lsotopic and Palynological Records of the Late Pleistocene in Eastern Canada and Adjacent Ocean Basins

Correlations of isotopic and palynological records from deep sea cores in Baffin Bay and Labrador Sea with terrestrial palynological sequences, supported by a few Th/U chronological controls, allow the establishment of a regional climatostratigraphic scheme for the Late Pleistocene climatic fluctuations in eastern Canada. During the climatic optimum of isotopic substage 5e, warmer conditions than present prevailed both on land and in oceanic surface water masses. The 5e/5d transition is marked by an abrupt shift in 818O values in Baffin Bay and Labrador Sea as a consequence of ice growth over circumpolar areas of northeastern Canada. From substage 5d to substage 5a, the Baffin Bay border lands experienced glacial conditions while subarctic to cool-temperate and humid climates persisted over Labrador Sea and Atlantic Canada. A short (<104yrs) stage 4 is recorded in deep sea cores with high 8'8O values. It corresponds to the Early Wisconsinan southward extension of the Laurentide Ice Sheet dated at ca. 80,000 yrs in the central St. Lawrence Lowland. There is no clear evidence of full glacial conditions in the Atlantic Provinces during this episode. Stage 3 (Middle Wisconsinan) corresponds in the isotopic records to large oscillations in 818O values suggesting meltwater transits in both Baffin Bay and Labrador Sea. The ice cover remained relatively extensive over eastern Canada, although some areas experienced ice-marginal conditions : in the Atlantic Provinces, notably on Cape Breton Island, hemiarctic to subarctic climate is inferred from palynological records; in the Appalachian foothills of Québec glacial Lake Gayhurst developed some 46,000 yrs ago. During isotopic stage 2 (Late Wisconsinan), the Laurentide Ice Sheet reached its maximum extent while satellitic ice-caps developed over the Atlantic Provinces. In deep sea cores, high 818O values mark the full glacial conditions of isotopic stage 2, although slightly lower values in western Labrador Sea indicate discrete but continuous meltwater influxes. An early melting phase of the northeastern margin of the Laurentide Ice Sheet is recorded shortly after 16,700BP. The full ice-retreat is observed after ca. 11,000BP. At that time, southeastern Canada was already largely ice-free. Finally, the optimum climatic conditions of isotopic stage 1 settled diachronously in the adjacent basins of eastern Canada.La comparaison des enregistrements isotopiques et palynologiques des mers de Baffin et du Labrador avec ceux que fournissent la palynologie et la chronologie U/Th de séquences continentales, autorise l'établissement d'un schéma climatostratigraphique régional représentatif des fluctuations climatiques du Pleistocene supérieur dans l'est du Canada. Pendant l'optimum climatique du stade isotopique 5e, des conditions plus chaudes que celles de l'Actuel ont caractérisé les milieux océanique et continental. La transition 5e 5d est marquée par une augmentation brutale des teneurs en 180 des foraminifères dans les mers de Baffin et du Labrador, en réponse à la formation de calottes glaciaires dans les milieux circumpolaires du nord-est du Canada. Pendant les stades 5d à 5a, le secteur arctique connut des conditions glaciaires, alors que dans la mer du Labrador et les provinces atlantiques des conditions subarctiques à tempérées fraîches persistèrent. Un bref (<104ans) stade 4 se distingue par une augmentation notable des teneurs en 180 dans les séquences océaniques: il correspondrait au développement méridional de l'Inlandsis laurentidien pendant le Wisconsinien inférieur, par ailleurs daté d'environ 80,000 ans dans les basses terres du Saint-Laurent. Rien ne permet cependant de démontrer que des conditions pleinement glaciaires existaient aussi dans les provinces atlantiques. Le stade 3 (Wisconsinien moyen) est caractérisé par des fluctuations des teneurs en 180 des foraminifères indiquant des transits épisodiques d'eau de fonte dans les mers du Labrador et de Baffin. En dépit d'un important volume de glace s'étendant sur l'est du Canada, certaines régions connurent des conditions de marge glaciaire: dans les provinces atlantiques, en particulier à l'île du Cap-Breton. Ia palynostratigraphie révèle l'existence d'un climat subarctique à hémiarctique; au pied des Appalaches au Québec, le lac proglaciaire Gayhurst s'est formé vers 46,000 ans avant l'Actuel. Au cours du stade 2 (Wisconsinien supérieur), l'inlandsis laurentidien a atteint son volume maximal alors que des calottes satellites se sont formées dans les provinces atlantiques. Dans les carottes océaniques, des fortes teneurs en 180 témoignent des conditions pléniglaciaires du stade 2, bien que des valeurs relativement faibles dans le secteur ouest de la mer du Labrador indiquent des apports d'eau de fonte discrets mais quasi continus. Une phase précoce de fonte glaciaire de la marge nord-est de l'inlandsis se traduit par une baisse des teneurs en 180 peu après 16,700BP. Le retrait final des glaces laurentidiennes le long de la facade océanique du Labrador s'est effectué vers 11,000 BP, alors que les glaces avaient déjà disparu du sud-est du Canada. Le rétablissement de conditions interglaciaires fut apparemment diachronique dans les bassins adjacents de l'est du Canada

