O presente estudo compreende a análise de distribuição dos foraminíferos bentônicos vivos no talude continental da Bacia de Campos e Platô de São Paulo, procurando compreender os fatores ambientais condicionantes dessa distribuição. Amostras de sedimento foram coletadas, entre 400 e 3000 m de profundidade, no outono/inverno de 2008, e verão de 2009. Dados sedimentológicos, geoquímicos e microfaunísticos permitiram identificar dois setores na área de estudo. O Setor I inclui amostras do talude superior e médio (400-1300 m de profundidade), e é caracterizado por valores altos de densidade, diversidade, densidade das espécies de foraminíferos bentônicos indicadoras de produtividade (BFHP), de carbono orgânico, e pela presença de espécies como Adercotryma wrighti, Globocassidulina subglobosa e Pullenia bulloides, refletindo maior disponibilidade de alimento, com fluxos episódicos de fitodetritos. O setor II, constituído de amostras do talude inferior e Platô de São Paulo (1300-3000 m de profundidade), é caracterizado por baixos valores de densidade, diversidade, BFHP e de carbono orgânico, com predomínio de espécies epifaunais, indicando condições mais oligotróficas. O oxigênio não se mostrou um fator restritivo à distribuição da microfauna, entretanto, constatou-se que os processos hidro-sedimentares (p.e ação da CB junto ao fundo) e a morfologia de fundo são fatores controladores das condições tróficas no ambiente, determinando assim variações latitudinais e temporais da microfauna de foraminíferos bentônicos vivos na Bacia de Campos. / The present study comprise the analysis of the distribution of living benthic foraminifera on the continental slope of Campos Basin and Plateau of São Paulo to understand the environmental factors determining this distribution. Sediment samples were collected between 400 m and 3000 m water depth, in the austral autumn/winter of 2008, and summer of 2009. Sedimentological, geochemical and microfauna data indicated the existence of two sectors in the study area. Sector I includes samples from the upper and middle slope (400-1300 m water depth), and is characterized by high levels of density, diversity, Benthic Foraminifera High Productivity (BFHP), organic carbon and the presence of species such as Adercotryma wrighti, Pullenia bulloides and Globocassidulina subglobosa, reflecting greater availability of food, with episodic phytodetritus fluxes. Sector II, consisting of samples of the lower slope and Plateau of São Paulo (1300-3000 m water depth), is characterized by low values of density, diversity, BFHP and organic carbon, with species predominant epifaunal, indicating more oligotrophic conditions. Oxygen was not a limiting factor to the distribution of the microfauna, however the hydro-sedimentary (BC influence in the sea floor) and morphology processes are background factors controlling trophic conditions of the environment, determining the temporal and latitudinal variations of the microfauna of living benthic foraminifera in Campos Basin.

Análises microfaunísticas, sedimentológicas e geoquímicas realizadas em testemunho coletado na plataforma interna ao largo de Itajaí, SC, (26°5916,8S -048°0433,6W) permitiram reconhecer nos últimos 7.600 anos, três fases com distintas condições de fluxos de matéria orgânica e hidrodinâmicas. A primeira fase (7.600 5.000 anos cal. A.P.) é caracterizada por baixa produtividade, constatada pelos baixos valores dos indicadores de produtividade (Corg, CaCO3 e índice Benthic Foraminífera High Productivity - BFHP), condições hidrodinâmicas mais intensas (predomínio de areia e alta frequência de Globocassidulina subglobosa) e águas mais oxigenadas (valores elevados do índice Benthic Foraminífera Oxic Index BFOI e porcentagens relativamente altas de espécies epifaunais). O clima nesse período era relativamente mais seco e o nível médio do mar estava aproximadamente 3 m acima do atual. A segunda fase (5.000 3.000 anos cal. A.P.) é marcada pelo relativo incremento na paleoprodutividade (aumento de Corg, CaCO3 e índice BFHP), condições hidrodinâmicas menos intensas (baixa frequência de G. subglobosa e aumento no conteúdo de lama) e diminuição na disponibilidade de oxigênio nas águas de fundo (valores relativamente baixos do índice BFOI). O clima aparentemente torna-se progressivamente mais úmido e há diminuição progressiva do nível relativo do mar. A terceira fase (3.000 900 anos cal. A.P.) é caracterizada por aumento expressivo na produtividade (maiores porcentagens de Corg, CaCO3 e do índice BFHP e altas frequências de espécies infaunais e detritívoras), provavelmente as correntes de fundo são menos intensas (predomínio de sedimentos lamosos e baixa frequência de G. subglobosa) e com conteúdo de oxigênio mais restritivo (valores relativamente baixos do índice BFOI). Nesse período, há aumento significativo no aporte de material terrígeno, evidenciado por acentuado incremento na frequência de Buliminella elegantissima e das razões Fe/Ca e Ti/Ca. O aumento na produtividade poderia estar relacionado ao aumento da umidade ao longo do Holoceno, devido à intensificação do Sistema de Monções da América do Sul (SMAS) ocasionada por variações no ciclo de precessão e possivelmente aumento na frequência de El Niño, que corroboram para o aumento de chuvas no sul do Brasil. O clima mais úmido e o fortalecimento de frentes frias (ventos de S/SW) poderiam ter favorecido à penetração de águas frias e ricas em nutrientes vindas do sul, relacionada à descarga do Rio da Prata / Microfaunal, sedimentological and geochemical analyses from a core collected on the inner shelf off Itajaí, SC, allowed us to recognized , in the last 7,600 years, three phases with different organic matter fluxes and hydrodynamic conditions. The rst phase (7,600 5,000 years cal. B.P.) is characterized by low productivity, evidenced by low values of productivity proxies (organic carbon (Corg), calcium carbonate (CaCO3) and Benthic Foraminífera High Productivity index - BFHP), more intense hydrodynamic regime (dominance of coarser sediments and higher frequencies of Globocassidulina subglobosa) and waters with more oxygen availability (higher values of the Benthic Foraminífera Oxic Index BFOI and relatively high percentages of epifaunal species). The climate during this period was relatively dry and sea-level was approximately 3 m above the present. The second phase (5,000 3,000 years cal. B.P.) is marked by a relative increase in productivity (increase of Corg, CaCO3 and BFHP), hydrodynamical conditions were probably less intense (lower frequencies of G. subglobosa and muddy sediments), and oxygen availability decreased (lower BFOI index values). The climate apparently became progressively more humid and a progressive decline of the sea-level occurred. The third phase (3,000 900 years cal. B.P.) is characterized by a significant increase of productivity (higher percentages of Corg, CaCO3, infaunal and detritivores species, and increase of BFHP index values), probably bottom currents were less intense (muddy sediments and lower frequencies of G. subglobosa) and oxygen contents more restrictive (lower BFOI values). A significant increase in the input of continental material occurs during this period, as highlighted by an increase of Buliminella elegantissima frequencies and increase of the Fe/Ca and Ti/Ca ratios. The increase of productivity could be related to moisture increase throughout the Holocene, due to the intensification of the South American Monsoon system (SAMS) caused by variations in the precession cycle and possibly increased El Niño frequency, which corroborates the increase in rainfall in southern Brazil. The wetter climate and strengthening cold front may have favored the penetration of cold water rich in nutrients from the south, related to the discharge of the Rio de La Plata

