O limite cretácio-paleogénico: alterações climáticas e crises biológicas

Texto

(1)UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA GEOGRÁFICA, GEOFÍSICA E ENERGIA. O Limite Cretácico-Paleogénico Paleogénico:: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. Jorge Manuel Fernandes Correia. Mestrado em Ciências Geofísicas (Especialização ecialização em Meteorologia). 2010.

(2) UNIVERSIDADE DE LISBOA FACULDADE DE CIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA GEOGRÁFICA, GEOFÍSICA E ENERGIA. O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretácico : Alterações Climáticas e Crises Biológicas. Jorge Manuel Fernandes Correia. Mestrado strado em Ciências C Geofísicas (Especialização Especialização em Meteorologia). Trabalho orientado pelo Doutor Eric Font e co-orientado orientado pelo Doutor Carlos Pires 2010.

(3) Abstract The Cretaceous-Paleogene crisis is one of the major biological crises that affected the Earth at Phanerozoic times. There is still an acrimonious debate about the nature and origin of this mass extinction: proponents of the idea that large bolide impact caused the mass extinctions are opposed to those who are in favour of a terrestrial origin linked to continental flood basalt eruptions of the Deccan Traps. Despite the availability of considerable geological databases, the synchronism between mass extinctions and meteorite impact and/or volcanic eruptions is not yet proven. Limitations arise in part from the paucity of continuous marine sections and to the difficulty in correlating separated sequences where ejecta markers only exist within very thin stratigraphic levels. Here we have tested a new and original approach combining high-resolution (1sample/cm) magnetostratigraphy susceptibility, magnetic mineralogy, spectral analysis and chemostratigraphy on the Cretaceous-Paleogene sediments of the Basque Cantabric Basin, Spain and France to study the environmental changes before and after the Cretaceous-Paleogene boundary. The variation of magnetic susceptibility along a stratigraphic profile is usually reflects climate cycles (i.e., Milankovitch cycles), while catastrophic events as meteorite impact or large volcanic eruptions are recorded by an "anomalous" (acyclic) signal that can be easily detected by spectral analysis of the magnetic signal. On the other hand, because marine sediments are known to record paleonvironnmental conditions of the seawater at deposition time, chemostratigraphic data can provide better constrains of the impact of these catastrophic event on the biosphere. Our results show that the K-Pg boundary is characterized by an abrupt positive shift in magnetic susceptibility values interpreted to result from a rapid and sudden flux into the marine environment of a detrital component due to terrestrial erosion driven by the Chicxulub impact. Several magnetic susceptibility anomalies below and after the boundary are correlated to significant shifts in the biodiversity indexes suggesting that the events that generated these magnetic anomalies had a notable impact on the biosphere. Particularly, an abrupt shift of magnetic susceptibility values and χARM values is located just below the Cretaceous-Paleogene boundary, at around 14 kyr, and is also present in other distant sections, such as the Gubbio (Italy) and Abat (Oman) sections suggesting the existence of a global pre-KT event. In addition, increase of redox sensitive elements at this level indicates that the anoxia of the ocean already took place. Even if the exact nature of the global event (impact/traps) responsible for the pre-KT anomaly remains to be determined, these preliminary results are in favour of a multiple cause scenario for the Cretaceous-Paleogene mass extinction. Key-words: Cretaceous-Paleogene, Mass extinction, meteorite impact, Deccan Traps, rock magnetism, paleoclimate, paleoenvironment.. i.

(4) Resumo A crise do Cretácico-Paleogénico foi uma das maiores crises biológicas que afectaram a Terra durante o Fanerozóico. Actualmente, ainda existe um forte debate sobre a natureza e origem desta extinção em massa: a ideia de que um grande impacto de meteorito poderia causar uma extinção em massa opõe-se à de uma origem terrestre ligada às erupções vulcânicas de basaltos continentais de uma vasta região na Índia (Deccan traps). Apesar de já existir uma considerável quantidade de dados geológicos desta altura, o sincronismo entre extinções de massa e o impacto de meteorito e/ou as erupções vulcânicas ainda não está comprovado. Estas limitações surgem devido à escassez de secções geológicas marítimas completas e à dificuldade em correlacionar sequências separadas, onde os marcadores de impactos apenas existem em níveis estratigráficos extremamente finos. Neste trabalho testou-se uma abordagem original, combinando a susceptibilidade magnética de alta resolução (uma amostra por cada cm de sedimentos), a mineralogia magnética, a análise espectral e a quimioestratigrafia, nos sedimentos do Cretácico-Paleogénico da Bacia Cantábrica, na Espanha e França, para estudar as alterações ambientais, antes e depois da fronteira CretácicoPaleogénico. A variação da susceptibilidade magnética ao longo de um perfil estratigráfico geralmente reflecte os ciclos climáticos (i.e. ciclos de Milankovitch), enquanto os eventos brutais como o impacto de um meteorito, ou grandes erupções vulcânicas são registados por um sinal “anómalo” (acíclico), facilmente detectável através de análises espectrais ao sinal magnético. Por outro lado, atendendo ao facto de que os sedimentos marinhos registam as condições da água do mar durante a fase de deposição, os dados de quimiostratigrafia podem fornecer pistas importantes sobre o impacto catastrófico desses eventos na biosfera. Os nossos resultados revelaram que a fronteira do K/Pg é caracterizada por uma abruta anomalia positiva da susceptibilidade magnética interpretada como sendo o resultado de um aumento súbito do fluxo de detritos terrígenos para o ambiente marítimo, essencialmente, devido ao aumento de erosão continental induzida pelo impacto em Chicxulub. As várias anomalias de susceptibilidade magnética verificadas antes e depois da fronteira estão correlacionadas com alterações significativas nos índices de diversidade biológica, sugerindo que esses eventos geradores destas anomalias na susceptibilidade magnética tiveram um impacto considerável na biosfera. Particularmente, verificámos uma mudança abruta nos valores de susceptibilidade e de χARM, abaixo da fronteira Cretácico-Paleogénico, a cerca de 14 ka, que também foi observada noutras secções distantes da nossa, por exemplo em Gubbio (Itália) e em Abat (Oman), corroborando com a hipótese de um impacto global pré-Chixculub. Adicionalmente, um aumento registado neste nível dos elementos sensíveis às condições redox, leva a supor que o oceano já se encontrava anóxico antes de o impacto acontecer. Mesmo que a natureza exacta do evento responsável por esta anomalia pré-K/Pg ainda esteja por desvendar (impacto/traps), estes resultados preliminares são a favor de um cenário de múltiplas causas para a extinção em massa do Cretácico-Paleogénico. Palavras-chave: Cretácico-Paleogénico; extinção em massa, impacto de meteorito, Deccan traps, magnetismo de rocha, paleoclima e paleoambiente.. ii.

