PALEOCEANOGRAFIA ESTUDO DO DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS OCEÂNICOS PRINCIPALMENTE AO LONGO DOS ULTIMOS 200 MILHÕES DE ANOS

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PALEOCEANOGRAFIA

ESTUDO DO DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS

OCEÂNICOS

PRINCIPALMENTE AO LONGO DOS ULTIMOS 200 MILHÕES DE ANOS

A TECTONICA GLOBAL ESTABELECE O

PANO DE FUNDO PARA A INVESTIGAÇÃO

DA EVOLUÇÃO NA TERRA.

O MOVIMENTO DOS LIMITES CRUSTAIS

(VERTICAIS E HORIZONTAIS) É A

PRINCIPAL CAUSA DAS GRANDES

MUDANÇAS CLIMÁTICAS

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PALEOCEANOGRAFIA

INVESTIGA OS SEGUINTES TÓPICOS E SUAS INTERELAÇÕES

¾ Desenvolvimento da circulação superficial

¾ História e efeito da circulação das massas de água de fundo ¾ Biogeografia e evolução de organismos planctônicos e bentônicos ¾ História da produtividade biogênica e seus efeitos na sedimentação oceânica

PALEOCEANOGRAFIA

DEPENDE DE AMOSTRAS DO PACOTE SEDIMENTAR DO FUNDO OCEÂNICO -REGISTRO DETALHADO DAS ALTERAÇÕES FÍSICO-QUÍMICAS DAS MASSAS D’ÁGUA OCEÂNICAS E DA ATMOSFERA TERRESTE.

- A EVOLUÇÃO DAS CONDIÇÕES OCEANOGRÁFICAS SÃO DETERMINADAS EM 3 DIMENSÕES - VARIAÇÕES VERTICAIS (TEMPO) E HORIZONTAIS (ESPAÇO). - FERRAMENTAS UTILIZADAS NA INVESTIGAÇÃO DOS SEDIMENTOS:

- COMPOSIÇÃO ISOTÓPICA DAS TESTAS CALCÁREAS - CENSO DA ASSEMBLÉIA DE MICROFÓSSEIS

- MORFOMETRIA E TAXONOMIA DE MICROFÓSSEIS PLANCTÔNICOS E BENTÔNICOS

- COMPOSIÇÃO ORGÂNICA E IDENTIFICAÇÃO DE METAIS TRAÇOS DOS SEDIMENTOS

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PALEOCEANOGRAFIA

PORQUE A ANÁLISE DOS SEDIMENTOS É TÃO IMPORTANTE? Os padrões de distribuição de sedimentos no fundo marinho estão associados:

¾à dissolução da sílica e carbonato de cálcio – posição da Profundidade de Compensação do Carbonato (PCC ou “CCD”)

¾ressurgência e produtividade

¾circulação de superfície (associado à distribuição de clastos transportados pelo gelo, distribuição de nutrientes e carga detrítica continental)

¾circulação de fundo (associado à microfósseis bentônicos, contoritos, hiatos sedimentares, padrões de fracionamento geoquímico)

¾circulação atmosférica (associado à distribuição de poeira – quartzo e ilita)

O QUE A PALEOCEANOGRAFIA É CAPAZ DE INFORMAR?

PALEOCEANOGRAFIA

¾a posição das maiores correntes e frentes oceânicas

¾o padrão regional da temperatura de superfície do oceano

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PALEOCEANOGRAFIA

¾alterações no volume de gelo global e extensão das calotas sobre o oceano

¾alterações da estrutura térmica vertical dos oceanos

PALEOCEANOGRAFIA

¾alterações na intensidade e posição dos ventos alísios

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REGIÕES DE INTERESSE ESPECIAL

A circulação oceânica atual se estabeleceu como resposta às alterações da topografia do oceano, mudança da posição dos continentes e mudanças climáticas (especialmente nos polos).

Qualquer seja a alteração ocorrida, esta é mais fácil de ser observada em locais de maior gradiente, tanto vertical como horizontal, como por exemplo

- flancos de cordilheiras, platôs e guyots

- regiões de convergência/divergência e frentes oceânicas - correntes de contorno oeste e leste

- zonas de formação de massas d’água profundas

REGIÕES DE INTERESSE ESPECIAL

Mar do Japão Golfo Califórnia Mares costeiros registrando efeitos continentais amplificados Mediterrâneo Golfo do México Áreas de formação de massas d’água profundas Mar da Noruega Mar de Ross Mar de Weddell Passagem de Drake Passagem da Tasmânia Conexão interbacias Passagem da Indonésia Passagem da Am. Central

Áreas criticas para circulação profunda Canal de Vema Canal das Malvinas Canal de Walvis

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Subsidência dos canais de comunicação

entre bacias oceânicas

Q PLE MIO.S. MIO. M MIO. I. OLIG S. OLIG I. EOC. S EOC. M EO.I. PAL. S. PAL.I. MAES. CAMP. SCONTUR CEN ALBIANO APT.

