GRUPOS DE SEDIMENTOS CARBONÁTICOS

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2 O Sedimento Biogênico nos oceanos é em sua grande maioria carbonático. Estes podem sem dividos em Bioquímicos (precipitação bioquímica), Bioclastos (fragmentação de sedimentos bioquímicos) ou Precipitados (precipitação devido a supersaturação, porém biológicamente intermediada). A distribuição dos sedimentos Bioquímicos apresenta grande variação geográfica, associada a diferentes combinações de clima (insolação, precipitação, descarga fluvial), oceanografia (circulação e temperatura da água) e profundidade do ambiente.

3 GRUPOS DE SEDIMENTOS CARBONÁTICOS Carbonatos biogênicos (planctônicos) da bacia oceânica de origem pelágica: amplamente distribuídos até ~2000 m de profundidade (com exceção do Pacífico Norte, Antártica e Ártico). Carapaças de foraminiferos pelágicos Carbonatos de plataformas tropicais e sub-tropicais: predomínio de carbonato biogênico mas com precipitação inorgânica (biologicamene induzido) significativa localizada em regiões tropicais. Fragmentos de moluscos, algas e equinodermas Carbonatos de plataformas temperadas: concentrações mais esparsas e quase exclusiva origem biogênica Produção em águas rasas

4 PRINCIPAIS MINERAIS CARBONÁTICOS FORMADOS TANTO PELA ATIVIDADE METABÓLICA COMO PRECIPITAÇÃO INORGÂNICA ARAGONITA Metaestável em ambiente subáereo (ácido carbônico) rápida dissolução e recristalização como calcita. Possui aspecto fibroso, ou em agulhas. speleothems/aragonitetree.htm CALCITA diferenciada entre calcita com baixo e alto (>5%) teor de magnésio (calcita magnesiana). Apresenta normalmente aspecto fibroso rômbico.

5 PRINCIPAIS MINERAIS CARBONÁTICOS DOLOMITA carbonato de cálcio e magnésio que se forma quase que exclusivamente como um substituto de calcita e aragonita dolomita Formas cristalográficas aragonita calcita

6 Distribuição do conteúdo de CaCO 3 nos sedimentos de superfície do fundo marinho Dados compilados de mais de 400 publicações desde 1937 Projeto ORFOIS - IMPORTÂNCIA DA PROFUNDIDADE DE COMPENSAÇÃO DO CARBONATO E MISTURA COM SEDIMENTOS TERRÍGENOS

7 Profundidade de Compensação do CaCO3 Taxas de suprimento de carbonato Taxas de dissolução

8 Profundidade de Compensação do CaCO3 Feely et al

9 Distribuição vertical de concentrações de CO2 antropogênico (mol kg) e os horizontes de super e subsaturação para aragonita and calcita ao longo de um eixo northesul no (A) Atlantico, (B) Pacifico, and (C) Indico. Linha cheia = presente Linha pontilhad = pre-industrial Feely et al

10 PRINCIPAIS ORGANISMOS SECRETORES DE CARAPAÇAS CALCÁRIAS MOLUSCO mais de espécies, incluindo gastrópodos e pelicípodes. BRAQUIÓPODOS conchas calcíticas (ou fosfáticas). São reconhecidas espécies fósseis e 300 vivas.

11 PRINCIPAIS ORGANISMOS SECRETORES DE CARAPAÇAS CALCÁRIAS CNIDÁRIOS (corais e esponjas) em forma planctônica e bêntica, esqueletos são compostos por pequenas fibras calcíticas Mg ou aragoníticas FORAMINÍFEROS E COCOLITOS Pelágicos, com conchas normalmente calcíticas

12 PRINCIPAIS ORGANISMOS SECRETORES DE CARAPAÇAS CALCÁRIAS EQUINODERMA esqueletos de composição calcítica ALGAS CALCÁREAS clorófitas (algas verdes) e rodófitas (algas vermelhas) Rodofita Lithothsmnion Rodófita?? Halimeda Natália P. Ghilardi (Biota/FAPESP)

13 PRECIPITAÇÃO BIOQUIMICA Importância relativa de grupos de organismos produtores de carbonato ao longo da história geológica recente Cenozóico 65 Ma Mesozóico 250 Ma Paleozóico 490 Ma Wilkinson (1979)

14 PRECIPITAÇÃO BIOQUIMICA Os organismos secretam as crostas calcárias como aragonita, calcita ou calcita magnesiana alguns constroem carapaças multiminerais -- as quais influenciam no potencial de preservação. ORGANISMOS Bactéria Clorófitas Faeófita Rodófitas Corais Moluscos Briozoa Esponjas Foraminífero Cocolitoforídeos Braquiópodos Artrópodos MINERAL aragonita aragonita aragonita aragonita e calcita Mg aragonita, calcita Mg aragonita, aragonita + calcita aragonita, calcita Mg+aragonita calcita Mg, aragonita calcita, calcita Mg calcita calcita calcita

15 A biomineralização do carbonato de cálcio na forma de aragonita ou calcita foi determinada pela composição química da água marinha na época do surgimento do organismo, não tendo sido alterada posteriormente. Primeira aparição de esqueletos carbonáticos em animais (A) e variações da composição química da água do mar (B) durate o Fanerozóico S M Porter Science 2007;316:

16 BIOCLASTOS FRAGMENTOS DE MOLUSCOS, FORAMINIFERO, EQUINODERMAS E ALGAS PELOTAS FECAIS E FORAMINÍFEROS Pelotas fecais são produzidas pela excreção de lama carbonática ingerida por moluscos e crustáceos para filtragem de nutrientes.