(5) Índice 1.. 2.. 3.. Introdução .............................................................................................................................................. 1 1.1. Estado da arte & problemática científica ......................................................................................... 1. 1.2. Objectivos & metodologia ............................................................................................................... 3. Contexto Geológico e Amostragem ...................................................................................................... 5 2.1. A bacia Basca-Cantábrica ................................................................................................................ 5. 2.2. As secções de Bidart e Hendaye ...................................................................................................... 6. 2.3. Biostratigrafia e magnetoestratigrafia da secção de Bidart.............................................................. 8. 2.4. Amostragem ................................................................................................................................... 10. Revisão bibliográfica ........................................................................................................................... 11 3.1. 3.1.1. O Impacto de Chicxulub, na península Yucatan, México...................................................... 11. 3.1.2. Intenso vulcanismo em Deccan ............................................................................................. 13. 3.2 4.. Cenários de causas múltiplas para a extinção em massa ............................................................... 15. Metodologia .......................................................................................................................................... 17 4.1. Magnetismo de Rocha ................................................................................................................... 17. 4.1.1. Susceptibilidade magnética.................................................................................................... 17. 4.1.2. χARM/χ.................................................................................................................................. 18. 4.2. Ciclos orbitais e análise espectral .................................................................................................. 19. 4.2.1. Singular Spectrum Analysis................................................................................................... 21. 4.2.2. Método Multitaper ................................................................................................................. 23. 4.3. 5.. Qual será o responsável pela extinção em massa: O Impacto de Chicxulub ou as Deccan traps? 11. Geoquímica .................................................................................................................................... 24. 4.3.1. Elementos maiores ................................................................................................................. 25. 4.3.2. Elementos e Terras Raras....................................................................................................... 25. Resultados ............................................................................................................................................. 26 5.1. Magnetismo de rocha ..................................................................................................................... 26. 5.2. Análise espectral ............................................................................................................................ 29 iii.

(6) 5.3 6.. Geoquímica .................................................................................................................................... 36. Discussão ............................................................................................................................................... 37 6.1. Uma assinatura magnética peculiar para o limite K/Pg? ............................................................... 38. 6.2. A anomalia pré-K/Pg (~14 ka): um cenário de causas múltiplas para a extinção de massa? ........ 40. 7.. Conclusão.............................................................................................................................................. 43. 8.. Referências ........................................................................................................................................... 44. Anexo A – Listas de figuras, símbolos e acrónimos……………...…..……...…….……………. A-1 Anexo B – A susceptibilidade magnética da secção de Bidart………..……...........……...……. B-1 Anexo C – A susceptibilidade magnética da secção de Hendaye……………...……..……...…. C-1 Anexo D – A variação de χARM/χ na secção de Bidart……………………….…...…..…..….….. D-1 Anexo E – A variação de χARM/χ na secção de Hendaye……………….………..……..…..….....E-1 Anexo F – Elementos maiores de Bidart………………………….……..………...…..……....…F-1 Anexo G – Elementos traço de Bidart……………………………...….....……...……..………...G-1 Anexo H – Terras raras de Bidart……………………………….………..……...……..…..…… H-1 Anexo I – Pormenores da reconstrução SSA de Bidart……........…………………….........…… I-1 Anexo J – Carta do tempo Geológico (2009)…………………........…….……...…..…..……… J-1 Anexo L – Abstract da participação no Castle Meeting on Paleo, Rock and Environmental Magnetism, na República Checa…..…...………........…….…………......…....….… L-1 Anexo M – Códigos de programação em Fortran utilizados na interpolação linear e no nivelamento da série de Bidart …..…...………........…….…………......….....….…M-1. iv.

(7) Agradecimentos Através de simples palavras gostaria de deixar aqui expresso o meu profundo agradecimento a todos aqueles que de certa forma contribuíram para a elaboração deste trabalho. Também a todos os colegas de mestrado, que de alguma forma contribuíram com esclarecimentos e sugestões, a minha estima e gratidão. À minha família, um agradecimento muito especial, por todo o apoio, encorajamento, motivação e muita tolerância evidenciada ao longo destes dois anos. Ao Instituto geofísico do Infante Dom Luís pelo apoio prestado durante o período de trabalho, permitindo a utilização incondicional dos equipamentos existentes no Laboratório de magnetismo de rochas. Uma palavra de apreço para o meu orientador, Doutor Eric Font, pelo seu apoio, experiencia partilhada, visão e pela forma como orientou a minha investigação. Por fim um agradecimento especial pela disponibilidade, pelo entusiasmo demonstrado e pela ajuda prestada na análise espectral da série de Bidart, ao Doutor Carlos Pires.. v.

(8) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. 1. Introdução 1.1. Estado da arte & problemática científica Durante o período Fanerozóico, a vida terrestre passou por várias crises biológicas. associadas a grandes alterações ambientais e climáticas. climá O exemplo mais conhecido é a crise do Cretácico-Paleogénico Paleogénico (K/Pg; ~65 Ma) caracterizada pelo desaparecimento de mais de 70% das espécies marinhas e terrestres, incluindo os dinossauros. dinossauros Desde as últimas décadas, existe um intenso debate sobre a origem gem dessas extinções em massa e as alterações ambientais a elas associadas. Actualmente, existem três grandes hipóteses para explicar esta problemática: i) o impacto de um meteorito em Chicxulub; ii) o grande vulcanismo na Índia (Deccan traps); e iii) um cenário enário de múltiplas causas envolvendo impactos e vulcanismo (Fig.1). A hipótese do impacto de meteorito surgiu nos anos 80, 80 com a descoberta de camadas ricas em irídio (Ir) e outros elementos afins da platina (Platinum ( group element-PGE) nas sequências do K/Pg (Alvarez et al., 1980). O irídio rídio é relativamente raro na crosta terrestre, terrestre mas é encontrado com frequência em asteróides e cometas. cometas Nesta base, Alvarez et al. (1980)) sugeriram sugerira que um asteróide de acerca 10 km de diâmetro teria atingido a Terra e ejectado inúmeras partículas partíc para a Estratosfera, inibindo a fotossíntese e causando o colapso das cadeias adeias alimentares. A cratera do impacto em Chicxulub,, na península Yucatan, México (Fig. 2), foi, posteriormente, posteriormente encontrada e datada com cerca de 65 Ma,, apontando apontando para o seu sincronismo com a crise biológica do K/Pg (e.g., Kring, 2007). ). Esta ideia foi reiterada por outros grupos de pesquisa e reforçada pela descoberta de marcadores de impacto no limite K/Pg, tais como quartzos moldados, microesférulas de magnetite e de níquel íquel (e.g., Morgan et al., 2004). Por outro lado, surgiu a hipótese que os imensos volumes de basaltos continentais (CFB’s) associados às grandes regiões ígneas (LIP’s),, como por exemplo, o extenso vulcanismo em Deccan (Deccan traps), na Índia, poderiam estar na origem da problemática. Os CFB’s e as LIP’s são conhecidos por ocorrer numa escala de tempo de alguns milhões de anos e por influenciar consideravelmente o clima da época (Courtillot ( et al., 1986). ). Vogt (1972) ( foi o primeiro a notar o forte correlacionamento destas erupções de basalto com a extinção em massa do Cretácico. O autor sugeriu que os o metais libertados e os gases es das erupções vulcânicas poderiam ter originado esta extinção, extinção pelo envenenamento das espécies. Recentemente, Chenet Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 1.

