A sedimentação em uma abordagem sistêmica

A sedimentação pode ser vista como um sistema na superfície da Terra. A mesma apresenta um atributo fundamental de sistema, a equifinalidade, traduzida na busca da estabilidade entre erosão e deposição. O sistema sedimentar possui entrada e saída de massa e energia e transferência interna de massa. A energia adicionada é térmica e gravitacional. A massa é incorporada por meio de absorção de gases atmosféricos, chuva e neve, intemperismo e erosão, e fotossíntese. A energia sai como de perda de calor e acumulação de energia química nas rochas. A massa é perdida por intermédio da incorporação ao registro estratigráfico, decomposição da matéria orgânica e liberação de gases para a atmosfera. É possível ainda uma divisão em subsistemas, com base na energia motora: (i) inércia, (ii) gradientes de densidade, (iii) marés e (iv) ondas. Em termos didáticos, a visão sistêmica aproxima disciplinas como sedimentologia, paleontologia e geoquímic

Estudos paleoambientais com base em isótopos de carbono, oxigênio e estrôncio em foraminíferos do terciário da Bacia de Pelotas

A Bacia de Pelotas, localizada na porção sul da margem continental brasileira, foi formada a partir da fragmentação do supercontinente Gondwana e preenchida por sedimentos essencialmente siliciclásticos desde o Cretáceo. A ausência de rochas vulcânicas apropriadas para a datação através de métodos radiométricos na seção terciária da bacia e a abundância de microfósseis de parede calcária, constitui um cenário favorável para a utilização da razão isotópica de estrôncio visando à obtenção de dados cronoestratigráficos. Além dos microfósseis de parede calcária, a ocorrência conspícua de microfósseis de parede orgânica caracteriza esta seção como adequada para a realização de correlações biocronoestratigráficas. Uma síntese dos dados bioestratigráficos publicados é aqui apresentada com o intuito de verificar a ocorrência de descontinuidades temporais na sucessão sedimentar da bacia. Posteriormente, a avaliação da preservação das testas de foraminíferos foi realizada a fim de fornecer elementos para selecionar as amostras a serem utilizadas nas análises e verificar a consistência dos dados isotópicos. Foram reconhecidos quatro tipos de alterações diagenéticas em diferentes níveis estratigráficos da base para o topo: recristalização (neomorfismo), cimentação, recobrimento por filme oxidado e dissolução. Dados da razão isotópica de estrôncio, oxigênio e carbono e da razão Sr/Ca, foram obtidos a partir da análise de amostras provenientes de quatro poços. Adicionalmente, uma abordagem bioestratigráfica e paleoambiental foi possível com base no estudo dos foraminíferos e palinomorfos de dois intervalos testemunhados em dois poços, um na região emersa e outra na submersa, constituindo uma seção de referência para correlação. Com base no estudo dos testemunhos foi proposto um arcabouço estratigráfico de alta resolução, tendo sido identificado um hiato de 2 Ma na seção do mesomioceno e um evento transgressivo entre o meso e o neomioceno. Em uma abordagem mais ampla, o arcabouço cronoestratigráfico da seção do Paleogeno-Neogeno de quatro sondagens foi detalhado. Foram reconhecidos seis hiatos: (i) no Paleogeno, (ii) no eoeocenomesoeoceno, (iii) no mesoeoceno, (iv) entre o neoeoceno e o eoligoceno, (v) no eomioceno e (vi) entre o eomioceno e o meso/neomioceno. Os hiatos identificados, exceto aquele entre o eoeoceno e o mesoeoceno, foram interpretados como disconformidades associados a eventos globais. Uma queda do nível do mar a 10.4 Ma gerou uma disconformidade que pode estar relacionada ao início da deposição do Cone do Rio Grande. Quedas do nível do mar a nível global são as prováveis causas das descontinuidades reconhecidas em 18,5 Ma, 31,5 Ma e 40,5 Ma. O hiato identificado no eoeoceno-mesoeoceno (53-47,9 Ma) foi por sua vez interpretado como uma seção condensada. Do eoeoceno ao neoligoceno, uma tendência de resfriamento associada à abertura da Passagem de Drake foi registrada com base na curva de isótopos de oxigênio. Com base nos dados de δ13C observou-se uma tendência de aumento de produtividade do neoligoceno ao eomioceno, a qual provavelmente está associada a uma fase de aquecimento. Uma nova fase de resfriamento, relacionada ao restabelecimento da calota de gelo na Antártica, foi registrada