Made available in DSpace on 2015-02-24T19:48:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RobertoGO_Capa_ate_pag82.pdf: 4449318 bytes, checksum: a8a67621781bd4f76c4e2c0361bcc6a2 (MD5) Previous issue date: 2008-07-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / The Borborema Province (BP) is a geologic domain located in Northeastern Brazil. The BP is limited at the south by the S?o Francisco craton, at the west by the Parna?ba basin, and both at the north and east by coastal sedimentary basins. Nonetheless the BP surface geology is well known, several key aspects of its evolution are still open, notably: i)its tectonic compartmentalization established after the Brasiliano orogenesis, ii) the architecture of its cretaceous continental margin, iii) the elastic properties of its lithosphere, and iv) the causes of magmatism and uplifting which occurred in the Cenozoic. In this thesis, a regional coverage of geophysical data (elevation, gravity, magnetic, geoid height, and surface wave global tomography) were integrated with surface geologic information aiming to attain a better understanding of the above questions. In the Riacho do Pontal belt and in the western sector of the Sergipano belt, the neoproterozoic suture of the collision of the Sul domain of the BP with the Sanfranciscana plate (SFP) is correlated with an expressive dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly is due to the BP lower continental crust uplifting whilst the negative lobule is due to the supracrustal nappes overthrusting the SFP. In the eastern sector of the Sergipano belt, this dipolar gravity anomaly does not exist. However the suture still can be identified at the southern sector of the Maranc? complex arc, alongside of the Porto da Folha shear zone, where the SFP N-S geophysical alignments are truncated. The boundary associated to the collision of the Cear? domain of the BP with the West African craton is also correlated with a dipolar gravity anomaly. The positive lobule of this anomaly coincides with the Sobral-Pedro II shear zone whilst the negative lobule is associated with the Santa Quit?ria magmatic arc. Judging by their geophysical signatures, the major BP internal boundaries are: i)the western sector of the Pernambuco shear zone and the eastern continuation of this shear zone as the Congo shear zone, ii) the Patos shear zone, and iii) the Jaguaribe shear zone and its southwestern continuation as the Tatajuba shear zone. These boundaries divide the BP in five tectonic domains in the geophysical criteria: Sul, Transversal, Rio Grande do Norte, Cear?, and M?dio Corea?. The Sul domain is characterized by geophysical signatures associated with the BP and SFP collision. The fact that Congo shear zone is now proposed as part of the Transversal domain boundary implies an important change in the original definition of this domain. The Rio Grande do Norte domain presents a highly magnetized crust resulted from the superposition of precambrian and phanerozoic events. The Cear? domain is divided by the Senador Pompeu shear zone in two subdomains: the eastern one corresponds to the Or?s-Jaguaribe belt and the western one to the Cear?-Central subdomain. The latter subdomain exhibits a positive ENE-W SW gravity anomaly which was associated to a crustal discontinuity. This discontinuity would have acted as a rampart against to the N-S Brasiliano orogenic nappes. The M?dio Corea? domain also presents a dipolar gravity anomaly. Its positive lobule is due to granulitic rocks whereas the negative one is caused by supracrustal rocks. The boundary between M?dio Corea? and Cear? domains can be traced below the Parna?ba basin sediments by its geophysical signature. The joint analysis of free air anomalies, free air admittances, and effective elastic thickness estimates (Te) revealed that the Brazilian East and Equatorial continental margins have quite different elastic properties. In the first one 10 km < Te < 20 km whereas in the second one Te ? 10 km. The weakness of the Equatorial margin lithosphere was caused by the cenozoic magmatism. The BP continental margin presents segmentations; some of them have inheritance from precambrian structures and domains. The segmentations conform markedly with some sedimentary basin features which are below described from south to north. The limit between Sergipe and Alagoas subbasins coincides with the suture between BP and SFP. Te estimates indicates concordantly that in Sergipe subbasin Te is around 20 km while Alagoas subbasin has Te around 10 km, thus revealing that the lithosphere in the Sergipe subbasin has a greater rigidity than the lithosphere in the Alagoas subbasin. Additionally inside the crust beneath Sergipe subbasin occurs a very dense body (underplating or crustal heritage?) which is not present in the crust beneath Alagoas subbasin. The continental margin of the Pernambuco basin (15 < Te < 25 km) presents a very distinct free air edge effect displaying two anomalies. This fact indicates the existence in the Pernambuco plateau of a relatively thick crust. In the Para?ba basin the free air edge effect is quite uniform, Te ? 15 km, and the lower crust is abnormally dense probably due to its alteration by a magmatic underplating in the Cenozoic. The Potiguar basin segmentation in three parts was corroborated by the Te estimates: in the Potiguar rift Te ? 5 km, in the Aracati platform Te ? 25 km, and in the Touros platform Te ? 