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 KENNETT 1982
PALEOCEANOGRAFIA INVESTIGA OS SEGUINTES TÓPICOS E SUAS INTERELAÇÕES Desenvolvimento da circulação superficial História e efeito da circulação das massas de água de fundo Biogeografia e evolução de organismos planctônicos e bentônicos 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
PALEOCEANOGRAFIA PORQUE A ANÁLISE DOS SEDIMENTOS É TÃO IMPORTANTE? Os padrões de distribuição de sedimentos no fundo marinho estão associados: à dissolução da sílica e carbonato de cálcio posição da Profundidade de Compensação do Carbonato (PCC ou CCD ) ressurgência e produtividade circulação de superfície (associado à distribuição de clastos transportados pelo gelo, distribuição de nutrientes e carga detrítica continental) circulação de fundo (associado à microfósseis bentônicos, contoritos, hiatos sedimentares, padrões de fracionamento geoquímico) circulação atmosférica (associado à distribuição de poeira quartzo e ilita) PALEOCEANOGRAFIA O QUE A PALEOCEANOGRAFIA É CAPAZ DE INFORMAR? a distribuição das massas d água superficiais a posição das maiores correntes e frentes oceânicas o padrão regional da temperatura de superfície do oceano
PALEOCEANOGRAFIA O QUE A PALEOCEANOGRAFIA É CAPAZ DE INFORMAR? alterações no volume de gelo global e extensão das calotas sobre o oceano alterações da estrutura térmica vertical dos oceanos PALEOCEANOGRAFIA O QUE A PALEOCEANOGRAFIA É CAPAZ DE INFORMAR? alterações na intensidade e posição dos ventos alísios mudanças paleobiogeográficas
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 Áreas criticas para circulação profunda Áreas de formação de massas d água profundas Mar de Ross Passagem de Drake Mar de Weddell Mares costeiros registrando efeitos continentais amplificados Conexão interbacias Golfo do México Mar da Noruega Mediterrâneo Mar do Japão Golfo Califórnia Passagem da Indonésia Passagem da Am. Central Canal de Vema Canal das Malvinas Canal de Walvis Passagem da Tasmânia
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. S CON TUR 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 PEQUENOS.
EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL FORAM 3 OS MAIS IMPORTANTES FATORES A CONTROLAS A PALEOCEANOGRAFIA NOS ULTIMOS 200 MILHÕES DE ANOS: MODIFICAÇÕES PALEOGEOGRÁFICAS DEVIDO A TECTÔNICA DE PLACAS GRADUAL RESFRIAMENTO CLIMÁTICO GRADUAL QUEDA DO NÍVEL MARINHO (EUSTÁTICO) DESDE O MEZOZÓICO 150 a 300 m (?) PALEOZÓICO MEZOZÓICO CENO- ZÓICO 500 400 300 200 100 0 EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL CLIMA NO CRETÁCEO, CLIMAS AMENOS DO EQUADOR AOS POLOS PEQUENO GRADIENTE TÉRMICO CIRCULAÇÃO EÓLICA MENOS DINÂMICA MENORES DIFERENÇAS DE TEMPERATURA DA ÁGUA SALINIDADE INFLUENCIANDO A DENSIDADE CIRCULAÇÃO SUPERIFICIAL MENOS INTENSA CIRCULAÇÃO TERMOHANLINA MENOS INTENSA
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 NIVEL DO MAR TRANSGRESSÕES REGRESSÕES MENOR ALBEDO MAIOR ALBEDO Distribuição da área continental Albedo Oceano tropical 4-19 Subtropical, polar 6-55 Deserto 20-30 Florestas 7-10 Neve 35-82
EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL NIVEL DO MAR TRANSGRESSÕES REGRESSÕES MENOR ALBEDO MAIOR ALBEDO CLIMA MAIS QUENTE MENORES GRADIENTES DE TEMPERATURA ENTRE EQUADOR E POLOS CLIMA MAIS FRIO MAIORES GRADIENTES DE TEMPERATURA ENTRE EQUADOR E POLOS CIRCULAÇÃO TERMOHALINA MENOS INTENSA CIRCULAÇÃO TERMOHALINA MAIS INTENSA MENOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS MAIOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS CONSEQUÊNCIAS DA TRANSGRESSÃO Formação de lama negra eventos anóxicos Maiores valores de Δ 13 C ( 13 C - 12 C) indicam remoção de 12 C pela decantação de matéria orgânica Eventos anóxicos Temp. atual H 2 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 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
