A presente pesquisa está centrada na interpretação das análises de palinofácies e de geoquímica orgânica realizadas em três perfis sedimentares (T1, T2 e T3) de zonas úmidas continentais influenciadas por diferentes regimes hidrológicos na faixa climática subtropical durante o Quaternário no sul do Brasil (Estado do Rio Grande do Sul) com o principal objetivo de demonstrar a utilidade dessas análises para a obtenção de dados paleoclimáticos e paleoambientais. A análise de palinofácies realizada nos testemunhos T1-Mina do Museu (7.963 anos antes do presente - AP) e T2-Mina Modelo (9.542 anos AP), provenientes de Ametista do Sul, e no testemunho T3-Iraí (10.586 anos BP), proveniente de Iraí, revelou um amplo domínio do Grupo Fitoclasto. Os Palinomorfos são o segundo grupo dominante e o Grupo Produto Amorfo é o menos abundante. Esse tipo de análise foi particularmente eficaz para as interpretações dos eventos de precipitação e de sucessão vegetacional em Ametista do Sul, porque o isolamento hidrológico desses alagados efêmeros de altitude torna-os muito sensíveis aos efeitos climáticos. As flutuações na profundidade da água foram inferidas a partir das concentrações dos elementos autóctones (especialmente Botryoccocus e outras algas), que predominam nos intervalos basais e tendem a diminuir progressivamente em direção ao topo. Pseudoschizaea, por sua vez, parece atuar como um marcador biológico de intervalos de transição. O aumento da frequência e da variedade dos esporomorfos terrestres nas camadas mais superficiais indica um aumento da diversidade vegetal e está relacionado ao processo de evolução sucessional da área. Para Ametista do Sul, os resultados permitiram determinar que as oscilações nos padrões de umidade resultaram em um padrão intermitente do nível de água dos alagados, o qual pode representar um reflexo de mudanças climáticas regionais ou, talvez, de mudanças em escala global relacionadas com os “eventos Bond”. Em Iraí, a fração orgânica melhor representada é constituída por elementos derivados de plantas terrestres, uma característica típica da matéria orgânica preservada em turfeiras Esse tipo de ambiente úmido nunca chegou a secar completamente, uma vez que os teores de umidade eram subsidiados por diferentes fatores, tais como o nível do lençol freático, as inundações do Rio Uruguai e a água da chuva. A ocorrência muito baixa de algas, contudo, indica que a profundidade da água não era suficientemente espessa para o desenvolvimento da biomassa algálica, embora o ambiente anóxico e redutor também possa ter limitado a expansão deste grupo. Os parâmetros organogeoquímicos foram particularmente úteis para interpretações de eventos de anoxia e de mudanças nos regimes hidrológicos dos sedimentos turfosos. Os teores de carbono orgânico total (COT) e enxofre total (ST) são mais altos na porção basal do perfil, diminuindo em direção ao topo, e podem estar relacionados ao regime hidrológico ou à interferência antrópica na dinâmica da paisagem. O teor anômalo de enxofre observado em uma das amostras de Iraí pode ser devido a uma fonte externa e talvez relacionado com a presença de fontes termais na região. A presente pesquisa tem potencial como uma referência moderna capaz de ser aplicada na reconstrução de paleoambientes continentais análogos associados a regiões alagadas em cinturões subtropicais. / The present research focuses on the interpretation of the palynofacies and organic geochemistry analyses performed on three sedimentary cores (T1, T2 and T3) from continental wetlands influenced by different hydrological regimes in the sub-tropical climatic belt during the Quaternary in southern Brazil (Rio Grande do Sul State), with the main goal of demonstrating the usefulness of these analyses for obtaining paleoclimatic and palaeoenvironmental data. Palynofacies analysis was performed for the cores T1-Mina do Museu (7963 years before present - BP) and T2-Mina Modelo (9542 years BP) from Ametista do Sul, and for the T3-Iraí core (10586 years BP) from Iraí and revealed a high dominance of the Phytoclast Group. The Palynomorph is the second most dominant group and the Amorphous Product is the least abundant group. This kind of analysis was particularly effective in the interpretations of rainfall events and vegetation succession in Ametista do Sul, because the hydrological isolation renders the ephemeral ponds at high altitude highly sensitive to climatic effects. The fluctuations in the water depth are inferred from the concentration of the autochthonous elements (especially Botryoccocus and other algae), which predominate in the basal intervals and tend to decrease progressively towards the top. Pseudoschizaea, in its turn, appears to act as a biological marker for transitional intervals. The increasing frequency and variety of the terrestrial sporomorphs in the topmost interval indicate an increased vegetal diversity and is most likely related to the process of successional evolution of the area. For Ametista do Sul, the results allowed to determine that the oscillations in the moisture pattern resulted in the intermittent feature of pond water level and this may reflect the regional climate changes or perhaps the global scale changes related to the Bond events. In Iraí, the better represented organic fraction consists of elements derived from terrestrial plants, a characteristic typical of organic matter preserved in peat bogs. This kind of wetland never dried completely, since the moisture content was subsidized by different factors, such as the groundwater, the flood events of the Uruguay River and the rainfall water. The very low occurrence of algae, however, indicates that the water was not deep enough for the development of algalic biomass, although the anoxic, reducing environment may also have limited the expansion of this group. The organic geochemistry parameters were particularly useful for interpretation of anoxia events and changes of hydrological regimes in the peaty sediment. The total organic carbon (TOC) and the total sulfur (TS) contents are higher in the basal portion of the profile, decreasing towards the top and could be linked to hydrologic regimes or to anthropogenic interference in the landscape dynamics. The anomalous TS content observed in one of the samples from Iraí might be due to an external source and perhaps related to the presence of thermal springs in the region. The present research has potential as a modern reference that can be applied in the reconstruction of past analogous continental paleoenvironments associated to wetland areas in subtropical belts.

