Com base na aplicação dos pressupostos da estratigrafia de seqüências, facilitado pela excelente qualidade dos dados sísmicos, foi realizado um estudo sistemático para entender como se processou o desenvolvimento da sedimentação siliciclástica/carbonática da porção sul da Bacia de Santos, durante o Mioceno. O banco de dados constituiu-se de uma malha sísmica multicanal, perfazendo aproximadamente 500 km de amostragem linear e dados de três poços. As técnicas de análise estratigráfica aplicadas foram: sismoestratigrafia e análise dos perfis de raio gama e sônico. O pacote carbonático Miocênico foi subdividido em cinco seqüências deposicionais. A partir daí estabeleceu-se um modelo de evolução paleoambiental e de correlação com os principais eventos globais de variação relativa do nível do mar. Os resultados indicaram que a sedimentação teve como fatores controladores e moduladores a glacio- eustasia associada às principais mudanças paleoclimáticas que ocorreram durante o Mioceno, assim como a halocinese, que teve forte influência no controle da paleobatimetria. Os dados globais indicaram para o Eomioceno condições climáticas mais amenas e para o Meso e Neomioceno, uma tendência geral de resfriamento. Diretamente relacionados a estas mudanças, predomina para o Eomioceno o caráter transgressivo dos sistemas deposicionais e para o Meso e Neomioceno, o regressivo. Esta tendência transgressiva, iniciada no Oligoceno, ocasionou o afastamento gradual das fontes de sedimentos siliciclásticos da área de estudo, permitindo condições propícias ao estabelecimento de uma sedimentação mista. No início do Mioceno, a deposição carbonática encontrava-se restrita às áreas proximais, desenvolvendo-se durante os tratos transgressivos. Nas fases finais do evento transgressivo, o nível de mar alto estabilizado/início de descida da curva eustática foram os principais momentos do desenvolvimento da sedimentação carbonática, tendo início a ampliação da sua área de ocorrência. / Based on the sequence stratigraphy and on the excellent quality of the seismic data, a systematic study was used to better understand the development of the siliciclastic / carbonatic sedimentation of the southern portion of Santos Basin, occurred during Miocene. The database includes a multichannel seismic data, with approximately 500 km of linear data, and 3 wells. The applied seismic techniques used, both seismic stratigraphy and well log analysis (gamma ray and sonic). The Miocene interval was subdivided into 5 depositional sequences, and a paleoenvironmental evolutionary model was established together with a correlation of global sea level variation. The results showed that the sedimentation was controlled by the glacio-eustasy associated with the main changes of the paleoclimate occurred in Miocene, as well as with the influence of the halokinesis. The global data indicated that in Early Miocene the climatic conditions start to cool, and then the Middle Mioceno and Late Miocene too. With a direct relationship with these changes, the transgressive characteristic of the depositional systems predominated in Early Miocene and regressive in Middle Miocene and Early Miocene. This transgressive tendency that started at Oligocene changed the source of siliciclastic sediments outside of the studied area, allowing good conditions for the mixed sedimentation to establish. In the beginning of Miocene the carbonatic sedimentation was restricted to the proximal areas, during the development of the transgressive tracts. At the end of the transgressive events, the maximum maximum flood was responsible for the main development of the carbonatic sedimentation, beginning the enlargement of the area.

Com base na aplicação dos pressupostos da estratigrafia de seqüências, facilitado pela excelente qualidade dos dados sísmicos, foi realizado um estudo sistemático para entender como se processou o desenvolvimento da sedimentação siliciclástica/carbonática da porção sul da Bacia de Santos, durante o Mioceno. O banco de dados constituiu-se de uma malha sísmica multicanal, perfazendo aproximadamente 500 km de amostragem linear e dados de três poços. As técnicas de análise estratigráfica aplicadas foram: sismoestratigrafia e análise dos perfis de raio gama e sônico. O pacote carbonático Miocênico foi subdividido em cinco seqüências deposicionais. A partir daí estabeleceu-se um modelo de evolução paleoambiental e de correlação com os principais eventos globais de variação relativa do nível do mar. Os resultados indicaram que a sedimentação teve como fatores controladores e moduladores a glacio- eustasia associada às principais mudanças paleoclimáticas que ocorreram durante o Mioceno, assim como a halocinese, que teve forte influência no controle da paleobatimetria. Os dados globais indicaram para o Eomioceno condições climáticas mais amenas e para o Meso e Neomioceno, uma tendência geral de resfriamento. Diretamente relacionados a estas mudanças, predomina para o Eomioceno o caráter transgressivo dos sistemas deposicionais e para o Meso e Neomioceno, o regressivo. Esta tendência transgressiva, iniciada no Oligoceno, ocasionou o afastamento gradual das fontes de sedimentos siliciclásticos da área de estudo, permitindo condições propícias ao estabelecimento de uma sedimentação mista. No início do Mioceno, a deposição carbonática encontrava-se restrita às áreas proximais, desenvolvendo-se durante os tratos transgressivos. Nas fases finais do evento transgressivo, o nível de mar alto estabilizado/início de descida da curva eustática foram os principais momentos do desenvolvimento da sedimentação carbonática, tendo início a ampliação da sua área de ocorrência. / Based on the sequence stratigraphy and on the excellent quality of the seismic data, a systematic study was used to better understand the development of the siliciclastic / carbonatic sedimentation of the southern portion of Santos Basin, occurred during Miocene. The database includes a multichannel seismic data, with approximately 500 km of linear data, and 3 wells. The applied seismic techniques used, both seismic stratigraphy and well log analysis (gamma ray and sonic). The Miocene interval was subdivided into 5 depositional sequences, and a paleoenvironmental evolutionary model was established together with a correlation of global sea level variation. The results showed that the sedimentation was controlled by the glacio-eustasy associated with the main changes of the paleoclimate occurred in Miocene, as well as with the influence of the halokinesis. The global data indicated that in Early Miocene the climatic conditions start to cool, and then the Middle Mioceno and Late Miocene too. With a direct relationship with these changes, the transgressive characteristic of the depositional systems predominated in Early Miocene and regressive in Middle Miocene and Early Miocene. This transgressive tendency that started at Oligocene changed the source of siliciclastic sediments outside of the studied area, allowing good conditions for the mixed sedimentation to establish. In the beginning of Miocene the carbonatic sedimentation was restricted to the proximal areas, during the development of the transgressive tracts. At the end of the transgressive events, the maximum maximum flood was responsible for the main development of the carbonatic sedimentation, beginning the enlargement of the area.