PALEOCEANOGRAFIA

O REGISTRO SEDIMENTAR REGISTRA A MÉDIA DAS CONDIÇÕES AMBIENTAIS AO LONGO DE SÉCULOS (?) E MILÊNIOS. NO ENTANTO, DEVIDO AO ENORME TEMPO DE

RESIDÊNCIA DAS MASSAS D’ÁGUA PROFUNDAS (~4 MIL ANOS), OS DEVIOS ASSOCIADOS A VÁRIOS RESULTADOS (COMO OS RELATIVOS À FAUNA BENTÔNICA) PODEM SER

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EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

FORAM 3 OS MAIS IMPORTANTES FATORES A CONTROLAS A PALEOCEANOGRAFIA NOS ULTIMOS 200 MILHÕES DE ANOS:

¾ MODIFICAÇÕES PALEOGEOGRÁFICAS DEVIDO A TECTÔNICA DE PLACAS

¾ GRADUAL RESFRIAMENTO CLIMÁTICO

¾ GRADUAL QUEDA DO NÍVEL MARINHO (EUSTÁTICO) DESDE O MEZOZÓICO CENO-ZÓICO MEZOZÓICO 0 PALEOZÓICO 100 150 a 30 0 m ( ? ) 200 300 400 500

EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

NO CRETÁCEO, CLIMAS AMENOS DO EQUADOR AOS POLOS

CIRCULAÇÃO TERMOHANLINA MENOS INTENSA

CIRCULAÇÃO SUPERIFICIAL MENOS INTENSA

CIRCULAÇÃO EÓLICA MENOS DINÂMICA

MENORES DIFERENÇAS DE TEMPERATURA DA ÁGUA – SALINIDADE INFLUENCIANDO A

DENSIDADE

PEQUENO GRADIENTE TÉRMICO

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EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

CLIMA

Temperatura superficial no Atlântico atualmente e no máximo glacial Esquema da ressurgência equatorial e sua assinatura na imagem de satélite

-produtividade aumentada nos trópicos

Open University

EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

TRANSGRESSÕES MENOR ALBEDO

NIVEL DO MAR

REGRESSÕES MAIOR ALBEDO Deserto 20 - 30 Florestas 7 - 10 Neve 35 - 82 Oceano tropical 4 - 19 Subtropical, polar 6 - 55 Albedo Distribu ição da área co ntinental

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EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

TRANSGRESSÕES

CIRCULAÇÃO TERMOHALINA MENOS

INTENSA

CIRCULAÇÃO TERMOHALINA MAIS

INTENSA

CLIMA MAIS FRIO –MAIORES

GRADIENTES DE TEMPERATURA ENTRE EQUADOR E POLOS

CLIMA MAIS QUENTE –MENORES

GRADIENTES DE TEMPERATURA ENTRE EQUADOR E POLOS

MENOR ALBEDO

NIVEL DO MAR

REGRESSÕES

MAIOR ALBEDO

MENOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS

MAIOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS

CONSEQUÊNCIAS DA TRANSGRESSÃO

Fracionamento do carbonato entre a plataforma e a bacia oceânica

• Transgressão – maior extensão de mares epicontinentais = retém carbonato na plataforma

• Regressão -menor extensão de mares

epicontinentais =disponibiliza carbonato para sedimentação pelágica

Formação de lama negra – eventos anóxicos

Maiores valores de Δ13_{C (}13_{C -}12_C)

indicam remoção de 12_{C pela}

decantação de matéria orgânica Temp. atual H2_{O mar - 0 a 5}o_C

Temp. Cretaceo - 15 a 20 o_C

2_{O no fundo atualmente - 3 a 5 ml/l} 2_{O no fundo Cretaceo - ~2 ml/l}

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EVOLUÇÃO DA PCC

KENNETT 1982

EVOLUÇÃO DA PCC

¾OSCILAÇÕES DE ATÉ 2000 m SÃO REGISTRADAS NO CENOZÓICO

¾PADRÃO GERAL DE OSCILAÇÃO SEMELHANTE NAS 3 BACIAS OCEÂNICAS -CAUSAS ASSOCIADAS A MECANISMOS GLOBAIS

¾VARIAÇÕES MENORES ENTRE AS BACIAS ASSOCIADAS A DIFERENTES TROCAS DE AGUAS SUPERFICIAIS E PROFUNDAS

¾PCC NUNCA FOI TÃO PROFUNDA COMO ATUALMENTE (4500 - 4900 m PROF)