10 km. The observed weakness of the lithosphere in the Potiguar rift segment is due to the high heat flux while the relatively high strength of the lithosphere in the Touros platform may be due to the existence of an archaean crust. The Cear? basin, in the region of Munda? and Icara? subbasins, presents a quite uniform free air edge effect and Te ranges from 10 to 15 km. The analysis of the Bouguer admittance revealed that isostasy in BP can be explained with an isostatic model where combined surface and buried loadings are present. The estimated ratio of the buried loading relative to the surface loading is equal to 15. In addition, the lower crust in BP is abnormally dense. These affirmations are particularly adequate to the northern portion of BP where adherence of the observed data to the isostatic model is quite good. Using the same above described isostatic model to calculate the coherence function, it was obtained that a single Te estimate for the entire BP must be lower than 60 km; in addition, the BP north portion has Te around 20 km. Using the conventional elastic flexural model to isostasy, an inversion of crust thickness was performed. It was identified two regions in BP where the crust is thickened: one below the Borborema plateau (associated to an uplifting in the Cenozoic) and the other one in the Cear? domain beneath the Santa Quit?ria magmatic arc (a residue associated to the Brasiliano orogenesis). On the other hand, along the Cariri-Potiguar trend, the crust is thinned due to an aborted rifting in the Cretaceous. Based on the interpretation of free air anomalies, it was inferred the existence of a large magmatism in the oceanic crust surrounding the BP, in contrast with the incipient magmatism in the continent as shown by surface geology. In BP a quite important positive geoid anomaly exists. This anomaly is spatially correlated with the Borborema plateau and the Maca?-Queimadas volcanic lineament. The integrated interpretation of geoid height anomaly data, global shear velocity model, and geologic data allow to propose that and Edge Driven Convection (EDC) may have caused the Cenozoic magmatism. The EDC is an instability that presumably occurs at the boundary between thick stable lithosphere and oceanic thin lithosphere. In the BP lithosphere, the EDC mechanism would have dragged the cold lithospheric mantle into the hot asthenospheric mantle thus causing a positive density contrast that would have generated the main component of the geoid height anomaly. In addition, the compatibility of the gravity data with the isostatic model, where combined surface and buried loadings are present, together with the temporal correlation between the Cenozoic magmatism and the Borborema plateau uplifting allow to propose that this uplifting would have been caused by the buoyancy effect of a crustal root generated by a magmatic underplating in the Cenozoic / A Prov?ncia Borborema (PB) ? um dom?nio geol?gico-estrutural localizado no Nordeste do Brasil, limitado a sul pelo Cr?ton do S?o Francisco, a oeste pela Bacia do Parna?ba e a norte e leste pelas bacias costeiras. Embora bastante estudada por geologia de superf?cie, na PB ainda est?o em aberto aspectos importantes de sua evolu??o, notadamente: i) a sua compartimentagem tect?nica ap?s a Orog?nese Brasiliana, ii) a arquitetura da margem continental implantada no Cret?ceo, iii) as propriedades el?sticas de sua litosfera, e iv) as causas do magmatismo e do soerguimento no Cenoz?ico. Esta Tese empregou dados geof?sicos de cobertura regional (eleva??o, gravimetria, magnetometria, altura geoidal e tomografia), para aportar informa??es de geologia profunda aos problemas acima colocados. A sutura gerada pela colis?o neoproteroz?ica entre o Dom?nio Sul da PB e a Placa Sanfranciscana (PSF) ? marcada, na Faixa Riacho do Pontal e no oeste da Faixa Sergipana, por uma forte anomalia gravim?trica dipolar, cujo pico positivo corresponde ao al?amento da crosta inferior da PB e o negativo corresponde ?s nappes de supracrustais empurradas sobre a PSF. Na regi?o leste da Faixa Sergipana n?o h? assinaturas gravim?tricas que indiquem cavalgamento e flexura de placas, mas a interpreta??o de truncamentos de assinaturas geof?sicas de dire??o N-S da PSF permite localizar a sutura na margem sul do complexo de arco Maranc?, ao longo da Z. C. Porto da Folha. Por sua vez, o limite colisional do Dom?nio Cear? da PB com o Cr?ton Oeste-Africano, ao longo da Z. C. Sobral-Pedro II, ? tamb?m marcado por uma anomalia gravim?trica dipolar, cujo pico positivo coincide com a Z. C. Sobral-Pedro II, e o negativo coincide com o arco magm?tico de Santa Quit?ria. A julgar pela express?o geof?sica, os limites internos mais importantes da PB s?o: i) a Z. C. Pernambuco Oeste e sua continua??o na Z. C. Congo, ii) a Z. C. Patos e iii) a Z. C. Jaguaribe e sua continua??o na Z. C. Tatajuba. Estes limites dividem a PB em cinco grandes dom?nios geof?sicos-tect?nicos: Sul (ou Externo), Transversal, Rio Grande do Norte, Cear? e M?dio Corea?. O Dom?nio Sul ? marcado por assinaturas geof?sicas associadas ? colis?o da PB com a PSF. O Dom?nio Transversal teve a sua concep??o original de limites modificada porque a parte leste do seu limite sul foi associada com a Z. C. Congo. O Dom?nio Rio Grande do Norte apresenta a crosta mais magn?tica da PB, com superposi??o de fontes pr?-cambrianas e faneroz?icas. No Dom?nio Cear?, a Z. C. Senador Pompeu ? o divisor de dois subdom?nios: o leste corresponde ? Faixa Or?s-Jaguaribe e o oeste corresponde ao Cear?-Central, onde ocorre uma assinatura gravim?trica interpretada como uma descontinuidade crustal de dire??o ENE-WSW, que funcionou como um anteparo para as nappes brasilanas, com sentido de deslocamento para sul. O Dom?nio M?dio Corea? apresenta uma anomalia gravim?trica dipolar, cujo pico positivo est? associado com rochas granul?ticas, e o negativo com rochas supracrustais. A assinatura geof?sica do seu limite com o Dom?nio Cear? ? evidente, apesar dos sedimentos da Bacia do Parna?ba. A an?lise conjunta da anomalia ar-livre, admit?ncia ar-livre e estimativas da espessura el?stica efetiva (Te) evidenciou que as margens Leste e Equatorial possuem propriedades el?sticas bastante diferentes: enquanto a primeira tem Te entre 10 e 20 km, a segunda tem Te em torno ou inferior a 10 km. Essa diferen?a ? devida ao enfraquecimento da litosfera da Margem Equatorial produzida pelo magmatismo cenoz?ico. A margem continental da PB apresenta segmenta??es que incorporaram heran?as das estruturas e dos dom?nios pr?-cambrianos, que se correlacionam com os limites conhecidos das bacias. Descrevendo de sul para norte, o limite da separa??o da Bacia Sergipe - Alagoas em duas sub-bacias coincide com a sutura entre o Dom?nio Sul da PB e a PSF; as estimativas de Te indicam, concordantemente, que a Sub-bacia Sergipe (Te ? 20 km) se instalou em uma litosfera mais resistente do que a da Sub-bacia Alagoas (Te ? 10 km). Adicionalmente, no interior da crosta da Sub-bacia Sergipe ocorre um grande corpo denso (underplating ou heran?a crustal?) que n?o continua na Sub-bacia Alagoas. A margem da Bacia de Pernambuco (15 < Te < 25 km) apresenta caracter?sticas diferentes das outras bacias costeiras, porque no Plat? de Pernambuco h? duas anomalias do efeito de borda , o que indica a exist?ncia no plat? de uma crosta continental afinada, contudo ainda relativamente espessa. A Bacia da Para?ba se apresenta bastante uniforme, com Te em torno de 15 km, e possui uma crosta inferior relativamente densa, que foi interpretada como uma modifica??o por underplating magm?tico relacionado com o magmatismo cenoz?ico. A segmenta??o da Bacia Potiguar em tr?s partes ? corroborada pelas estimativas de Te: Rifte Potiguar (Te ? 