(9) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. et al. (2007) obtiveram idades 40K--40Ar dos diferentes níveis das Deccan traps, sugerindo terem existido vários pulsares vulcânicos em diferentes períodos, com o primeiro a acontecer entre os 68 e 67 Ma e um segundo, mais activo, aos 65 Ma. A terceira corrente nte defende um cenário originado por vários factores ou múltiplas causas, ou seja, por vulcanismo, pelas alterações climáticas ou por alterações do nível médio do mar (Keller, 1996; MacLeod et al.,, 1997), 1997 por vários impactos (Keller et al.,, 1997, 2002; Keller, 2001), ), ou mesmo por uma junção de vulcanismo, alterações do nível do mar e impacto de meteorito (Archibald Archibald & Fastovsky, 2004). 2004). A diferença entre esta hipótese e as hipóteses anteriores reside, no ponto de vista dos autores, no facto de que apenas uma causa parece insuficiente para justificar a extinção em massa ocorrida na fronteira K/Pg (Fig.1).. Fig. 1- Esquema do cenário de múltiplas causas para as extinções em massa (adaptado de Lethiers, 1998). 1998. Até hoje ainda não houve nenhuma n hipótese que se destacasse e mesmo esmo que todos, CFB’s/LIP’s,, impacto de meteorito, ou múltiplas causas, fossem reconhecidos com tendo um papel importante na evolução da biosfera, a cronologia relativa e a contribuição desses eventos para as mudanças climáticas limáticas globais e para as extinções em massa ainda são mal conhecidos. Estas limitações devem-se se em parte à escassez de secções sedimentares completas e à dificuldade de correlacionar, à escala global, global sequências onde os marcadores só existem em níveis estratigráficos stratigráficos extremamente finos (<1 ( cm). ). Adicionalmente, o intervalo de tempo entre os diferentes eventos, quer sejam impactos ou vulcanismo, é geralmente muito pequeno para ser determinado pelos métodos radiométricos clássicos. De facto, mesmo usando métodos mé de alta precisão, as idades radiométricas tricas são geralmente calculadas a partir de um padrão de referência, cuja margem de erro é no mínimo de 1% (Kuiper et al., 2008).. Considerando a idade do K/Pg aproximadamente 65 Ma,, o erro estima-se estima próximo dos 0.6 Ma, impedindo desta forma qualquer tentativa de datação com sucesso ucesso de eventos sucessivos com durações relativamente pequenas. pequenas Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 2.

(10) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. Consequentemente, a bioestratigrafia tornou-se tornou se a única ferramenta capaz de obter o datações relativas de alta resolução ao torno do do limite K/Pg, mas permanece ainda limitada pela presença de numerosas espécies redepositadas. Há, desta forma, a necessidade de desenvolver novos métodos para localizar e identificar com precisão a posição estratigráfica dos eventos catastróficos que rodeiam iam o limite K/Pg. 1.2. Objectivos & metodologia O objectivo deste trabalho é testar um novo método capaz de localizar e identificar com alta. precisão a posição dos níveis estratigráficos que estejam ligados a impactos de meteoritos e/ou ao. intenso. vulcanismo. das. Deccan traps em torno do limite K/Pg, através de uma abordagem multidisciplinar,. acoplando. o. magnetismo de rocha, a análise do sinal e a quimioestratigrafia. Adicionalmente,. pretende-se. correlacionar os dados obtidos com o registo biológico do meio de sedimentação, de modo a estudar o impacto ambiental desses eventos sobre a biosfera terrestre. Para localizar com precisão a posição dos níveis estratigráficos relacionados com os impactos ou com o vulcanismo, usámos o método chamado Magnetic Susceptibility Susceptibili Event Cyclostratigraphy (MSEC), recentemente desenvolvido por Crick et al. (1997)) e posteriormente aplicado por Ellwood et al. (2003 2003) na secção de Abat, em Oman. Este método baseia-se baseia na variação da susceptibilidade magnética (SM) e da sua ciclicidade ao o longo de um perfil estratigráfico, em termos de frequência e de tempo. tempo. A variação da SM nos sedimentos reflecte geralmente as variações do aporte detrítico terrígeno que é essencialmente controlado pelo clima. O sinal da SM é, portanto, umaa combinação de um sinal cíclico o associado ao eustatismo e às variações climáticas (ciclos ciclos de Milankovitch) Milankovitch e de uma assinatura acíclica, “evento”, que pode ser usada na localização de elevada precisão da posição estratigráfica dos impactos impacto de asteróides e dos pulsares vulcânicos (Ellwood Ellwood et al., 2003; Abbott & Mazumder, 2007). A diferença deste estudo relativamente à maioria dos estudos, que trabalham com uma resolução mínima de uma amostra por cada 5-10 5 cm,, consiste na realização de uma amostragem de alta resolução espacial,, praticamente contínua (uma amostra por centímetro). Essa abordagem representa uma condição sine qua non para detectar eventos ligados aos impactos de meteoritos, Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 3.

(11) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. cujos marcadores (i.e., microesférulas microesfé de magnetite e de níquel) ocorrem em níveis estratigráficos muito finos (<1cm) (Cisowski, 1986; Ellwood et al., 2003). As esférulas de magnetite têm valores de SM relativamente altos, tornando o magnetismo de rocha uma excelente ferramenta para alcançar nossos objectivos. Adicionalmente, os impactos de meteoritos eteoritos e os grandes pulsares vulcânicos são fenómenos extremamente rápidos e aperiódicos na escala de tempo geológico e podem ser facilmente identificados, identificados recorrendo à análise espectral do sinal magnético. Para garantir resultados confiáveis, apenas se devem considerar para análise as secções sedimentares contínuas, i.e. sem hiatos de deposição, e bem preservadas (não deformada e não metamorfizada). Tal acontece nas secções da bacia Basca-Cantábrica, Basca Cantábrica, um dos poucos sítios onde a camada de PGE’s ficou preservada. eservada. Depois de se detectar os eventuais níveis anómalos do sinal magnético, magnético pela análise espectral e de os localizar com precisão na coluna estratigráfica, pretendemos correlacioná-los correlacioná com os dados geoquímicos obtidos nessas mesmas amostras pelos investigadores investigadores do Instituto geofísico do Infante Dom Luís (E. Font) e do Laboratoire des Mécanismes et Transfers en Géologie-CNRS (A. Nédélec). A correlação dos dados obtidos com dados biostratigráficos (índice α-Fisher e coeficiente Shannon-Weaver; Alegret et al., 2004;; Alegret, 2007), 2007 geoquímicos (isótopos de C e O; Delacotte, 1982) 1982 e mineralógicos (irídio; Bonté et al., 1984) já publicados na literatura científica para estas secções geológicas, permitirá estudar as variações ambientais do meio de deposição e da química do oceano, bem como a origem dos processos geológicos responsáveis pelas anomalias magnéticas e geoquímicas identificadas através do nosso método. Dentro desta abordagem multidisciplinar, os resultados obtidos permitirão trazer novas perspectivas as sobre a origem e natureza da crise do K/Pg e propor novas metodologias para estudos futuros.. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 4.

