análise paleoambiental em estudos quantitativos de

ANÁLISE PALEOAMBIENTAL EM ESTUDOS QUANTITATIVOS DE NANOFÓSSEIS
CALCÁRIOS: APLICAÇÃO DO DIAGRAMA TRIANGULAR DE COORDENADAS
PARA O SUDOESTE DO OCEANO ATLÂNTICO
Felipe A. L. Toledo1; Juliana P. de Quadros2; Edmundo Camillo Jr2 & Karen B. Costa1
1
Depto.Oceanografia Física, Química e Geológica, Instituto Oceanográfico-IOUSP
([email protected]);
2
Curso de Pós-Graduação, Instituto Oceanográfico-IOUSP
Abstract. We present Holocene and Last Glacial Maximum (LGM) paleoenvironmental interpretations by using
the triangular co-ordinate diagram for calcareous nannofossils in three western South Atlantic piston cores. The
stratigraphy of the cores is mainly based on radiocarbon AMS dating of monoespecific planktonic foraminiferal
samples. The diagram illustrates the provincialism in nannofossil flora related to dominant species abundance. The
triangular co-ordinate diagram is used to estimate environmental characters by plotting nannofossils’ quantitative
data. It can be useful for paleoceanographic and paleoproductivity studies. The resulting data indicate small depth
variation; which was expected for open sea cores. There were greatest differences between LGM and Holocene in
NAN-01 and ESP-08 cores. The first showed low productivity variation and significant environmental changes. In
the second, the opposite was observed: high productivity variation between LGM and Holocene, but prominent
environmental changes were not observed. The SAN-76 shows no variation during this period. It showed the lowest
productivity and indicated a subtropical environmental, whereas the other cores seems to be located in tropical /
temperate environmental during the LGM.
Palavras-chave: Nanofósseis calcários; Análise paleoambiental; Atlântico Sul
1. Introdução
O estudo quantitativo de nanofósseis
calcários é um método útil como indicador
de paleoprodutividade e em levantamentos
paleoceanográficos. Através da análise dos
dados quantitativos é possível reconhecer
assembléias nanofossilíferas caracterizadas
pela abundância relativa entre as espécies
dominantes.
As variações observadas na composição
da nanoflora ao longo do tempo indicam
uma resposta biótica às mudanças
ambientais (Matsuaoka & Okada, 1989). A
distribuição da nanoflora calcária nos
oceanos é regida pelas variações de
temperatura sendo muito influenciada pelas
características das águas superficiais e pelas
mudanças climáticas (Mostajo, 1986).
Estudos ecológicos e biogeográficos
reconhecem associações típicas em todos os
oceanos e estas, geralmente, podem ser
classificadas latitudinalmente por zonas
climáticas (McIntyre & Bé, 1967; Okada &
Honjo, 1973). Em termos percentuais,
algumas
espécies
de
nanofósseis
demonstram
nitidamente
preferências
ambientais (Okada, 1983). A identificação
de associações fossilíferas reflete o efeito de
diferentes tipos de ambientes marinhos e
pode ser obtida pelos métodos tradicionais
de contagem.
De maneira geral a abundância relativa
da espécie Florisphaera profunda apresenta
correlação positiva com a profundidade em
ambientes marinhos abertos (a partir da
plataforma continental externa) sendo uma
importante ferramenta para monitorar as
variações da termoclina e da nutriclina. A
espécie Gephyrocapsa oceanica predomina
em associações de plataforma continental e
mares semiconfinados (McIntyre e Bé, 1967;
Okada e Honjo, 1973).
Baseado nestas observações, Okada
(1983) propôs um método analítico
utilizando um diagrama triangular de
1
do diagrama triangular de coordenadas
adaptado para margem continental brasileira.
2. Métodos e Técnicas
Para a análise quantitativa dos
nanofósseis calcários, foram preparadas 177
lâminas, selecionadas em amostras de três
testemunhos (SAN-76, ESP-08 e NAN-01)
provenientes da margem continental
brasileira em profundidades que variam
entre 1268 e 1.995 metros (Fig. 2).
outras
espécies
50%
Gephyrocapsa oceanica
Profundidade
{2}
Mares Neríticos
50%
{1}
Mares
Marginais
{3}
Mares
Profundos
50%
Florisphaera profunda
-
+
produtividade
1A
subtropical
tropical temperado
outras
espécies
E. huxleyi; G. oceanica
Gephyrocapsas pequenas
50%
{2}
Mares Neríticos
Profundidade
coordenadas, que ilustra o provincialismo
das associações. Como a nanoflora calcária
quaternária é dominada por poucas espécies,
o controle ambiental pode ser evidenciado
mais claramente por este método.
