Dinâmica dos nutrientes durante o Máximo Térmico do Paleoceno-Eoceno (PETM - Paleocene-Eocene Thermal Maximum)

• Main Author: ARRUDA, Sharliane Dornelle D’Almeida
• Other Authors: MORT, Haydon Peter, http://lattes.cnpq.br/3175074718414828, http://lattes.cnpq.br/3899988774210191
• Format: Master Thesis
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Pernambuco 2017
• Subjects: Geociências; Máximo Termal Paleoceno-Eoceno; Geoquímica de oceanos; Fósforo; Paleoceanografia; Ocean acidification
• Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/32457

O Máximo Termal Paleoceno-Eoceno (PETM) registra um dos períodos de aquecimento global mais abrupto do Fanerozóico, fazendo com que a circulação oceânica e atmosférica causasse a extinção foraminífera bentônica. Este evento é caracterizado por um aumento rápido do nível de mar e principalmente por uma grande perturbação no ciclo do carbono, refletindo em uma grande excursão negativa em δ¹³C dos depósitos carbonáticos marinhos. Os aumentos de temperatura impulsionaram o aumento da produtividade primária e dissolução através da acidificação dos oceanos. Apesar do ciclo do carbono ser a base de todos os outros ciclos biogeoquímicos como o nitrogênio e fósforo, não existe estudos sobre os impactos do evento sobre eles. O objetivo desta dissertação é avaliar tais impactos pela primera vez. Esse trabalho utilizou amostras da Seção de Zumaia na Espanha, Europa. O afloramento possui camadas verticalizadas com alternância de margas e calcários margosos, e turbiditos intercalados em finas camadas, ricas em foraminíferos bentônicos, planctônicos e nanofósseis calcários. O trabalho foi realizado com carbonatos pulverizados. A fração fina pulverizada foi usada para a extração sequencial do fósforo que separou as fases inorgânicas e orgâncias, com intuito de entender quais foram os controles diagenéticos sobre esse nutriente limitante. O aumento da matéria orgânica (MO) e dissolução de carbonato impactou fortemente nas condições diagenéticas dos sedimentos marinhos. Estes, por sua vez, afetaram as taxas de degradação da MO e a abundância de oxigênio no fundo do mar. A disponibilidade de oxigénio é necessária para a formação de oxihidróxidos e minerais autigenicos, os quais aprisiona o fosfato derivado da MO. O decréssimo das concentrações de P inorgânico no início do evento indicam condições anóxicas que desligavam estas vias de soterramento de P, A falta de oxigênio com condições redutoras causou à dissolução do carbonato, liberando P, favorecendo a biodisponibilidade de fosfato (HPO₄²⁻) na coluna de água. O aumento dessa concentração de HPO₄²⁻ biodisponível, forneceu nutrientes necessários para sustentar essa produtividade primária e a remoção do CO₂ atmosférico causando o fim do PETM. CAPES The Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM), one of the most abrupt periods of global warming of the Phanerozoic, caused shifts in oceanic and atmospheric circulation and the extinction of the benthic foraminifera. This event is characterized by a rapid sea-level rise and a large perturbation in the carbon cycle. This is reflected by a large negative δ¹³C excursion in marine carbonates. Temperature increases boosted the increase of primary productivity and dissolution through ocean acidification. Although the carbon cycle is the basis of all other biogeochemical cycles such as nitrogen and phosphorus, there are no studies on how the PETM impacted them. The objective of this dissertation is to evaluate these impacts for the first time, focusing on the phosphorus (P) cycle. This work used samples from the Zumaia Section in Spain, Europe. The outcrop has vertical layers with alternating marl and limestones, with turbidites interspersed in thin layers, rich in benthic foraminifera, planktonic and calcareous nanofossils. The work was carried out with pulverized carbonates. The samples were used for the sequential extraction of the phosphorus that separated the inorganic and organic phases, in order to understand the diagenetic controls on this nutrient, which is productivity limiting on geological timescales. The increase of organic matter (OM) and carbonate dissolution strongly affected the diagenetic conditions of the marine sediments. These, in turn, affected the degradation rates of OM and the abundance of oxygen in the seabed. The availability of oxygen is necessary for the formation of oxyhydroxides and authigenic minerals, which entrap the phosphate derived from MO. A fall in organic-P and carbonate content at the event’s onset suggests that these P-burial routes were switched off, along with massive carbonate dissolution, releasing P from the sediment, increasing the bioavailability of phosphate (HPO₄²⁻) in the water column. This provided the nutrients needed to sustain primary productivity and the removal of atmospheric CO² which eventually lead to an the end of PETM warming.