may be subject to copyright.
т. XIV
ОКЕАНОЛОГИЯ
1974 в ы п. 1
УДК 551.461.8(261)
М. С. Б А Р А Ш, Р. П. БУЛАТОВ, А. С. ДЕВДАРИАНИ
СЕВЕРНАЯ АТЛАНТИКА В КОНЦЕ ПОСЛЕДНЕГО ОЛЕДЕНЕНИЯ
Институт океанологии им. П, П. Ш иршова АН СССР
Результаты фораминиферового анализа 35 колонок осадков С еверной
Атлантики подверглись алгоритмической обработке методом н акоп лени я
сигналов. На палеоклиматических кривы х, построенных для всех колонок,
идентифицированы точки, отвечающие температурному минимуму за клю
чительной. стадии последнего оледенения. Д ля этого времени реконструи
рована форма поля температур верхнего сло я воды. На этой основе в ос
становлено полож ение основных водны х масс (субарктической и субтро
пической), Прагольфстрима, путей атмосферных циклонов. Прагольфстр им
отличался от современного Северо-Атлантического течения четкостью гра
ниц, широтным н аправлением, отсутствием ответвлений. Р езкая ф ронталь
на я зона способствовала усиленному образованию циклонов, приносивших
в северную и среднюю Европу атлантическую влагу, питавшую матери ко
вые ледники.
Во время четвертичных оледенений, когда мощные ледниковые щиты
покрывали значительные территории Европы и Сей ер ной Америки, гид
рологическая структура и климат Северной Атлантики были существен
но иными, чем в настоящее время. Уже первые исследования колонок
осадков из этого района показали, что во время оледенений субарктиче
ские воды распространялись значительно южнее своего современного по
ложения [6].
Одним из основных методов восстановления геологического прошло
го океанов служит фораминиферовый анализ. По соотношению видов, а
позже ‘по изотопному составу кислорода в кальците раковин форамини-
фер были построены палеоклиматические кривые для большого числа
колонок осадков всех океанов. Исследование распределения форамини-
фер и ксжколитов в девяти колонках на меридиональном ра зрезе в Се
веро-Восточной Атлантике позволило наметить южную границу субарк
тических водных масс во время оледенений на 42—45° с. ш. [7 ]. Резуль
таты микропалеонтологического и литологического изучения колонок
осадков Северной Атлантики из коллекции Института океанологии дают
возможность для более широких палеоокеанологических построений.
Фактической основой для настоящего сообщения послужили данные
о распределении раковин планктонных фораминифер в 35 колонках
осадков согласно анализам, которые выполнялись по методике, изложен
ной в [2 ]. Эти данные подверглись алгоритмической обработке методом
накопления сигналов [4].
Реконструкция относительных изменений темпера
туры верхнего слоя воды во в р ем е н и выполнялась по каж
дой колонке в отдельности. Длина колонки интерпретировалась как вре
мя, а изменения по длине процентных содержаний видов планктонных
фораминифер и некоторых других характеристик — как сигналы, пере
дающие на фоне помех сообщения об изменениях температуры. Подав
ление помех и выделение полезного сигнала осуществлялось путем сум
мирования по определенным правилам сигналов, между которыми суще
112
ствуют статистические связи. Так, для колонки 198-4 полезный сигнал
(рис. 1 ,а) выделен путем суммирования следующих сигналов:
^108-4 — (G lobigerina quinqueloba + G. bulloid es-f Globigerinita gluti-
nata + Globorotalia scitula + Gr. truncatulinoides 4-общее число экземпля
ров в 1 г осадк а+ число видов + Ca CO s)— Globigerina pachyderma.
Здесь первым членом объединяются виды и другие характеристики,
возрастание которых указывает «а повышение температуры. Все они свя
заны друг с другом положительными статистическими зависимостями и
отрицательной зависимостью с холодноводной G. pachyderma, образую
щей в единственном числе второй член. Возрастание ее содерж ания ука-
ъ 2
*
^ д
5», J
£
Рис. 1. Реконструкции колебаний температуры верхнего слоя воды в среднем и верх
нем плейстоцене по колонке 198-4
а — п ол езн ый сигн ал Тж - ,; б — п ал ео клим ат ич еск ая к ри вая по со отн ошени ю ви до в пл анк тонн ых
фор амин иф ер; в — к олеб ан ия процентного со де рж ан ия вид а G. pa ch yd erm a; г — п ал ео тем пе ра турн ая
кр ив ая по соо тно шению изо топ ов ки сл оро да в р ако ви нах п о [3], на прав о — по выш ен ие темп ер ату ры ,
на ле во — п они жен ие, те мп ерат уры . Н1 — г оло цен ; W — п осл едн ее о лед ен ени е ( вю рм); R/ W — по сле д
не е ме жл ед ни ковь е (ри сс/ вю рм) ; R — пр едп ос лед нее ол ед ене ние (ри сс); M /R — пр едпо сл едн ее м еж -
ледВи кОвь е ( минд ель /ри сс)
зывает на понижение температуры, и поэтому она входит в сумму с от
рицательным знаком. Результаты, полученные этим методом, не проти
воречат получаемым другими методами (рис. 1,6—г).