EVOLUÇÃO DA PCC KENNETT 1982 EVOLUÇÃO DA PCC KENNETT 1982 OSCILAÇÕES DE ATÉ 2000 m SÃO REGISTRADAS NO CENOZÓICO PADRÃO GERAL DE OSCILAÇÃO SEMELHANTE NAS 3 BACIAS OCEÂNICAS - CAUSAS ASSOCIADAS A MECANISMOS GLOBAIS VARIAÇÕES MENORES ENTRE AS BACIAS ASSOCIADAS A DIFERENTES TROCAS DE AGUAS SUPERFICIAIS E PROFUNDAS PCC NUNCA FOI TÃO PROFUNDA COMO ATUALMENTE (4500-4900 m PROF)
MAIOR SEQUESTRO DE CaCO 3 NAS PLATAFORMAS RASAS MENOR SEQUESTRO DE CaCO 3 NAS PLATAFORMAS RASAS MAIOR EXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS MENOR EXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS TRANSGRESSÕES REGRESSÕES MENOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS MAIOR OXIGENAÇÃO DAS ÁGUAS PROFUNDAS AUMENTO DO CO 2 DIMINUIÇÃO DO CO 2 MAIOR CONSUMO DO CaCO 3 MENOR CONSUMO DO CaCO3 MENORES TAXAS DE DEPOSIÇÃO NANOFOSSIL CARBONÁTICO NAS BACIAS OCEÂNICAS MAIORES TAXAS DE DEPOSIÇÃO NANOFOSSIL CARBONÁTICO NAS BACIAS OCEÂNICAS MAIOR SEQUESTRO DE CaCO 3 NAS PLATAFORMAS RASAS MENOR SEQUESTRO DE CaCO 3 NAS PLATAFORMAS RASAS MAIOR EXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS MENOR EXTENSÃO DE MARES EPICONTINENTAIS TRANSGRESSÕES REGRESSÕES 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
EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL MUDANÇAS DA PALEOGEOGRAFIA PANTALASSA PANGEA PANTALASSA SE EXTENDO POR 300º DE LONGITUDE GRANDES GIROS OCEÂNICOS CORRENTES EQUATORIAIS PERCORRENDO 85% DA CIRCUNFERÊNCIA DA TERRA 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)
EVOLUÇÃO PALEOCEANOGRÁFICA GLOBAL PERFIL GEOLÓGICO TRANSVERSAL AO ATLÂNTICO NORTE 65 M anos 125 70 M a. 65 M anos 70 M anos 90 M anos 100 M anos 163 M anos 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) Locais de deposição de lama orgânica
Atlântico Sul a 100 M anos 15 O S TROPICAL 40 O S SUB- TROPICAL Hay et al. (1999) Atlântico Sul a ~100 M anos Azevedo (2001) KENNETT 1982
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). 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). KENNETT 1982
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). 36 M anos 30 M anos KENNETT 1982 OPEN UNIVERISTY2001 Distribuição do foraminífero Guembelitria com o início da abertura do Estreito de Drake 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).
FORMAÇÃO DAS GELEIRAS NA ANTARTICA TEMPERATURA DA ÁGUA SUPERFICIAL ANTÁRTICA NOS ÚLTIMOS 55 M ANOS SUGERE O RÁPIDO CRESCIMENTO DAS GELEIRAS OPEN UNIVERISTY2001 PRIMEIRAS EVIDÊNCIAS DE CLASTOS TRANSPORTADOS POR GELO 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
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. Berger 1970 Flutuações climáticas = rearranjo da corrente oceânica = aumento (diminuição) da produção carbonática no Atlântico induz o aumento (diminuição) da sedimentação siliciclástica (carbonática) no Pacífico.
FRACIONAMENTO MINERALÓGICO ENTRE ATLÂNTICO E PACÍFICO Kelley & Barron 1983 Congelamento Antartico aridez America Sul Elevação Andes
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 - SOB 200 M DE VAZA CALCAREA
O ISOLAMENTO DO MEDITERRÂNEO -QUANTO TEMPO LEVARIA PARA O MEDITERRÂNEO SECAR COMPLETAMENTE? BALANÇO HÍDRICO ATUAL = - 3,25 x 10 3 km 3 VOLUME DO MEDITERRÂNEO = 3,75 x 10 6 km 3 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 10 4 km 3 COMO ISTO SE EXPLICA?