A presente pesquisa está centrada na interpretação das análises de palinofácies e de geoquímica orgânica realizadas em três perfis sedimentares (T1, T2 e T3) de zonas úmidas continentais influenciadas por diferentes regimes hidrológicos na faixa climática subtropical durante o Quaternário no sul do Brasil (Estado do Rio Grande do Sul) com o principal objetivo de demonstrar a utilidade dessas análises para a obtenção de dados paleoclimáticos e paleoambientais. A análise de palinofácies realizada nos testemunhos T1-Mina do Museu (7.963 anos antes do presente - AP) e T2-Mina Modelo (9.542 anos AP), provenientes de Ametista do Sul, e no testemunho T3-Iraí (10.586 anos BP), proveniente de Iraí, revelou um amplo domínio do Grupo Fitoclasto. Os Palinomorfos são o segundo grupo dominante e o Grupo Produto Amorfo é o menos abundante. Esse tipo de análise foi particularmente eficaz para as interpretações dos eventos de precipitação e de sucessão vegetacional em Ametista do Sul, porque o isolamento hidrológico desses alagados efêmeros de altitude torna-os muito sensíveis aos efeitos climáticos. As flutuações na profundidade da água foram inferidas a partir das concentrações dos elementos autóctones (especialmente Botryoccocus e outras algas), que predominam nos intervalos basais e tendem a diminuir progressivamente em direção ao topo. Pseudoschizaea, por sua vez, parece atuar como um marcador biológico de intervalos de transição. O aumento da frequência e da variedade dos esporomorfos terrestres nas camadas mais superficiais indica um aumento da diversidade vegetal e está relacionado ao processo de evolução sucessional da área. Para Ametista do Sul, os resultados permitiram determinar que as oscilações nos padrões de umidade resultaram em um padrão intermitente do nível de água dos alagados, o qual pode representar um reflexo de mudanças climáticas regionais ou, talvez, de mudanças em escala global relacionadas com os “eventos Bond”. Em Iraí, a fração orgânica melhor representada é constituída por elementos derivados de plantas terrestres, uma característica típica da matéria orgânica preservada em turfeiras Esse tipo de ambiente úmido nunca chegou a secar completamente, uma vez que os teores de umidade eram subsidiados por diferentes fatores, tais como o nível do lençol freático, as inundações do Rio Uruguai e a água da chuva. A ocorrência muito baixa de algas, contudo, indica que a profundidade da água não era suficientemente espessa para o desenvolvimento da biomassa algálica, embora o ambiente anóxico e redutor também possa ter limitado a expansão deste grupo. Os parâmetros organogeoquímicos foram particularmente úteis para interpretações de eventos de anoxia e de mudanças nos regimes hidrológicos dos sedimentos turfosos. Os teores de carbono orgânico total (COT) e enxofre total (ST) são mais altos na porção basal do perfil, diminuindo em direção ao topo, e podem estar relacionados ao regime hidrológico ou à interferência antrópica na dinâmica da paisagem. O teor anômalo de enxofre observado em uma das amostras de Iraí pode ser devido a uma fonte externa e talvez relacionado com a presença de fontes termais na região. A presente pesquisa tem potencial como uma referência moderna capaz de ser aplicada na reconstrução de paleoambientes continentais análogos associados a regiões alagadas em cinturões subtropicais. / The present research focuses on the interpretation of the palynofacies and organic geochemistry analyses performed on three sedimentary cores (T1, T2 and T3) from continental wetlands influenced by different hydrological regimes in the sub-tropical climatic belt during the Quaternary in southern Brazil (Rio Grande do Sul State), with the main goal of demonstrating the usefulness of these analyses for obtaining paleoclimatic and palaeoenvironmental data. Palynofacies analysis was performed for the cores T1-Mina do Museu (7963 years before present - BP) and T2-Mina Modelo (9542 years BP) from Ametista do Sul, and for the T3-Iraí core (10586 years BP) from Iraí and revealed a high dominance of the Phytoclast Group. The Palynomorph is the second most dominant group and the Amorphous Product is the least abundant group. This kind of analysis was particularly effective in the interpretations of rainfall events and vegetation succession in Ametista do Sul, because the hydrological isolation renders the ephemeral ponds at high altitude