Para melhor entender a relação entre os oceanos e as variações climáticas são necessários registros destes eventos. O presente trabalho tem por objetivo principal estudar as variações climáticas e oceanográficas utilizando os registros de conteúdo de carbonato em dois sedimentos coletados na Bacia de Campos. A cronologia dos testemunhos foi primeiramente estabelecida através do conteúdo de carbonato. Sua validação foi feita através das análises de radiocarbono em duas amostras próximas do topo de cada testemunho. Outros métodos usados para corroborar a cronologia foram o biozoneamento com base nos foraminíferos planctônicos Globorotalia menardii e Pulleniatina obliquiloculata, executadas em ambos os testemunhos; análises de isótopos de oxigênio em foraminíferos planctônicos Globigerinoides ruber em amostras do KF-13; e dados de susceptibilidade magnética para o KF-14. Com exceção de radiocarbono, os outros métodos não fornecem idades absolutas Foi então necessário compará-los com estratos de idade conhecida. Para isso utilizaram-se dados do SPECMAP, tornando possível a inferência dos estágios isotópicos marinhos para estes testemunhos. Estabelecida a estratigrafia para os testemunhos com base no conteúdo de carbonato, identificamos as diferentes condições climáticas nas quais os sedimentos foram depositados. As curvas de conteúdo de carbonato para ambos os testemunhos, junto com os dados de isótopos de oxigênio para o KF-13 e a de susceptibilidade magnética para o KF-14 foram comparados com a curva de isótopos de oxigênio do SPECMAP, inferindo assim idades aproximadas para algumas das feições apresentadas. Também foram utilizadas as biozonas de foraminíferos planctônicos identificadas para estimar as idades aproximadas em pontos ao longo do testemunho, além dos dados de radiocarbono. Estabelecida essa cronologia foi possível fazer o cálculo das taxas de sedimentação. Os resultados aqui apresentados mostram a importância que o conteúdo de carbonato nos sedimentos tem para estudos de variações climáticas. / Records of climatic variations are necessary for better understanding of the relationship between the oceans and these events. The main objective of this work is to study climate and ocean variations using carbonate records in two sediment cores collected from the Campos Basin. The chronology of the sediment cores was established through carbonate content. Validation was achieved through radiocarbon analysis in two samples from the top of each core. Other methods used to corroborate chronology were the establishment of biozones based on the planktonic foraminifera Globorotalia menardii and Pulleniatina obliquiloculata, used in both sediment cores; oxygen isotope analysis on the planktonic foraminifera Globigerinoides ruber in samples from KF-13; and magnetic susceptibility data for KF-14. With the exception of radiocarbon, other methods do not provide absolute ages, making it necessary therefore to compare with other stratum of known ages. Data from SPECMAP were used enabling inference of marine isotopic stages for this sediment cores. Once the stratigraphy was established based on the carbonate content, it was possible to identify the climate conditions in which the sediments were deposited. Carbonate content curves for both cores along with the oxygen isotope data for the KF-13 and KF-14 magnetic susceptibility data were compared with the oxygen isotope curve from SPECMAP, inferring approximate ages for some of the features presented. Identified foraminiferal biostratigraphic zones were used to estimate the approximate ages in certain points along the core, along with radiocarbon dating. Once this chronology was established, it was possible to calculate sedimentation rates along the sediment cores. The results here presented demonstrate the importance of carbonate content variations in sediment cores as a means to understanding climate variations.

Os depósitos rítmicos do Cenomaniano e Turoniano, das bacias marginais brasileiras e oceânicas do Atlântico Sul, têm sido pouco estudados sobre o enfoque cicloestratigráfico. Neste trabalho verifica-se a existência de periodicidade climática-orbital nos estratos desta idade e determina-se os principais processos climáticos relacionados à formação das seqüências rítmicas. Neste sentido, a integração do estudo bioestratigráfico e paleoecológico com ênfase nos nanofósseis calcários e de dados geoquímicos, aliados a uma análise cicloestratigráfica, permitiram quantificar a amplitude temporal de diversas seções marinhas do Cenomaniano superior e Turoniano do Oceano Atlântico Sul, além de propor um modelo genético para a origem dos depósitos rítmicos. Foram estudados, segundo este propósito, duas bacias na margem continental do Brasil (bacias de Sergipe e Santos) e quatro poços do DSDP posicionados na Bacia de Angola (DSDP-364 e DSDP-530A) e nos platôs de São Paulo (DSDP-356) e das Malvinas (DSDP- 511 ). Com exceção da seção registrada no poço DSDP-511 , as demais são caracterizadas por ritmitos constituídos por calciturbiditos finos, turbiditos síltico-argilosos e depósitos hemipelágicos-pelágicos ricos em matéria orgânica, argila ou carbonato. Os atributos paleobiológicos, sedimentológicos e geoquímicos destas rochas variam segundo uma periodicidade correlacionável com os principais ciclos de Milankovitch (excentricidade, obliqüidade e precessão) e expressam ciclos de dissolução, diluição, oxi-redução e produtividade primária. A interpretação bioestratigráfica e cicloestratigráfica tornou possível reconhecer quatro importantes eventos erosivos: neocenomaniano, eoturoniano, meso-neoturoniano e pós-turoniano, responsáveis pela pouca espessura dos andares Cenomaniano e Turoniano no Atlântico Sul. Adicionalmente, foram reconhecidos dois importantes eventos transgressivos, o mais antigo no neocenomaniano-eoturoniano, de caráter global; e o mais novo de idade mesoturoniana, registrado exclusivamente na parte setentrional do Oceano Atlântico Sul. Tais eventos resultam de modificações nos padrões de circulação oceânica induzidas pela separação da porção equatorial da América do Sul do continente africano, e de alterações nas taxas de soerguimento da cadeia meso-oceânica e de espalhamento do fundo oceânico. A integração do estudo ao microscópio eletrônico e da análise quantitativa dos nanofósseis, dados de isótopos de carbono e oxigênio da fração carbonática, COT e teor de CaCO3 realizados em diferentes fácies e contextos deposicionais, permitiu identificar os padrões de comportamento destes parâmetros frente aos ciclos de