Na maioria das situações relacionadas aos estudos da Terra, um método geofísico não é suficiente para chegar a uma conclusão de uma questão específica, já que o mesmo é passivo de ambiguidades ou incertezas na interpretação. Para tal, se faz necessário que um ou mais métodos sejam integrados, gerando uma resposta que se aproxime do modelo real e com confiabilidade para que a mesma metodologia possa ser aplicada em outros casos similares, otimizando assim a utilização conjunta dos métodos. Partindo desse ponto o presente trabalho sugere a realização de uma Modelagem Gravimétrica 2-D, auxiliada por dados sísmicos e de poços, visando o mapeamento das estruturas profundas da bacia de Santos, já que o conhecimento sobre as mesmas é de grande importância para estudos tectônicos para reconstrução histórica da bacia que servem de parâmetro de entrada nos estudos de modelagem visando reconstruir os processos de geração, migração e acumulação de hidrocarbonetos. / In most situations related to Earth studies, a geophysical method is not sufficient to reach a conclusion of a specific issue, since it is Carrie ambiguities or uncertainties in your interpretation. For that reason, it is necessary integrate one or more methods for generating a response that approximates the real Earth with reliability so that the same methodology can be applied in other similar cases, thus optimizing the combined use of methods. From this point this project suggests the implementation of a 2D Gravity Modeling, aided by seismic and wells data, aimed at mapping the depth of the basement and your characterization in the northern portion of the Santos Basin, because knowledge about the crust is of great importance for tectonic studies of basin historical reconstruction that serve as input parameter in modeling studies aimed at reconstructing the processes of generation, migration and accumulation of hydrocarbons.

A Bacia de Santos é uma das principais bacias brasileiras para exploração e produção de hidrocarbonetos, e vem recebendo grandes investimentos em pesquisa nos últimos anos. O estudo das rochas geradoras serve como importante ferramenta para o estudo de modelos de geração, explusão e migração de hidrocarbonetos e na identificação de sistemas petrolíferos. O principal objetivo deste trabalho é a identificação de intervalos e áreas com maior potential para a geração de hidrocarbonetos dentro do pacote sedimentar estudado (Cretáceo-Terciário). As amostras de calha de 6 poços exploratórios, obtidas junto à Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), foram analisadas através da geoquímica orgânica (Carbono Orgânico Total (COT), Pirólise Rock Eval e análise de Biomarcadores) e da petrologia orgânica (Reflectância da Vitrinita e Palinofácies) e foram interpretadas juntamente com os resultados do estudo de outros 10 poços exploratórios, obtidos pela Geochemical Solutions International cedidos para este trabalho. Esses 16 poços formam um perfil strike SW-NE que recobre praticamente toda a extensão da bacia. Amostras das formações Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá e Florianópolis foram analisadas, apresentando resultados semelhantes para o tipo de matéria orgânica, sua origem e ambiente deposicional (querogênio tipo II e III, originado pela mistura de material de origem terrestre e marinha depositado em ambiente transicional levemente oxidante). Os perfis analisados identificaram dois intervalos de maior conteúdo de carbono orgânico, maturação e potencial de geração de petróleo, um entre 2500 e 3000 metros de profundidade, que pode estar relacionado a eventos transgressivos do Terciário, e outro entre 4000 a 5000 metros de profundidade, possivelmente relacionado a um importante evento transgressivo de caráter regional ocorrido durante o Turoniano. A matéria orgânica encontrada nos poços situados na região sudoeste do perfil foi a que apresentou as melhores condições para a geração de hidrocarbonetos, tornando-se mais empobrecida na direção nordeste. Com base nos resultados geoquímicos e petrográficos obtidos, a matéria orgânica presente na Formação Itajaí-Açu possui o melhor potencial para geração de hidrocarbonetos, principalmente na porção basal do intervalo, na região sudoeste da bacia. / The Santos Basin is one of the main Brazilian sedimentary basin for hydrocarbon exploration and production and has been the focus of major geological research on hydrocarbon occurrences in recent years. Source rock studies are important tools for construction of hydrocarbon generation, expulsion and migration models of the basin and for identifying petroleum systems. The main objective of the present study is to identify areas and intervals with hydrocarbon generation potential inside the sedimentary sequence studied (Cretaceous-Tertiary). Cutting samples from 6 petroleum exploration wells obtained from the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) were analysed by organic geochemical methods (Total Organic Carbon (TOC), Rock Eval Pyrolysis and Biomarkers analysis) and organic petrography (Vitrinite Reflectance and Palynofacies) and were interpreted together with results from organic geochemical studies on samples from 10 addictional petroleum exploratory wells obtained from Geochemical Solution International (GSI), provided for this study. These 16 wells form a SW-NE strike section, that covers the basin almost completely in this direction. The samples from Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá and Florianópolis formations show similar results in regard to organic matter type, its origin and depositional paleoenvironment (type II-III kerogen, indicating a contribution of terrestrial and marine material, deposited in a transitional and slightly oxic environment). The stratigraphic profiles analysed identify two intervals with relatively high organic matter content, maturation and hydrocarbon generation potential, one between 2500 and 3000 meters depth, perhaps related to a Tertiary transgressive event and the other one between 4000 and 5000 meters depth, possibly related to an important regional transgressive event, which occurred during the Turonian. The organic matter encountered in the well samples located in the southwest of the SW-NE section has the best potential for hydrocarbon generation, whereas the organic matter of well samples located in the northwest direction has less potential to form hydrocarbons. Based on the results of the present study, the organic matter present in the Itajaí-Açu Formation has the best potential for hydrocarbon generation, in particular in the basal part of the formation in the southwest region of the basin.