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AUMENTO DO CO2 _DIMINUIÇÃO_{DO CO}2

TRANSGRESSÕES REGRESSÕES

MENOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS

MAIOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS

MAIOR CONSUMO DO CaCO3 _MENOR_{CONSUMO DO CaCO3}

MENORES TAXAS DE DEPOSIÇÃO NANOFOSSIL CARBONÁTICO NAS

BACIAS OCEÂNICAS

MAIORES TAXAS DE DEPOSIÇÃO NANOFOSSIL CARBONÁTICO NAS

BACIAS OCEÂNICAS

MAIOREXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS

MENOREXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS

MAIORSEQUESTRO DE CaCO3_NAS

PLATAFORMAS RASAS

MENORSEQUESTRO DE CaCO3_NAS

TRANSGRESSÕES REGRESSÕES

MAIOREXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS

MENOREXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS

MAIORSEQUESTRO DE CaCO3_NAS

MENORSEQUESTRO DE CaCO3_NAS

FATOR COMPLICADOR

Maior produtividade associada às regressões implica em

retirada de CaCO

3

_{na superfície e déficit de carbonato no}

oceano profundo, o que elevaria a PCC.

Alguns autores entendem a flutuação que a flutuação da PCC

esta inversamente relacionada à paleo-produtividade

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PANGEA

PANTALASSA

¾PANTALASSA SE EXTENDO POR 300º DE LONGITUDE

¾GRANDES GIROS OCEÂNICOS – CORRENTES EQUATORIAIS PERCORRENDO 85% DA CIRCUNFERÊNCIA DA TERRA

MUDANÇAS DA PALEOGEOGRAFIA

EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

TRANSIÇÃO PARA UMA BACIA OCEÂNICA FRAGMENTADA

- Sedimentação no Atlântico inicia-se com muita drenagem continental (mais de 50% das terras emersas) e altas taxas deposicionais.

- Nos últimos 130 M anos ocorreu maior deposição carbonática na margem leste devido à retenção de terrígenos nos mares epicontinentais da Europa (suprimento carbonático sempre maior na borda leste)

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EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA

GLOBAL

100 M anos 90 M anos 70 M anos 125 – 70 M a. 65 M anos 65 M anos 163 M anos

PERFIL GEOLÓGICO TRANSVERSAL AO ATLÂNTICO NORTE

EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL

TRANSIÇÃO PARA UMA BACIA OCEÂNICA FRAGMENTADA

- Aumento do nível do mar e da temperatura levam a uma condição de generalizada anoxia nas bacias em expansão no Cretáceo Médio – Superior (100 M anos).

- Aparente estabelecimento de estratificação estável associado a entrada de sedimentos continentais com alto teor de matéria orgânica (clima mais tropical)

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Atlântico Sul a 100 M anos

15O_S 40O_S TROPICAL SUB-TROPICAL Hay et al. (1999)

Atlântico Sul a ~100 M anos

KENNETT 1982 Azevedo (2001)

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Modelo Evolutivo para o Atlântico Sul entre 100

M e 90 M de anos

Analogia com o Mar Vermelho

Azevedo (2004)

A TRANSIÇÃO DE OCEANOS QUENTES

PARA OCEANOS FRIOS NO CENOZÓICO

- A INTERRUPÇÃO DA CORRENTE CIRCUM-EQUATORIAL (COM O

FECHAMENTO DO TETHIS NO MEDITERRÂNEO) COINCIDE COM O

ESTABELECIMENTO DA CORRENTE CIRCUM-ANTÁRTICA (COM A ABERTURA

DO CANAL DE DRAKE, DO MAR DA TASMÂNIA – CULMINA HÁ ± 20 M anos).

KENNETT 1982 O Atlântico deixa de ser um oceano longitudinal – critico à circulação equatorial do Mar de Tethys – e passa a ser um oceano latitudinal – critico para a circulação interpolar (único oceano a conectar ambos os polos).

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A TRANSIÇÃO DE OCEANOS QUENTES

PARA OCEANOS FRIOS NO CENOZÓICO

- A INTERRUPÇÃO DA CORRENTE CIRCUM-EQUATORIAL (COM O

FECHAMENTO DO TETHIS NO MEDITERRÂNEO) COINCIDE COM O

ESTABELECIMENTO DA CORRENTE CIRCUM-ANTÁRTICA (COM A ABERTURA

DO CANAL DE DRAKE, DO MAR DA TASMÂNIA – CULMINA HÁ ± 20 M anos).

