Os sedimentos são de fundamental importância para estudos geomagnéticos, pois fornecem registros contínuos do campo magnético da Terra no passado. Variações na escala de tempo de 102-103 anos são ainda mal compreendidas em função da escassez de dados em alguns setores do globo. Na América do Sul o registro da orientação e intensidade do campo magnético é particularmente escasso, limitando-se a alguns dados do sudoeste da Argentina, com cobertura temporal de no máximo 24.000 anos. Com o objetivo de aprimorar o registro geomagnético da América do Sul, foram realizados estudos de magnetismo ambiental, paleomagnetismo e paleointensidade relativa em um testemunho de sedimento lamoso coletado no Platô de São Paulo (25,50°S e 46,63°W), o qual cobre o período entre 6.000 e 915 anos B.P. (before present) e tem uma taxa de sedimentação de 35.8 cm/ka. Os seguintes parâmetros magnéticos foram monitorados no testemunho IO7610: susceptibilidade magnética (), magnetização remanente anisterética (ARM), magnetização remanente isotermal (IRM) a 1000 mT e -300 mT [IRM1000mT, IRM-300mT], HIRM [Hard IRM= IRM1000mT IRM-300mT)/2], Razão-S [IRM-300mT/ IRM1000mT], ARM/IRM e IRM1000mT/. O controle da mineralogia magnética ao longo da sucessão sedimentar foi feito através de curvas termomagnéticas de alta e baixa temperatura, curvas de histerese, diagramas FORC e curvas ZFC. A principal contribuição para a susceptibilidade ao longo do IO7610 é devida aos minerais de argila, paramagnéticos. A contribuição relativa dos grãos ferromagnéticos tende a aumentar em direção ao topo. Três portadores magnéticos foram identificados ao longo do testemunho através das curvas de aquisição de IRM. O mais importante é a magnetida SD, que contribui com aproximadamente 85% da fração ferromagnética. As outras duas componentes magnéticas têm menor importância e correspondem à magnetita MD e à hematita. Foram identificadas importantes transições no comportamento e concentração dos minerais magnéticos em 4.800, 2.000 e 1.700 anos B.P. Essas mudanças podem ser atribuídas a duas diferentes fontes de sedimento, com base em modelos oceanográficos prévios: a plataforma continental da Argentina e a pluma do Rio da Prata. Variações da remanência natural e dos parâmetros de concentração dos minerais magnéticos indicam que esses sedimentos podem registrar de forma confiável o campo magnético no passado. Dados de paleointensidade foram obtidos através dois protocolos: (i) normalização clássica, pelos parâmetros , ARM10mT e IRM1000mT; e (ii) método pseudo-Thellier. O registro de paleointensidade obtido a partir do IO7610 apesar de apresentar alguma dispersão, mostra uma tendência de aumento da intensidade do campo entre 5.800 e 3.500 anos B.P. e uma tendência de diminuição da intensidade entre 1.200 e 915 anos PB. Tais tendências foram observadas nos modelos geomagnéticos e nos dados dos lagos da Argentina. Os dados direcionais para o testemunho também mostram alguma correlação com os outros dados disponíveis. Nossos resultados sugerem que os sedimentos da plataforma continental brasileira guardam potencialmente um bom registro do campo magnético do passado, e podem ser usados para melhorar a base de dados paleomagnéticos para a região. Além disso, as técnicas de mineralogia magnética se mostraram sensíveis às principais mudanças no contexto oceanográfico do Platô de São Paulo. / Sediments are invaluable targets for a better understanding of geomagnetic field variations, since they represent a continuous record of the ancient field. The secular variation (102-103 years) of the magnetic field is still poorly constrained due to the heterogeneous data distribution of fields direction and intensity throughout the globe. In South America directional and intensity data are even more scarce, being limited to the southwestern Argentina covering the last 24.000 years. In this work we performed a study of environmental magnetism, paleomagnetism and relative paleointensity in a piston core of muddy sediments collected at the São Paulo Plateau (25,50°S e 46,63°W) which covers ages between 6.000 and 915 years B.P. (before present) with a sedimentation rate of 35.8 cm/ky. The following magnetic parameters were monitored in core IO7610: magnetic susceptibility (), anhysteretic remanent magnetization (ARM), isothermal remanent magnetization (IRM) at 1000 mT and -300 mT [IRM1000mT, IRM-300mT], HIRM [Hard IRM= IRM1000mT IRM-300mT)/2], S-Ratio [IRM-300mT/ IRM1000mT], ARM/IRM e IRM1000mT/. Magnetic mineralogy control throughout the core was also monitored using thermomagnetic susceptibility analyses at high and low temperature, hysteresis loops, FORC diagrams and ZFC curves. The main contribution to the magnetic susceptibility throughout the core IO7610 arises from paramagnetic clay minerals. The relative contribution of ferromagnetic grains tends to increase towards the top. Three ferromagnetic carriers were identified throughout the sedimentary pile using IRM acquisition curves. The most important is SD magnetite, which contributes with about 85% of the ferromagnetic fraction. The other two magnetic components have smaller significance and correspond to MD magnetite and hematite. We have found important transitions in the behavior and concentration of magnetic carriers at 4.800, 2.000 and 1.700 years B.P. These changes can be attributed to two different sources of sediments according to previous oceanographic models: the Argentinean continental shelf and the plume of the La Plata river. Variations of natural remanence and parameters of concentration of magnetic minerals indicate that these sediments can be reliable records of the ancient field. Relative paleointensities were thus estimated using two protocols: (i) classic normalization, using parameters , ARM10mT e IRM1000mT; and (ii) pseudo-Thellier method. The paleointensity record obtained from IO7610 core is somewhat scattered but still shows increasing trends between 5.800 and 3.500 years B.P. and a decrease in intensity from 1.200 and 915 years B.P. Such trends were noted in the current geomagnetic models and in the record from Argentinean lakes. Directional data for the core also show a fair agreement with the data available for the Argentinean cores. Our results suggest that the shelf sediments of the Brazilian coast can be used to improve the paleomagnetic database in the region. Moreover, the magnetic mineralogy techniques have shown to be sensitive to the major paleoceanographic changes in the São Paulo Plateau.

Os sedimentos são de fundamental importância para estudos geomagnéticos, pois fornecem registros contínuos do campo magnético da Terra no passado. Variações na escala de tempo de 102-103 anos são ainda mal compreendidas em função da escassez de dados em alguns setores do globo. Na América do Sul o registro da orientação e intensidade do campo magnético é particularmente escasso, limitando-se a alguns dados do sudoeste da Argentina, com cobertura temporal de no máximo 24.000 anos. Com o objetivo de aprimorar o registro geomagnético da América do Sul, foram realizados estudos de magnetismo ambiental, paleomagnetismo e paleointensidade relativa em um testemunho de sedimento lamoso coletado no Platô de São Paulo (25,50°S e 46,63°W), o qual cobre o período entre 6.000 e 915 anos B.P. (before present) e tem uma taxa de sedimentação de 35.8 cm/ka. Os seguintes parâmetros magnéticos foram monitorados no testemunho IO7610: susceptibilidade magnética (), magnetização remanente anisterética (ARM), magnetização remanente isotermal (IRM) a 1000 mT e -300 mT [IRM1000mT, IRM-300mT], HIRM [Hard IRM= IRM1000mT IRM-300mT)/2], Razão-S [IRM-300mT/ IRM1000mT], ARM/IRM e IRM1000mT/. O controle da mineralogia magnética ao longo da sucessão sedimentar foi feito através de curvas termomagnéticas de alta e baixa temperatura, curvas de histerese, diagramas FORC e curvas ZFC. A principal contribuição para a susceptibilidade ao longo do IO7610 é devida aos minerais de argila, paramagnéticos. A contribuição relativa dos grãos ferromagnéticos tende a aumentar em direção ao topo. Três portadores magnéticos foram identificados ao longo do testemunho através das curvas de aquisição de IRM. O mais importante é a magnetida SD, que contribui com aproximadamente 85% da fração ferromagnética. As outras duas componentes magnéticas têm menor importância e correspondem à magnetita MD e à hematita. Foram identificadas importantes transições no comportamento e concentração dos minerais magnéticos em 4.800, 2.000 e 1.700 anos B.P. Essas mudanças podem ser atribuídas a duas diferentes fontes de sedimento, com base em modelos oceanográficos prévios: a plataforma continental da