A Bacia de Santos é uma das principais bacias brasileiras para exploração e produção de hidrocarbonetos, e vem recebendo grandes investimentos em pesquisa nos últimos anos. O estudo das rochas geradoras serve como importante ferramenta para o estudo de modelos de geração, explusão e migração de hidrocarbonetos e na identificação de sistemas petrolíferos. O principal objetivo deste trabalho é a identificação de intervalos e áreas com maior potential para a geração de hidrocarbonetos dentro do pacote sedimentar estudado (Cretáceo-Terciário). As amostras de calha de 6 poços exploratórios, obtidas junto à Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), foram analisadas através da geoquímica orgânica (Carbono Orgânico Total (COT), Pirólise Rock Eval e análise de Biomarcadores) e da petrologia orgânica (Reflectância da Vitrinita e Palinofácies) e foram interpretadas juntamente com os resultados do estudo de outros 10 poços exploratórios, obtidos pela Geochemical Solutions International cedidos para este trabalho. Esses 16 poços formam um perfil strike SW-NE que recobre praticamente toda a extensão da bacia. Amostras das formações Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá e Florianópolis foram analisadas, apresentando resultados semelhantes para o tipo de matéria orgânica, sua origem e ambiente deposicional (querogênio tipo II e III, originado pela mistura de material de origem terrestre e marinha depositado em ambiente transicional levemente oxidante). Os perfis analisados identificaram dois intervalos de maior conteúdo de carbono orgânico, maturação e potencial de geração de petróleo, um entre 2500 e 3000 metros de profundidade, que pode estar relacionado a eventos transgressivos do Terciário, e outro entre 4000 a 5000 metros de profundidade, possivelmente relacionado a um importante evento transgressivo de caráter regional ocorrido durante o Turoniano. A matéria orgânica encontrada nos poços situados na região sudoeste do perfil foi a que apresentou as melhores condições para a geração de hidrocarbonetos, tornando-se mais empobrecida na direção nordeste. Com base nos resultados geoquímicos e petrográficos obtidos, a matéria orgânica presente na Formação Itajaí-Açu possui o melhor potencial para geração de hidrocarbonetos, principalmente na porção basal do intervalo, na região sudoeste da bacia. / The Santos Basin is one of the main Brazilian sedimentary basin for hydrocarbon exploration and production and has been the focus of major geological research on hydrocarbon occurrences in recent years. Source rock studies are important tools for construction of hydrocarbon generation, expulsion and migration models of the basin and for identifying petroleum systems. The main objective of the present study is to identify areas and intervals with hydrocarbon generation potential inside the sedimentary sequence studied (Cretaceous-Tertiary). Cutting samples from 6 petroleum exploration wells obtained from the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) were analysed by organic geochemical methods (Total Organic Carbon (TOC), Rock Eval Pyrolysis and Biomarkers analysis) and organic petrography (Vitrinite Reflectance and Palynofacies) and were interpreted together with results from organic geochemical studies on samples from 10 addictional petroleum exploratory wells obtained from Geochemical Solution International (GSI), provided for this study. These 16 wells form a SW-NE strike section, that covers the basin almost completely in this direction. The samples from Marambaia, Juréia, Santos, Itajaí-Açu, Itanhaem, Guarujá and Florianópolis formations show similar results in regard to organic matter type, its origin and depositional paleoenvironment (type II-III kerogen, indicating a contribution of terrestrial and marine material, deposited in a transitional and slightly oxic environment). The stratigraphic profiles analysed identify two intervals with relatively high organic matter content, maturation and hydrocarbon generation potential, one between 2500 and 3000 meters depth, perhaps related to a Tertiary transgressive event and the other one between 4000 and 5000 meters depth, possibly related to an important regional transgressive event, which occurred during the Turonian. The organic matter encountered in the well samples located in the southwest of the SW-NE section has the best potential for hydrocarbon generation, whereas the organic matter of well samples located in the northwest direction has less potential to form hydrocarbons. Based on the results of the present study, the organic matter present in the Itajaí-Açu Formation has the best potential for hydrocarbon generation, in particular in the basal part of the formation in the southwest region of the basin.

Esta tese apresenta o registro de variações paleoceanográficas na superfície e em oceano profundo na porção oeste do Atlântico Sul, através de evidências de nanoplâncton calcário, durante os últimos 200.000 anos. Os principais parâmetros avaliados foram relativos à paleoprodutividade primária, através de estimativas de abundância e taxa de acumulação do nanoplâncton calcário, índices paleoceanográficos de produtividade, variação de carbonato de cálcio, contribuição relativa das espécies de nanoplâncton para o carbonato de cálcio total e análises de dados geoquímicos complementares. Os dados derivam de três testemunhos coletados na Bacia de Santos entre 1900 e 2200 metros de profundidade. Os resultados demonstram que as mudanças paleoceanográficas observadas no período analisado devem estar relacionadas, concomitantemente, a variações na dinâmica do oceano na camada superficial e em oceano profundo. As evidências de paleoprodutividade primária e a subsequente deposição do nanoplâncton calcário apontam que ambas são dependentes de condições favoráveis em superfície e no fundo, respectivamente. Estas condições ocorreram durante o período de aquecimento das águas superficiais no oeste do Atlântico Sul e a retração de águas profundas de origem sul devido à intensificação da célula de revolvimento meridional do Atlântico. Os últimos 200.000 anos foram divididos em sete intervalos definidos pela variação de paleoprodutividade primária com base no registro de nanoplâncton calcário. / This thesis presents a view of the paleoceanographic changes that occurred in the surface and deep ocean in the western South Atlantic by means of calcareous nannoplankton during the last 200,000 years. Data was obtained from three sediment cores collected in the Santos Basin between 1900 and 2200 meters water depth. Estimates of primary paleoproductivity from calcareous nannoplankton abundance and accumulation rates, paleoproductivity proxies calcium carbonate content, the relative contribution of nannoplankton species to total calcium carbonate and complementary geochemical data analyzes were performed. The results demonstrate that paleoceanographic changes observed in the analyzed period may be related to changes in ocean dynamics at surface and deep ocean. Primary paleoproductivity record and the subsequent calcareous nannoplankton deposition indicate that these are dependent on surface and bottom conditions, respectively. These conditions were recorded during sea surface temperature warming in the western South Atlantic and retraction of southern-sourced deep waters due to strengthening of the Atlantic meridional overturning circulation. The last 200,000 years were divided into seven intervals defined by the changes in primary paleoproductivity record of calcareous nannoplankton.