Корреляция графиков относительных палеотемпе
ратур между колонками основывалась, на сопоставлении формы
графиков, поскольку выделяемые данным способом полезные сигналы
указывают лишь относительные изменения температуры. Для достаточ
но большого числа колонок (28 из 35) оказалось возможным с полной
уверенностью идентифицировать точки, отвечающие температурному
минимуму заключительной стадии последнего оледенения. На рис. 1 та
кая точка отвечает глубине 80 см. Колонки, в которых обнаруживается
эта точка, образуют связную область. Во всех этих колонках, как и в ко
лонке 198^4, холодноводная группа устойчиво представлена только одним
видом G lobigerina pachyderma, с которым связаны отрицательно в раз
ных колонках Globigerina quinqueloba, G. bulloides, G. inflata, Globoro-
talia scitula, Gr. truncatulinoides, Gr. hirsuta, Globigerinoides minuta,
Gs. ruber, образующие группу относительно тепловодных видов. Внут
ри этой группы содержания видов положительно связаны между собой,
а также с общим числом видов.
Карта современных относительных температур по
строена в целях контроля и интерпретации палеоклиматических рекон
струкций. Для ее построения использовались данные анализов самой
верхней пробы из каждой колонки. Изменения между точками отбора
проб процентных содержаний перечисленных видов фораминифер рас-
8 Океанол огия, № 1 113
Рис. 2. И золинии летних температур на глубинах 10—200 м в Северной А тлантике, вос
становленны е методом накопления сигналов по данным фораминиферовых ана лизов:
а — в со вре мен ную э пох у; 6 — во в ре мя т емпе рат урно го м ини му ма з аклю чи тель ной с тади и по сле д
не го ол еденен ия. П ок аз ано по ложе ни е и ссл ед ова нн ых ко лон ок, ве рхн ие ц иф ры — н ом ера ста нций
(Н ИС «М. Л ом он осо в*), ниж ни е — т ем пера тура в у сло вны х е ди ница х. (По ск ол ьку те мп ера ту ры
вы ра же ны в ус лов ны х е ди ница х, на к ар тах мо жн о с оп ост авл ять тол ько о че ртан ия из оли ни й)
сматривались как дискретно заданные двумерные сигналы, передающие
сообщения о современных температурах слоя воды от 10 до 200 м, в ко
тором обитает основная масса фораминифер. Путем сканирования эти
двумерные сигналы преобразуются в одномерные, обрабатываемые та
ким же способом, как сигналы по колонкам. В результате обработки вы
делен полезный сигнал (рис. 2, а):
ГсоВр = ( 0. quinqueloba + G. bulloides + G. inflata + Gr. scitula + Gr. trun-
catulinoides + Gr. scitula + Gs. m inuta + Gs. ruber+число в ид ов )— G. pa
chyderma.
114
Рис. 3. Цирку ляц ия океана и атмосферы в Северной А тлантике во время заклю
чительной стадии последнего оледенения
/ — ПрагО ль фст рим ; 2 — с убар кти чес ки е в одн ые м асс ы; 3 — с убтроп иче ски е водн ые ма ссы ;
4 — п ути цикло нов
Отметки изолиний сигнала 7 СОвР выражены в условных величинах.
Поэтому с современными изотермами может сопоставляться только
форма изолиний. Сопоставление велось с картами летних и зимних изо
терм на различных глубинах [5]. Очертания полезного сигнала Ттвр в
той или иной мере напоминают очертания летних изотерм на глубинах
25—200 м. Точного совпадения ожидать не приходится, поскольку сигна
лом Гсовр температуры осредняются по всему слою воды, в котором оби
тают фораминиферы. Эффект дает именно совокупное использование
информации, носителями которой служ ат различные виды фораминифер,
поскольку изолинии содержаний каждого вида в отдельности [2] сходст
ва с изотермами не обнаруживают.
Карта относительных палеотемператур во время последнего оледене
ния построена аналогичным образом, но по данным о видовом составе
фораминифер в пробах, отвечающих температурному минимуму заклю
чительной стадии последнего оледенения. Полезный сигнал (рис. 2, б)
изображается формулой
Т’олед^ б. bulloides + G. quinqueloba + Gt. glutipata +G. in flata+
+ Ч И С Л О видов) — G. pachyderma.
Сокращение числа суммируемых сигналов обусловлено более бедным
видовым составом фораминифер во время оледенения. В то ж е вре
мя связи между сигналами оказываются более сильными. Полезный
сигнал Г„лед, если воспользоваться для его интерпретации сигналом
Гсовр, изображает поле летних температур на глубинах от 10 до 200 м.
Поле палеотемператур отличается от поля современных температур,
хотя оба поля построены практически по одним и тем же точкам с соблю
дением правил интерполяции и генерализации. Поле температур во вре
мя последнего оледенения четко разделялось субширотной полосой с
температурным перепадом, -близким к общему размаху колебаний тем
пературы. К югу от перепада имели место устойчиво высокие относи
тельные температуры, а к северу преобладали относительно низкие тем
пературы. Самые низкие температуры располагались в виде узкой лож
8* 115
бины вдоль подошвы перепада. Севернее этой ложбины, в центральной
части Северной Атлантики, располагалась ясно выраженная положи
тельная температурная аномалия.