highly sensitive to climatic effects. The fluctuations in the water depth are inferred from the concentration of the autochthonous elements (especially Botryoccocus and other algae), which predominate in the basal intervals and tend to decrease progressively towards the top. Pseudoschizaea, in its turn, appears to act as a biological marker for transitional intervals. The increasing frequency and variety of the terrestrial sporomorphs in the topmost interval indicate an increased vegetal diversity and is most likely related to the process of successional evolution of the area. For Ametista do Sul, the results allowed to determine that the oscillations in the moisture pattern resulted in the intermittent feature of pond water level and this may reflect the regional climate changes or perhaps the global scale changes related to the Bond events. In Iraí, the better represented organic fraction consists of elements derived from terrestrial plants, a characteristic typical of organic matter preserved in peat bogs. This kind of wetland never dried completely, since the moisture content was subsidized by different factors, such as the groundwater, the flood events of the Uruguay River and the rainfall water. The very low occurrence of algae, however, indicates that the water was not deep enough for the development of algalic biomass, although the anoxic, reducing environment may also have limited the expansion of this group. The organic geochemistry parameters were particularly useful for interpretation of anoxia events and changes of hydrological regimes in the peaty sediment. The total organic carbon (TOC) and the total sulfur (TS) contents are higher in the basal portion of the profile, decreasing towards the top and could be linked to hydrologic regimes or to anthropogenic interference in the landscape dynamics. The anomalous TS content observed in one of the samples from Iraí might be due to an external source and perhaps related to the presence of thermal springs in the region. The present research has potential as a modern reference that can be applied in the reconstruction of past analogous continental paleoenvironments associated to wetland areas in subtropical belts.

A presente pesquisa está centrada na interpretação das análises de palinofácies e de geoquímica orgânica realizadas em três perfis sedimentares (T1, T2 e T3) de zonas úmidas continentais influenciadas por diferentes regimes hidrológicos na faixa climática subtropical durante o Quaternário no sul do Brasil (Estado do Rio Grande do Sul) com o principal objetivo de demonstrar a utilidade dessas análises para a obtenção de dados paleoclimáticos e paleoambientais. A análise de palinofácies realizada nos testemunhos T1-Mina do Museu (7.963 anos antes do presente - AP) e T2-Mina Modelo (9.542 anos AP), provenientes de Ametista do Sul, e no testemunho T3-Iraí (10.586 anos BP), proveniente de Iraí, revelou um amplo domínio do Grupo Fitoclasto. Os Palinomorfos são o segundo grupo dominante e o Grupo Produto Amorfo é o menos abundante. Esse tipo de análise foi particularmente eficaz para as interpretações dos eventos de precipitação e de sucessão vegetacional em Ametista do Sul, porque o isolamento hidrológico desses alagados efêmeros de altitude torna-os muito sensíveis aos efeitos climáticos. As flutuações na profundidade da água foram inferidas a partir das concentrações dos elementos autóctones (especialmente Botryoccocus e outras algas), que predominam nos intervalos basais e tendem a diminuir progressivamente em direção ao topo. Pseudoschizaea, por sua vez, parece atuar como um marcador biológico de intervalos de transição. O aumento da frequência e da variedade dos esporomorfos terrestres nas camadas mais superficiais indica um aumento da diversidade vegetal e está relacionado ao processo de evolução sucessional da área. Para Ametista do Sul, os resultados permitiram determinar que as oscilações nos padrões de umidade resultaram em um padrão intermitente do nível de água dos alagados, o qual pode representar um reflexo de mudanças climáticas regionais ou, talvez, de mudanças em escala global relacionadas com os “eventos Bond”. Em Iraí, a fração orgânica melhor representada é constituída por elementos derivados de plantas terrestres, uma característica típica da matéria orgânica preservada em turfeiras Esse tipo de ambiente úmido nunca chegou a secar completamente, uma vez