na seção do neomioceno em ciclos de aproximadamente 400.000 anos.The Pelotas Basin, situated in the southern Brazilian Atlantic Margin, is filled with siliciclastic sediments deposited from Cretaceous to Holocene. The absence of volcanic strata appropriate to radiometric dating and the abundance of calcareous microfossils constitute a favorable scenario for the use of strontium isotope ratio to obtain chronostratigraphic data for the Tertiary section of the basin. Furthermore, the conspicuous occurrence of organic-walled microfossils makes this section suitable for biochronostratigraphic correlations. A synthesis of the biostratigraphic data published is presented in order to recognize discontinuities in the stratigraphic record. Afterward, the assessment of the foraminifera tests preservation was effectuated with the purpose of providing criteria to select the samples to be analyzed and verify the consistency of the isotopic data. Four types of diagenetic alterations were recognized in different stratigraphic levels, from the base to the top of the studied section: recrystallization, cementation, oxidized coatings and dissolution. Strontium, oxygen and carbon isotope ratios and Sr/Ca ratio were performed in foraminifera tests from four drill-holes. Foraminifera and palynomorphs recovered from cores of two wells located on onshore and offshore regions provided a biostratigraphic and paleoenvironmental information, constituting a reference section for correlation. Based on the core study, a highresolution biostratigraphic framework is proposed, in which a hiatus of 2 Ma is identified in the middle Miocene, as well as a transgressive event in the middle-late Miocene. In a broader approach, a chronostratigraphic framework is presented for the Paleogene-Neogene section of four drill-holes. Six hiatuses were recognized: (i) Paleocene, (ii) early-middle Eocene, (iii) middle Eocene, (iv) late Eocene - early Oligocene, (v) early Miocene, and (vi) early Miocene - middle/late Miocene. The identified hiatuses, except that of early-middle Eocene, were interpreted as disconformities in association with global events. A sea-level fall at 10.4 Ma may be related to the deposition of Rio Grande Cone. Global eustatic sea-level falls produced the disconfomities recognized at 18.5 Ma, 31.5 Ma and 40.5 Ma. The hiatus recognized in the early Eocene was interpreted as a condensed-section deposited between 53.7 and 47.9 Ma. From the early Eocene to the late Oligocene, a trend of cooling registered using oxygen and carbon isotopes may be related to the opening of the Drake Passage. Based on δ13C, a trend of increasing productivity probable driven by warming was observed from the late Oligocene to the early Miocene. Another cooling phase was registered in the late Miocene section which can be related to the reestablishment of the ice-sheet in Antarctica. This interval is punctuated of short-term cycles of approximately 400 ky

Foraminíferos e Bioestratigrafia: uma abordagem didática

O Princípio da Sucessão Faunística foi o primeiro passo para a aplicação da paleontologia na resolução de problemas estratigráficos pela utilização de fósseis para zoneamento e correlação de estratos. A aplicação teve início com observações de macrofósseis em estratos marinhos por naturalistas, geólogos e engenheiros, na primeira metade do século XX, mas o maior desenvolvimento da ferramenta decorreu do estudo dos microfósseis, como os foraminíferos, um dos grupos mais pesquisados. A aplicação direta na indústria do petróleo revolucionou o conhecimento da bioestratigrafia do Cenozóico. A difusão e o aperfeiçoamento da bioestratigrafia a partir da segunda metade do século XIX decorreu da sua aplicação na indústria do petróleo. Os avanços recentes da bioestratigrafia incluem utilização integrada de diversos grupos taxonômicos bem como a associação com diversas técnicas como a estratigrafia de seqüências e a sísmica. Para aplicação eficaz da bioestratigrafia é importante o conhecimento das relações filogenéticas e dos fatores limitantes à distribuição dos organismos além de aspectos tafonômicos que condicionam distribuição dos restos fósseis. Esse trabalho apresenta, de maneira didática, aspectos históricos e a base conceitual da bioestratigrafia com base em foraminíferos, e sugestões de atividades para a fixação dos conceitos