Argentina e a pluma do Rio da Prata. Variações da remanência natural e dos parâmetros de concentração dos minerais magnéticos indicam que esses sedimentos podem registrar de forma confiável o campo magnético no passado. Dados de paleointensidade foram obtidos através dois protocolos: (i) normalização clássica, pelos parâmetros , ARM10mT e IRM1000mT; e (ii) método pseudo-Thellier. O registro de paleointensidade obtido a partir do IO7610 apesar de apresentar alguma dispersão, mostra uma tendência de aumento da intensidade do campo entre 5.800 e 3.500 anos B.P. e uma tendência de diminuição da intensidade entre 1.200 e 915 anos PB. Tais tendências foram observadas nos modelos geomagnéticos e nos dados dos lagos da Argentina. Os dados direcionais para o testemunho também mostram alguma correlação com os outros dados disponíveis. Nossos resultados sugerem que os sedimentos da plataforma continental brasileira guardam potencialmente um bom registro do campo magnético do passado, e podem ser usados para melhorar a base de dados paleomagnéticos para a região. Além disso, as técnicas de mineralogia magnética se mostraram sensíveis às principais mudanças no contexto oceanográfico do Platô de São Paulo. / Sediments are invaluable targets for a better understanding of geomagnetic field variations, since they represent a continuous record of the ancient field. The secular variation (102-103 years) of the magnetic field is still poorly constrained due to the heterogeneous data distribution of fields direction and intensity throughout the globe. In South America directional and intensity data are even more scarce, being limited to the southwestern Argentina covering the last 24.000 years. In this work we performed a study of environmental magnetism, paleomagnetism and relative paleointensity in a piston core of muddy sediments collected at the São Paulo Plateau (25,50°S e 46,63°W) which covers ages between 6.000 and 915 years B.P. (before present) with a sedimentation rate of 35.8 cm/ky. The following magnetic parameters were monitored in core IO7610: magnetic susceptibility (), anhysteretic remanent magnetization (ARM), isothermal remanent magnetization (IRM) at 1000 mT and -300 mT [IRM1000mT, IRM-300mT], HIRM [Hard IRM= IRM1000mT IRM-300mT)/2], S-Ratio [IRM-300mT/ IRM1000mT], ARM/IRM e IRM1000mT/. Magnetic mineralogy control throughout the core was also monitored using thermomagnetic susceptibility analyses at high and low temperature, hysteresis loops, FORC diagrams and ZFC curves. The main contribution to the magnetic susceptibility throughout the core IO7610 arises from paramagnetic clay minerals. The relative contribution of ferromagnetic grains tends to increase towards the top. Three ferromagnetic carriers were identified throughout the sedimentary pile using IRM acquisition curves. The most important is SD magnetite, which contributes with about 85% of the ferromagnetic fraction. The other two magnetic components have smaller significance and correspond to MD magnetite and hematite. We have found important transitions in the behavior and concentration of magnetic carriers at 4.800, 2.000 and 1.700 years B.P. These changes can be attributed to two different sources of sediments according to previous oceanographic models: the Argentinean continental shelf and the plume of the La Plata river. Variations of natural remanence and parameters of concentration of magnetic minerals indicate that these sediments can be reliable records of the ancient field. Relative paleointensities were thus estimated using two protocols: (i) classic normalization, using parameters , ARM10mT e IRM1000mT; and (ii) pseudo-Thellier method. The paleointensity record obtained from IO7610 core is somewhat scattered but still shows increasing trends between 5.800 and 3.500 years B.P. and a decrease in intensity from 1.200 and 915 years B.P. Such trends were noted in the current geomagnetic models and in the record from Argentinean lakes. Directional data for the core also show a fair agreement with the data available for the Argentinean cores. Our results suggest that the shelf sediments of the Brazilian coast can be used to improve the paleomagnetic database in the region. Moreover, the magnetic mineralogy techniques have shown to be sensitive to the major paleoceanographic changes in the São Paulo Plateau.