produtividade, oxi-redução e dissolução. Os poços DSDP-364 e DSDP-356 apresentam um padrão de sedimentação cíclica com alternância de carbonatos de cor clara e folhelbos escuros. As assembléias oligotáxicas de nanofósseis reconhecidas nos carbonatos do poço DSDP-356 resultam da dissolução de espécies menos resistente. A dissolução da fração fina do carbonato foi induzida pela degradação da grande quantidade de matéria orgânica. acumulada nos estratos adjacentes. As camadas carbonáticas do poço DSDP 364 possuem uma alta proporção de nanofósseis bem preservados e com alta diversidade, equanto que as camadas escuras são caracterizadas por teores de carbono orgânico baixo-moderado e carbonato reduzido, o 13C mais positivo e ausência de nanofósseis ou assembléias ,monoespecíficas destes constituintes. O 13C mais pesado reflete o enriquecimento de 13C durante eventos de alta produtividade. As alterações na taxa de produtividade de carbonato na plataforma, relacionadas a mudanças no influxo continental de sedimentos argilosos e nutrientes, constituem-se no principal mecanismo de controle na formação dos pares de margalcarbonato (Bacia de Sergipe) e folhelhos/margas (Bacia de Santos). A sucessão de folhelhos negros e argilitos depositados no fundo da Bacia de Angola reflete mudanças na produtividade primária e nas condições de oxi-redução controladas pelo influxo continental. Os depósitos rítmicos do Oceano Atlântico Sul localizam-se ao norte da barreira oceanográfica formada pelas elevações de Rio Grande e Walvis, sendo geneticamente associados à existência de condições oceanográficas e climáticas propícias à geração e preservação de carbonatos e folhelhos negros. A configuração paleogeográfica dos continentes africano e sul-americano moldou um padrão de circulação oceânica que permitiu o estabelecimento de condições de temperatura, nível trófico e balanço de oxigênio (consumo versus suprimento) adequadas à formação de carbonatos e folhelhos negros. Entretanto, o caráter periódico destes depósitos demonstra controle climático, no qual determinadas faixas latitudinais são caracterizadas pela alternância rítmica de fases úmidas e secas moduladas pelos ciclos orbitais. Nos períodos úmidos, a elevação do influxo continental e da produtividade primária propiciaram a formação dos folhelhos negros (Bacias de Angola e Platô de São Paulo) ou rnargas nas seções dominantemente carbonáticas (Bacia de Sergipe). Durante a fase seca desenvolveram-se as camadas ricas em carbonato biogênico, seja ele de origem pelágica (bacias de Santos e Angola) ou plataforma (Bacia de Sergipe). As curvas do o180 representam variações na intensidade e no volume das correntes oceânicas de águas frias e quentes na região austral do Oceano Atlântico Sul (Platô da Malvinas; DSDP-51) e na parte setentrional deste oceano (bacias de Sergipe e Angola; poços SE-1 e DSDP-364). No Platô das Malvinas durante o rnesoturoniano observa-se urna maior influência de águas quentes, provavelmente corno reflexo da diminuição da cornpartirnentação do Oceano Atlântico e maior influência das águas oceânicas de origem tetiana. Em contrapartida, existe urna tendência de resfriamento das águas na parte setentrional. / This study verifies the existence of orbital-climatically driven cycles in the Upper Cenomanian - Turonian deposits of the Brazilian margin and oceanic basins of the South Atlantic Ocean. The integration o f the biostratigraphic and paleoecological study of calcareous nannofossil and geochemical data, associated with detailed cyclostratigraphic analyses, have, made possible to quantify the time span of different marine sections of the South Atlantic Ocean, and to propose a genetic model for the origin of the rhythrpic deposits. Two basins on the continental margin of Brazil (Sergipe and Santos basins) and four DSDP sites (Angola Basin, DSDP-364 and DSDP-530A; São Paulo Plateau, DSDP-356; Malvinas Plateau, DSDP-511) have been investigated. Except for the section registered in well DDDP-511, the others are characterized by rhythmites constituted by fine calciturbidites, silic-argillarceous turbidites, black shales and hemipelagic-pelagic deposits. The paleobiological,, sedimentological, and geochemical attributes of these rocks were sensitive to the orbit cycles (eccentricity, obliquity and precession). These orbital variations lead to sedimtary cycles by oscillating the organic primary productivity (productivity cycles), the supply of terrignous influx (dillution cycles), carbonate dissolution (dissolution cycles) and changes in redox çonditions (redox cycles). The small thickness of the Upper Cenomanian - Turonian in the South Atlantic Ocean is related to four erosive events. These occurred respectively in the late Cenomanian - early Turonian (Biozones UC-5/UC-6), mid-Turonian (Biozones UC-6b and UC-7) and pós-Turoniam. In addition, two important transgressive events have been recognized; the global event late, cenomanian - early Turonian (Biozones UC-5c/UC-6a), and a midTuronian event (Biozones UC-8), exclusively registered in the northern part of the South Atlantic Ocean. Such events resulted from modifications in oceanic circulation pattems induced by the break-up of the equatorial portion of South America from Africa, and from changes in the uplift rates of the mid-oceanic ridge and spreading rate of the oceanic bottom. The integration of the SEM study and quantitative analyses of nannofossils with data on carbon and oxygen isotopes, TOC and CaCO3 content, performed on different depositional settings and facies, has made it possible to identify the behavior pattern of these parameters in response to productivity, redox and dissolution cycles. The DSDP-364 and DSDP-356 wells show cyclic sedimentation pattems involving light nannofossil chalks and dark mudstones. The oligotaxic assemblages of nannofossils recognized in the chalks of the DSDP-356 can be explained as dissolution of non-resistant nannofossil species. The fine carbonate is dissolved due to organic matter degradation from adjacent organic-rich layers. The limestones of DSDP-364 have a higher proportion of well-preserved and high-diversity nannofossil assemblages, whereas the dark layers are characterized by moderate TOC, lower carbonate content, heavier S13C values and nannofossil absence or nannofossil oligotaxic assemblages. The isotopic carbon shifts toward positive values demonstrate that carbonate was enriched in 13C during productivity increase. Oscillation in platform carbonate productivity, related to changes in continental run-off and fluctuations of primary