Paleoenvironments along the Eastern Laurentide Ice Sheet Margin and Timing of the Last Ice Maximum and Retreat

Palynological and isotopic analysis in a few deep-sea cores from the Labrador Sea reveals strong environmental changes related to the Late Pleistocene glacial fluctuations over eastern Canada. On the whole, the Labrador Sea was characterized by strong exchanges between North Atlantic water masses, Arctic outflows, and meltwater discharges from Laurentide, Greenland and lnuitian ice sheets. The penetration of temperate Atlantic waters persisted throughout most of the Late Pleistocene, with a brief interruption during the Late Wisconsinan. During this glacial substage, a slight but continuous meltwater runoff from the Laurentide ice margins grounded on the northern Labrador Shelf is indicated by relatively low 18O values and low-salinity (< 30‰) dinocyst assemblages. The calving of the ice margin, the melwater outflow and the subsequent dilution of surface waters offshore Labrador probably contributed to the dispersal of floating ice and, consequently, to a southward displacement of the polar front restraining the penetration of North Atlantic waters into the Labrador Sea. The advection of southern air masses along the Laurentide ice margins, shown by pollen assemblages, was favourable to abundant precipitation and therefore, high ice accumulation rates, especially over northern Labrador during the Late Wisconsinan. The déglaciation is marked by a brief, but significant, melting event of northern Laurentide ice shortly after 17 ka. The main glacial retreat occurred after ca. 11 ka. It allowed restoration of WSW-ENE atmospheric trajectories, increased phytoplanktonic productivity, and penetration of North Atlantic water masses into the Labrador Sea.L'analyse palynologique et isotopique de forages de la mer du Labrador révèle des changements des paléo-milieux du Pleistocene supérieur, en relation étroite avec les glaciations de l'est du Canada. De façon générale, la mer du Labrador a connu des échanges importants entre les masses d'eaux nord-atlantiques, celles des bassins septentrionaux de l'est du Canada et celles d'apports d'eaux de fonte des grandes calottes de l'hémisphère nord (laurentidienne, groenlandaise et inuitienne). La mer du Labrador fut influencée par la pénétration des masses d'eaux tempérées de l'Atlantique Nord au cours de la majeure partie du Pleistocene supérieur, à l'exception du Wisconsinien supérieur. Pendant cet épisode, des apports discrets mais continus d'eaux de fonte le long des marges glaciaires immergées dans le secteur ouest de la mer du Labrador sont indiqués par de faibles teneurs en 18O et par les assemblages de dinokystes associés à de faibles salinités (< 30‰). Le vêlage le long des marges glaciaires, l'évacuation des eaux de fonte et la dilution subséquente des masses d'eaux superficielles ont sans doute favorisé une dispersion méridionale des glaces flottantes pendant le Wisconsinien supérieur, provoquant ainsi une descente latitudinale du front polaire et limitant la pénétration de la dérive nord-atlantique dans la mer du Labrador. Par ailleurs, l'advection de masses d'air d'origine méridionale le long des marges de l'inlandsis, révélée par les influx polliniques, a certainement contribué à d'abondantes précipitations induisant un bilan positif des glaces laurentidiennes, en particulier au nord du Labrador. Le déclin de l'inlandsis laurentidien est marqué par un premier épisode de fonte, bref mais considérable, peu après 17 ka. La déglaciation principale, postérieure à 11 ka, fut suivie du rétablissement de trajectoires atmosphériques WSW-ENE, d'une augmentation notable de la productivité phytoplanctonique et d'une influence accrue de la dérive nord-atlantique dans la mer du Labrador.Aus der palynologischen und isotopischen Analyse einiger Tiefseebohrungen im Meer von Labrador ergeben sich starke Umweltveränderungen in enger Beziehung zu den glacialen Schwankungen in Ostkanada im spaten Pleistozän. Im Ganzen gesehen gab es im Meer von Labrador einen bedeutenden Austausch zwischen den Wassermassen des Nordatlantik, arktischem Abfliefien und dem Schmelzwasser von den Eisdecken. Über fast das ganze spate Pleistozän mit kurzer Unterbrechung im spaten glacialen Wisconsin dauerte das Eindringen wärmeren Wassers aus dem Atlantik an. Relativ niedrige 180-Werte und der geringe Salzgehalt (< 30‰) der Dinokyst-Ansammlungen weisen darauf hin, da|3 während dieser glazialen Zwischenphase ein geringer aber fortlaufender Schmelzwasserabflufi von den laurentischen Eisrändern, die auf dem Nördlichen Labrador-Schelf festsitzen, stattfand. Das Kalben des Eisrands, das Schmelzwasserabfliepen und die anschlieBiende Verdunnung des Oberflächenwassers vor der Kiiste Labradors trug vermutlich zu der Auflockerung des schwimmenden Eises bei und fuhrte als Folge davon zu einer Verschiebung der Polarfront und schränkte so das Vordringen des Nordatlantikwassers in das Meer von Labrador ein. Das Entlangstreichen südlicher Luftmassen an den laurentischen Eisrändern, was durch Pollen-Ansammlungen erkennbar ist, begünstigte starke Niederschiäge und dadurch grope Eiszuwachsraten, besonders uber dem nördlichen Labrador während des spaten glazialen Wisconsin. Die Enteisung ist durch eine kurze aber bedeutende Schmelzphase des nördlichen laurentischen Eises kurz nach 17 ka gekennzeichnet. Der Haupteisriickzug geschah nach ungefähr 11 ka. Er fuhrte zu der Wiederherstellung der WSW-ONO Luftströmungen, vergrofierte die phytoplanktonische Produktivität und das Vordringen nordatlantischer Wassermassen in das Meer von Labrador