Cenozoic synthem stratigraphic architecture of the SE Brazilian shelf and its global eustatic context: evidence from the Pelotas Basin (offshore Brazil)

The Pelotas Basin, located on the SE Brazilian shelf, has evolved since the Aptian. Stratigraphical data from the basin can be used for delineation of the unconformity-bounded units (synthems) on the shelf, which is a first step towards a full understanding of its stratigraphic architecture, evolution, and hydrocarbon potential. Hiatuses in the Cenozoic succession of the Pelotas Basin are established with both biostratigraphic (planktonic foraminifers and calcareous nannofossils) and isotopic (87Sr/86Sr) data. The seven recognised hiatuses are dated respectively as (1) Palaeocene (Danian- Thanetian), (2) Palaeocene/Eocene boundary (Thanetian-Ypresian), (3) Eocene (Ypresian-Lutetian), (4) Eocene-Oligocene (Lutetian-Rupelian), (5) early-late Oligocene (Rupelian-Chattian), (6) early Miocene (Aquitanian-Burdigalian), and (7) middle-late Miocene (Serravallian-Tortonian). These intervals between the hiatuses are correlated with those of the Santos and Campos Basins north from the Pelotas Basin. The breaks in sedimentation that these basins have in common occurred (1) at the Palaeocene-Eocene and (2) Eocene-Oligocene transitions, (3) in the early Miocene, and (4) in the middle-late Miocene. These main unconformities outline five synthems on the SE Brazilian shelf, viz. the SEBS–1 (Palaeocene), SEBS–2 (Eocene), SEBS–3 (Oligocene), SEBS–4 (early-middle Miocene) and SEBS–5 (late Miocene-Holocene). The above unconformities are correlated with those established in the Cenozoic sedimentary successions of different regions such as Western Siberia, Arabia, NW and NE Africa, peninsular India, S Australia, the Gulf of Mexico, NW Europe, and South Africa. The only regional unconformity, near the Oligocene/Miocene boundary, coincides with the nearly-global sedimentation break. The latter was resulted from a climatic event, i.e., the ‘Mi–1 glaciation’. Thus, a eustatic origin is supposed for this regional unconformity. The other regional unconformities also correspond to global sea-level falls (probably with an exception for the Palaeocene/Eocene surface), which suggests that global eustatic movements controlled the development of the regional synthem architecture

Post-depositional effects on the microstructure and stable isotopes composition of planktic foraminiferal tests from the Miocene of the Pelotas Basin, south Brazilian continental margin