5 km), Plataforma de Aracati (Te ? 25 km) e Plataforma de Touros (Te ? 10 km). A fragilidade da litosfera na regi?o do Rifte Potiguar est? associada com fluxo t?rmico atual alto, e a resist?ncia relativamente maior da Plataforma de Touros pode ser devida a uma crosta arqueana. A margem da Bacia do Cear?, no trecho das sub-bacias Munda? e Icara?, possui anomalia ar-livre uniforme, com Te entre 10 e 15 km. A an?lise da admit?ncia Bouguer revelou que a condi??o isost?tica da PB ? compat?vel com um modelo em que ocorrem carregamentos combinados na superf?cie e na base da crosta, com a carga da base 15 vezes maior que a do topo. Em adi??o, a PB possui uma crosta inferior anormalmente densa. Estas afirma??es s?o especialmente adequadas para a parte norte da PB porque a? a ader?ncia dos dados observados ao modelo ? maior. Para o mesmo modelo isost?tico e usando a fun??o coer?ncia, estimou-se que a Te da PB deve ser inferior a 60 km, embora sua por??o norte tenha Te de apenas 20 km. A invers?o de espessura de crosta, usando o modelo isost?tico com carga apenas na superf?cie, indicou que existem na PB duas regi?es de espessamento: uma abaixo do Planalto da Borborema (de origem cenoz?ica) e a outra no Dom?nio Cear?, sob o arco magm?tico de Santa Quit?ria (vestigial do Pr?-cambriano). Por outro lado, ocorre um afinamento ao longo do Trend Cariri-Potiguar, que representa o registro no interior do continente de um rifteamento cret?ceo abortado. A interpreta??o das anomalias ar-livre de fontes oce?nicas levou ? proposi??o de que ocorreu um volumoso magmatismo na ?rea oce?nica adjacente ? PB, ao contr?rio da ?rea continental, como indicam as informa??es de geologia de superf?cie. A PB apresenta uma expressiva anomalia positiva de ge?ide, com correla??o espacial com o Planalto da Borborema e o Alinhamento Macau-Queimadas. A integra??o de dados de tomografia de ondas superficiais e de anomalias residuais de ge?ide permitiu interpretar que uma convec??o em pequena escala (Edge Driven Convection-EDC), gerada na interface entre a raiz da litosfera continental fria e o manto quente da ?rea oce?nica, pode ter sido a causa do magmatismo cenoz?ico. O mecanismo de EDC teria causado o arrasto do manto litosf?rico continental frio para dentro do manto astenosf?rico quente, ocasionando assim contraste positivo de densidade, que seria uma componente importante da origem da anomalia de ge?ide. A compatibilidade dos dados gravim?tricos da PB com o modelo isost?tico que combina carregamentos no topo e na base da crosta, e a correla??o temporal entre o magmatismo cenoz?ico e o soerguimento do planalto, permite propor que o soerguimento deste ocorreu por causa do empuxo provocado pela raiz da crosta, produzida por um underplating magm?tico no Cenoz?ico

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-06-30T17:44:49Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_JoséRicardo.pdf: 6453119 bytes, checksum: 0ee0cb3c7c1782b42a982a22935271cb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-30T17:44:49Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissertação_JoséRicardo.pdf: 6453119 bytes, checksum: 0ee0cb3c7c1782b42a982a22935271cb (MD5) Previous issue date: 2015-07-31 / PRH-26/ ANP / Vários trabalhos têm tentado abordar a evolução das margens conjugadas do Atlântico, incluindo o nordeste do Brasil e o oeste da África. Entretanto, o avanço de pesquisas anteriores tem sido dificultado em razão da falta de dados na região marginal da porção oriental do nordeste do Brasil, principalmente na área inserida entre a Zona de Cisalhamento de Pernambuco e o Alto de Touros. Este fato tem imposto limitações ao desenvolvimento de modelos regionais sobre a evolução geotectônica e paleogeográfica desta região, assim como na correlação com sua contraparte na África. Nesta dissertação é apresentada uma investigação realizada com base em dados gravimétricos, magnéticos e sísmicos regionais. Os resultados mostraram que esta região representa um alto do embasamento com a orientação regional das principais estruturas tectônicas (ENE-WSW), ortogonais as estruturas desenvolvidas durante o processo de abertura das bacias da Paraíba e da Plataforma de Natal (NNE-SSW e NNW-SSE). Sobre o embasamento continental formou-se uma plataforma estreita com uma cobertura sedimentar pouco espessa (0,8-2,5 km) e uma quebra abrupta da plataforma, criando uma vasta zona de bypass através do talude. A análise de uma seção sísmica profunda revelou que a crosta continental afinada (crosta transicional) representa uma estreita zona e que o limite crosta continental-oceânica (COB) está localizado a aproximadamente 100 km a leste da atual linha de costa, na Bacia da Paraíba, e a 70 km, na Bacia da Plataforma de Natal. A modelagem geofísica, integrada com a interpretação sísmica, indica que esta região é caracterizada por um afinamento abrupto da crosta continental, com a consequente ascensão súbita da Moho. Também há evidências da existência de uma zona de crosta continental extremamente afinada, a qual foi interpretada como crosta proto-oceânica. Estes novos dados demonstram que esta área apresenta fortes similaridades com margens rifteadas não vulcânicas ou pobres em magma. / Several studies have tried to address the evolution of the Atlantic conjugate margins, including Northeast Brazil and West Africa. However, past research advances has been hindered by a lack of data for the marginal region in the eastern portion of northeastern Brazil, extending from the Pernambuco Shear Zone to the Touros High. This situation has imposed serious limitations on the development of a regional view of the geotectonic and paleogeographic evolution of this area and on correlations with regional counterparts in Africa. Here, we present an investigation using regional gravimetric, magnetic and seismic data. The results show that this region represents a basement high with regional orientation of tectonic structures (ENE-WSW) orthogonal at structures developed during the open processes of the Paraíba and Natal Platform Basins (NNE-SSW and NNW-SSE). The continental basement forming a narrow platform with a thin sedimentary cover (0.8-2.5 km) and an abrupt shelf break, which created a large bypass zone towards the slope. The analysis of a deep seismic section revealed that thinned continental crust (transitional crust) occupies a narrow zone and that the continental-oceanic boundary (COB) is located approximately 100 km to the east of the present coastline, at Paraíba Basin, and 70 km, at Natal Platform Basin. Geophysical modeling integrated with interpretation of the seismic data suggests that this region is characterized by an abrupt thinning of continental crust, with an accompanying sudden rise of the Moho. There are also indications for the existence of a zone of extremely thinned continental crust, which was interpreted as protooceanic crust. Our findings suggest that the study area shows strong similarities to nonvolcanic or magma-poor rifted margins.