que os teores de umidade eram subsidiados por diferentes fatores, tais como o nível do lençol freático, as inundações do Rio Uruguai e a água da chuva. A ocorrência muito baixa de algas, contudo, indica que a profundidade da água não era suficientemente espessa para o desenvolvimento da biomassa algálica, embora o ambiente anóxico e redutor também possa ter limitado a expansão deste grupo. Os parâmetros organogeoquímicos foram particularmente úteis para interpretações de eventos de anoxia e de mudanças nos regimes hidrológicos dos sedimentos turfosos. Os teores de carbono orgânico total (COT) e enxofre total (ST) são mais altos na porção basal do perfil, diminuindo em direção ao topo, e podem estar relacionados ao regime hidrológico ou à interferência antrópica na dinâmica da paisagem. O teor anômalo de enxofre observado em uma das amostras de Iraí pode ser devido a uma fonte externa e talvez relacionado com a presença de fontes termais na região. A presente pesquisa tem potencial como uma referência moderna capaz de ser aplicada na reconstrução de paleoambientes continentais análogos associados a regiões alagadas em cinturões subtropicais. / The present research focuses on the interpretation of the palynofacies and organic geochemistry analyses performed on three sedimentary cores (T1, T2 and T3) from continental wetlands influenced by different hydrological regimes in the sub-tropical climatic belt during the Quaternary in southern Brazil (Rio Grande do Sul State), with the main goal of demonstrating the usefulness of these analyses for obtaining paleoclimatic and palaeoenvironmental data. Palynofacies analysis was performed for the cores T1-Mina do Museu (7963 years before present - BP) and T2-Mina Modelo (9542 years BP) from Ametista do Sul, and for the T3-Iraí core (10586 years BP) from Iraí and revealed a high dominance of the Phytoclast Group. The Palynomorph is the second most dominant group and the Amorphous Product is the least abundant group. This kind of analysis was particularly effective in the interpretations of rainfall events and vegetation succession in Ametista do Sul, because the hydrological isolation renders the ephemeral ponds at high altitude highly sensitive to climatic effects. The fluctuations in the water depth are inferred from the concentration of the autochthonous elements (especially Botryoccocus and other algae), which predominate in the basal intervals and tend to decrease progressively towards the top. Pseudoschizaea, in its turn, appears to act as a biological marker for transitional intervals. The increasing frequency and variety of the terrestrial sporomorphs in the topmost interval indicate an increased vegetal diversity and is most likely related to the process of successional evolution of the area. For Ametista do Sul, the results allowed to determine that the oscillations in the moisture pattern resulted in the intermittent feature of pond water level and this may reflect the regional climate changes or perhaps the global scale changes related to the Bond events. In Iraí, the better represented organic fraction consists of elements derived from terrestrial plants, a characteristic typical of organic matter preserved in peat bogs. This kind of wetland never dried completely, since the moisture content was subsidized by different factors, such as the groundwater, the flood events of the Uruguay River and the rainfall water. The very low occurrence of algae, however, indicates that the water was not deep enough for the development of algalic biomass, although the anoxic, reducing environment may also have limited the expansion of this group. The organic geochemistry parameters were particularly useful for interpretation of anoxia events and changes of hydrological regimes in the peaty sediment. The total organic carbon (TOC) and the total sulfur (TS) contents are higher in the basal portion of the profile, decreasing towards the top and could be linked to hydrologic regimes or to anthropogenic interference in the landscape dynamics. The anomalous TS content observed in one of the samples from Iraí might be due to an external source and perhaps related to the presence of thermal springs in the region. The present research has potential as a modern reference that can be applied in the reconstruction of past analogous continental paleoenvironments associated to wetland areas in subtropical belts.