productivity, was the main controlling mechanism on the formation of limestone/marlstone couplets in Sergipe Basin (carbonate dominated system), and black shales/marlstones in Santos Basin (siliciclastic dominated system). The black shales/mudstones sequence deposited in the deeper part of the Angola Basin (DSDP530A) reflect changes in primary productivity and redox conditions in response to run-off variations. These rythimic deposits are primarily located in the South Atlantic Ocean, north of the oceapographic barrier fofllled by the Rio Grande and Walvis Ridges. The paleogeographic configuration of the African and South-American continents has molded a pattern of oceanic circulation that allowed the establishment of temperature gradients trophic levels, anel oxygen balance (consumption vs. supply) suitable to the formation and preservation of black shales and carbonates. The periodic character of these deposits demonstrates climatic control, where certain latitudinal belts are characterized by the alternance of wet and dry phases modulated by orbital cycles. During wet periods, the rise of the continental inflow and primary productivity favored the formation of black shales (Angola Basin and São Paulo Plateau) or marlstones in predominantly carbonaceous sections (Sergipe Basin). During the dry phase, layers rich in biogenic carbonate developed, either from a pelagic origin (Santos and Angola basins) or from a carbonate platform (Sergipe Basin). The 18O curves in the Malvinas Plateau (DSDP-511) and Sergipe and Angola basins (SE-1, DSDP-364) record variations in the intensity and volume of oceanic currents of cold and warm water masses in the South Atlantic Ocean. In the southem (Austral region) a negative 18O trend suggests a greater influence of warm waters during the mid-Turonian due to the increase of oceanic circulation with mixing of Tethyan water masses. In northem of South Atlantic, the 18O curve indicates a cooling trend.

Estudos paleoceanográficos são baseados em indicadores indiretos, ou seja, informações sedimentológicas, paleontológicas e geoquímicas que refletem as condições ambientais dos oceanos no passado geológico. Processos tafonômicos como a dissolução podem enviesar a informação contida nestes indicadores. Porém, quando corretamente identificada, a dissolução pode se tornar uma ferramenta para caracterizar mudanças oceanográficas, como variações na distribuição das massas d’água e a acidificação dos oceanos. O objetivo deste estudo é entender como ocorre este enviesamento, identificar indicadores que determinam a presença ou ausência da dissolução e identificar alterações oceanográficas no Quaternário tardio da Bacia de Pelotas em função deste processo. Esta tese compreende várias etapas, incluindo a realização de experimentos de dissolução em varias espécies de foraminíferos provenientes do oeste do Atlântico Sul, a comparação entre dados de fauna de foraminíferos planctônicos de sedimento com as condições ambientais do oceano Atlântico Sul e, finalmente, as análises de testemunhos do Quaternário tardio da Bacia de Pelotas (foraminíferos, cocolitoforídeos, teor de carbonato, granulometria, δ18O, AMS 14C). Os experimentos geraram um ranking de susceptibilidade à dissolução para foraminíferos, identificando Orbulina universa e Hoeglundina sp. como bons indicadores de pouca dissolução, além de identificar a razão entre foraminíferos planctônicos e bentônicos como imprópria para indicar o grau de dissolução. A análise da fauna de foraminíferos planctônicos do Atlântico Sul identificou maior enviesamento por condições ambientais de fundo em áreas com massas d’água mais corrosivas provenientes do sul, bem como o viés observado nas espécies frágeis pode ser relacionado aos erros em estimativas de paleotemperaturas baseadas em censos de fauna. Baseado nos indicadores aqui elaborados, combinado com outros indicadores comuns, as alterações oceanográficas na Bacia de Pelotas indicam um aumento da dissolução em períodos glaciais em função do avanço da Água Antartica de Fundo e da Água Circumpolar Superior. Finalmente, na parte conceitual desta tese, é proposta uma definição de zona tafonômicamente ativa para sistemas pelágicos, que deve considerar a coluna d’água como seu limite superior. / Paleoceanographic studies are based on proxy data, i.e. sedimentological, paleontological and geochemical information that reflect the environmental conditions of the oceans in the geological past. Taphonomic processes such as dissolution may bias the information contained in these proxies. However, when correctly identified, dissolution can become a tool to characterize oceanographic changes, such as variations in the water masses distribution and acidification of the oceans. The purpose of this study is to understand how this bias occurs, to identify proxies that determine the presence or absence of dissolution and to identify late Quaternary oceanographic changes in the Pelotas Basin as a function of this process. This thesis comprises several stages, including dissolution experiments on several foraminifera species from the western South Atlantic, comparison between sediment plankton foraminifera fauna data with environmental conditions of the South Atlantic Ocean, and finally, the analyses of late Quaternary of the Pelotas Basin cores (foraminifera, coccolith, carbonate content, grain size, δ18O, and AMS 14C). The experiments generated a ranking of susceptibility to dissolution for foraminifera, identifying Orbulina universa and Hoeglundina sp. as good proxies of low dissolution, besides identifying the planktonic and benthic foraminifera ratio as inappropriate for indicating the degree of dissolution. The analysis of the planktonic foraminifera fauna of the South Atlantic identified greater bias due to bottom environmental conditions in areas with more corrosive water masses from the south, as well as the observed bias in fragile species may be related to errors in paleotemperature estimates based on fauna census counts. Based on the proxies developed here, and other indicators frequently used, the late Quaternary oceanographic changes in the Pelotas Basin indicate an increase of the dissolution in glacial periods due to the advance of Antarctic Bottom Water and Upper Circumpolar Deep Water. Finally, in the conceptual part of this thesis, a taphonomically active zone for pelagic systems is proposed, which should consider the water column as its upper limit.