A dinâmica evolutiva de margens passivas continentais tem sido alvo de debates no âmbito da tectônica global e a margem leste da América do Sul compõe uma série de bacias marginais que contêm o registro sedimentar de diversos estágios de desenvolvimento da zona costeira após a abertura do Oceano Atlântico. No nordeste do Brasil, evidências de tectônica pós-rifte têm sido apontadas em algumas áreas do embasamento precambriano e bacias sedimentares . Nestas bacias, predomina a ocorrência de depósitos neógenos e quaternários no topo das unidades sedimentares. Estes depósitos têm sua ocorrência estendida para a costa sudeste e norte do Brasil. A área que compreende atualmente a Bacia Paraíba representa a última ponte de ligação das placas sul-americana e africana, portanto é um sítio geológico de fundamental relevância para a discussão da evolução da margem passiva sul-americana. Desta forma, o presente estudo tem como objetivo geral estabelecer um modelo de evolução tectono-sedimentar da Bacia Paraíba do Cretáceo superior ao Quaternário a partir da integração de informações de superfície e subsuperfície. Para atingir este objetivo, foram definidas duas etapas de trabalho. Na primeira etapa, foi criado e aplicado um método que permitiu o mapeamento das unidades neógenas e quaternárias, visto que os mapas disponíveis da região nordeste não apresentam estas unidades discriminadas. Este método combinou dados aerogamaespectrométricos e geomorfométricos, e foi validado por dados de campo. Os procedimentos criados representam uma metodologia inovadora no campo do sensoriamento remoto e geofísica integrada, visto que nenhum trabalho até o momento unificou de forma quantitativa estas técnicas e aplicou para o mapeamento geológico. A metodologia pode ser reproduzida nas demais áreas da costa nordeste com ocorrência de depósitos neógenos e quaternários. Na segunda etapa, a integração do mapa geológico com dados de campo, perfis estratigráficos profundos e imagens de aerogeofísica e sensoriamento remoto, permitiu o estabelecimento de estágios de preenchimento da Bacia Paraíba. Considerando as evidências de contatos laterais abruptos entre unidades cretáceas e cenozoicas, as grandes mudanças de espessura de estratos em curtas distâncias, a correspondência entre os dados morfoestruturais, magnéticos e estruturais de campo, foi possível propor que uma sequência de eventos de subsidência e soerguimentos foi impulsionadora de processos deposicionais e denudacionais nesta bacia. Estes eventos tectônicos não ocorreram somente na fase inicial da separação dos continentes, eles se estenderam até muito depois da separação do Pangea. Os depósitos neógenos e quaternários apresentam estruturas de deformação extensional e compressional compatíveis com o regime regional de esforços extensionais de orientação N-S para o Cenozoico Superior. Estes eventos estão provavelmente associados à reativação de zonas de cisalhamento do embasamento precambriano adjacente durante o Quaternário Superior. Portanto, a Bacia Paraíba apresenta um diverso conjunto de evidências de que a margem passiva da América do Sul, pelo menos no nordeste do Brasil, foi afetada por eventos tectônicos pós-rifte, incompatíveis com o padrão de desenvolvimento de margens passivas continentais. / The evolutionary dynamics of continental passive margins has been the subject of discussion in the global tectonics scope and the eastern South America margin comprises a number of marginal basins containing sedimentary records of several development stages of the coastal zone after the opening of the Atlantic Ocean. Evidence of tectonic post-rift in northeastern Brazil has been identified in some areas of Precambrian basement and sedimentary basins. In these basins, it is predominant the occurrence of Neogene and Quaternary deposits on top of the sedimentary units. These deposits have extended occurrence to the southeastern and to the northern coasts of Brazil. The area that nowadays comprises the Paraíba Basin represents the last bridge connecting the South American and African plates, hence it is an essential geological site for discussion concerning the South American passive margin evolution. Thus, the present study has the general objective to establish a model of tectonic-sedimentary evolution of the Paraíba Basin from late Cretaceous to late Quaternary based on integration of surface and subsurface information. To achieve this goal, two work stages of were defined. In the first stage, it was created and applied a method that enabled mapping Neogene and Quaternary units, because the available maps of the northeastern region do not present these units separately. This method has combined airborne gamma-spectrometry and geomorphometric data, and it was validated using field data. The proposed procedures represent an innovative methodology in the branch of integrating remote sensing and geophysical research, since no work has yet quantitatively unified and applied these techniques for geological mapping. The methodology can be replicated in other areas of th e northeastern coast where Neogene and Quaternary deposits also occur. The second step corresponds to the integration of the geological map with field data, deep stratigraphic profiles and images of airborne geophysics and remote sensing, what enabled the establishment of fill stages in the Paraíba Basin. Considering the evidence of abrupt lateral contacts between Cretaceous and Cenozoic units, large changes in strata thickness over short distances, and the correlation between morphostructural, magnetic and structural data, it is possible to propose that a sequence of subsidence and uplift events were driving factors of depositional and denudational processes in this basin. These tectonic events occurred not only in the initial separation stage of the continents, they went on until well after the breakup of Pangea. The Neogene and Quaternary deposits reveal extensional and compressional deformation structures compatible with the regional N-S-oriented extension stress field. These events are probably associated to the reactivation of shear zones of the precambrian basement area during the Late Quaternary. Therefore, the Paraíba Basin presents a diverse set of evidences that the passive South America margin, at least in the northeastern region of Brazil, was affected by post-rift tectonic events incompatible with the development pattern of passive continental margins.