Okada (1983; 1992) identificou três
associações dominantes e definiu-as como
membros finais no diagrama (vértices do
triângulo), cada associação indicando um
ambiente marinho representado na área
interna do triângulo (Fig. 1a).
Mesmo apresentando um padrão de
distribuição, os limites entre associações não
são estáticos, nem muito bem definidos
(Winter & Siesser, 1994). O diagrama foi
proposto originalmente para o oeste do
Oceano Pacífico e é restrito a regiões de
águas quentes (tropicais e equatoriais). Para
sua aplicabilidade o autor ressalta que seus
limites devem ser verificados para
incorporar dados de outras localidades.
Para estudos na margem continental
brasileira, Toledo (2000) adaptou o
diagrama original alterando os membros
finais, de modo que a um dos membros
‘Gephyrocapsa oceanica’, fosse adicionado
mais
dois
grupos
de
espécies
(Gephyrocapsas pequenas e Emiliania
huxleyi)
e
os
demais
membros
permanecendo como no modelo original
(Fig. 1b).
Esta adaptação se fez necessária, pois
não se observavam variações entre as
diferentes amostras desta região, ao longo do
Quaternário (UMG-Holoceno), indicando
que não teria havido variação na
produtividade primária. Este resultado
diverge dos dados quantitativos de
foraminíferos planctônicos e de isótopos de
oxigênio obtidos para as mesmas amostras.
Estes dados indicam variações na hidrografia
e quantidade de nutrientes ao longo deste
período (Toledo, 2000).
Este estudo apresenta uma interpretação
paleoambiental dos últimos 30.000 anos,
com ênfase no Último Máximo Glacial
(UMG) e o Holoceno, a partir da aplicação
50%
{1}
Mares
Marginais
{3}
Mares
Profundos
50%
Florisphaera profunda
1B
subtropical
produtividade
+
tropical temperado
Fig. 1: Diagrama Triangular de Coordenadas original
(A) (Okada, 1992) e adaptado (B) (Toledo, 2000).
2
A preparação das amostras para o
microscópio óptico seguiu o método
convencional (Antunes, 1997).
Para este estudo foram contados, no
mínimo, 300 espécimes de nanofósseis
calcários por amostra, totalizando 54.468
nanofósseis calcários.
3. Resultados e Discussão
Os resultados desta análise são
apresentados na figura 3. A maior parte das
amostras no diagrama, estão localizadas no
campo correspondente a mar profundo {3}.
E. huxleyi; G. oceanica
Gephyrocapsas pequenas
outras
espécies
NAN-01
Profundidade
Holoceno
UMG
SAN-76
Holoceno
UMG
ESP-08
Holoceno
UMG
F. profunda
subtropical
Fig. 2: Localização dos testemunhos utilizados neste
estudo.
A classificação adotada para o estudo
dos nanofósseis calcários do Pleistoceno
superior – Holoceno, teve como base a
sistemática de Hay (1977).
Neste estudo foi empregada a
cronologia de mais alta resolução do
SPECMAP (Martinson et al., 1987). As
idades foram calculadas para valores
individuais de δ18O em Cibicidoides em cada
testemunho a partir de uma escala de idade
comum (SPECMAP), refinada no Holoceno
e no LGM por datações de radiocarbono
(14C) em foraminíferos plantônicos. Com
base nas datações de radiocarbono,
juntamente com os dados de δ18O em
Cibicidoides, foi estabelecido um arcabouço
cronoestratigráfico para os testemunhos,
com o intuito de definir os estágios
isotópicos marinhos e a precisa localização
dos intervalos do Holoceno e do Último
Máximo Glacial.
produtividade
+
tropical / temperado
Fig. 3: Diagrama Triangular de Coordenadas
apresentando os dados quantitativos de nanofósseis
calcários do UMG e do Holoceno nos três
testemunhos estudados.
