ArticlePDF Available

The North Atlantic at the end of the last glaciation

Authors:

Abstract

M. S. В A R A S H, R. P. BULATOV, and A. S. D E V D A R I A N I NORTH ATLANTIC AT THE END OF THE LAST GLACIATION Summary The results of foraminiferal analysis of 3'5 sediment cores from -the North Atlantic Were subjected to algorithmic processing by the signal accumulation method. Using the paleoclimatic curves for all the cores, points have been identified which correspond to th e final stage of the la st glaciation. For th a t time the form of the temperature field of th e upper layer of the ocean has been reconstructed. Based on the obtained data, the reconstructions were made of th e position of the major water masses (sub-Arctic and subtropical), Pra-Gulf Stream, paths of the atmospheric cyclones. The Pra-Gulf Stream differed from the recent North-Atlantic Current by clear-cut boundaries, a latitudinal direction and the absence of branches. The sharp frontal zone favoured an active formation of cyclones that carried Atlantic moisture to the North a n d Central Europe for continental glacier alimentation.
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
, 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. 1,6г).
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 ис. 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 Глед, 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.
... This resulted as the shrinkage of the boreal zone southwards and the degradation of the North Atlantic Current accompanied by the splitting of the geographical range of cod and, thus, forming of the European and Amer ican refuges (Pleistocene refuge classification is given under: Mayr, 1970). Therefore, Pliocene-Pleistocene history of the Atlantic cod evolution considers the periodical shrinkage and splitting of the NEA and NWA ranges (Barash et al., 1974;Matishov, 1987). ...
Article
Full-text available
Analysis of the morphobiological and genetic characteristics of the Gadus genus has been performed, the peculiarities of the genus evolution are discussed, and the resettlement has been reconstructed for the period of 5.5-5.4 million years until the present. The genus Gadus comprises two polytypic species, Atlantic cod G. morhua and Pacific cod, and both species form several subspecies combined into two phylogenetic groups. The taxonomical status of the Greenland cod G. macrocephalus ogac has been specified. The analyzed material evidences to the illegality of synonymy of the Greenland cod and the White Sea cod, since the latter species is genetically a product of the Holocene resettlement of the Atlantic cod and, thus, appears as its subspecies, but the Greenland cod is a product of the Holocene resettlement of the Pacific cod, appearing as its subspecies.
Article
Full-text available
Marine sediments and samples of suspended particulate matter from the North Atlantic were studied. It is shown that modern sedimentation in this area is controlled mainly by the efficiency of autochthonous marine phytoplankton and sediment supply by the system of near-bottom currents, as well as by means of the ice-rafting. The studied sediment sections were formed in the North Atlantic during the Middle Pleistocene to Holocene. The highest sedimentation rate, up to 58.3 cm/kyr, is established for AI-3359 core, collected in the area of the Gardar and Björn Drifts. This makes the core very interesting for detailed paleoreconstructions. AI-3378 and AI-3415 cores are characterized by low sedimentation rates. Nevertheless, they are of interest for spatial paleoreconstructions on a continuous timeline. The general pattern is established for the first time for the sediments from the central North Atlantic: biogeochemically significant processes are detected only in the thin surface layer (0–2 cm) and almost completely cease at depths of 90–180 cm. The processes are probably controlled by the position of the sampling stations and the composition of organic matter (OM) but not related to the age of the sedimentary layer. The low microbial activity in the sediments is most likely the result of a lack of OM.
Article
Full-text available
The distribution of planktonic foraminiferal tests was studied in four drill cores of Upper Quaternary sediments from the zone of influence of the Canary upwelling and in nine sediment cores from the zone of the Benguela upwelling. The paleotemperatures were reconstructed from these data. It was established that under the conditions during the stadials, interstadials, and interglacials of Quaternary time, the upwelling existed continuously, intensifying and expand­ing during the colder epochs and weakening and contracting in the warmer intervals. During the last stadial (about 18000 yrs ago), the relative cooling of the sea waters as compared to the central regions of the ocean in the zone of the Canary upwelling was no less than 9°С (4.5° С more than at the present time), and in the zone of the Benguela upwelling it was no less than 15°C (8.5°С more than at the present time).
Article
The last deglacial warming of the high-latitude North Atlantic Ocean (40–65°) occurred in three discrete steps: in the southeast and central regions at 13 000 B.P.; in the central and northern sectors at 10 000 B.P.; and in the western (Labrador Sea) sector between 9000 and 6000 B.P. This regionally time-transgressive sequence was punctuated by a major cooling and polar front readvance from 11 000 to 1000 B.P.; this briefly returned most of the high-latitude North Atlantic to almost full-glacial temperatures.