17 PRECIPITAÇÃO INORGÂNICA água quente, com menor capacidade de retenção do CO 2 em solução, e a atividade fotosintética das algas reduzem a concentração de CO2 e conduzem a supersaturação de CaCO 3, potencializando a precipitação dissolução CaCO 3 + H 2 O + CO 2 Ca HCO 3 - precipitação água quente tem maior evaporação e consequentemente maior salinidade => diretamente proporcional à concentração de carbonato Solubilidade (g) /100 g H 2 O Temperatura - Precipitação em larga escala ocorre nas Bahamas, Golfo Pérsico e Mar Morto, sendo exclusivamente aragonítica.

18 turbulência gerada por ondas e correntes reduzem a espessura da Camada Limite de Massa, onde ocorre difusão molecular dos gases, aumentando a taxa com que o CO 2 é retirado da água Maior pressão na água Maior pressão na atmosfera mm Camada de difusão molecular Zappa et al. 2003

19 Oóides são formados pela coalescência de grãos de aragonita ao redor de um núcleo de matéria orgânica. A mobilização dos grãos pelas correntes e ondas os tornam esféricos. A precipitação da aragonita ocorre através da intermediação de alga unicelular (biocalcificação) Bancos de areia formados pela acumulação de oóides nas Bahamas, mostrados em detalhe ao lado, e em fotografia com microscópio eletrônico abaixo, onde observa-se a acumulação de agulhas de aragonita em formato concêntrico. Wikimedia Commons Friedman & Sanders (1978). Seibold e Berger 1996 Broecker e Takahashi 1966

20 Classificação de sedimentos oolíticos Estruturas carbonáticas concentricamente laminadas: oólitos diâmetro inferior a 2mm pisólitos - diâmetros maiores que 2mm oncólitos estromatólitos esferóides com diâmetros entre 1e 2 cm

21 PRECIPITAÇÃO INORGÂNICA Arenitos são formados por cristais de calcita e aragonita preenchendo o espaço intersticial dos sedimentos arenosos na zona intermareal e submareal rasa de uma praia Guerra et al. (2005) AABC Arenitos de praia em Salvador

22 VARIAÇÃO LATITUDINAL DA COMPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS CARBONÁTICOS Carbonatos tropicais Carbonatos não tropicais Ooides comuns ausentes Algas vermelhas comuns a abundantes abundantes Algas verdes abundante raro Estromatólitos comuns a abundantes raros Corais abundantes raros Foraminifero bentico comum com alta diversidade abundante com baixa diversidade Briozoa raros a comuns abundantes Serpulideo raros a comuns comuns Cracas raros comuns a abundantes Equinodermas comuns abundantes Bivalve comum e diverso abundante e diverso Calcita abundante abundante a comun Aragonita abundante rara

23 Diferenças entre sedimentos carbonáticos e siliciclásticos Sedimentos Carbonáticos Sedimentos Siliciclásticos A maior parte é formada em ambientes rasoa tropicais De origem marinha Tamanho do sedimento depende do tamanho dos organismos geradores (esqueletos). As características do sedimento em determinado local são alteradas sem que ocorra alterações das condições hidráulicas. Maior parte dos sedimentos são cimentados no fundo Exposição subaérea causa diagênese (cimentação e re-cristalização) Desassociado do clima, ocorrem em qualquer profundidade De origem marinha e terrestre. Tamanho do sedimento depende da energia hidráulica do ambiente As características do sedimento em determinado local são alteradas em decorrência de mudanças das condições hidráulicas. Sedimentos permancem inconsolidados no ambiente de deposição e no fundo oceânico Exposição subaérea causa pode causar oxidação mas não afeta o depósito

24 SÍLICA BIOGÊNICA Os rios são responsaveis pelo aporte de 80% da sílica dissolvida nos oceanos, além de uma fração particulada lito e biogenica (partículas de quartzo, feldspatos, e diatomáceas de água doce). Opala é o principal constituinte mineral na realidade mineralóide pois não possui estrutura cristalina. Produção associada a zonas de ressurgência devido ao aumento da atividade biológica (construção dos esqueletos) Resistência à dissolução: silicoflagelados (-), diatomáceas, radilários, espículas de esponja (+). Dissolução em águas rasas ~50% da silica biogênica é dissolvida ~ 100 m superiores da coluna d`água. Apenas 3% do total produzido na zona fótica é preservado como sedimento (dissolução na coluna d`água e na superficie do depósito sedimentar). Diatomáceas (fitoplancton) Radiolários (zooplancton) Silicoflagelados (fitoplancton) Esponjas (porífera)

25 Tendencia de dissolução da sílica oposta à do carbonato Fluxo de sedimentos fosseis silicosos para o fundo marinho Produção x Dissolução no Pacifico Berger e Herguera 1992 Menores taxas de dissolução da sílica no fundo tem relação com a quantidade de alumínio e area superficial especifica do esqueleto de diatomáceas, além de diferenças de temperatura e grau de subsaturação das águas. Cappellen et al 2002 Adjul et al, 2011

26 Bibliografia no FTP Alverino_Dias _Analise Sedimentar Sistemas Marinhos_2004.pdf Adjou et al, Particulate silica and Si recycling in the surface waters of the Eastern Equatorial Pacific. Dias, G Granulados bioclasticos: algas calcáreas. Bibliografia na Web Biomineralização - (provavelmente apenas dentro da rede UFBa) - Ooides - (bem menos rica na versão em portugues)