No NAN-01 as associações do UMG e
Holoceno apresentam um posicionamento
mais
próximo
das
associações
temperadas/tropicais, sendo as amostras do
UMG mais características de mares
marginais {1}, enquanto as do Holoceno
correspondem mais aos ambientes de mares
profundos {3}. No SAN-76 a distribuição
das amostras do UMG e do Holoceno é mais
homogênea, o que indica menores variações
na produtividade. No ESP-08 as associações
destes
dois
períodos
apresentam
posicionamento distinto no diagrama
triangular: as amostras do Holoceno
correspondendo a associações tropicais e
mais produtivas que as associações
representativas do UMG.
Os resultados observados através do
diagrama triangular para o Holoceno, estão
de acordo com a hidrografia do Atlântico
Sul, dominada pelo giro anticiclônico
3
subtropical. Os testemunhos NAN-01 e
SAN-76 estão localizados neste giro e o
ESP-08 localiza-se em seu limite norte.
Dentro do giro anticiclônico, os
nutrientes geralmente são consumidos na
zona fótica pelo fitoplâncton, deixando as
águas superficiais depletadas em nutrientes.
Este fator pode explicar a diferença na
produtividade entre os testemunhos SAN-76
e ESP-08.
O testemunho localizado em menor
profundidade (1268m/NAN-01) apresenta a
maior produtividade durante o UMG,
situadas no campo correspondente a mares
marginais {1}. Este aumento pode indicar a
influência de águas vindas da Zona de
Convergência e/ou um maior espalhamento
das águas mais frias e produtivas oriundas de
correntes costeiras (até regiões próximas do
talude), devido aos ventos mais intensos
associados
ao
rebaixamento,
de
aproximadamente 130 metros, do nível do
mar (Toledo, 2000).
4. Conclusões
A variação da abundância de
Florisphaera profunda é uma importante
ferramenta para monitorar as variações da
termoclina e da nutriclina e portanto da
paleoprodutividade na região estudada. A
maior abundância desta espécie indica
presença de uma nutriclina profunda
enquanto que uma menor abundância
representa aumento na produtividade das
águas superficiais com a camada rica em
nutrientes mais próxima da zona fótica
superior.
A modificação do triângulo de
coordenadas possibilitou
monitorar as
variações entre o Ultimo Máximo Glacial e o
Holoceno na margem continental brasileira.
Como era de se esperar para testemunhos
provenientes de oceano aberto, os dados
apresentam pouca variação em relação à
profundidade.
Estas análises constataram que as
maiores diferenças entre o UMG e o
Holoceno
foram
observadas
nos
testemunhos NAN-01 e ESP-08. O ESP-08
foi caracterizado por ambiente de mar
profundo e apresentou maiores variações na
produtividade: UMG caracterizado por
menor
produtividade
em
região
intermediária (entre subtropical e tropical) e
o Holoceno mais produtivo em regiões
tropicais/temperadas.
O NAN-01 foi caracterizado por
menores variações na produtividade, no
entanto o ambiente parece ter mudado de
mar marginal (UMG) para um ambiente de
mar profundo (Holoceno). Como o
testemunho está localizado em menor
profundidade, esta interpretação é coerente
com as observações a respeito das flutuações
do nível do mar: mais baixo durante o
período glacial caracterizando um ambiente
mais costeiro {1} e com a elevação do nível
do mar, tornou-se um ambiente mais
oceânico {3}.
O SAN-76 foi o mais estável dos três
testemunhos
apresentando
a
menor
produtividade e indicando um ambiente
mais subtropical que os demais testemunhos.
5. Agradecimentos
À Petrobras pela doação dos
testemunhos que foram utilizados neste
estudo e a Fundação de Amparo à Pesquisa
do Estado de São Paulo (FAPESP) –
processo FAPESP numero 04/02819-8. Esta
é a contribuição número 05 do Laboratório
de Paleoceanografia do Atlântico Sul
(LaPAS) do IO – USP.
4
6. Referências
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dos nanofósseis calcários. Rio de Janeiro:
UFRJ, 1997.
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TOLEDO, F. A. L.
Variações
Paleoceanográficas nos últimos 30.000
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assembléias
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foraminíferos planctônicos e nanofósseis
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5