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2016-09-05T17:54:10Z No. of bitstreams: 1 Cruz, A.P.S Doutorado_2016.pdf: 5094588 bytes, checksum: c2d2f2c5452d77b62cfc4edc84e03851 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-05T17:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruz, A.P.S Doutorado_2016.pdf: 5094588 bytes, checksum: c2d2f2c5452d77b62cfc4edc84e03851 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geociências - Geoquímica. Niterói, RJ / A fim de determinar a influência da dinâmica das massas d'água no fornecimento de nutrientes para o Atlântico Equatorial Oeste e as interações continente-oceano foi analisado a concentração elementar de carbono, a composição isotópica da matéria orgânica (δ13C e δ15N), assim como a composição isotópica de foraminíferos bentônicos e planctônicos (δ13C e δ18O), além da concentração de fósforo total e carbonato no sedimento coletado na plataforma continental do Nordeste do Brasil. Durante os últimos 30kaAP foi possível identificar três diferentes fases relativas as modificações nas massas de água e no aporte de material proveniente do continente. Na primeira fase, o fornecimento de nutrientes foi baixo devido a mistura de massas d’água pobres em nutrientes (baixo δ13C bentônico), o qual promoveu uma redução no δ15N devido a redução do influxo de nutrientes para a zona fótica. A segunda fase mostrou uma drástica redução no δ15N e um aumento da entrada de material terrestre na região (aumento no C/N e baixo δ13C) devido ao deslocamento da ITCZ para sul, aumentando as taxas de precipitação no Nordeste do Brasil. Na terceira fase, o fornecimento de nutrientes para a zona fótica foi mais alta (alto δ13C dos planctônicos), levando ao aumento na produtividade da região e, consequentemente, a um aumento no δ15N sedimentar. Assim, pode-se dizer que as mudanças nas massas d’água tem uma larga influência no fornecimento de nutrientes dentro da nutriclina e que as variações no δ15N podem estar associadas ao fornecimento de nutrientes no oceano e pela entrada de material terrestre durante as mudanças climáticas abruptas. O aumento na precipitação e as mudanças na hidrodinâmica das correntes oceânicas influenciam diretamente na qualidade e quantidade de materiais que chegam aos oceanos. Durante o glacial (30-19ka AP), foi possível identificar uma mistura de fontes de materiais que se depositaram na área de estudo e uma redução da hidrodinâmica das correntes oceânicas levando a um aumento na acumulação de sedimentos finos na região, devido a redução do fluxo da CNB. Também foi possível evidenciar uma redução da temperatura da superfície do mar (TSM) e um aumento da salinidade ligados a expansão do volume de gelo e a aumento das taxas de evaporação. O H2 (26-24kaAP) apresentou um pico de aquecimento oceânico e valores máximos de salinidade devido ao colapso da AMOC, o qual provocou uma maior concentração de calor no oceano sul, alterando o ciclo hidrológico pela mudança na posição da ITCZ. A hidrodinâmica, durante o deglacial, foi marcada por um maior transporte de materiais para o oceano profundo, o qual resultou em um aumento no tamanho do grão durante este período. A TSM e a salinidade apresentaram altos valores, principalmente, durante a primeira fase do H1 (17,4-16kaAP), indicando uma concentração de calor e salinidade no oceano sul. Na segunda fase (16-14,4KaAP), ocorreu um aumento considerável no aporte de terrígenos e uma redução na TSM e na salinidade, corroborando com o início do reestabelecimento da circulação meridional do Atlântico e o deslocamento da ITCZ para áreas mais próximas ao Equador. O YD apresentou um aumento no aporte terrígeno e uma redução inicial da TSM e da salinidade, com um posterior aumento. O Holoceno foi caracterizado por um aumento significativo no tamanho do grão devido a maior umidade e hidrodinâmica ocorrida neste período. No entanto, um aumento significativo no tamanho do grão foi evidenciada durante o evento 8,2kaAP, o qual aumentou a hidrodinâmica local devido as maiores taxas de precipitação. Além disso, houve uma redução na TSM e na salinidade devido ao aumento das taxas de precipitação em relação a evaporação, promovendo maior entrada de águas frias e menos salinas no oceano. / In order to analyze the influence of the water masses dynamic in the nutrients supply to the western equatorial Atlantic and the land-ocean interactions was analyzed the elemental concentration of carbon isotopic composition of organic matter (δ13C and δ15N), benthic and planktonic foraminifera (δ13C and δ18O), the total phosphorus and carbonate concentration in sediment recovery on the continental slope off Northeastern Brazil. Over the past 30kaBP was possible to identify three different phases related to water masses distribution and the input of land material. In the first stage, the nutrient supply was low due to the mixing of water masses nutrient-poor (low benthic δ13C), promoting a reduction on δ15N signal due the reduction in nutrient influx. The second stage showed a drastic decrease in δ15N and an increase of terrigenous input (high C/N and Corg values and low δ13Corg signal) as consequence of the southward displacement of Intertropical Convergence Zone, which promoted an increase in the moisture at Northeastern Brazil. During the third stage, the nutrient supply was higher in the photic zone (high planktonic δ13C), leading to increase the productivity of that region, increasing the sedimentary δ15N. Thus, we argue that water masses changes have a large influence in nutrient influx within the nutricline and these variations in δ15N could be associated with the ocean nutrient supply and terrigenous input during abrupt climate changes. The increase in precipitation and changes in ocean hydrodynamics have influence in the quality and quantity of material that arrives in the oceans. During the glacial, it was possible to identify a mixture of source materials and a reduction of the ocean hydrodynamic, leading to an increase in the accumulation of silt due to reduction of the CNB flow. It was also possible to show a reduction in sea surface temperature (SST) and increasing salinity due to the expansion of ice volume and the increase in evaporation. The H2 (26-24kaBP) showed a peak of ocean warming and maximum salinity values due to the AMOC collapse, which caused a greater concentration of heat in the Southern Ocean, altering the hydrological cycle by displacement of the ITCZ. The hydrodynamic during deglacial was marked by a larger materials input for the deep ocean, which resulted in an increase in grain size during this period. The SST and salinity showed higher values during the first phase of H1 (17.4-16kaBP), indicating a concentration of the heat and salinity in the Southern Ocean. In the second phase (16-14.4KaBP), there was a considerable increase in terrigenous intake and a reduction in SST and salinity, corroborating the beginning of the reestablishment of the southern Atlantic circulation and the displacement of the ITCZ to areas closer to the Equator. The YD experienced an increase in the terrigenous contribution and an initial reduction of SST and salinity, with a subsequent increase in the end of this event. The Holoceno was characterized by a significant increase in grain size due to high moisture and hydrodynamic occurred during this period. However, a significant increase in grain size was observed during 8.2kaAP event, which increased the hydrodynamic due to the larger precipitation rates. In addition, there was a reduction in the SST and salinity due to increased precipitation rates relative to evaporation, promoting greater incoming of cold and less saline water in the ocean.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-09-26T16:37:19Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aline Roberti da Silva.pdf: 3265958 bytes, checksum: 1613e551abbb25858a5f297c7609135f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-26T16:37:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Aline Roberti da Silva.pdf: 3265958 bytes, checksum: 1613e551abbb25858a5f297c7609135f (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / Para a realização deste trabalho foram analisadas amostras sedimentares superficiais coletadas por box core e van Veen e distribuídas na área adjacente entre as bacias de Campos e de Santos, em especial próximo à região de Cabo Frio. O objetivo do trabalho foi caracterizar a distribuição das espécies de foraminíferos planctônicos recentes, relacionando-a às condições oceanográficas locais, o que pode favorecer trabalhos de reconstruções paleoceanográficas. As condições oceanográficas consideradas foram profundidade da coluna de água, temperatura da superfície do mar (TSM) e salinidade. A região estudada é influenciada por duas massas de água que constituem a Corrente do Brasil, sendo a Água Tropical (AT) superficial, quente, salina e oligotrófica e a Água Central do Atlântico Sul (ACAS) profunda, fria, com menor salinidade e alta produtividade. A predominância destas diferentes massas de água influencia a distribuição de determinadas espécies de foraminíferos planctônicos. Próximo a Cabo Frio ocorre o fenômeno de ressurgência costeira que favorece a subida da ACAS devido ao deslocamento da AT da região. Foram identificadas 31 espécies de foraminíferos planctônicos, mas apenas 14 delas apresentaram abundâncias relativas que contribuíram para o entendimento da influência das diferentes massas de água. Houve dominância da espécie Globigerinoides ruber, seguida de Globigerinita glutinata, Globoturborotalia rubescens e Globigerina bulloides. G. ruber e G. rubescens são características de águas quentes e oligotróficas o que as tornariam representantes da AT na região e G. glutinata e G. bulloides, de águas frias e ricas em nutrientes, sendo representantes da ACAS. Destas, apenas G. ruber foi encontrada mais abundantemente longe da costa e da região de ressurgência. A profundidade e a TSM se correlacionaram com o aumento da densidade de indivíduos e da riqueza de espécies e foram os fatores que mais influenciaram a distribuição de foraminíferos planctônicos. A análise de agrupamento separou as amostras em dois grupos, um próximo à costa e, consequentemente, à região de ressurgência, que apresentou maior contribuição de espécies correlacionadas à ACAS e menor contribuição de espécies de águas quentes, e o outro, em maiores profundidades e mais afastado da região de influência da ressurgência, que apresentou maior contribuição de espécies características da AT e menor contribuição de espécies de águas frias. Assim, a distribuição espacial de foraminíferos planctônicos identificada neste trabalho se apresentou significativamente relacionada às condições oceanográficas determinadas pela influência das massas de água. / In this work, we analyzed superficial sedimentary samples collected by box core and van Veen and distributed in the adjacent area between Campos and Santos basins, especially near Cabo Frio region. The objective was to characterize the distribution of recent planktonic foraminifera species, relating them to local oceanographic conditions, which can help paleoceanographic reconstructions works. The oceanographic conditions considered were water depth, sea surface temperature (SST) and salinity. The study area is influenced by two water masses forming the Brazil Current, which are the Tropical Water (TW), superficial, warm, saline and oligotrophic water, and the South Atlantic Central Water (SACW), which is deep, cold, with low salinity and high productivity. The predominance of these different water masses influences the distribution of certain planktonic foraminifera species. Near Cabo Frio region occurs a coastal upwelling phenomenon that favors the rise of SACW with the TW displacement. We identified 31 planktonic foraminifera species, but only 14 of them had a relative abundance that contributed to understand the influence of the different water masses. There was dominance of Globigerinoides ruber species, followed by Globigerinita glutinata, Globoturborotalia rubescens and Globigerina bulloides. G. ruber and G. rubescens are oligotrophic warm waters characteristic species that make them representatives of TW in the region and G. glutinata and G. bulloides, that are cold and rich in nutrients waters characteristic species, being representatives of SACW. Between these species, only G. ruber was found more abundantly distant from the coast and the upwelling region. Water depth and SST were correlated with planktonic foraminifera density and species richness and were the principal factors affecting the species distribution. Cluster analysis separated the samples into two groups, one of them near the coast and, consequently, the upwelling region, with higher contribution of species correlated with SACW and lower contribution of warm water species, and the other one occurring in deeper waters and further of the upwelling influence region that had higher contribution of TW characteristic species and lower contribution from cold water species. Therefore, the spatial distribution of planktonic foraminifera identified in this work was significantly related to oceanographic conditions determined by the influence of water masses.