[pt] As plataformas continentais são grandes reservatórios de matéria orgânica, reflexo das altas taxas de produção primária e do aporte continental nessas províncias dos oceanos. O sedimento de fundo é um depósito natural para matéria orgânica e para diferentes tipos de poluentes. A composição bioquímica da matéria orgânica sedimentar permite identificar a sua origem e qualidade como alimento para organismos bentônicos heterotróficos. Deste modo, esta pesquisa teve como objetivo avaliar a qualidade nutricional da matéria orgânica sedimentar superficial da Bacia de Santos, localizada entre Cabo Frio (RJ) e o Cabo de Santa Marta (SC) através do teor de carbono biopolimérico, que representa a soma de carboidratos, proteínas e lipídios totais. Para isso, foram realizadas amostragens em 87 estações de coleta, em triplicata. Os biopolímeros orgânicos (proteínas, carboidratos e lipídeos totais) foram analisados separadamente após extração/digestão e medição por espectrofotometria de absorção molecular. Para carboidratos (CHO) obteve-se média de 1,23 ± 0,36 mgC g-1 de sedimento seco, para proteínas (PRT) esse valor foi de 1,06 ± 0,31 mgC g-1 de sedimento seco e para lipídios (LIP) a média foi de 0,32 ± 0,11 mgC g-1. O carbono biopolimérico (CBP) é resultado da transformação dos valores obtidos para os biopolímeros em equivalentes de carbono através de fatores de conversão. Para esse parâmetro obteve-se média de 2,63 ± 0,53 mgC g-1. O índice alimentar (IA) calculado para a matéria orgânica no sedimento apresentou valores que variaram de 28,7 até 65,7 porcento, indicando uma grande contribuição do CBP em relação ao carbono orgânico total. Também foi observada elevada variabilidade espacial do CBP em função da produtividade primária, processos biogeoquímicos e hidrodinâmicos da área. Por fim, a avaliação da qualidade do material orgânico presente no sedimento, feita através do CBP e do IA, indicou alta biodisponibilidade de alimento para os organismos bentônicos, principalmente na plataforma e talude médio. / [en] The continental shelves are large reservoirs of organic matter, reflecting the high rates of primary production and continental input into these ocean provinces. The bottom sediment is a natural repository for organic matter and for different types of pollutants. The biochemical composition of sedimentary organic matter allows us to identify its origin and quality as food for benthic heterotrophic organisms. Thus, this research aimed to evaluate the nutritional quality of the superficial sedimentary organic matter of the Santos Basin, located between Cabo Frio (RJ) and Cabo de Santa Marta (SC) through the biopolymer carbon content, which represents the sum of carbohydrates, proteins and total lipids. For this, sampling was carried out in 87 collection stations, in triplicate. The organic biopolymers (proteins, carbohydrates and total lipids) were analyzed separately after extraction/digestion and measurement by molecular absorption spectrophotometry. For carbohydrates (CHO) an average of 1.23 ± 0.36 mgC g-1 of dry sediment was obtained, for proteins (PRT) this value was 1.06 ± 0.31 mgC g-1 of dry sediment and for lipids (LIP) the average was 0.32 ± 0.11 mgC g-1. The biopolymer carbon (CBP) is the result of the transformation of the values obtained for the biopolymers in carbon equivalents through conversion factors. For this parameter an average of 2.63 ± 0.53 mgC g-1 was obtained. The food index (AI) calculated for organic matter in sediment showed values ranging from 28.7 to 65.7 percent, indicating a large contribution of CBP in relation to total organic carbon. High spatial variability of CBP was also observed as a function of primary productivity, biogeochemical and hydrodynamic processes in the area. Finally, the evaluation of the quality of organic material present in the sediment, through CBP and AI, indicated high bioavailability of food for benthic organisms, mainly in the platform and medium slope.