A dinâmica evolutiva de margens passivas continentais tem sido alvo de debates no âmbito da tectônica global e a margem leste da América do Sul compõe uma série de bacias marginais que contêm o registro sedimentar de diversos estágios de desenvolvimento da zona costeira após a abertura do Oceano Atlântico. No nordeste do Brasil, evidências de tectônica pós-rifte têm sido apontadas em algumas áreas do embasamento precambriano e bacias sedimentares . Nestas bacias, predomina a ocorrência de depósitos neógenos e quaternários no topo das unidades sedimentares. Estes depósitos têm sua ocorrência estendida para a costa sudeste e norte do Brasil. A área que compreende atualmente a Bacia Paraíba representa a última ponte de ligação das placas sul-americana e africana, portanto é um sítio geológico de fundamental relevância para a discussão da evolução da margem passiva sul-americana. Desta forma, o presente estudo tem como objetivo geral estabelecer um modelo de evolução tectono-sedimentar da Bacia Paraíba do Cretáceo superior ao Quaternário a partir da integração de informações de superfície e subsuperfície. Para atingir este objetivo, foram definidas duas etapas de trabalho. Na primeira etapa, foi criado e aplicado um método que permitiu o mapeamento das unidades neógenas e quaternárias, visto que os mapas disponíveis da região nordeste não apresentam estas unidades discriminadas. Este método combinou dados aerogamaespectrométricos e geomorfométricos, e foi validado por dados de campo. Os procedimentos criados representam uma metodologia inovadora no campo do sensoriamento remoto e geofísica integrada, visto que nenhum trabalho até o momento unificou de forma quantitativa estas técnicas e aplicou para o mapeamento geológico. A metodologia pode ser reproduzida nas demais áreas da costa nordeste com ocorrência de depósitos neógenos e quaternários. Na segunda etapa, a integração do mapa geológico com dados de campo, perfis estratigráficos profundos e imagens de aerogeofísica e sensoriamento remoto, permitiu o estabelecimento de estágios de preenchimento da Bacia Paraíba. Considerando as evidências de contatos laterais abruptos entre unidades cretáceas e cenozoicas, as grandes mudanças de espessura de estratos em curtas distâncias, a correspondência entre os dados morfoestruturais, magnéticos e estruturais de campo, foi possível propor que uma sequência de eventos de subsidência e soerguimentos foi impulsionadora de processos deposicionais e denudacionais nesta bacia. Estes eventos tectônicos não ocorreram somente na fase inicial da separação dos continentes, eles se estenderam até muito depois da separação do Pangea. Os depósitos neógenos e quaternários apresentam estruturas de deformação extensional e compressional compatíveis com o regime regional de esforços extensionais de orientação N-S para o Cenozoico Superior. Estes eventos estão provavelmente associados à reativação de zonas de cisalhamento do embasamento precambriano adjacente durante o Quaternário Superior. Portanto, a Bacia Paraíba apresenta um diverso conjunto de evidências de que a margem passiva da América do Sul, pelo menos no nordeste do Brasil, foi afetada por eventos tectônicos pós-rifte, incompatíveis com o padrão de desenvolvimento de margens passivas continentais. / The evolutionary dynamics of continental passive margins has been the subject of discussion in the global tectonics scope and the eastern South America margin comprises a number of marginal basins containing sedimentary records of several development stages of the coastal zone after the opening of the Atlantic Ocean. Evidence of tectonic post-rift in northeastern Brazil has been identified in some areas of Precambrian basement and sedimentary basins. In these basins, it is predominant the occurrence of Neogene and Quaternary deposits on top of the sedimentary units. These deposits have extended occurrence to the southeastern and to the northern coasts of Brazil. The area that nowadays comprises the Paraíba Basin represents the last bridge connecting the South American and African plates, hence it is an essential geological site for discussion concerning the South American passive margin evolution. Thus, the present study has the general objective to establish a model of tectonic-sedimentary evolution of the Paraíba Basin from late Cretaceous to late Quaternary based on integration of surface and subsurface information. To achieve this goal, two work stages of were defined. In the first stage, it was created and applied a method that enabled mapping Neogene and Quaternary units, because the available maps of the northeastern region do not present these units separately. This method has combined airborne gamma-spectrometry and geomorphometric data, and it was validated using field data. The proposed procedures represent an innovative methodology in the branch of integrating remote sensing and geophysical research, since no work has yet quantitatively unified and applied these techniques for geological mapping. The methodology can be replicated in other areas of th e northeastern coast where Neogene and Quaternary deposits also occur. The second step corresponds to the integration of the geological map with field data, deep stratigraphic profiles and images of airborne geophysics and remote sensing, what enabled the establishment of fill stages in the Paraíba Basin. Considering the evidence of abrupt lateral contacts between Cretaceous and Cenozoic units, large changes in strata thickness over short distances, and the correlation between morphostructural, magnetic and structural data, it is possible to propose that a sequence of subsidence and uplift events were driving factors of depositional and denudational processes in this basin. These tectonic events occurred not only in the initial separation stage of the continents, they went on until well after the breakup of Pangea. The Neogene and Quaternary deposits reveal extensional and compressional deformation structures compatible with the regional N-S-oriented extension stress field. These events are probably associated to the reactivation of shear zones of the precambrian basement area during the Late Quaternary. Therefore, the Paraíba Basin presents a diverse set of evidences that the passive South America margin, at least in the northeastern region of Brazil, was affected by post-rift tectonic events incompatible with the development pattern of passive continental margins.

A dinâmica da matéria orgânica particulada (MOP) nos oceanos, desde sua formação até seu consumo/exportação, é um elo importante no ciclo biogeoquímico do carbono e elementos associados, que ganhou importância nas últimas décadas devido ao aumento do CO2 antropogênico. Para melhorar os modelos e as previsões climáticas, projetos oceanográficos investigam os fatores que influenciam na dinâmica da MOP, sobretudo em regiões produtivas e representativas em escala global. No Atlântico Sul, a região mais produtiva é ao largo do continente africano, devido à contínua ressurgência de borda leste. Entretanto, regiões hidrograficamente dinâmicas também podem contribuir com elevadas taxas de produção dependendo das condições ambientais, cuja importância no reservatório de MOP ainda é desconhecida. Este trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica do MOP em suspensão em duas regiões também produtivas do Atlântico Sudoeste: (i) o setor externo da Margem Continental Sudeste Brasileira (Capítulo 1); e (ii) o setor Austral ao sul de 30ºS (Capítulo 2). São discutidos os efeitos das condições oceanográficas no reservatório de MOP e seus padrões interanuais de distribuição geográfica. / The dynamics of particulate organic matter (POM) in the oceans, from its formation to its consumption/export, is an important link in the biogeochemical cycle of carbon and associated elements, which gained importance in the last decades due to increase of anthropogenic CO2. To improve models and climate predictions, oceanographic projects investigate the factors that influence the POM dynamics, especially in productive and representative regions on a global scale. In the South Atlantic, the most productive region is off the African continent, due to permanent Eastern Boundary upwelling. However, dynamic hydrographic regions can also provide with high production rates depending on environmental conditions, whose importance in the POM reservoir is still unknown. This work aims to study the suspended POM dynamics in two productive regions of the southwest Atlantic: (i) the outer Brazilian Southeast Continental Margin (Chapter 1); and (ii) the Austral sector south of 30ºS(Chapter 2). The effects of different oceanographic conditions in the POM reservoir, their interannual pattern and geographic distribution are discussed.