O campo magnético da Terra varia em diferentes escalas de tempo, de milissegundos a bilhões de anos. Os dados de observatórios magnéticos e satélites obtidos nos últimos 150 anos indicam que o momento do dipolo magnético terrestre está diminuindo continuamente. Essa queda está associada à presença de fontes não-dipolares do campo em uma extensa região que abrange todo o Atlântico Sul e uma porção da América do Sul, sendo que no Brasil a contribuição dessas fontes varia fortemente com a latitude. Em escala de tempo arqueomagnética (~1.000-10.000 anos) a evolução do campo magnético terrestre não é tão bem estabelecida, principalmente em função da escassez de dados no hemisfério Sul, que contribui com apenas 5% dos dados de intensidade obtidos para os últimos 4.000 anos. A América do Sul, com alguns poucos resultados no Peru, Equador e Bolívia, pode ser considerada a terra incógnita da arqueointensidade. Nesta tese são apresentados os primeiros resultados arqueomagnéticos para o território brasileiro. Foram escolhidas duas regiões de estudo, o Nordeste e o Sudeste do Brasil, situadas em diferentes faixas de latitude de modo a investigar diferentes contribuições de componentes não-dipolares do campo. No Nordeste, as amostras foram coletadas na cidade de Salvador (BA), a primeira capital do Brasil, fundada em 1549 AD. Na região Sudeste a amostragem foi efetuada nas cidades de Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) e Botucatu (SP). Nas duas regiões, a paleointensidade do campo magnético terrestre foi obtida em materiais construtivos (tijolos e alguns fragmentos de telhas) datados entre 1550 AD e 1920 AD. As idades desses materiais foram estabelecidas com base em estudos arqueológicos e registros históricos das construções, fornecendo incertezas inferiores a 30 anos para a grande maioria das amostras. As paleointensidades foram estimadas utilizando-se dois métodos: (a) duplo aquecimento com medidas em temperatura ambiente, pelo protocolo de Thellier modificado por Coe; (b) duplo aquecimento com medidas contínuas em alta temperatura, pelo protocolo Triaxe. Após as medidas e correções magnéticas, todas as amostras foram analisadas com base em rigorosos critérios de seleção, que resultaram em 23 novas determinações de intensidade de alta qualidade (correspondendo a um total de 584 espécimes analisados, com uma taxa de sucesso de 57%). A partir desses resultados foram traçadas duas curvas de variação da intensidade do campo magnético para cada uma das regiões estudadas, abrangendo os últimos 500 anos. Essas curvas revelam uma oscilação do momento de dipolo nos últimos cinco séculos, que não foi prevista nos modelos de campo disponíveis atualmente, trazendo implicações importantes no entendimento da evolução dos campos dipolar e não-dipolar nessa escala de tempo. As variações rápidas descritas nessas curvas permitem aplicar o arqueomagnetismo como ferramenta de datação arqueológica, como exemplificado pela datação de uma casa do Pelourinho em Salvador. / The Earth\'s magnetic field varies in different timescales, from milliseconds to billions of years. Magnetic data from observatories and satellites indicate that the dipole moment has continuously been decreasing for the past 150 years. This decay is associated to the presence of non-dipole sources covering a wide region that encompasses the South Atlantic and part of South America; in Brazil, the contribution of the non-dipole fields varies strongly with latitude. In the archeomagnetic timescale (~1,000-10,000 years), the evolution of the Earth\'s magnetic field is not well established, mainly due to the scarcity of data from southern hemisphere, which contributes with only 5% of the intensity data for the past 4,000 years. South America is the terra incognita of archeointensity, counting only a handful of results from Peru, Ecuador and Bolivia. This thesis presents the first archeomagnetic results from Brazil. In order to investigate different contributions of non-dipolar sources, we concentrated our sampling in two regions located in different latitudes the Northeast and Southeast regions of Brazil. In the Northeast region, all samples were collected in the city of Salvador (BA), the first Brazilian capital settled in 1549 AD. In the Southeast region, sampling was conducted in the cities of Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) and Botucatu (SP). All paleointensity data was obtained from architectural fragments (bricks and some tiles) dated between 1550 AD and 1920 AD. The age of bricks and tiles was established on the basis of archeological studies and the historical record of the buildings, providing age uncertainties of less than 30 years for most of the samples. Paleointensity estimates were obtained by two methods: (a) double-heating with measurements in room temperature, using the modified version of the Thellier protocol; (b) double-heating with measurements in high temperatures, using the Triaxe protocol. After measurements and magnetic corrections, all samples were screened using strict selection criteria resulting in 23 high-quality new site-mean intensity values (from 584 analyzed specimens, with a success rate of 57%). These results were integrated into two curves of geomagnetic intensity variation for each studied region over the past five centuries. These curves reveal an oscillating dipole moment for the past five centuries, a behavior not predicted in currently available geomagnetic field models, thus providing key information on the dipole and non-dipole field evolutions in this timescale. The rapid intensity changes described in these curves permit the application of archeointensity techniques as an archeological dating tool, as exemplified by the dating of a house from the Pelourinho area, in Salvador city.