(12) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. 2. Contexto Geológico e Amostragem 2.1. A bacia Basca-Cantábrica Cantábrica A bacia Basca-Cantábrica Cantábrica (Norte de Espanha e Sudoeste de França) tem origem na abertura. do golfo da Biscaia, durante o Cretácico inferior há cerca de 110 Ma atrás, e contém algumas das mais completas secções do limite K/Pg da Europa do Sul (e.g., ( Seyve, 1990; Haslett, 1994; Lacazedieu et al., 1996; Apellániz et al., 1997; Galbrun & Gardin, 2004; Alegret,, 2007). 2007 Devido à sua localização paleogeográfica, esta bacia situada entre o Oceano ceano Tétis e o Atlântico Norte, numa zona central praticamente equidistante da cratera do Chicxulub e das Deccan traps (Fig. 2),, representa uma excelente área de estudo, para os o nossos objectivos.. Fig. 2- Distribuição paleogeográfica dos continentes, das plataformas continentais (mar pouco profundo) e do oceano profundo durante o período de transição K/Pg. Na figura estão assinaladas as posições da cratera cr do Chicxulub (Península de Yucatan, México), da região de actividade vulcânica das Deccan traps (vermelho), de uma das secções do nosso estudo, Bidart, e de algumas das principais secções do K/Pg da Europa e África (modificada de Keller et al., 2003)... Após a sua formação, no inicio do Cretácico, esta bacia Basca-Cantábrica Cantábrica passou por uma fase de compressão resultante da colisão entre a placa Ibérica e a placa europeia durante a orogénese dos Pirenéus, no Cretácico Superior (Lacazedieu et al., 1996). ). Esta fase de compressão resultou numa sedimentação essencialmente siliciclástica. O intervalo compreendido entre o Daniano (~65 Ma) e o inicio do Ypresiano1 (~55 Ma) foi caracterizado por uma um transgressão marinha mais ou menos generalizada, que em conjunto com uma tectónica pouco. 1. Para mais pormenor sobre eras e os andares geológicos, consultar a carta do tempo geológico no Anexo J.. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 5.

(13) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. activa e um regime climático quente e semi-árido, semi conduziu à redução substancial dos sedimentos siliciclásticos continentais e ao favorecimento do desenvolvimento de plataformas marítimas pouco profundas, ricas em carbonato. 2.2. As secções cções de Bidart e Hendaye As secções de Bidart e Hendaye estão localizadas nas praias de Erretegia e Loya, a poucos. quilómetros a sul de Biarritz, em plena bacia Basca-Cantábrica, Basca Cantábrica, no SW da França (Fig.3). ( Nestas secções, o limite K/Pg é facilmente identificado identifi pelo nível de irídio rídio que limita o andar do Maestrichtiano (Cretácico),, constituído por margas e calcários margosos, margosos, do andar Daniano (Paleogénico),, constituído por calcários maciços (Fig. 3). Correspondem a uma única e contínua sequência, característica ca de um ambiente de deposição profundo e com uma sedimentação essencialmente hemipelágica (e.g., Apellániz et al., 1997). A secção de Bidart é considerada a mais completa do sul da Europa e foi extensivamente estudada em termos de sedimentologia (e.g., Peybernès et al., 1997), ), bioestratigrafia (e.g., Seyve, 1990; Haslett, 1994; Fondecave-Wallez Wallez et al., 1995; Apellániz et al., 1997; Peybernès Peybernè et al., 1997; Alegret et al., 2004; Galbrun & Gardin, 2004; Minoletti et al., 2005; Alegret, 2007; Gallala et al., 2009; Gallala & Zaghbib-Turki, Zaghbib 2010), magnetostratigrafia (Delacotte, Delacotte, 1982; Galbrun & Gardin, 2004), ), e geoquímica (Nelson ( et al., 1981; Delacotte,, 1982; Bonté et al., 1984; Vonhof & Smit, 1997). po margas vermelhas Na secção de Bidart,, o andar Maestrichtiano é constituído por acastanhadas (até 30 cm abaixo do limite K/Pg) e por calcários calcário margosos cinzentos, nos sedimentos mais antigos, que se estendem até aos 4 m (Fig.3B, 3). O andar Daniano é constituído por uma camada de argilas acinzentadas e avermelhadas, com cerca de 30 cm (base do Daniano), Daniano) e por uma camada de calcário branco rosado maciço que se estende por cerca de 4 m. Este andar, contém uma camada de 60 cm de brecha recha, que aparece a cerca de 1,6 m acima da KPB (Fig.3B, 3) e que foi interpretada como sendo ndo o resultado da actividade tectónica local (Peybernès Peybernès et al., 1997). Daniano, i.e. o limite KPB, é representado por uma camada fina (~2 O limite Maestrichtiano-Daniano, cm) argilosa de cor cinza rica em marcadores de impacto de irídio, irídio, de magnetite rica em níquel, níqu de microesférulas de ferro e níquel. Acima deste nível, nível encontra-se se uma camada argilosa (~30 cm) de cor verde escura a acinzentada na base, passando progressivamente a cinzento acastanhado astanhado (Fig.3B, ampliação). Esse nível foi interpretado como sendo o depósito depósito resultante de. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 6.

(14) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. uma descida abrupta do nível relativo do mar e de uma forte erosão continental associada ao impacto do Chicxulub (Ellwood Ellwood et al., 2003; Schulte et al., 2010). 2010. Fig. 3- (A) Reconstrução Paleogeográfica do domínio domínio dos Pirenéus durante o Paleoceno e localização das secções de estudo (Modificado de Pujalte et al., al 1994); (B) Perfil estratigráfico de Bidart; (C) Perfil estratigráfico de Hendaye. (1) Peybernès et al. (1997 1997).. A secção K/Pg da baia de Loya em Hendaye, Henday situada cerca de 20 km a SW W da secção de Bidart,, também era uma secção de referência (Fig.3). Porém, devido à forte erosão marinha, este afloramento foi totalmente destruído. Para o presente trabalho, encontrámos outro afloramento Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 7.

(15) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. que, embora de acesso perigoso, permitiu recolher amostras dos os dois primeiros metros de ambas as partes confinantes do limite KPB (Fig. 3). À semelhança da secção de Bidart, os sedimentos do Maestrichtiano consistem em sequências de margas e calcários margosos de tons cinzentos a acastanhados (Fig. 3C). O nível a irídio está presente mas encontra-se encontra se afectado por processos de recristalização, bem como a camada argilosa por cima. Os sedimentos do Daniano apresentam-se apresentam em sequências de camadas espessas (10-30 (10 cm) de calcários cor-de-rosa intercalados com finos níveis de argilas (<3 cm)) (Fig. 3C). 2.3. Biostratigrafia e magnetoestratigrafia da secção de Bidart Os dados bioestratigraficos das secções de Bidart foram obtidos através dos foraminíferos. planctónicos2 (Delacotte et al.,, 1985; Haslett, 1994; Peybernès et al., 1997; Gallala et al., 2009), dos nanofósseis calcários3 (Delacotte, Delacotte, 1982; Gorostidi & Lamolda, 1995) e dos foraminíferos bênticos (Alegret et al.,, 2004, Alegret 2007). 2007 Com base nas amostras de foraminíferos planctónicos, a maioria dos autores concluíram que a secção ção de Bidart é uma secção completa e é uma excelente opção para a elaboração de estudos de alta resolução. Contudo, foram propostas várias biozonas por diferentes autores. Neste trabalho decidimos empregar a recente e detalhada biozonação de Gallala et al. (2009)) para Bidart (Fig. 4). A parte superior das margas do Maestrichtiano é associada à zona dos foraminíferos planctónicos denominada por Mayaroensis zone.. No entanto, esta espécie é escassa nalguns metros abaixo da KPB, onde outras espécies do Maestrichtiano persistem em taxas consideráveis (Fondecave-Wallez et al.,, 1995; Gallala et al., 2010). A sub-biozona biozona de Plummerita hantkeninoides, índice de fóssil do final do Maestrichtiano, Maestrichtiano também não ão se encontra presente na Baía de Biscaia (Apellániz Apellániz et al., 1997; Gallala et al., 2009, Gallala & Zaghbib-Turki, Zaghbib 2010), sendo substituída pela Pseudoguembelina Hariaensis em Bidart (Gallala & Zaghbib-Turki, 2010). esp (Gallala Gallala et al., 2009). Na KPB de Bidart, a extinção em massa afectou entre 53 a 72 espécies A base do Daniano, mais concretamente na primeira metade da camada de argila cinzenta, pertence à biozona da Guembelitria cretacea (equivalente à zona P0), considerada a verdadeira 2. Os foraminíferos planctónicos pertencem a um grupo importante de protistas unicelulares que fazem parte do zooplâncton marinho dos oceanos. As suas conchas estão fossilizadas fossilizadas nos sedimentos oceânicos e proporcionam um arquivo de alta resolução do clima do passado. 3. São os fósseis com esqueleto mais pequenos que se encontram preservados nos sedimentos oceânicos (dimensão inferior a 63µm).. São extraordinariamente úteis úteis como marcadores biostratigráficos, como indicadores paleoecológicos e paleoceanográficos, devido à sua rápida evolução sobretudo durante o Mesozóico, e à sua distribuição global por todos os ambientes de água salgada, salobre e em alguns casos de água doce. doce.. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 8.