A dinâmica da matéria orgânica particulada (MOP) nos oceanos, desde sua formação até seu consumo/exportação, é um elo importante no ciclo biogeoquímico do carbono e elementos associados, que ganhou importância nas últimas décadas devido ao aumento do CO2 antropogênico. Para melhorar os modelos e as previsões climáticas, projetos oceanográficos investigam os fatores que influenciam na dinâmica da MOP, sobretudo em regiões produtivas e representativas em escala global. No Atlântico Sul, a região mais produtiva é ao largo do continente africano, devido à contínua ressurgência de borda leste. Entretanto, regiões hidrograficamente dinâmicas também podem contribuir com elevadas taxas de produção dependendo das condições ambientais, cuja importância no reservatório de MOP ainda é desconhecida. Este trabalho tem como objetivo estudar a dinâmica do MOP em suspensão em duas regiões também produtivas do Atlântico Sudoeste: (i) o setor externo da Margem Continental Sudeste Brasileira (Capítulo 1); e (ii) o setor Austral ao sul de 30ºS (Capítulo 2). São discutidos os efeitos das condições oceanográficas no reservatório de MOP e seus padrões interanuais de distribuição geográfica. / The dynamics of particulate organic matter (POM) in the oceans, from its formation to its consumption/export, is an important link in the biogeochemical cycle of carbon and associated elements, which gained importance in the last decades due to increase of anthropogenic CO2. To improve models and climate predictions, oceanographic projects investigate the factors that influence the POM dynamics, especially in productive and representative regions on a global scale. In the South Atlantic, the most productive region is off the African continent, due to permanent Eastern Boundary upwelling. However, dynamic hydrographic regions can also provide with high production rates depending on environmental conditions, whose importance in the POM reservoir is still unknown. This work aims to study the suspended POM dynamics in two productive regions of the southwest Atlantic: (i) the outer Brazilian Southeast Continental Margin (Chapter 1); and (ii) the Austral sector south of 30ºS(Chapter 2). The effects of different oceanographic conditions in the POM reservoir, their interannual pattern and geographic distribution are discussed.

Das Phänomen der Subduktion eines aktiven Spreizungszentrums an der Südspitze Südamerikas ist seit langem bekannt. Eine Vielzahl von geologischen Beobachtungen wurden mit diesem Phänomen in Verbindung gebracht, trotzdem ist der genaue Mechanismus der Beeinflussung des aktiven Kontinentalrandes weitgehend unbekannt. <br /> <br /> Die Zusammenhänge zwischen den Subduktionsprozessen und der Entwicklung der patagonischen Anden zwischen 47&#176;S und 48&#176;S stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen. Um eine detaillierte zeitliche Auflösung der zugrunde liegenden Prozesse untersuchen zu können, wurde die Entwicklung der Vorlandsedimentation, die thermische Entwicklung und die Heraushebung der Oberkruste des andinen Orogens untersucht und diese in Bezug zur Subduktion des Chile-Rückens gesetzt. <br /> <br /> Im Bereich von 47&#176;30&prime;S wurden die synorogenen Vorlandsedimente der Santa Cruz Formation sedimentologisch untersucht. Diese fluviatilen Sedimente wurden in einem reliefarmen Vorlandgebiet durch häufige Rinnenverlagerung und dem Aufbau von Rinnenumlagerungsgürteln in Kombination mit assoziierten großräumigen Überflutungsablagerungen akkumuliert. Sie stehen in einem engen Zusammenhang mit der orogenen Entwicklung im andinen Liefergebiet. Dies spiegelt sich in dem nach oben gröber werdenden Zyklus der Santa Cruz Formation wider. Die magnetostratigraphischen Untersuchungen einer 270 m mächtigen Sequenz aus der Basis der Santa Cruz Formation, die mit 329 Einzelproben aus 96 Probenpunkten beprobt wurde, ergab 7 Umkehrungen der geomagnetischen Feldrichtung. Mit Hilfe der geomagnetischen Polaritätszeitskala (CANDE AND KENT, 1995) konnte der untersuchte Abschnitt der Santa Cruz Formation zwischen 16.2 und 18.5 Ma datiert werden. Als Träger der Sedimentations-Remanenz konnten überwiegend Pseudoeinbereichs-Magentitpartikel und untergeordnet Hämatitpartikel identifiziert werden. <br /> <br /> An drei Profilen der Santa Cruz Formation wurden aus Sandsteinlagen unterschiedlicher stratigraphischer Position detritische Apatite mit Hilfe der thermochronologischen Spaltspurmethode untersucht. Die thermisch nicht rückgesetzten, detritischen Apatite spiegeln das Auftreten unterschiedlicher Altersdomänen im Liefergebiet der Sedimente wider. In der Kombination mit den geochemischen Gesamtgesteinsuntersuchungen der Sedimente und den petrographischen Untersuchungen der Sandsteine, die ein überwiegend andesitisch-vulkanisch geprägtes Liefergebiet widerspiegeln, kann nachgewiesen werden, dass die Erosion im Liefergebiet um 16.5 Ma in tiefere, deformierte Krustensegmente einschneidet. Dies bedeutet, dass aufgrund der Denudation im andinen Orogen erste Sockelgesteinseinheiten in den Bereich der Abtragung gelangen und dass dieser Eintrag um 12 bis 10 Ma ein Volumen einnimmt, das zu signifikanten Änderungen der Gesamtgesteinsgeochemie der Vorlandsedimente führt. <br /> <br /> Die thermochronologische Untersuchung von Apatiten aus rezenten topographischen Höhenprofilen aus der Kernzone der patagonischen Anden im Bereich von 47&#176;30&prime;S zeigen den Beginn einer beschleunigten Heraushebung des Orogens um 7.5 Ma. Aus diesen Untersuchungen kann eine Denudationsrate im Zeitraum der letzen 7 bis 8 Ma von 600 bis 650 m/Ma abgeschätzt werden. Die Modellierung der Apatit-Spaltspurergebnisse zeigt eine signifikante Temperaturerhöhung im Zeitraum zwischen 12 und 8 Ma um 20 bis 30&#176;C für diesen Krustenbereich, die mit der Subduktion des aktiven Chile-Rückens in diesem Bereich der Anden in Verbindung gebracht wird. <br /> <br /> Aus den gewonnen Daten kann ein Modell für die Entwicklung der patagonischen Anden seit dem frühen Miozän abgeleitet werden. In diesem Modell wird die orogene Entwicklung in den patagonischen Anden auf eine erhöhte Konvergenzrate zwischen der Nazca Platte und der Südamerikanischen Platte zurückgeführt, die für die Heraushebung und Denudation der Anden sowie für die damit verbundene Entwicklung im Vorlandbereich verantwortlich ist. Diese orogene Entwicklung wird in einer späten Phase durch die nordwärts wandernde Subduktion des aktiven Spreizungszentrums des Chile Rückens überprägt und beeinflusst. Das auf der Integration von geologischen, chronologischen sowie thermochronologischen Daten beruhende Modell kann zahlreiche geologische und geophysikalische Beobachtungen in diesem Bereich der südlichen Anden konsistent erklären. / The phenomenon of active ridge subduction to the continental margin of southern South America has been well known for a long time. A diversity of geological observations are related to this phenomenon, however, the exact mechanism of the influence of ridge subduction to the active continental margin is unknown.