Uma abordagem multiproxy [n-alcanos, alquenonas, n-alcanóis, esteróis, carbono orgânico total (COT) e δ13C] foi utilizada em amostras de testemunho sedimentar de alta resolução para avaliar variações paleoclimáticas e paleoceanográficas na região da Plataforma Continental de Sudeste do Brasil ao longo do Holoceno Tardio. O modelo de idade, obtido através da análise de 14C, demonstrou que o testemunho representa os últimos 2900 anos. A partir dos marcadores, principalmente os moleculares orgânicos, foi possível observar quatro diferentes fases ao longo do testemunho, com eventos característicos de cada fase. A primeira fase, entre a base do testemunho e 1800 anos antes do presente (AP), apresentou as concentrações mais altas de marcadores moleculares terrígenos, valores mais altos de COT e da taxa de sedimentação, além de apresentar um aumento nos valores da temperatura da superfície do mar (TSM). Com isso, essa fase foi relacionada a um regime pluviométrico mais intenso no continente adjacente provavelmente relacionado ao dipolo de temperatura entre os oceanos Atlântico nordeste e sudoeste e mudanças na intensidade da Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS), influenciado principalmente pela frequência de eventos El Niño Oscilação Sul (ENOS) e deslocamento da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) para regiões mais ao sul. A segunda fase, entre 1800 e 1600 AP, foi associado a um período de regime hidrodinâmico mais intenso, com um meandramento mais vigoroso da Corrente do Brasil (CB), dificultando a deposição de sedimentos finos na região e causando os percentuais mais altos da fração areia nesse período. A terceira fase, entre 1600 e 600 anos AP, foi caracterizada por uma mudança do aporte regional de material terrígeno proveniente de regiões mais ao sul da área de coleta do testemunho, provavelmente Rio da Prata, e transportado pela Corrente Costeira do Brasil (CCB), indicado pela presença dos marcadores moleculares e pela diminuição da TSM. A quarta fase, entre 600 anos AP e o topo do testemunho, apresentou um aumento gradual de marcadores marinhos e diminuição mais acentuada da TSM. Esse comportamento está relacionado a intensificação dos eventos de ressurgência na região entre a Ilha de São Sebastião e Cabo Frio, causada por regimes de vento NE e pela formação de meandros da CB. Os períodos correspondentes aos eventos Medieval Climate Change e Little Ice Age não apresentaram variações dos marcadores ou da TSM no testemunho analisado. / A multiproxy approach [n-alkanes, alkenones, n-alkanols, sterols, total organic carbon (TOC) and δ13C] was used in samples of a high resolution sediment core to evaluate paleoclimatic and paleoceanographic variations in the continental shelf region of Southeastern Brazil along the Late Holocene. The age model, obtained through the 14C analysis, demonstrated that the core represents the last 2900 years. Using the markers, especially the organic molecular ones, it was possible to observe four different phases along the core, with characteristic events of each phase. The first phase, between the base of the core and 1800 years before present (BP), presented the highest concentrations of terrigenous molecular markers, the highest values of TOC and sedimentation rate, in addition to an increase in the sea surface temperature (SST) values. This phase was related to a more intense pluviometric regime in the adjacent continent, probably related to the temperature dipole between the northeast and southwest Atlantic oceans and changes in the South Atlantic Convergence Zone (SACZ) intensity, mainly influenced by the frequency of El Niño-Southern Oscillation (ENSO) events and displacement of the Intertropical Convergence Zone (ITCZ) to more southern regions. The second phase, between 1800 and 1600 BP, was associated to a more intense hydrodynamic period, with a more vigorous meander of the Brazilian Current (BC), making the deposition of fine sediments difficult in the region and causing the highest percentages of the sand fraction in this period. The third phase, between 1600 and 600 years BP, was characterized by a change in the regional supply of terrigenous material, where it would come from regions further south from the sampling core area, probably Rio de la Plata, and transported by Brazilian Coastal Current (BCC), indicated by the presence of molecular markers and decreased of SST. The fourth phase, between 600 years AP and the top of the core, showed a gradual increase of marine markers and a more pronounced decrease of SST. These results are related to the intensification of resurgence events in the region between São Sebastião Island and Cabo Frio, caused by NE wind regimes and CB meander formation. The periods corresponding to the events Medieval Climate Change and Little Ice Age did not present variations of the markers or the SST in the analyzed core.