(16) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. sobrevivente do Cretácico. A argila escura da secção de Bidart é caracterizada por possuir foraminíferos planctónicos redepositados depositados pertencentes ao Cretácico (Fondecave Fondecave-Wallez et al., 1995; Minoletti et al., 2004; Minoletti et al., 2005; Gallala et al., 2010). Efectivamente, neste nível foram encontrados ados 18 pequenos exemplares do Maestrichtiano, contudo apenas uma pequena parte pertence efectivamente à espécie Guembelitria, adivinhando-se se que os restantes são provavelmente fósseis redepositados depositados (Gallala et al., 2009; 2010). A parte superior da argila e os primeiros 50 cm dos calcários do Daniano pertencem à Parvularugoglobigerina Eugubina zone (equivalente à P1a) e a parte superior pertence à Parasubbotina pseudobulloides zone (equivalente a P1b) (Fig. 4).. Fig. 4- Esquema simplificado mplificado da evolução dos foraminíferos planctónicos ao longo da secção de Bidart. Note-se Note que a região egião de maior concentração de PGE’s coincide com a maior extinção das espécies do Cretácico e com o surgimento de novas espécies do Paleogénico (adaptado de Gallala et al., 2009). (1) Gallala et al. (2009); (2) Galbrun & Gardin (2004).. Delacotte (1982) foi o primeiro autor a estudar a magnetoestratigrafia da secção de Bidart, admitindo a inexistência daa parte inferior do crono C29r, possivelmente devido a um hiato na secção no final do andar Maestrichtiano strichtiano. Contudo, num m estudo mais recente, Galbrum & Gardin (2004)) provaram a presença da polaridade inversa (crono C29r) abaixo da KPB até aos 3,7 m. Os dados magnéticos correlacionam-se se bem com os dados bioestratigráficos gráficos dos autores, autores sugerindo Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 9.

(17) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. que a secção de Bidart está completa e que poderá ser usada para estudos de alta resolução (Fig.4). 2.4. Amostragem No campo utilizámos o martelo para retirar fragmentos de rochas (aproximadamente com 7. cm cada) de forma contínuaa e orientados em relação à superfície de estratificação (Fig. 5). Os blocos foram posteriormente iormente cortados no Laboratório de magnetismo de rochas do IDL em fatias de 1 cm de espessura, de forma a obter a melhor resolução possível (cf. Anexo B).. Para Bidart, t, obtivemos 253 amostras relativas aos ao carbonatos do Daniano (BI-10; (BI Fig.3-B), 32 amostras para as argilas escuras da base do Daniano (BI-11; Fig.3-B) B) e 286 amostras do andar a Maestrichtiano (BI-9; Fig. 3-B), totalizando 571 amostras. Para Hendaye, dos blocos ocos recolhidos resultaram 338 amostras repartidas ao longo dos dois primeiros metros de cada parte adjacente ao limite KPB (Fig. 3-C). C). De salientar que, no caso da secção de Hendaye, existiram alguns hiatos entre entre os blocos de amostras, resultando numa resolução olução menor nalgumas partes do perfil. A resolução espacial para este perfil é aproximadamente de 2 cm (ver Anexo C).. Fig. 5- Exemplo de um bloco de amostras recolhido na secção de Bidart. As setas representam a orientação em relação elação à superfície de estratificação. estratificação. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 10.

(18) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. 3. Revisão bibliográfica Neste capítulo pretendemos mostrar os argumentos das principais hipóteses relativas à origem da extinção em massa do K/Pg. As explicações propostas são controversas e as discussões geradas à volta deste assunto, estão longe de consenso. Aos catastrofistas opõem-se opõem os gradualistas; aos que procuram uma explicação em causas internas ao nosso Planeta, Planeta opõemse os que defendem acções extraterrestres. 3.1 Qual será o responsável pela extinção em massa: massa : O Impacto de Chicxulub ou as Deccan traps? 3.1.1 O Impacto de Chicxulub, na península Yucatan, México Em 1980, o prémio-Nobel Nobel da Física Luís Alvarez, seu filho geólogo Walter Alvarez A e uma equipa de investigadores da Universidade de Berkeley, Califórnia, descobriram obriram importantes concentrações de irídio (cerca de 30 vezes mais do que nas rochas da superfície terrestre) terrestre numa camada de argila no limite K/Pg daa sequência de d Gubbio, em Itália. O irídio rídio é extremamente raro na superfície terrestre, mas encontra-se encontra com frequência nos destroços dos asteróides. asteróides Este facto levou Alvarez et al. (1980) a afirmarem que os dinossauros teriam sucumbido devido ao impacto de um asteróide de grandes dimensões com a Terra. Nesta altura, ainda faltava descobrir a cratera correspondente ao impacto. impacto Ela foi descoberta dez anos depois, utilizando métodos e dados de gravimetria e de prospecção sísmica, e datada com cerca de 65,2 Ma (Sharpton Sharpton et al., 1992). Este meteorito, que atingiu a Terra em Chicxulub, na península de Yucatan, desencadeou desenca uma série de efeitos imediatos originando ondas de choque que devastariam devastariam as regiões mais próximas e gerariam grandes tsunamis, tsunamis tempestades e fogos (Kring, 2007; Toon et al., al 2007). O material expelido para fora da atmosfera, reentraria novamente gerando ndo grandes quantidades de radiação infravermelha (Schulte et al., al. 2010). Este fenómeno poderá ter demorado desde alguns minutos a várias horas, contribuindo do para um aumento da temperatura média global de cerca de 10ºC (Pierazzo et al., 2003). A matéria injectada in para a estratosfera reduziu drasticamente a quantidade de radiação solar que chegava à superfície da Terra,, contribuindo desta forma para a morte das plantas e das algas dos oceanos e mares (Kring, 2007).. O colapso da cadeia alimentar daria origem à extinção em massa (Kring, ( 2007; Aberhan et al., 2007). Posteriormente,, foram descobertas novas ocorrências ocorrên de anomalias de irídio no limite K/Pg, daa secção de Stevens Klint, na Dinamarca (Kyte et al., 1980), das as secções de Zumaya, Zumaya Agost e Caravaca, em Espanha, da secção de El Kef, na Tunísia, da secção de Mangyshlak, na URSS Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 11.