Article
The components from nine sediment cores in the region of the Iceland-Faeroe-Ridge have been analysed. In this region, characterized by very complicated hydrographical and glacial conditions, only the Arctic slope of the ridge shows comparatively clear conditions which make it possible to correlate different parts of the cores. The sedimentation on the Atlantic slope, on the contrary, seems to be less clearly differentiated due to reworking processes. The components of the sand- and pebble-fraction can be divided into an autochthonous group of basalt- and shale-pebbles, derived from the ridge itself, and an allochthonous group, transported over large distances, with quartz, crystalline rocks, sandstone, flint, and chalk as main components. Whereas the autochthonous group shows parts of the cores which can be correlated with each other based on different sedimentation rates, the distribution of allochthonous group varies so strongly that it is impossible to recognize any regularity in sedimentation. Only the flint and the chalk occur in well-defined levels and thus make possible to correlate the cores. The Iceland-Faeroe-Ridge was supplied with allochthonous components from a broad source area which was, however, homogeneous with respect to both its horizontal distribution and the time-span representend in the sediment cores. Maxima of sedimentation were subsequently blurred by reworking processes on both slopes of the ridge. During the periods of glaciation the hydrographic conditions in the North Atlantic area were completely different from those of to-day.
Article
Two sediment cores, 4–6 m long, were taken from the north and two from the south of the Iceland-Faeroe Ridge (water depths 1200–2500 m). Sedimentological and biostratigraphical investigations as well as oxygen and carbon isotope determinations were used to explain the palaeoclimatic conditions during the accumulation of the cored sediments in this boundary area of two adjacent, highly different oceanic environments. Only by investigation of as many parameters as possible satisfying results can be gained. Reworking of sediments can influence theGlobigerina-percentages, isotopically “light” melt water can seriously affect the δ18O-values. Ice-rafted material deposited primarily during the transition phase from a cold to a warm period proves to be of considerable importance for the interpretation of the cores. The oldest sediments obtained from the region north of the Iceland-Faeroe Ridge are of Riss-Glacial age, those from south of the ridge of Eem Interglacial and Riss Glacial age, respectively. During warm (interglacial and/or interstadial) times temperatures as high or even higher than today were measured, during cold times temperatures range between −1 °C and + 3 °C. Sedimentation rates are high and nearly constant during cold times, but increase during warm intervals in the southern area of investigation. During these warm intervals sediments from the southwestern slope of the Iceland-Faeroe-Ridge are strongly influenced by “overflow” processes. Those sediments contain a considerable amount of ridge-derived material which gives evidence of the ridge's geologic character and age. Most of the partly scratched boulders in the glaciomarine diamictites, especially in the cores from NE of the ridge, can be derived from the Arctic region and Scandinavia; some boulders, however, may have come from the British Isles. During glacial times there was hardly any mixing between water masses north and south of the ridge, the current conditions might have been different.
S outhw ard penetratio n o f the N orfh A tlantic P o lar Front: faunal and floral evidence of large-scale surface w ater m ass m ovem ents over the la s t 225,000 years
  • A 'm Irlrrty Re
  • W F Rud
  • R Jantzen
'M irlrrty re A., Rud.diman W. F., Jantzen R. 1972. S outhw ard penetratio n o f the N orfh A tlantic P o lar Front: faunal and floral evidence of large-scale surface w ater m ass m ovem ents over the la s t 225,000 years. Deep-Sea Res., 19, No. 1. Поступила в редакцию 17.XI.1972
Реконструкция истории климата методами теории пе редачи информации по данным микропалеонтологических анализов
  • А С Девдариани
Девдариани А. С. 1972. Реконструкция истории климата методами теории пе редачи информации по данным микропалеонтологических анализов. Океанология, XII, вып. 2.
П риложение 2. А тлас вер­ тикальных разрезов и карт температуры, солености, плотности и содерж ания кисло­ рода
  • Основные Черты Гидрологии Атлантического Океана
Основные черты гидрологии Атлантического океана. 1963. П риложение 2. А тлас вер­ тикальных разрезов и карт температуры, солености, плотности и содерж ания кисло­ рода. Гидрометиздат, М.
Г р 6 м о в а Т. С. 1969. Палеотемпературный анализ колонок по планктбнным фораминиферам. Сб. «Основные проблемы микропалеонтологии и органоген ного накопления в океанах и морях
  • М С Б А Р А Ш
  • Наука
Б а р а ш М. С., Г р 6 м о в а Т. С. 1969. Палеотемпературный анализ колонок по планктбнным фораминиферам. Сб. «Основные проблемы микропалеонтологии и органоген ного накопления в океанах и морях», «Наука».