As células de recirculação interna dos giros subtropicais oceânicos são definidas por subdividilos em feições de circulação anticiclônicas adjacentes ao contorno oeste. A estrutura de recirculação interna do Giro Subtropical do Atlântico Sul (GSAS) difere daquelas originalmente propostas por Tsuchiya (1985), Reid (1989) e Stramma & Peterson (1991). Encontramos que, em termos médios, a recirculação interna é bi-partida na porção central da Bacia de Santos e confinada zonalmente no contorno oeste do GSAS. A célula de recirculação norte (CRN) se estende desde a Cadeia Vitória-Trindade (20º S) até 25-28º S, e é mais rasa e evidente na circulação do oceano superior. A célula de recirculação sul (CRS) se estende de 30º S até 40º S e é mais espessa verticalmente. Estas estruturas apresentam variações sazonais significativas e diferenças no regime de circulação, sendo a CRN mais baroclínica, e a CRS mais barotrópica. O exame de diferentes conjuntos de dados revelou que a recirculação interna do GSAS apresenta intensa atividade de mesoescala que se reflete na circulação oceânica na região do Pólo Pré-sal da Bacia de Santos. Esta atividade predomina, tanto nos domínios da Corrente do Brasil - Corrente de Contorno Intermediária (CB-CCI) quanto no do fluxo de retorno da CRN. Da análise de séries temporais, detectamos que o desvio padrão desses escoamentos é da mesma magnitude que a média, principalmente na região da CRN onde o seu sinal fica mascarado pela variabilidade. Adjacente ao contorno oeste, o desvio padrão da Topografia Dinâmica Absoluta (std-TDA) revela uma área de cisalhamento e, provavelmente, de instabilidade por conta da posição média do escoamento meandrante da CB para sul-sudoeste, com velocidades máximas superficiais de 0,8 m s-1 em jato cuja base se encontra a 600 m de profundidade; e paralelo a esse, um escoamento médio, também meandrante, para nordeste da borda externa da recirculação interna do GSAS, com velocidades máximas superficiais de 0,5 m s-1 em jato cuja base se encontra a 300 m de profundidade. Em 28º S, porção central da Bacia de Santos, a região de cisalhamento entre os jatos da CB e fluxo de retorno da CRN possui 2,5-3º (ou 277-330 km) de largura. Esta região nos mapas de std-TDA configura um \'Corredor de Vorticidade\', em que uma sucessão de pares vorticais ciclônicos e anti-ciclônicos, paralelos e confinados nesta faixa de maior variabilidade de mesoescala, modulam o comportamento horizontal tanto da CB quanto do relativamente menos intenso e mais raso fluxo de retorno da CRN na Bacia de Santos. Verticalmente, a variabilidade está confinada aos primeiros 400-600 m, sem direção predominante, e é essencialmente baroclínica em 1º modo. Por outro lado, as fracas componentes médias de velocidade (0,1-0,2 m s-1) no centro do corredor indicam que a estrutura vertical é majoritariamente de 2º modo baroclínico ao nível de 83 (64) % para o perfil médio zonal (meridional) de velocidades. Em síntese, a área de estudo, caracterizada por escoamentos médios relativamente fracos, é dominada por vórtices cujo ajustamento geostrófico é amplamente dominado pelo 1º modo baroclínico. Análises no domínio da freqüência mostram que as ondas que se propagam pelo Corredor de Vorticidade, vi possuem variabilidade vertical sem período dominante e energia dispersa, característica de espectro de \'ruído vermelho\'. Já a sua variabilidade horizontal superficial mostra periodicidades intra-sazonais, características de processos de larga e meso escalas. Das razões físicas que podem sustentar dinamicamente o processo de recirculação interna do GSAS, focamos no forçamento mecânico do vento, com base em um modelo analítico linear quase-geostrófico (QG) na configuração de 1½ camadas a partir do clássico modelo de Munk (1950). Conseguimos reproduzir as principais feições médias do GSAS com base em um vento idealizado. O exame de campos de função de corrente (? ) gerados a partir do modelo analítico, forçado por 8 diferentes conjuntos de tensão de cisalhamento do vento (TCV) médio zonal, revelou que existe uma variação inter-sazonal entre 30-40º S, o que sugere que a recirculação desloca-se meridionalmente, segundo a variação sazonal desses campos de TCV. Sob condições realistas de contorno e ventos idealizados em experimentos teóricos, observamos a estrutura de larga escala da recirculação interna do GSAS, meridionalmente alongada e zonalmente confinada no contorno oeste, e também a sua partição em dois subgiros. Os resultados modelados indicam que o forçamento pelo vento, a viscosa camada limite oeste gerada pelo atrito lateral e a geometria realista da quebra de plataforma podem ser os mecanismos de primeira ordem que explicam a recirculação interna do GSAS, em termos médios, com uma dinâmica linear simples. Entretanto, reconhecemos que outros fatores/fenômenos não abordados quantitativamente neste trabalho podem colaborar para explicar a bi-partição da recirculação interna do GSAS. O cenário proposto para esta interrupção da recirculação em 25-28º S envolveria o processo de acoplamento entre gradientes de TSM e variações na magnitude da TCV, onde se propagam ondas baroclinicamente instáveis. Este acoplamento incrementaria a taxa de crescimento dos meandros mais instáveis, associados a uma corrente de contorno oeste relativamente fraca, a CB (Spall, 2006). Hipotetizamos que estes processos combinados, recorrentes no tempo, explicariam fisicamente a \'interrupção\' da feição média de recirculação interna do GSAS na Bacia de Santos entre 25-28º S. Adicionalmente, o processo de circulação oceânica na área estudada não seria apenas governado pelo vento médio zonal de larga escala, mas também por uma componente termohalina e pelo forçamento de segunda ordem por clivagens/amálgamas entre feições vorticais. A existência da camada limite lateral de Munk pode ser conseqüência da interação média vortical na região do Corredor de Vorticidade. Estes forçantes poderiam explicar o caráter de alta variabilidade da circulação oceânica observada no Pré-sal da Bacia de Santos. / The inner recirculation cells of the subtropical gyres are defined due to their subdivision into anti-cyclonic circulation features near the western boundary. The mean pattern of the inner recirculation structure of the South Atlantic Subtropical Gyre (SASG) differs from those originally proposed by Tsuchiya (1985), Reid (1989) and Stramma & Peterson (1991). We found the inner recirculation double-partitioned and zonally-confined in the SASG western boundary, in the central portion of the Santos Basin. The northern recirculation cell (NRC) spans from Vitória- Trindade Chain (20º S) to 25-28º S, being shallower and more evident in the upper ocean circulation. The southern recirculation cell (SRC) spans from 30º S to 40º S, being vertically thicker. These recirculation structures show important seasonal variations and slant differences on the circulation pattern: the NRC is more baroclinic while the SRC is more barotropic. The analysis based on different data sets revealed intense mesoescale activity in the SASG inner recirculation that influences