(19) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. (Nazarov et al., 1983), e ainda de outra outr na Nova Zelândia. Esta anomalia também foi encontrada em numerosas sondagens,, realizadas pelo navio oceanográfico “Glomar Challenger” nos no oceanos Atlântico e Pacífico, no âmbito de um projecto internacional de sondagens nos fundos fundos marinhos, conhecido por Deep Sea Drilling Project (DSDP). Neste nível de altas concentrações em irídio, irídio que marca a transição do K/Pg, também foram encontrados outros marcadores de impacto em forma de quartzos moldados, de esférulas de vidro (tectites) e de microesférulas de Ferro, Silício e Níquel (e.g., Ellwood et al., 2003). 2003. Fig. 6 – (A) Representação esquemática das secções à medida que se afastam da zona de impacto em Chicxulub. As caixas de texto no topo da imagem indicam a distância e a cor característica da camada de depósito do K/Pg. (B) Distribuição global da localização das principais secções K/Pg e das sondagens do DSDP, os pontos marcam a posição relativa das secções em relação à cratera do impacto (*). (* (adaptado de Schulte et al., 2010).. As sequências sedimentares do K/Pg variam muito de local para local (Fig. 6). 6) Já foram encontradas mais de 350 secções K/Pg e as suas características caracterís relacionam-se se com a distância à zona de impacto (Schulte et al.,, 2010). 2010 As maiores espessuras (de 1 a 80 m de brecha, brecha associada ao impacto),, provavelmente originadas por um tsunami, foram encontradas em secções até 500 km de distância da cratera, nas Caraíbas, no Texas, no México, na América Central e na América do Sul (e.g., Bourgeois et al.,, 1988; Smit et al., 2004; Schulte et al., 2006;; Kring, 2007; 2007 Schulte et al., 2008). Nas áreas próximas, de 500 a 1000 100 km de distância de Chicxulub, a camada de depósito do K/Pg pode ir de centímetros a metros de espessura e é composta essencialmente essencia por sedimentos clásticos e esférulas de material ejectado. ejectado Em zonas mais distantes,, como é o caso da região estudada, o limite KPB distingue-se distingue pela presença de uma fina na camada de argilas, argilas que foi Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 12.

(20) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. interpretada como sendo o resultado de uma diminuição abrupta do nível do mar (ligado ao volume da cratera no mar) e de uma forte alteração continental resultante do impacto (Ellwood ( et al., 2003; Schulte et al., 2010). ). A espessura espessura desta camada vai diminuindo e alterando de cor à medida que nos afastamos tamos da área de impacto (Fig. 6). 6 A partir dos 5000 km, (zonas distantes, Fig. 6)) a camada correspondente à KPB resume-se resume se a poucos milímetros de espessura (Schulte ( et al., 2010). libertado por este meteorito (com Alguns modelos geofísicos mostraram que o material libertado, cerca de 10 km), afectaria dramaticamente o sistema climático (Kring, ( 2007;; Pierazzo et al., 2007; Schulte et al., 2010). ). A quantidade de silício e de partículas de carbonato carbona libertada (autênticos filtros de radiação de curto comprimento de onda), quase instantaneamente, para a atmosfera pelo impacto do meteorito, poderiam poderia ter atingido valores entre 100 a 500 Gt, suficientes para causar um catastrófico inverno nuclear (Pierazzo ( et al., 2007). ). Este efeito teria um impacto na temperatura média global4, na biótica, através da inibição da fotossíntese, fotossíntese e no nível médio do mar, conduzindo a uma regressão marítima generalizada (Ellwood Ellwood et al., 2003). As consequências resultantes deste de impacto continuam ainda repletas de controvérsia (e.g. Keller et al., 2004; Morgan et al.,, 2004; Stüben et al., 2005). Apesar de existir um consenso relativo à presença de impactos nas principais extinções em massa da Terra, ainda existe muita polémica na atribuição exclusiva destas crises aos impactos. impactos. Por exemplo, a ideia que o material ejectado para a estratosfera pelo impacto, teria inibido a fotossíntese, originado o colapso da cadeia alimentar por vários anos, foi contrariada por Pope (2002) que, baseado em cálculos teóricos, apurou que os resultados que suportam esta ideia estão sobrestimados, duas ou três ordens de grandeza, em relação à quantidade e ao tamanho das partículas ejectadas para a atmosfera. 3.1.2 Intenso vulcanismo em Deccan Vogt (1972) foii o primeiro a notar a existência de um sincronismo entre os períodos de grande actividade vulcânica e as extinções extinç em massa. O autor sugeriu que o metal libertado nos gases das erupções vulcânicas podia ter causado a extinção, extinção através do envenenamento das espécies. No caso da KPB, Courtillot et al. (1986) propuseram a hipótese que os CFB’s associados às LIP’s das Deccan traps, traps na Índia, podiam estar na origem da crise. A reforçar esta ideia, verifica-se a existência de um declino gradual das espécies fossilizadas fossi antes do limite KPB (Keller, 2001; Keller et al. 2008), que pode estar correlacionado com as alterações 4. Pope et al. (1997) estimaram uma diminuição de cerca de 10 ºC na temperatura média global.. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 13.

(21) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. climáticas resultantes do intenso vulcanismo (Abramovich et al., 2003; Archibald & Fastovsky, 2004; Courtillot & Fluteau, 2010). Os CFB’s e as LIP’s são conhecidos por ocorrer numa escala de tempo de alguns milhões de anos e por influenciar consideravelmente o clima da época através da emissão de gases de efeito de estufa (Courtillot et al., 1986). ). A enorme actividade da parte Oeste da Índia foi uma das maiores dos últimos 500 Ma. Um único impulso vulcânico poderia injectar na atmosfera mais de 10.000 Gt de SO2 em poucos milhares de anos (Courtillot & Fluteau, 2010), produzindo uma u destabilização climática muito semelhante à do impacto de Chicxulub (reduzindo reduzindo drasticamente a quantidade de radiação e originando tempestades de chuvas ácidas, que colapsariam a cadeia alimentar, pela destruição das plantas dos continentes e das algas dos oceanos e mares; Courtillot & Fluteau, 2010). O aumento de CO2 na atmosfera libertado pelos vulcões e as enormes quantidades de metano libertadas das plataformas continentais originariam um aquecimento global, pelo efeito de estufa (Wignall Wignall, 2001). Este vulcanismo teria outros efeitos secundários, por exemplo, a perturbação das correntes oceânicas (devido à anomalia térmica induzida pelo arrefecimento de grandes quantidades de lava), a formação de mares anóxicos, o desenvolvimento de actividade sísmica local e regional e o aumento das taxas de erosão marinhas (MacLeod, 2005). A primeira grande evidência para o sincronismo entre as Deccan traps e a crise K/Pg surgiu aquando de uma análise numa secção que continha uma anomalia de irídio entre dois níveis de lava (Bhandari et al., 1995) e foi, posteriormente, reforçada através de datações radiométricas e paleomagnéticas (e.g., Courtillot & Renne, 2003; Chenet et al., 2007;; Chenet et al., 2008). Recentemente, Chenet et al. (2007 2007) obtiveram idades. 40. K-40Ar em diferentes níveis das Deccan. traps, sugerindo terem existido vários pulsares vulcânicos em diferentes períodos, o primeiro entre os 68 e 67 Ma e um segundo, mais activo, aos 65 Ma. Usando métodos paleomagnéticos, baseados na variação secular do campo geomagnético, Chenet et al. (2008)) mostraram que cada pulsar vulcânico poderia ter ocorrido em poucas décadas, podendo gerar um efeito abrupto e global conduzindo à extinção das espécies. espécies Desde que as Deccan traps se tornaram numa potencial hipótese para explicar a extinção em massa do KPB, alguns autores passaram a interpretar os marcadores de impacto como um resultado de actividade vulcânica, portanto de origem terrestre, terrestre em detrimento da origem extraterrestre (ver revisão em Morgan et al., 2004). O irídio, por exemplo, pode ter resultado do extenso vulcanismo uma vez que foram for encontradas concentrações es significativas de irídio i nas lavas do Havai ou da Ilha da Reunião, eunião, supostamente suposta originada nada pela mesma anomalia térmica (“pluma”) que gerou as Deccan traps (Morgan et al., 2004; Courtillot & Fluteau, 2010). 2010 Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 14.