Analyse stratigraphique d’un lobe de gélifluxion des Torngats Centrales, Labrador

Une coupe dans un lobe de gélifluxion de la vallée de Nakvak (Torngats centrales) expose une succession de dia-mictons et de sols fossiles. Les âges 14C de trois des sols enfouis présentent une inversion (de bas en haut: 1575 ± 76 BP; 1350 ±90 BP; 2450 ± 380 BP). Les spectres polliniques de la coupe n'offrent aucune palynostratigraphie contrastée. Cependant, des variations majeures dans les concentrations polliniques semblent refléter, pour chacun des sols, la durée de la pédogenèse ainsi qu'une infiltration du pollen dans l'horizon minéral sous-jacent. Les âges des sols fossiles situent les périodes de gélifluxion durant les phases de refroidissements climatiques déjà proposées pour la région.A succession of diamictons and fossil soils have been exposed by a cross-section made in a gelifluction lobe in the Nakvak River valley. Radiocarbon dates of three of the buried soils show an inversion (from bottom to top: 1575 ± 76 BP; 1350 ± 90 BP; 2450 ± 380 BP). Pollen spectra of the cross-section do not show a contrasting palynostratigraphy. However, major variations in pollinic concentrations seem to reflect for each soil the duration of the pedogenesis and an infiltration of pollen in the underlying mineral horizon. According to the ages of the fossil soils, gelifluction periods occurred during the climatic coolings already suggested for the region

The last interglacial in the northern North Atlantic and adjacent areas: evidence for a more zonal climate than during the Holocene

We document climate conditions from the last interglacial optimum (LIO) or marine isotope stage 5e (MIS 5e) from terrestrial and oceanic sedimentary archives. Terrestrial climate conditions are reconstructed from pollen assemblages, whereas sea-surface temperature and salinity conditions are estimated from dinocyst assemblages and foraminiferal data (both assemblages and stable isotope composition of carbonate shells). LIO data from the eastern Canadian Arctic and northern Labrador Sea led to reconstruct much higher summer air temperature and seasurface temperature than at present by about 5°C. Data from southeastern Canada and southern Labrador Sea also suggest more thermophilic vegetation and warmer conditions although the contrast between LIO and the Holocene is of lesser amplitude. On the whole, the terrestrial and marine data sets from the northwest North Atlantic and adjacent lands suggest limited influence of southward flow from Arctic waters through the east Greenland and Labrador Currents as compared to the modern situation. The compilation of sea-surface reconstructions from the northwest and northeast North Atlantic indicate much reduced longitudinal contrasts of temperatures than at present, thus a more zonal pattern of circulation. The reconstructions also indicate a lower sea-surface salinity than at present, thus stronger stratification of upper water masses, which would be compatible with a reduced North Atlantic deep-water formation

Palynologie et paléoenvironnements du Wisconsinien de la région de la baie Saint-Laurent, Île du Cap Breton