Водные массы и течения во время псследнего оле
денения восстанавливаются на основании поля температур, изобра
женного на рис. 2, б, следующим образом. Пересекающей океан полосой
с большими градиентами температур определяется положение субполяр
ного гидрологического фронта, с которым совпадало течение, являвшееся
аналогом современного Северо-Атлантического. От последнего оно отли
чалось широтным направлением, отсутствием ответвлений, сжатостью,
четкостью границ, что дает основания присвоить ему название Прагольф*
стрима. От берегов Л абрадора и Ньюфаундленда оно, как и сейчас, от
делялось холодным течением (рис. 3).
Широтное положение субполярного фронта обусловливало более чет
ко выраженную, чем теперь, широтную зональность океанической цирку
ляции. Четкость границ Прагольфстрима свидетельствует как будто о
том, что субтропические воды не внедрялись в отличие от современности
в субарктические. Однако такому предположению противоречит сущест
вование аномально теплой области среди субарктической водной массы
(рис. 2,6 ). Ее существование можно было бы объяснить как раз проник
новением субтропических вод через полярный фронт аналогично тому,
как в настоящее время холодные воды Лабрадорского течения пересека
ют Гольфстрим южнее Ньюфаундленда [1].
Циркуляция ат.мосферы во время последнего ‘Оле
денения была близкой к широтной благодаря широтному положению
полярного атмосферного фронта, совпадавшего с Прагольфстримом.
Большой температурный градиент в пределах Прагольфстрима способ
ствовал усилению циклонической деятельности; она усиливалась также
за счет существования в субарктических водах положительной темпера
турной аномалии и связанных с ней фронтальных зон. Таким образом, в
То врёмя влажный атлантический воздух, более холодный, чем теперь,
интенсивно поступал в северную и среднюю Европу, выделяя там влагу
в виде снега, питавшего материковые ледники.
Итак, данные фбраминиферовых анализов колонок донных осадков
позволили реконструировать форму температурного поля океана, исходя
из которой на оснбвании гидрологических-и метеорологических законо
мерностей сделана попытка восстановить циркуляцию воды и атмосферы
в Северной Атлантике в заключительную стадию последнего оледенения.
Авторы благодарны В. С. Самойленко за обсуждение вопросов, свя
занных с реконструкцией палеоклиматических условий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баранов Е. И., Бубнов В. А., Булатов Р. П., Привалова И. В. 1971.
Исследование циркуляции и переноса вод Атлантического океана. «Наука».
2. Бараш М . С . 1970. П ланктонны е фораммииферы в ос адках Северной А тлан тики.
«Паука».
3. Б а р а ш М. С., Г р 6 м о в а Т. С. 1969. Палеотемпературный ан ализ колонок по план-
ктбнным фораминиф ерам . Сб. «Основные проблемы микропалеонтологии и органоген
ного накопления в океанах и морях», «Наука».
4. Девдариани А. С. 1972. Реконструкция истории климата методами теории пе
редачи информации по данным микропалеонтологических анализов. Океан ология,
XII, вып. 2.
5. Основные черты гидрологии Атлантического океана. 1963. Прил ожение 2. А тлас вер
тикальных разрезо в и карт температуры, солености, плотности и содержания кисло
рода. Гидром етиздат, М.
6. Bramlette М. N., Bradly W. Н. 1940. Geology and biology of North Atlantic
deep-dea cores. P t. 1. LithOlogy and g eologic interpretations. U. S. Geol. Surv., P rof.
Pap* T96-A.
7. ’M irlrrty re A., Rud.diman W. F., Jantzen R. 1972. Southw ard p enetratio n of the
Norfh A tlantic P olar F ront: faunal an d floral evidence of large-sc ale s urface water
mass movem ents over the last 225,000 years. Deep-Sea Res., 19, No. 1.
Поступила в редакцию
17.XI.1972
M. S. В A R A S Hf R. P. BULA TOV,- A. S. D E V D A R I A N I
NORTH ATLANT IC AT THE E ND OF T HE LAST GL ACIATION
Summary
The results of foram iniferal a nalysis of 3'5 sediment cores from -the North A tlantic
Were su bjected to a lgorithmic pro cessing by th e signa l accum ulation m ethod . Using the
paleoclim atic curves for all the cores, po ints have been identified which c orrespond to the
final s tag e of the last glacia tion . For that time the form of the tem perature field of the
up per la yer of th e ocean has been reconstructed. Base d on the o btained data, the recon
structio ns w ere mad e of th e position of the major water masse s (sub-Arctic and sub tro
pica l), Pra-G ulf S tream , paths of the atm ospheric cyclones. The Pra-G ulf S tream differed
from the rec ent North-Atlantic C urrent by clear-cut boundaries, a latitudinal direction
and th e absence of branche s. The sharp frontal zone favoured an active formation of cyc
lones that carrie d Atlan tic m oisture to the N orth and C entral E urope for contin ental
glacier alim entation.