(22) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. Actualmente, as emissões es vulcânicas do Piton de la Fournaise, na Ilha da Reunião, Reuniã são particularmente ricas em metais nobres nobre (PGE´s)) oferecendo uma explicação alternativa para a origem do limite KPB (Evans & Chai, 1997). 1997 O quartzo moldado, apesar de estar relacionado com o impacto de meteorito (Montanari Montanari et al., 1983; Bohor & Glass, 1995; Schulte et al., 2010), também pode ser o resultado de pulsares vulcânicos de grande escala (Knight et al. 2003, 2005; Chenet et al. 2007, 2008; Jay & Widdowson 2008; Keller et al. 2008; Self et al. 2008). 2008 Aceitando este sincronismo entre as Deccan traps e a crise K/Pg, surgiram novos estudos na tentativa de sincronizar outros períodos de CFB’s/LIP’s com outras extinções em massa. Numa revisão recente de Courtillot & Renne (2003) foram encontradass 16 correlações entre as CFB’s/LIP’s e as extinções, ou os períodos anóxicos dos oceanos, sendo os mais importantes as limite T/J e as Deccan traps/limite K/Pg, as Central Atlantic magmatic Province (CAMP)/limite Siberian traps/limite P/T. ste sincronismo, sincronismo, o seu papel como único mecanismo causador da Apesar da persuasão deste extinção em massa, ainda é amplamente questionado (e.g. White & Saunders, 2005, 2005 Schulte et al., 2010). Esta hipótese defende que o principal stress imposto pelo intenso vulcanismo resulta na injecção de grandes quantidades de cinzas vulcânicas e aerossóis de sulfato na estratosfera, tornando o ambiente terrestre tóxico, conduzindo conduzi à degradação do meio aquático e terrestre. Contudo, os aerossóis de sulfato têm poucos anos de residência na estratosfera estratosfera e, mesmo que as erupções durassem mais do que uma década, o intervalo entre os diferentes pulsares vulcânicos seria suficiente para permitir a recuperação dos ecossistemas. Este ciclo de pequena duração poderá contudo aumentar a tendência de aquecimento global, através do aumento da quantidade de CO2 na atmosfera, era, que tem maior tempo de residência que os aerossóis de sulfato (Berner ( et al., 2002). 3.2. Cenários de causas múltiplas para a extinção em massa Os Paleontologistas estão convencidos que a extinção extinção em massa do K/Pg não foi originada. por uma única causa. Os registos de fósseis não suportam apenas uma causa, mas um conjunto de vários eventos que incluem a principal fase de vulcanismo, rápidas alterações climáticas, climáticas variações do nível médio do mar e um u ou mais impactos de meteoritos (Archibald, Archibald, 1996a; 1996 Keller et al., 2003; Archibald & Fastovsky, 2004). Recentes investigações no Haiti e no México, México, revelaram a presença de múltiplas camadas de depósitos de material ejectado e de anomalias de PGE’s nos sedimentos, mentos, quer do final do Maestrichtiano, quer no inicio do Daniano, sugerindo que apenas uma destas camadas seria originada pelo impacto no México, considerando as restantes originadas por outros mecanismos. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 15.

(23) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. Segundo Keller et al. (2003) ocorreram dois impactos num período de 400 ka,, com o primeiro a acontecer aos 65,27±0.03 Ma, praticamente coincidente com as Deccan traps, e o segundo aos 65 Ma, coincidente com a KPB.. Estas evidências na região do México, confirmadas pela geoquímica de alta resolução,, reflectem refle origens cosmogénicas e vulcanogénicas num ambiente sedimentar complexo (Stüben et al., al. 2005). Efectivamente, após uma avaliação cuidada às oscilações dos isótopos de Carbono e do Oxigénio, bem como dos elementos traço, conclui-se que existiu uma alteração ação gradual do clima no final do Cretácico e uma mudança abrupta na KPB (Keller et al. 2007).. Através do método MSEC, aqui desenvolvido,, Ellwood et al. (2003) identificaram dois níveis associados a anomalias de PGE’s na secção de Oman, um na KPB e outro cerca de 1 m abaixo desse depósito (Fig. 18). Este modelo tem ganho adeptos não pelo detalhe da construção dos cenários e dos seus impactos ambientais mas, segundo egundo MacLeod MacL (2005), pela: – Variedade de padrões de extinções de várias espécies, que aconteceram ao longo do Fanerozóico; – A falta de consistência do sinal ecológico dos organismos que habitam em diferentes domínios ecológicos; – Nos últimos 250 Ma,, as três principais extinções verificaram-se durante a ocorrência de dois ou mais mecanismos diferentes (impacto, (impacto, vulcanismo, alterações climáticas, regressões, etc.) em simultâneo. Efectivamente este ste cenário, de múltiplas causas, foi proposto por vários investigadores para justificar as extinções em massa do Fanerozóico (Phanerozoic ( Mass Extinction -PME), para além do K/Pg.. Fragmentos de múltiplos meteoritos foram encontrados em duas amostras sedimentares do final do Permiano, na Antárctida (Basu et al., 2003). Também apareceram vestígios de depósitos pertencentes a impactos de meteoritos numa secção em Marrocos, Marroco relativos ao período do Devoniano médio, médio abaixo da fronteira entre o Eifeliano e o Givetiano (Ellwood et al., 2004). No entanto, Schmitz et al. (2006)) contestaram esta origem defendida por Ellwood et al. (2004),, afirmando que o enriquecimento fraco dos elementos Cr, Co, Co Ni, V, Ir, Pd, Pt e Os, foi devido principalmente a processos diagenéticos relacionados com a formação dos sedimentos em ambiente hipóxico. Este ste cenário de múltiplas causas é amplamente defendido pelos Paleontologistas nas duas maiores extinções tinções em massa da história hist da Terra, nas fronteiras K/Pg e P/T.. No entanto, a posição estratigráfica exacta do evento, ou eventos, catastróficos e as suas consequências no clima e na fauna ainda não estão completamente avaliadas. Efectivamente, as evidências Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 16.