<br /> <br /> The aim of the present investigations is to determine connections between the subduction processes and the development of the Patagonian Andes between 47&#176;S and 48&#176;S. In order to reach that objective, the development of the foreland basin settings, the uplift of the upper crust of the Andean Orogeny, and the relation with the subduction of the Chile Ridge were investigated to obtain a detailed temporal resolution of the basic geological processes.<br /> <br /> Within the area of 47&#176;30'S the style and sedimentological pattern of the synorogenic foreland deposits of the Santa Cruz Formation were investigated. These fluvial sediments were accumulated in a foreland basin of small scale topography by frequent progradational avulsions, which were accompanied by deposition of avulsion-belt sediments associated with thick overbank deposits. <br /> <br /> The upward-coarsening is best explained by progradation of fan deposits during an eastwards advancement of the deformation in the western Andes at that time. <br /> <br /> Magnetostratigraphic investigations of a total of 329 drill cores, which were collected at 96 sites, show seven major reversals in a thick stratigraphic section of 270 m from the base of the Santa Cruz Formation. A comparison with the geomagnetic polarity timescale of Cande and Kent (1995) gives a sedimentation age between 16.2 and 18.5 Ma for the investigated section of the Santa Cruz Formation. The investigation of rock-magnetism predominantly indicates magnetite and subordinated haematite as the dominant carrier of remanence. All results from hysteresis data determination cluster in the coarse pseudo-single (PSD) to multi-domain (MD) grain size range of the Day Diagram (DAY ET AL. 1977)<br /> <br /> Fission track analysis was applied to detrital apatite of sandstone samples at different stratigraphic positions within three sections of the Santa Cruz Formation. The fission track ages of the not reseted detrital apatite are assumed to be related to the age of the sediment provenance area. In combination with sandstone petrographic investigations, which indicate a dominant andesitic volcanic source for the sediment and geochemical whole rock investigations can be shown, that the erosion cuts into the basement of the source area at 16.5 Ma. This means, that due to the denudation in the Andean Orogen first deformed basement units arrive into the sedimentation cycle. In the range of 12 to 10 Ma this sediment input attained such a volume, that the whole-rock geochemistry of the sediments was changed .<br /> <br /> The thermochronological investigations of apatites from vertical profiles covering the largest elevation range of the central zone of the Patagonian Andes within the range of 47&#176;30'S show the beginning of an accelerated cooling and related uplift phase of the orogen at approximately 7.5 Ma. The calculated denudation rate in the period of the last 7 to 8 Ma ranges from 600 to 650 m/Ma. The modelling of apatite fission-track data shows a significant reheating in the range of 20 to 30&#176;C between 12 and 8 Ma for the upper crust. This is interpreted as an influence of the active Chile rise mid-oceanic spreading center on the overriding plate.<br /> <br /> The modelling of the apatite fission-track results shows a significant rise in temperature between 12 and 8 Ma around 20 to 30&#176;C for this crust area, which is associated with the subduction of the active Chile back in this area of the Andes. <br /> <br /> A model has been derived from the obtained data to explain the evolution of the Patagonian Andes since the early Miocene. In this model, orogeny is attributed to the increasing convergence rate between the Nazca plate and South America and its response due to uplift and denudation of the Patagonian Andes and the development of the adjacent foreland basin. In a late phase, orogeny is influenced and overprinted by the northward migration of the Chile ridge subduction. The model consistently explains many of the geological and geophysical observations.

Continental margin sediments play an important role in marine biogeochemical cycles, partly due to high primary production rates and efficient export of organic matter to sediments in margin environments. This thesis presents studies of solute exchange in fine-grained sediments representative of slope and rise environments, and carbon and nitrogen cycling in sandy sediments dominant in continental shelves worldwide. Results of these studies advance understanding of the role of benthic processes on marine ecosystems. In fine-grained sediments, solute exchange by diffusion, biological mixing and bioirrigation can be quantified using in situ flux chambers with inert tracer additions. Mechanistic models of chamber tracer transport across the seabed indicate that in organic-rich sediments, bioirrigation and mixing dominate over a wide range of bottom water oxygen levels, reflecting the patchiness and versatility of benthic macrofaunal communities. Positive correlations between benthic oxygen and tracer fluxes appear site-specific. Reliable chamber volume estimates derived from mechanistic models reveal that empirical fits to chamber tracer datasets may overestimate chamber volume and benthic solute fluxes. The biogeochemistry of sandy, highly permeable sediments that dominate continental shelves is largely unknown because of the difficulty in sampling and studying them under natural conditions. Novel sediment reactors were developed and used to mimic in situ porewater advection and natural sedimentary conditions. Compositional changes of natural seawater, with and without the addition of