the oceanic circulation in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin. The mesoescale features prevail on the Brazil Current - Intermediate Western Boundary Current (BC-IWBC) domain as long as on the NRC\'s return flux. The standard-deviation and the mean of these flows have similar magnitudes, respectively. Indeed, the variability of the flow masks the recirculation signal in the NRC area. Maps of standard-deviation from Absolute Dynamic Topography (std-TDA) showed a region adjacent to the western boundary, attributed to the mean flows horizontally sheared and probably their flux instability. The southsouthwestern meandering BC flow has maximum surface velocity of 0,8 m s-1 and 600 m deep base jet. Parallel to it, the north-northeastern meandering NRC return flux of the inner recirculation of the SASG has 0,5 m s-1 maximum surface velocity and 300 m deep base jet. This shearing region between the BC and the NRC return flux jets has 2,5-3º (or 277-330 km) width in the central portion of the Santos Basin at 28º S. Pairs of cyclonic and anti-cyclonic eddies succeed flowing paralleled and confined within it configuring a \'Vorticity Corridor\' likestructure. Therefore, this variability region modules the horizontal behavior of the BC and the relative weaker and shallower NRC return flows in the Santos Basin. Vertically, the variability is essentially of 1st baroclinic mode. Great part of it occupies the first 400-600 m water depth, with no predominant direction. We found seasonal stratification, which the geostrophic adjustment is mainly of 2nd baroclinic mode, with 83 (64) % adjust for the zonal (meridional) mean profile. Albeit of relative weaker mean flows (0,1-0,2 m s-1), the study area is eddy dominated wich are geostrophically adjusted to the 1st baroclinic mode. On the frequency domain, we found that the waves that propagate on the corridor have vertical variability with no dominant period and disperse energy (\'red noise\'), while horizontal surface variability showed intra-seasonal periods characteristic from large and mesoescale processes. Based on the physical reasons that could dynamically support the inner recirculation process, we focused on the mechanical forcing of the wind, by developing a linear quasi-geostrophic viii (QG) 1½ layer analytical model. We followed the classical Munk (1950) wind-driven model. We succeeded on reproducing the main features of the SASG based on an idealized wind. The stream-function (? ) output maps we computed from this model, based on 8 different zonal mean wind shear stress (WSS) climatology data sets, revealed us an inter-seasonal variation between 30-40º S. This suggests that the inner recirculation would dislocate meridionally according to seasonal variations of the WSS fields. Under realistic boundary conditions and by using three theoretical winds we found the inner large-scale recirculation feature of the SASG, meridionally-elongated and zonally-confined in the western boundary, as well as its doublepartition. The modeled results implies that the wind forcing, the western boundary viscous layer, and the realistic geometry of the continental shelf break are the mechanisms that explains in first order the inner recirculation of the SASG in mean terms, by a simple and linear dynamics. However, we recognize that other process not quantitatively evaluated would help to explain the partition of the inner recirculation of the SASG. The proposed scenario for this interruption of the recirculation at 25-28º S would involve the coupling process between sea surface temperature (SST) gradients and changes on the WSS magnitudes, in a baroclinically unstable wave propagation area. This coupling would enhance the most unstable meanders growth rate, which are associated to a weaker western boundary current, the BC (Spall, 2006). We hypothesized that these combined processes, recurring in a time frame, could physically explain the interruption of the inner recirculation of the SASG mean feature in the Santos Basin at 25-28º S. Additionally, the oceanic circulation process in the study area would not only be large scale wind-driven, but also driven by a thermohaline component and by a second order eddy-forcing due to cleavages/amalgams among eddy features. The existence of a Munk boundary layer can be consequence of the mean eddy interaction in the Vorticity Corridor region. These aspects could explain the high variability characteristic on the oceanic circulation we observed in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin.

Submitted by William Justo Figueiro (williamjf) on 2015-07-02T22:29:44Z No. of bitstreams: 1 15.pdf: 39663757 bytes, checksum: 35a8b1465596e46a11f9214e5848bf7c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-02T22:29:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 15.pdf: 39663757 bytes, checksum: 35a8b1465596e46a11f9214e5848bf7c (MD5) Previous issue date: 2011 / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / O zoneamento climático estabelecido a partir de foraminíferos planctônicos para dois testemunhos coletados no talude da bacia de Santos demonstrou o registro das oscilações climáticas dos últimos ~620 ka. Foram reconhecidas sete zonas e 14 subzonas, representadas por intervalos glaciais (zonas U, W e Y; subzonas U2, U1, W2, W1, Y2, Y1B e Y1A) e interglaciais (zonas T, V e X; subzonas V3, V2B, V2A, V1, X3 a X1) do Pleistoceno e o Holoceno (Zona Z). O plexo Pulleniatina permitiu a divisão da subzona V2 em duas (V2B e V2A) e forneceu ao longo das subzonas V3 e V2 oito horizontes para a correlação regional. O controle do sentido de enrolamento de Globorotalia truncatulinoides auxiliou o reconhecimento dos limites entre as subzonas U2/U1, V2B/V2A, X3/X2 e X2/X1, demonstrando ser uma ferramenta útil para o refinamento das zona/subzonas do Quaternário. A permanente presença de Globorotalia inflata sugere uma constante influência de águas frias e produtivas ao longo dos últimos ~620 ka, em especial na região sul da área de estudo. / QUATERNARY PALEOCLIMATIC ZONATION OF SANTOS BASIN BASED ON PLANKTONIC FORAMINIFERA. The climatic zones based on planktonic foraminifera, from two piston cores collected on the slope of the Santos Basin, has shown the record of climate oscillations over the last ~ 620 ka. Were recognized seven zones and 14 subzones, represented by glacial (zones U, W and Y; subzones U2, U1, W2, W1, Y2, Y1B, Y1A) and interglacial interval (zones T, V and X; subzones V3, V2B, V2A, V1, X1 to X3) of Pleistocene and the Holocene (zone Z). The Pulleniatina plexus permitted the division of subzone V2 into two (V2B and V2A) and provides eight regional correlation horizon along the subzones V3 and V2. The coiling direction of Globorotalia truncatulinoides helped the recognition of boundaries between subzones U2/U1, V2B/V2A, X3/X2 and X2/X1, showing as useful tool for the refinement of the zones and subzones of the Quaternary. The permanent presence of Globorotalia inflata suggests a constant influence of cold and productive waters over the past ~ 620 ka, especially in the southern of the study area.