(24) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. geológicas ainda são insuficientes para avaliar o número, frequência e intensidade de cada evento catastrófico, que poderá ter conduzido o processo de extinção em massa.. 4. Metodologia 4.1. Magnetismo de Rocha. 4.1.1 Susceptibilidade magnética Todos os grãos de minerais erais são susceptíveis de ficar magnetizados, quando sujeitos a um campo magnético e a SM é um indicador que reflecte a influência desse magnetismo transiente, transiente no material da amostra (ver ver revisão em Ellwood et al., 2003, 2008). ). Nos sedimentos, a SM é considerada derada um indicador da concentração e da composição dos materiais magnetizáveis da amostra (minerais e tamanho ou forma do grão). Isso inclui não apenas os materiais ferromagnéticos, tais como minerais de óxido de ferro (e.g. magnetite) e sulfatos sulfatos de ferro (e.g., pirrotite) que podem adquirir magnetismo remanescente, mas também outros componentes diamagnéticos (e.g., calcite, quartzo, e matéria orgânica, com SM fraca e negativa) ou paramagnéticos (e.g., pirite, clorite). Ao longo de um perfil sedimentar, a variação da SM reflecte geralmente as variações do aporte detrítico terrígeno, terrígeno que é essencialmente controlado pelo clima. O sinal da SM pode ser considerado como uma combinação de um sinal cíclico, associado ao eustatismo e às variações climáticas (ciclos de Milankovitch)) e de ruídos de assinatura acíclica, associados a “eventos”, que podem ser usados para localizar com alta precisão a posição estratigráfica de um impacto de meteorito, ou de um pulsar puls vulcânico (Ellwood et al., 2003; Abbott & Mazumder, 2007). 200 Os impactos de meteoritos produzem projecções de matéria para a atmosfera compostas essencialmente por três componentes: fragmentos de rocha do subsolo, vidro resultante da violência do impacto e nuvens de vapor com minerais e metais condensados. Alguns desses metais projectados, s, particularmente as microesférulas de magnetite,, tem uma SM mais elevada que as rochas sedimentares circundantes, com menos quantidade de ferro (Abbott (Abbott & Mazumder, 2007). A SM usada na maioria dos estudos é definida como a razão razão entre o momento induzido (Mi ou Ji) e a força de um campo magnético aplicado, muito fraco, (Hj), onde:. J i = χij H j. (4.1). ou Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 17.

(25) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. M i = kij H j. (4.2). Nestas expressões, a SM é parametrizada parametriza como k,, quando indica que a medição é relativa a um metro cúbico de volume (m3) e desta forma é adimensional. Quando é parametrizada em χ indica que as medições são relativas relativa à massa (m3/kg). Ambas têm anisotropia. As medições de SM efectuadas neste trabalho são por unidade de massa, porque é um processo mais fácil, mais rápido de executar e com mais precisão, do que se fosse feito por unidade de volume. Desta forma, a SM pode ser facilmente medida em pequenas amostras de material frágil frágil e de aspecto. irregular, constituindo uma grande vantagem em relação a outros métodos (Ellwood Ellwood et al., 2003). As medições laboratoriais de SM foram feitas recorrendo ao o equipamento KLY-2.1 KLY Kappabridge construído pela AGICO, da Republica Checa. Este equipamento equipamento permite a medição da SM em amostras até 40 cm3 e tem 11 modos de medição (range), ( que variam desde os 100 aos 200 000 x 10-6 (SI). ). Na medição utilizou-se utilizou o range mais baixo possível para par garantir uma precisão maior. Antes de cada utilização o equipamento equipamento foi calibrado com um padrão à temperatura ambiente e foi testada a sua estabilidade, consoante as especificações do fabricante, garantido desta forma a coerência das medições efectuadas. Durante este processo, houve o cuidado de manter a sala fechada, para manter uma temperatura constante e de afastar todos os aparelhos electrónicos, passíveis de causar perturbações nas medições, do equipamento KLY-2.1 KLY Kappabridge. Por cada amostra foram oram feitas três medições e foi calculada a respectiva média (Anexos B e C). ). O peso das amostras foi obtido numa balança de precisão, em gramas e arredondado às décimas. Foi garantido apenas o peso das amostras, descontando em cada medição o peso do porta amostras em vazio. 4.1.2 χARM/χ Da mesma maneira que a variação da SM ao longo de um perfil estratigráfico marinho pode dar indicações sobre a distância ncia da fonte terrígena de alimentação, o mesmo se espera do tamanho do grão dessas partículas magnéticas. Um método rápido para estimar do tamanho do grão dos minerais magnéticos foi proposto por Banerjee et al. (1981)) e por King et al. (1982) usando a aplicação de campos anisteréticos anisterético (ARM, Anhysteretic remanence magnetization). magnetization A susceptibilidade anisterética nisterética (χ ( ARM) é sensível à concentração dos grãos ferromagnéticos de monodomínio (stable stable single domain - SSD) e de pseudo monodomínio (pseudo pseudo-single domain - PSD) (Oldfield, 1991). A razão χARM/ χ representa a variação relativa do tamanho das partículas. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 18.

(26) O Limite Cretácico-Paleogénico: Cretác Paleogénico: Alterações Climáticas e Crises Biológicas. dos minerais magnéticos. Quanto maior for a razão χARM/χ,, maior é a quantidade de minerais de grão fino SSD (Dessai et al., 2009). ). A ARM foi adquirida pelo conjunto acoplado de um desmagnetizador LDA-3A LDA e de um magnetizador anisterético AMU-1A. 1A. Para obter a razão χARM/χ foi induzido um campo de frequência alternada (AF) de 100 mT e um campo de corrente directa (DC) de 0,05 mT e posteriormente medida a amostra num magnetómetro JR6. A χARM foi calculada dividindo os valores da magnetização induzida (A/m) (A/m pelo valor do campo DC. 4.2. Ciclos orbitais e análise nálise espectral Os ciclos orbitais estão registados no ambiente sedimentar através de mudanças nas. características (espessura, composição) dos estratos geológicos, nas comunidades de fósseis e nas características magnéticas e geoquímicas. Eles têm origem nas interacções gravíticas entre a Terra, Lua e outros planetas, que geram perturbações nos eixos de rotação otação e na órbita ó da Terra. Estas interacções produzem mudanças na excentricidade da órbita terrestre com períodos aproximados de 100 e 400 ka,, na obliquidade do eixo da Terra e naa sua precessão, com períodos de 41ka e 22 ka, respectivamente (Langereis Langereis & Dekkers, 1999). A excentricidade corresponde ao grau de elipticidade da órbita da Terra e varia entre zero (circular) e 0,06 0,06 (ligeiramente elíptica). A obliquidade é o ângulo entre o eixo de rotação da Terra e a eclítica (plano do movimento de translação), varia entre 22 e 24,6º (Fig. 7).. A precessão do eixo corresponde a um movimento lento do eixo de rotação ao longo de um percurso pe circular (Fig. 7).. A precessão dos equinócios completa um ciclo completo em cerca de 21,7 ka.. Esta precessão quase periódica varia entre 19 e 23 ka.. Todas estas mudanças cíclicas afectam a distribuição de radiação solar global, sazonal e latitudinal e, consequentemente, o sistema climático da Terra (Langereis ( & Dekkers, 1999). 1999. Fig. 7- Esquema das alterações dos parâmetros orbitais (ciclos de Milankovitch). Milankovitch). “O” demonstra mudanças na obliquidade do eixo da Terra, “E” demonstra demonst as alterações na excentricidade da órbita terrestre (devido a variações do eixo menor da elipse) e “P” representa as variações de direcção da inclinação do eixo num determinado ponto (precessão) (adaptado de Jansen et al., 2007).. Jorge Manuel Fernandes Correia. Página 19.