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<p> Speleothems are calcium carbonate deposits, such as stalagmites, stalactites and flowstones, formed in a cave environment by loss of carbon dioxide from saturated groundwaters. Variations in the 18o/16o ratio of calcite are related to changes in depositional temperature provided that the speleothem formed in isotopic equilibrium with its seepage water (conditions characterised by slow coloss and no evaporation of seepage water). Variations in 18o/16o of the seepage water will also be reproduced in the calcite but allowance for this effect can be made if 18o/16o ratio of the source (ocean water) can be estimated (from deep sea sediment cores) and if the influence of temperature on 18o/16o ratio of precipitation at the site can be determined. Because cave temperatures closely approximate mean annual surface temperature, the axial 18o/16o record of a speleothem is therefore an indication of paleoclimate and of temperature change over the period of its growth. </p> <p> The frequency distribution of age measurements for several speleothems from an area may also be used as a paleoclimatic indicator because cold or glacial conditions above the cave will inhibit speleothem growth by freezing water at the surface and removing vegetation and soil cover, the main source of CO2 for the limestone dissolution-reprecipitation process. </p> <p> Pure, non-porous calcite speleothems from several limestone regions have been dated in this study by the 230Th/234U method, and in cases of uranium-rich speleothems, by the 231Pa/230Th method also. For ten such cases, examined, good agreement of ages determined by both dating methods was found. </p> <p> Relatively few deposits however, have shown deposition under isotopic equilibriwn conditions, due probably to the well-ventilated nature of the caves studied. </p> <p> The age distribution for speleothem from Cascade Cave on Vancouver Island, B.C., indicates growth during the mid-Wisconsin interstadial dated as 65 -30,000 yrs. B.P. Stable isotope profiles for two speleothems which grew over this period both show values of 18o/16o ratios of calcite which are significantly lower than calcite growing in the cave today. This is the first clearly-defined record of such an occurence (in previous work, 18o/16o of fossil speleothem was generally greater than modern). Using estimates of the change in 18o/16o of ocean water from a Pacific deep sea core, and the value determined by Dansgaard (1964) for the temperature dependence of 18o/16o of precipitation for oceanic sites, a realistic paleotemperature record is derived. The results indicate that temperatures at the Cascade Cave site were about 4.0°C , 64,000 yrs. ago· and gradually declined to 0°c by 35,000 yrs. ago. These data are consistent with the findings of Canadian workers from 14c and palynological studies of fossil organic matter in the area, and do not support the proposal by some American workers of a major glaciation occurring between 35 - 40,000 yrs. B.P. </p> <p> The age distribution for 140 analyses of 82 speleothems collected from caves in north-west England show abundant deposition during the periods 130 -90,000 yrs. B.P. and 13,000 yrs. B.P. to present, with limited growth over the periods > 350 -170,000 yrs. B.P. and 70 -35,000 yrs. B.P. No ages were found to lie within the periods 170 -140,000 yrs. B.P. and 35-15,000 yrs. B.P. These intervals are correlated to the Wolstonian and Devensian glaciations respectively. </p> <p> Only four speleothems were found to have grown in isotopic equilibrium with their seepage waters, and one of these showed periods of non-equilibrium deposition. In contrast to the Vancouver Island results, 18o/16o all ratios were found to be greater than or equal to modern, indicating that the apparent oceanic location of this site is not expressed in the on the value for temperature dependence of 18o/16o precipitation. </p> <p> An oxygen isotope profile for a flowstone dated between 126,000 and 109, 000 yrs. B.P. shows 18o/16o ratios commencing at values slightly lower than for modern calcite and shifting to still lower values at about 112, 000 yrs. B.P. This shift may indicate a cooling event perhaps carrelative with the isotope stage 5e-5d transition seen in the deep sea core record. A profile for a flowstone over the period 290 -190,000 yrs. B.P. shows excellent correlation to interglacial stages 9e and 7c seen in the deep sea core record, and a pronounced growth hiatus dated at about 250 210,000 yrs. B.P. correlates with glacial stage 8. These are the first speleothem results to show a climatic record beyond 200,000 yrs. B.P. </p> <p> The differences in 18o/16o behaviour for speleothems from the two locations (N .E. Pacific and ..E. Atlantic) are interpreted in terms of their relative proximity to the ocean, potential for exchange of water vapour and 'rainout' by airmasses moving towards the cave sites, and possibility of change in meteorological conditions (principally storm track) over the periods studied. </p> <p> In a subsidiary study, evidence for major sea level lowering during the Illinoian glaciation is recognised by age determinations on the calcite core of speleothems collected at 45m below present sea level from a 'blue hole' near Andros Island in the Bahamas. </p> <p> The possibility of applying the 234U/238U dating method to speleothem is also investigated in this work, by the analysis of modern calci tes and their seepage waters, using a new method for uranium extraction from groundwater. However the variations in 234U/238U ratios observed over short distances in the same cave demonstrate that estimation of initial fossil 234U/238U in the speleothem cannot simply be made by averaging modern ratios for the cave. </p> <p> Consideration is also given to the temperature dependent distribution of trace elements in calcite, particularly magnesium and strontium. Analyses of modern calcites and waters show that Mg incorporation is strongly temperature dependent whereas Sr is not. The possibility of using Mg variations in fossil speleothem as indication of temperature change is briefly examined but the results for one sample are found to be inconclusive. </p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)