Distribuição do foraminífero Guembelitria com o início da abertura do Estreito de Drake

36 M anos 30 M anos OPEN UNIVERISTY2001 KENNETT 1982

A TRANSIÇÃO DE OCEANOS QUENTES

PARA OCEANOS FRIOS NO CENOZÓICO

- O ESTABELECIMENTO DA CORRENTE CIRCUM-ANTÁRTICA ISOLA

TERMICAMENTE O CONTINENTE ANTÁRTICO E AUMENTA A INTENSIDADE DAS GLACIAÇÕES – CULMINA COM O APARECIMENTO DE BANQUISAS DE GELO

- PROFUNDO EFEITO NA CIRCULAÇÃO OCEÂNICA E BIOGEOGRAFIA EM MÉDIAS E ALTAS LATITUDES DO HEMISFÉRIO SUL (CRIAÇÃO DE BARREIRAS TÉRMICAS – FRENTES OCEÂNICAS – E ZONAS DE RESSURGÊNCIA).

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FORMAÇÃO DAS GELEIRAS NA ANTARTICA

TEMPERATURA DA ÁGUA SUPERFICIAL ANTÁRTICA NOS ÚLTIMOS 55 M ANOS

SUGERE O RÁPIDO CRESCIMENTO DAS GELEIRAS

PRIMEIRAS EVIDÊNCIAS DE CLASTOS TRANSPORTADOS POR GELO

OPEN UNIVERISTY2001

FORMAÇÃO DA ÁGUA DE FUNDO DO

ÁRTICO E CONGELAMENTO ANTÁRTICO

- PORQUE A EXTENSA DEPOSIÇÃO DE CLASTOS GLACIAIS É OBSERVADA SOMENTE A PARTIR DO MIOCENO MÉDIO, CERCA DE 20 MILHÕES DE ANOS APÓS O ISOLAMENTO ANTÁRTICO?

- FORMAÇÃO DA ÁGUA DE FUNDO DO ÁRTICO APÓS A SUBSIDÊNCIA DA CADEIA ISLANDIA-FAEROE → AUMENTO DA PRECIPITAÇÃO NA ANTÁRTICA

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FORMAÇÃO DA ÁGUA DE FUNDO DO

ÁRTICO E CONGELAMENTO ANTÁRTICO

- PORQUE A EXTENSA DEPOSIÇÃO DE CLASTOS GLACIAIS É OBSERVADA SOMENTE A PARTIR DO MIOCENO MÉDIO, CERCA DE 20 MILHÕES DE ANOS APÓS O ISOLAMENTO ANTÁRTICO?

- FORMAÇÃO DA ÁGUA DE FUNDO DO ÁRTICO APÓS A SUBSIDÊNCIA DA CADEIA ISLANDIA-FAEROE → AUMENTO DA PRECIPITAÇÃO NA ANTÁRTICA

Open University

FRACIONAMENTO MINERALÓGICO ENTRE

ATLÂNTICO E PACÍFICO

A formação da massa de água profunda do Atlântico norte proporciona a deposição carbonática. No Pacífico norte, a chegada de um maior volume de água doce e aporte de sedimentos continentais gera uma zona com baixos valores de oxigênio, e a deposição mais representativa de diatomáceas.

Flutuações climáticas = rearranjo da corrente oceânica = aumento (diminuição) da produção carbonática no Atlântico induz o aumento (diminuição) da

sedimentação siliciclástica (carbonática) no Pacífico.

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FRACIONAMENTO MINERALÓGICO ENTRE

ATLÂNTICO E PACÍFICO

Kelley & Barron 1983

Congelamento Antartico – aridez America Sul

– Elevação Andes

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CONGELAMENTO DO POLO NORTE

As glaciações no hemisfério norte iniciaram-se por volta dos 3 M de anos

Shackleton & Updike 1977

O ISOLAMENTO DO MEDITERRÂNEO

- A QUEDA DO NIVEL MARINHO NO MIOCENO SUPERIOR (6.5 – 5 MILHÕES DE ANOS) PARECE TER CONTRIBUÍDO COM O FECHAMENTO DO

MEDITERRÂNEO DURANTE 700.000 ANOS

- CAMADAS DE SAL COM 1 km DE ESPESSURA - 1 A 3 km DE PROFUNDIDADE

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O ISOLAMENTO DO MEDITERRÂNEO

-QUANTO TEMPO LEVARIA PARA O MEDITERRÂNEO SECAR COMPLETAMENTE?

BALANÇO HÍDRICO ATUAL = - 3,25 x 103_km3

VOLUME DO MEDITERRÂNEO = 3,75 x 106_km3

TEMPO DE DISSECAÇÃO = 1000 anos

- VOLUME DE SAL RETIDO NO MEDITERRÂNEO É APROX. 30 VEZES MAIOR QUE O VOLUME DE SAL EXISTENTE NA MASSA D’ÁGUA = 6,5 x 104_km3