O campo magnético da Terra varia em diferentes escalas de tempo, de milissegundos a bilhões de anos. Os dados de observatórios magnéticos e satélites obtidos nos últimos 150 anos indicam que o momento do dipolo magnético terrestre está diminuindo continuamente. Essa queda está associada à presença de fontes não-dipolares do campo em uma extensa região que abrange todo o Atlântico Sul e uma porção da América do Sul, sendo que no Brasil a contribuição dessas fontes varia fortemente com a latitude. Em escala de tempo arqueomagnética (~1.000-10.000 anos) a evolução do campo magnético terrestre não é tão bem estabelecida, principalmente em função da escassez de dados no hemisfério Sul, que contribui com apenas 5% dos dados de intensidade obtidos para os últimos 4.000 anos. A América do Sul, com alguns poucos resultados no Peru, Equador e Bolívia, pode ser considerada a terra incógnita da arqueointensidade. Nesta tese são apresentados os primeiros resultados arqueomagnéticos para o território brasileiro. Foram escolhidas duas regiões de estudo, o Nordeste e o Sudeste do Brasil, situadas em diferentes faixas de latitude de modo a investigar diferentes contribuições de componentes não-dipolares do campo. No Nordeste, as amostras foram coletadas na cidade de Salvador (BA), a primeira capital do Brasil, fundada em 1549 AD. Na região Sudeste a amostragem foi efetuada nas cidades de Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) e Botucatu (SP). Nas duas regiões, a paleointensidade do campo magnético terrestre foi obtida em materiais construtivos (tijolos e alguns fragmentos de telhas) datados entre 1550 AD e 1920 AD. As idades desses materiais foram estabelecidas com base em estudos arqueológicos e registros históricos das construções, fornecendo incertezas inferiores a 30 anos para a grande maioria das amostras. As paleointensidades foram estimadas utilizando-se dois métodos: (a) duplo aquecimento com medidas em temperatura ambiente, pelo protocolo de Thellier modificado por Coe; (b) duplo aquecimento com medidas contínuas em alta temperatura, pelo protocolo Triaxe. Após as medidas e correções magnéticas, todas as amostras foram analisadas com base em rigorosos critérios de seleção, que resultaram em 23 novas determinações de intensidade de alta qualidade (correspondendo a um total de 584 espécimes analisados, com uma taxa de sucesso de 57%). A partir desses resultados foram traçadas duas curvas de variação da intensidade do campo magnético para cada uma das regiões estudadas, abrangendo os últimos 500 anos. Essas curvas revelam uma oscilação do momento de dipolo nos últimos cinco séculos, que não foi prevista nos modelos de campo disponíveis atualmente, trazendo implicações importantes no entendimento da evolução dos campos dipolar e não-dipolar nessa escala de tempo. As variações rápidas descritas nessas curvas permitem aplicar o arqueomagnetismo como ferramenta de datação arqueológica, como exemplificado pela datação de uma casa do Pelourinho em Salvador. / The Earth\'s magnetic field varies in different timescales, from milliseconds to billions of years. Magnetic data from observatories and satellites indicate that the dipole moment has continuously been decreasing for the past 150 years. This decay is associated to the presence of non-dipole sources covering a wide region that encompasses the South Atlantic and part of South America; in Brazil, the contribution of the non-dipole fields varies strongly with latitude. In the archeomagnetic timescale (~1,000-10,000 years), the evolution of the Earth\'s magnetic field is not well established, mainly due to the scarcity of data from southern hemisphere, which contributes with only 5% of the intensity data for the past 4,000 years. South America is the terra incognita of archeointensity, counting only a handful of results from Peru, Ecuador and Bolivia. This thesis presents the first archeomagnetic results from Brazil. In order to investigate different contributions of non-dipolar sources, we concentrated our sampling in two regions located in different latitudes the Northeast and Southeast regions of Brazil. In the Northeast region, all samples were collected in the city of Salvador (BA), the first Brazilian capital settled in 1549 AD. In the Southeast region, sampling was conducted in the cities of Anchieta (ES), Rio de Janeiro (RJ), Niterói (RJ), Iperó (SP), Piracicaba (SP) and Botucatu (SP). All paleointensity data was obtained from architectural fragments (bricks and some tiles) dated between 1550 AD and 1920 AD. The age of bricks and tiles was established on the basis of archeological studies and the historical record of the buildings, providing age uncertainties of less than 30 years for most of the samples. Paleointensity estimates were obtained by two methods: (a) double-heating with measurements in room temperature, using the modified version of the Thellier protocol; (b) double-heating with measurements in high temperatures, using the Triaxe protocol. After measurements and magnetic corrections, all samples were screened using strict selection criteria resulting in 23 high-quality new site-mean intensity values (from 584 analyzed specimens, with a success rate of 57%). These results were integrated into two curves of geomagnetic intensity variation for each studied region over the past five centuries. These curves reveal an oscillating dipole moment for the past five centuries, a behavior not predicted in currently available geomagnetic field models, thus providing key information on the dipole and non-dipole field evolutions in this timescale. The rapid intensity changes described in these curves permit the application of archeointensity techniques as an archeological dating tool, as exemplified by the dating of a house from the Pelourinho area, in Salvador city.