Dans la région de la baie Saint-Laurent, s'étend, le long de la côte, une coupe stratigraphique de référence couvrant une partie du Pleistocene supérieur. Les dépôts meubles, parmi lesquels 9 unités lithostratigraphiques sont dénombrées, reposent sur une plateforme d'abrasion marine attribuée au dernier interglaciaire. La pollenanalyse des dépôts a permis de mettre en évidence deux épisodes climatiques distincts: 1) le premier, dans la partie inférieure de la coupe, est représenté par un lit de tourbe ligneuse (> 38 300 BP; GSC-283) compacte et les couches limono-sableuses entre lesquelles il est interstratifié. La pollenanalyse évoque un cycle complet de la végétation et du climat. On observe le passage progressif d'une végétation ouverte de type toundra à l'occupation du paysage par une forêt de conifères avec quelques éléments décidus. Un brusque appauvrissement du couvert forestier, considéré comme un retour aux conditions initiales, lui succède. Cet épisode, même à son optimum climatique, reflète des conditions plus fraîches que celles de l'Actuel. Il est associé à l'un des intervalles de réchauffement du Wisconsinien inférieur ou moyen et correspond à l'une des phases isotopiques océaniques 5c, 5a ou début de 3; 2) le deuxième épisode, dans la partie supérieure de la coupe, est représenté par une unité stratifiée limono-sableuse fossilifère et des lits limono-sableux interstratifiés dans des rudites. Les assemblages faunistiques et polliniques (pollen et dinoflagellés) indiquent un remaniement de matériaux glacio-marins. L'analyse pollinique traduit une végétation de toundra ou de toundra forestière. Cet épisode reflète des conditions climatiques compatibles avec l'englacement d'une partie de l'île du Cap-Breton.A reference section is exposed along the coast of the Bay St. Lawrence area. The late Pleistocene deposits are subdivided into 9 lithostratigraphic units, which lie on a marine erosional platform believed to date from the last interglacial. Two climatic episodes can be distinguished through palynology: 1) the first one, in the lower part of the section, is represented by a buried organic layer (> 38,300 BP; GSC-283), lying between beds of sandy silts. A complete climatic and vegetation cycle is inferred from pollen analysis. A progressive change is observed from a tundra-like open vegetation to a coniferous forest with some deciduous trees. Afterwards the forest elements became suddenly sparce, followed by a return to the tundra-like initial landscape. Even during the climatic optimum the conditions appeared cooler then the present. This episode is correlated with one of the cool intervals of the lower and middle Wisconsinan and is the continental equivalent of one of the oceanic isotopic stages 5c, 5a or the beginning of stage 3; 2) the second episode, in the upper part of the section is represented by a fossiliferous stratified sandy silt unit, and several beds of silty sand interstratified in ruditic sediments. Faunal and pollen (pollens and dinofla-gellates) assemblages are indicative of a reworking of glacio-marine deposits. The pollen analysis reflects a tundra or forest tundra. This second episode suggests severe cold conditions and is compatible with an ice cover on parts of Cape Breton Island.In der Gegend der Baie St Laurent, erstreckt sich an der KCiste ein stratigraphischer Referenzstreifen, der einen Teil des Spàtpleistozàns deckt. Die losen Ablagerungen, ruhen auf einer marinen Abrasions-platform die dem letzten In-terglazial zugeschrieben wird. Die Pollenanalyse der Ablagerungen, hat erlaubt zwei deutlich verschiedene Klimaepisoden zu zeigen: 1) die erste, im unteren Teil des Schnittes wird durch ein kompaktes holziges Torfbett (> 38300 Jahren v.u.Z.-GSC-283) repràsentiert. Die Pollenanalyse ruht einen vollstandigen Kreislauf der Vegetation und des Klimas hervor. Man beobachtet eine vorschreitende Bewegung von einer offenen Vegetation vom Tundratyp zur Besetzung der Landschaft durch einen Nadelwald mit einigen Laubwaldelementen. Ein plôtzliches Verarmen der Walddecke, folgt ihm. Diese Episode, sogar in ihren optimalen Klimaverhâltnissen spiegelt kàltere als die heutigen Verhàltnisse wider. Sie ist mit einem der Erwàrmungsintervalle des frùhen oder mittleren Wisconsins verbunden und steht einer der isotopischen ozeanischen Phasen 5c, 5a, oder Anfang vom 3. gleich. 2) die zweite Episode, im oberen Teil des Schnittes, ist durch eine stratifizierte Schlammsandfossilien Schicht repràsentiert, mit dazwischenliegenden Schlamm-Sand-Betten aus ruditischen Elementen. Die Pollen und Fossilien Ansammlungen deuten auf eine Umgestaltung des glaziomarinen Materiales. Die Pollenanalyse ubersetzt eine Tundra oder Waldtundra Vegetation. Diese Episode spiegelt harte klimatische Verhàltnisse, die mit einer Vereisung eines Teiles der Cap Breton Insel zusammenfallen, wider