Proxies geoquímicos (n-alcanos, alquenonas, GDGTs, δ13C, Fe/Ca e Ti/Ca), obtidos em amostras de um testemunho sedimentar, foram utilizados para avaliar as mudanças paleoclimáticas e paleoceanográficas na região da Plataforma Continental de São Sebastião ao longo do Holoceno Tardio. O modelo de idade, obtido através da análise conjunta dos métodos de 210Pb e 14C, demonstrou que testemunho aqui estudado cobre os últimos 1500 anos. A avaliação dos marcadores terrígenos permitiu a identificação das mudanças na drenagem e erosão continental, as quais estão relacionadas às alterações no regime de precipitação do continente adjacente. Variações ao longo do tempo na temperatura da superfície do mar foram relacionadas às mudanças no regime de ventos predominante, os quais são responsáveis por um aumento ou uma redução da frequência dos eventos de ressurgência. Já as mudanças nos valores de temperatura de subsuperfície foram relacionadas com a entrada e saída da Água Central do Atlântico Sul próxima às regiões costeiras, e com os processos de mistura na coluna d\'água. As variações na temperatura média do ar (TMA), por sua vez, provavelmente estiveram relacionadas com mudanças na irradiação total solar. Períodos representados pelos valores mais elevados de TMA correspondem aos períodos de máxima irradiação solar conhecidos como Máxima Medieval (1100 a 1250 DC) e Máxima Moderna (1950 - presente) e o período representado pelos menores valores de TMA coincide com o período de mínima solar conhecido como Spörer. Além disso, foi possível observar uma redução na entrada de material terrígeno para a plataforma continental durante a Anomalia Climática Medieval. Em contrapartida, o período que corresponde a Pequena Era do Gelo foi caracterizado por um aumento da contribuição terrígena. No geral, foi possível observar que o gradiente de temperatura da superfície do mar entre o Oceano Atlântico Norte e o Atlântico Sul parece desempenhar um papel importante desencadeando ou amplificando as mudanças climáticas observados nos trópicos. Este dipolo de temperatura pode ocasionar mudanças na posição da Zona de Convergência Intertropical e no regime de ventos predominantes, que por sua vez irão influenciar, direta e indiretamente, nas mudanças na circulação marinha de superfície e no regime de chuvas da região. / Geochemical proxies (n-alkanes, alkenones, GDGTs, δ13C, Fe / Ca and Ti / Ca) were used to evaluate the paleoclimatic and paleoceanographic changes in the Continental Shelf of São Sebastião during the Late Holocene. The age model, obtained through the combined analyses of 210Pb and 14C methods, indicated that the core used in this study covers the last 1500 years. Variations in the sea surface temperature may be related to changes in the prevailing winds, which in turn are responsible for an increase or reduction in the frequency of the upwelling events. Changes in subsurface temperature values can be related to the presence of the South Atlantic Central Water near the coastal regions, and the mixing processes in the water column. Changes in mean air temperature (MAT), in turn, are probably related to fluctuations in total solar radiation, since periods represented by higher values of MAT correspond to the periods of maximum solar irradiation known as Medieval (1100-1250 AD) and Modern Maximum (1950 - present). While the period represented by the lower MAT values can be linked to the solar minimum period known as Spörer. The evaluation of terrigenous markers allowed the identification of variations in the drainage and continental erosion, which in turn are related to changes in the precipitation of the adjacent continent. Furthermore, the Medieval Climate Anomaly was characterized by a decrease in the terrigenous input, while the Little Ice Age could be characterized as a period of increased terrestrial contribution. Overall, it was observed that the sea surface temperature gradient between the North Atlantic and the South Atlantic Oceans appears to play an important role in triggering or amplifying climate change observed in the tropics. This temperature dipole can cause changes in the position of the Intertropical Convergence Zone and the direction of prevailing winds, which in turn will influence, directly and indirectly, the marine circulation and the rainfall.

A Margem Equatorial Brasileira (MEB) é uma área de extrema importância para os estudos paleoceanográficos e paleoclimáticos do Atlântico Equatorial, mas que ainda possui um vasto campo para pesquisa. Este trabalho visa aprimorar a compreensão desta importante região, fornecendo uma interpretação paleoceanográfica para a evolução sedimentar das Bacias do Ceará e de Barreirinhas no Cenozoico, a partir de uma análise sismoestratigráfica. Foram analisadas linhas de sísmica multicanal e informações de poços de exploração petrolífera para a construção de um modelo de evolução deposicional para as duas bacias. Este modelo foi criado a partir da análise dos registros sísmicos e de técnicas de sismoestratigrafia e mapeamento de horizontes. Como resultados, identificaram-se cinco marcadores cronoestratigráficos e definiram-se duas fases distintas: (1) o Paleógeno e (2) o Neógeno + Quaternário. Durante o Paleógeno, a sedimentação passa a ter maior influência oceânica, com a sedimentação de desenvolvendo em um clima quente e úmido, e ainda controlada por uma circulação de superfície e de fundo ainda muito restritas. Durante o Neógeno e Quaternário, a Corrente Norte do Brasil (CNB) e a Corrente de Contorno Oeste Profunda passaram a atuar efetivamente na MEB, remobilizando os sedimentos e erodindo os depósitos de águas profundas. Durante este período, foi também possível identificar o efeito das variações climáticas no aporte sedimentar nas bacias e na circulação, principalmente com enfraquecimento da CNB e da Célula de Revolvimento Meridional do Atlântico. / The Brazilian Equatorial Margin (BEM) is an area of extreme importance for the paloceanography and paleoclimatology of the South Atlantic although still with a wide field for research. The scope of this work is improve the comprehension of this important region, with the paleoceanographic interpretation for the sedimentary evolution of the Ceará and Barreirinhas basins in the Cenozoic through a seismic stratigraphic approach. Multichannel seismic lines and bore hole geophysical data were analyzed to the construction of a depositional model for both basins. This model was created using seismic stratigraphy and horizon mapping techniques. As results, five chronostratigraphical markers were identified and two distinct phases defined: (1) Paleogene and (2) Neogene + Quaternary. During the Paleogene, the sedimentation became more controlled by marine influence, developing in a time of warm and humid climate and surface and bottom currents still incipient. During the Neogene and Quaternary, the North Brazil Current (NBC) and the Deep Western Boundary Current became more important in the sediment transport, erosion and rework in the BEM. During this period, it was also possible to identify the climatic changes effect on the sediment supply for both basins, and also the paleocirculation variations, especially with the weakening of the NBC and the Atlantic Meridional Overturning Circulation.