As células de recirculação interna dos giros subtropicais oceânicos são definidas por subdividilos em feições de circulação anticiclônicas adjacentes ao contorno oeste. A estrutura de recirculação interna do Giro Subtropical do Atlântico Sul (GSAS) difere daquelas originalmente propostas por Tsuchiya (1985), Reid (1989) e Stramma & Peterson (1991). Encontramos que, em termos médios, a recirculação interna é bi-partida na porção central da Bacia de Santos e confinada zonalmente no contorno oeste do GSAS. A célula de recirculação norte (CRN) se estende desde a Cadeia Vitória-Trindade (20º S) até 25-28º S, e é mais rasa e evidente na circulação do oceano superior. A célula de recirculação sul (CRS) se estende de 30º S até 40º S e é mais espessa verticalmente. Estas estruturas apresentam variações sazonais significativas e diferenças no regime de circulação, sendo a CRN mais baroclínica, e a CRS mais barotrópica. O exame de diferentes conjuntos de dados revelou que a recirculação interna do GSAS apresenta intensa atividade de mesoescala que se reflete na circulação oceânica na região do Pólo Pré-sal da Bacia de Santos. Esta atividade predomina, tanto nos domínios da Corrente do Brasil - Corrente de Contorno Intermediária (CB-CCI) quanto no do fluxo de retorno da CRN. Da análise de séries temporais, detectamos que o desvio padrão desses escoamentos é da mesma magnitude que a média, principalmente na região da CRN onde o seu sinal fica mascarado pela variabilidade. Adjacente ao contorno oeste, o desvio padrão da Topografia Dinâmica Absoluta (std-TDA) revela uma área de cisalhamento e, provavelmente, de instabilidade por conta da posição média do escoamento meandrante da CB para sul-sudoeste, com velocidades máximas superficiais de 0,8 m s-1 em jato cuja base se encontra a 600 m de profundidade; e paralelo a esse, um escoamento médio, também meandrante, para nordeste da borda externa da recirculação interna do GSAS, com velocidades máximas superficiais de 0,5 m s-1 em jato cuja base se encontra a 300 m de profundidade. Em 28º S, porção central da Bacia de Santos, a região de cisalhamento entre os jatos da CB e fluxo de retorno da CRN possui 2,5-3º (ou 277-330 km) de largura. Esta região nos mapas de std-TDA configura um \'Corredor de Vorticidade\', em que uma sucessão de pares vorticais ciclônicos e anti-ciclônicos, paralelos e confinados nesta faixa de maior variabilidade de mesoescala, modulam o comportamento horizontal tanto da CB quanto do relativamente menos intenso e mais raso fluxo de retorno da CRN na Bacia de Santos. Verticalmente, a variabilidade está confinada aos primeiros 400-600 m, sem direção predominante, e é essencialmente baroclínica em 1º modo. Por outro lado, as fracas componentes médias de velocidade (0,1-0,2 m s-1) no centro do corredor indicam que a estrutura vertical é majoritariamente de 2º modo baroclínico ao nível de 83 (64) % para o perfil médio zonal (meridional) de velocidades. Em síntese, a área de estudo, caracterizada por escoamentos médios relativamente fracos, é dominada por vórtices cujo ajustamento geostrófico é amplamente dominado pelo 1º modo baroclínico. Análises no domínio da freqüência mostram que as ondas que se propagam pelo Corredor de Vorticidade, vi possuem variabilidade vertical sem período dominante e energia dispersa, característica de espectro de \'ruído vermelho\'. Já a sua variabilidade horizontal superficial mostra periodicidades intra-sazonais, características de processos de larga e meso escalas. Das razões físicas que podem sustentar dinamicamente o processo de recirculação interna do GSAS, focamos no forçamento mecânico do vento, com base em um modelo analítico linear quase-geostrófico (QG) na configuração de 1½ camadas a partir do clássico modelo de Munk (1950). Conseguimos reproduzir as principais feições médias do GSAS com base em um vento idealizado. O exame de campos de função de corrente (? ) gerados a partir do modelo analítico, forçado por 8 diferentes conjuntos de tensão de cisalhamento do vento (TCV) médio zonal, revelou que existe uma variação inter-sazonal entre 30-40º S, o que sugere que a recirculação desloca-se meridionalmente, segundo a variação sazonal desses campos de TCV. Sob condições realistas de contorno e ventos idealizados em experimentos teóricos, observamos a estrutura de larga escala da recirculação interna do GSAS, meridionalmente alongada e zonalmente confinada no contorno oeste, e também a sua partição em dois subgiros. Os resultados modelados indicam que o forçamento pelo vento, a viscosa camada limite oeste gerada pelo atrito lateral e a geometria realista da quebra de plataforma podem ser os mecanismos de primeira ordem que explicam a recirculação interna do GSAS, em termos médios, com uma dinâmica linear simples. Entretanto, reconhecemos que outros fatores/fenômenos não abordados quantitativamente neste trabalho podem colaborar para explicar a bi-partição da recirculação interna do GSAS. O cenário proposto para esta interrupção da recirculação em 25-28º S envolveria o processo de acoplamento entre gradientes de TSM e variações na magnitude da TCV, onde se propagam ondas baroclinicamente instáveis. Este acoplamento incrementaria a taxa de crescimento dos meandros mais instáveis, associados a uma corrente de contorno oeste relativamente fraca, a CB (Spall, 2006). Hipotetizamos que estes processos combinados, recorrentes no tempo, explicariam fisicamente a \'interrupção\' da feição média de recirculação interna do GSAS na Bacia de Santos entre 25-28º S. Adicionalmente, o processo de circulação oceânica na área estudada não seria apenas governado pelo vento médio zonal de larga escala, mas também por uma componente termohalina e pelo forçamento de segunda ordem por clivagens/amálgamas entre feições vorticais. A existência da camada limite lateral