An integrated study of planktic foraminiferal tests (Orbulina universa and Globigerinoides trilobus) imaging techniques and chemical/isotopic analyses has been carried out at the Miocene section of the Pelotas Basin (South Brazil) with the purpose of record and evaluate the effects of the diagenesis in its wall texture and isotopic composition. The characterization of the foraminiferal tests preservation prior performing isotopic analysis for paleoceanographic studies is essential to ensure the choice of suitable material for obtaining reliable data. Scanning electron microscopy, backscatter scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectrometry and stable isotope measurements were used to evaluate the post-depositional effects on the tests. It was possible to identify features of dissolution, neomorphism (recrystallization) and coating of autigenic minerals. The stable isotopic data defi ne two compositional groups. The heavier and less scattered values characterize a preserved paleoenvironmental signal as the lighter and scattered ones indicate a signal derived from post-depositional alterations. Additionally, the characterization of the distinct types of diagenetic changes and their textural products provide a guideline for the evaluation of the diagenetic effects of deeply buried fossil foraminifera.Un estudio integrado de las características de textura y composición química e isotópica de foraminíferos planctónicos (Orbulina universa y Globigerinoides trilobus) del Mioceno de la Cuenca de Pelotas (sur de Brasil) fue llevado a cabo con el propósito de registrar y evaluar los efectos de la diagénesis. La caracterización del grado de preservación de los foraminíferos, previa a la obtención de análisis isotópicos para estudios paleoceanográfi cos, es esencial para asegurar una selección adecuada del material y así obtener datos fi ables. Se empleó microscopía electrónica de barrido, imágenes con Planktic foraminiferal tests: Post-depositional effects on the microstructure and isotopic composition electrones retrodispersados, espectroscopía de rayos X de dispersión de energía y mediciones de isótopos estables para evaluar los efectos post-depósito en los caparazones. Esos estudios permitieron identifi car características de disolución, recristalización y revestimiento de minerales autigénicos. Los datos de isótopos estables permitieron defi nir dos grupos de composición: los valores más pesados y menos dispersos caracterizan señales paleoambientales preservadas, mientras que los datos más dispersos y correspondientes a composiciones más ligeras indican una señal derivada de las alteraciones postdepósito. Además, la caracterización de los distintos tipos de cambios diagenéticos y sus productos texturales proporciona una guía para la evaluación de los efectos diagenéticos en los foraminíferos fósiles provenientes de secciones sedimentarias de gran espesor

Aplicação de métodos isotópicos e numéricos em paleoceanografia com base em foraminíferos planctônicos

A paleoceanografia representa uma abordagem multidisciplinar que reúne esforços no intuito de reconstruir a história dos oceanos pretéritos e os efeitos das interações entre as variações na composição, circulação e produtividade nas grandes massas d’água e as mudanças climáticas. Além do interesse pelo passado, a paleoceanografia assume um caráter vanguardista quando se trata de realizar prognósticos de mudanças climáticas futuras. Nesse contexto, os foraminíferos planctônicos, além da sua abundância e ampla distribuição geográfica, armazenam em suas testas a composição das águas onde viveram, registrando as condições físico-químicas das massas d’água. Idade, temperatura e produtividade estão entre os parâmetros que podem ser inferidos por meio do estudo das associações e da composição das carapaças destes organismos. Esse trabalho tem como objetivo apresentar a aplicação de métodos isotópicos e numéricos em paleoceanografia utilizando foraminíferos planctônicos como ferramenta de trabalho

Long-term eustatic cyclicity in the Paleogene: a critical assessment

Global sea level has changed cyclically throughout Earth's history due to a variety of mechanisms that operate on a variety of timescales. Here we attempt to place constraints on the “actual” number of sea-level cycles that can be interpreted directly from the eustatic reconstructions. We apply an interpretative algorithm to Paleogene sea level records and identify three orders of eustatic cycles longer than 1 Ma. However, the three-ordered cyclicity might not represent cycles of global eustatic change. First, only cycles of the highest of the established orders (with a timescale of 10 s of Ma) are coherent among different sea-level records. Second, the interpreted cycles are not supported by the compilation of the regional maximum flooding surfaces. Third, climatic history alone cannot explain the eustatic changes. Fourth, the interpreted cyclicity differs significantly from what is known about the tectonic control of eustasy. Fifth, there may be other orders higher than those established. The problem is rooted in (1) the fact that eustatic curves might not necessarily reflect global events (e.g., fluctuations shown on these curves may be artifacts related to regional tectonic activity) and (2) the possible weakness of Paleogene (especially Eocene) eustatic cyclicity and its significant “overprint” by regional tectonic activity. Our attempted analysis claims for significant improvement of the available eustatic reconstructions. Unfortunately, the regional stratigraphical data remain still insufficient to develop any alternative eustatic curve that can be further interpreted to understand the number of “actual” cycle orders