The climatic history of the planet Earth is characterized by long- and short-term climatic variations. Oxygen isotopic data clearly shows how during the Cenozoic (from 65 Ma to the present) our planet shifted over time, from greenhouse to icehouse climate states up to the present. Along this progressive cooling, the record is dotted by rapid warming and cooling transient events, from which the causes are not yet fully understood. One problem with paleoceanographic reconstructions is that the older the event, the harder it is to find a sedimentary record in which the paleoclimatic proxies are preserved enough to be used with confidence. This work has the goal of illustrating the possibility to develop a new paleoenvironmental indicator based on the magnetic properties of magnetite crystals synthetized by magnetotactic bacteria. The sensibility of such crystals to small changes in dissolved oxygen content in the pore water and water column is well known, and can be exploited to reconstruct such changes from the sedimentary record. Qualitative information regarding this topic are defined in scientific literature, but, so far, no quantitative study has been performed. This is the first attempt to quantify the preservation of biogenic magnetite as a function of oxygenation state of waters, and is based on recent sediment extracted from cores collected in the coastal region of Rio de Janeiro (Saco do Mamanguá, Paraty). From these, where it was possible to obtain magnetic data relative to magnetite crystals together as well with as direct measurements of pore water chemistry. The results of this first attempt were used to analyze climatic and oceanographic conditions in two other sites, representative of key past environmental events during the Paleocene. The first case study was performed in a newly descripted sedimentary outcrop in central Turkey, of middle Eocene age, representative of a period of rapid warming (Middle Eocene Climatic Optimum, MECO). The second case study was done using material from a marine sediment core collected in the Ross Sea (Antarctica) that covers from the late Eocene to the Middle Miocene, a period that saw the onset of the modern, permanent ice sheet cover in the Antarctic continent. / A historia climática da Terra é caracterizada por variações climáticas de curto e longo prazo, com variações de condições, as vezes extremas. Dados de isótopos de oxigênio mostram claramente que durante o Cenozoico (desde 65 Ma até o presente) o nosso planeta passou de uma fase quente caracterizada por marcado efeito estufa (durante o Paleoceno) para um período progressivamente mais frio em direção ao presente. Ambos esses estados são caracterizados pela alternância de eventos transientes quentes e frios de relativa curta duração, sendo que destes a maioria ainda não é plenamente compreendida. Um dos principais problemas das reconstruções paleoceangráficas é que quanto mais antigo o evento mais difícil encontrar sequências sedimentares cujo registro de proxies paleoambientais seja preservado e confiável. Este trabalho visa explicitar a possibilidade de desenvolver um novo indicador paleoambiental, baseado em propriedades magnéticas de cristais de magnetita biosintetizados por bactérias magnetotáticas. Tais cristais biogênicos são notavelmente sensíveis a pequenas variações de oxigênio dissolvido na coluna de água e na agua intersticial entre os poros dos sedimentos marinhos, e essa sensibilidade pode ser explorada para reconstruir variações climáticas no registro sedimentar do passado. Informações qualitativas estão disponíveis na literatura cientifica mas, até agora, não existem estudos que quantifiquem essa relação. Esta primeira tentativa de quantificar a preservação de magnetita biogênica em função do estado de oxigenação de águas se baseia em testemunhos coletados na costa do estado do Rio de Janeiro (Saco do Mamanguá, Paraty), onde foi possível coletar dados magnéticos relativos aos cristais de magnetita biogênica concomitantemente a medidas diretas de química da água intersticial. Os resultados desse primeiro estudo foram aplicados para reconstruções de variações climáticas e oceanográficas em duas seções que registram importantes mudanças climáticas durante o Paleogeno. No primeiro caso, um afloramento localizado na Turquia central de idade Eocenica e representativo de um período de rápido aquecimento (Ótimo Climático do Eoceno Médio, Middle Eocene climatic Optimum, MECO). No segundo caso, um testemunho coletado no Mar de Ross (Antártica) que abrange o período entre o Eoceno superior e o Mioceno médio, durante o qual houve a formação da primeira cobertura de gelo permanente no continente antártico.

A taxonomia de foraminíferos planctônicos é fonte de discussões desde o início de sua utilização na paleoceanografia, havendo discordância tanto na sua classificação como identificação. Estudos genéticos em foraminíferos planctônicos identificaram a presença de mais de uma espécie dentro das espécies aceitas atualmente. Estas espécies possuem diferenças ecológicas entre si, tendo implicações para interpretações paleoceanográficas. A morfometria e isótopos de carbono e oxigênio foram escolhidos como uma alternativa mais acurada e reproduzível para identificação de variações morfológicas e para explorar a ecologia dos indivíduos estudados, respectivamente. Foram utilizadas amostras de sedimento da margem continental brasileira para explorar o potencial da morfometria como ferramenta paleoceanográfica. Foi possível observar a dominância do genótipo pink de Globigerinoides ruber na margem continental brasileira. Para Globigerinoides sacculifer, foi possível identificar comportamentos de migração vertical distintos entre os morfotipos identificados. Em Globorotalia menardii observa-se que as relações morfométricas-ambientais para o grupo todo se mantém quando a análise é feita separadamente em cada morfotipo, confirmando o potencial da correlação direta da morfometria com variáveis ambientais. Já em Globigerinella siphonifera, a diferença morfológica é atribuída a presença de diferentes espécies e não a influências do ambiente sobre a morfologia. / Although taxonomy in planktonic foraminifera has been subject of debates since the beginning of its use in paleoceanography, disagreement in their classification and identification remains. Genetic investigations have identified the presence of more than one species for some of the species accepted nowadays. Hence, these species display ecological differences among them, resulting in implications for paleoceanographic interpretations. Morphometry and carbon and oxygen stable isotopes were chosen as a more precise and reproducible alternative to identify morphological variations and to explore the ecology of the specimens, respectively. Sediment samples from the Brazilian Continental Margin were used to explore morphometry\'s potential as a paleoceanography tool. It was possible to observe the dominance of the pink genotype in Globigerinoides ruber at Brazilian continental margin. For Globigerinoides sacculifer, it was possible to identify distinct vertical migration behaviour in each identified morphotype. In Globorotalia menardii it is possible to observe that the morphometric-enviromental relations for the whole group is maintained when each morphotype is analysed separately, confirming the potential of direct correlations between morphometry and environmental variables. Meanwhile, in Globigerinella siphonifera the morphological difference is attributed to the presence of two different species and not to the influence of the environment on the morphology.