de Munk pode ser conseqüência da interação média vortical na região do Corredor de Vorticidade. Estes forçantes poderiam explicar o caráter de alta variabilidade da circulação oceânica observada no Pré-sal da Bacia de Santos. / The inner recirculation cells of the subtropical gyres are defined due to their subdivision into anti-cyclonic circulation features near the western boundary. The mean pattern of the inner recirculation structure of the South Atlantic Subtropical Gyre (SASG) differs from those originally proposed by Tsuchiya (1985), Reid (1989) and Stramma & Peterson (1991). We found the inner recirculation double-partitioned and zonally-confined in the SASG western boundary, in the central portion of the Santos Basin. The northern recirculation cell (NRC) spans from Vitória- Trindade Chain (20º S) to 25-28º S, being shallower and more evident in the upper ocean circulation. The southern recirculation cell (SRC) spans from 30º S to 40º S, being vertically thicker. These recirculation structures show important seasonal variations and slant differences on the circulation pattern: the NRC is more baroclinic while the SRC is more barotropic. The analysis based on different data sets revealed intense mesoescale activity in the SASG inner recirculation that influences the oceanic circulation in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin. The mesoescale features prevail on the Brazil Current - Intermediate Western Boundary Current (BC-IWBC) domain as long as on the NRC\'s return flux. The standard-deviation and the mean of these flows have similar magnitudes, respectively. Indeed, the variability of the flow masks the recirculation signal in the NRC area. Maps of standard-deviation from Absolute Dynamic Topography (std-TDA) showed a region adjacent to the western boundary, attributed to the mean flows horizontally sheared and probably their flux instability. The southsouthwestern meandering BC flow has maximum surface velocity of 0,8 m s-1 and 600 m deep base jet. Parallel to it, the north-northeastern meandering NRC return flux of the inner recirculation of the SASG has 0,5 m s-1 maximum surface velocity and 300 m deep base jet. This shearing region between the BC and the NRC return flux jets has 2,5-3º (or 277-330 km) width in the central portion of the Santos Basin at 28º S. Pairs of cyclonic and anti-cyclonic eddies succeed flowing paralleled and confined within it configuring a \'Vorticity Corridor\' likestructure. Therefore, this variability region modules the horizontal behavior of the BC and the relative weaker and shallower NRC return flows in the Santos Basin. Vertically, the variability is essentially of 1st baroclinic mode. Great part of it occupies the first 400-600 m water depth, with no predominant direction. We found seasonal stratification, which the geostrophic adjustment is mainly of 2nd baroclinic mode, with 83 (64) % adjust for the zonal (meridional) mean profile. Albeit of relative weaker mean flows (0,1-0,2 m s-1), the study area is eddy dominated wich are geostrophically adjusted to the 1st baroclinic mode. On the frequency domain, we found that the waves that propagate on the corridor have vertical variability with no dominant period and disperse energy (\'red noise\'), while horizontal surface variability showed intra-seasonal periods characteristic from large and mesoescale processes. Based on the physical reasons that could dynamically support the inner recirculation process, we focused on the mechanical forcing of the wind, by developing a linear quasi-geostrophic viii (QG) 1½ layer analytical model. We followed the classical Munk (1950) wind-driven model. We succeeded on reproducing the main features of the SASG based on an idealized wind. The stream-function (? ) output maps we computed from this model, based on 8 different zonal mean wind shear stress (WSS) climatology data sets, revealed us an inter-seasonal variation between 30-40º S. This suggests that the inner recirculation would dislocate meridionally according to seasonal variations of the WSS fields. Under realistic boundary conditions and by using three theoretical winds we found the inner large-scale recirculation feature of the SASG, meridionally-elongated and zonally-confined in the western boundary, as well as its doublepartition. The modeled results implies that the wind forcing, the western boundary viscous layer, and the realistic geometry of the continental shelf break are the mechanisms that explains in first order the inner recirculation of the SASG in mean terms, by a simple and linear dynamics. However, we recognize that other process not quantitatively evaluated would help to explain the partition of the inner recirculation of the SASG. The proposed scenario for this interruption of the recirculation at 25-28º S would involve the coupling process between sea surface temperature (SST) gradients and changes on the WSS magnitudes, in a baroclinically unstable wave propagation area. This coupling would enhance the most unstable meanders growth rate, which are associated to a weaker western boundary current, the BC (Spall, 2006). We hypothesized that these combined processes, recurring in a time frame, could physically explain the interruption of the inner recirculation of the SASG mean feature in the Santos Basin at 25-28º S. Additionally, the oceanic circulation process in the study area would not only be large scale wind-driven, but also driven by a thermohaline component and by a second order eddy-forcing due to cleavages/amalgams among eddy features. The existence of a Munk boundary layer can be consequence of the mean eddy interaction in the Vorticity Corridor region. These aspects could explain the high variability characteristic on the oceanic circulation we observed in the Pre-salt Cluster of the Santos Basin.