Estudo paleoclimático e paleoambiental a partir de registros geoquímicos quaternários em espeleotemas das regiões de Iporanga (SP) e Botuverá (SC)

• Main Author: Cruz Júnior, Francisco William da
• Other Authors: Karmann, Ivo
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: Portuguese
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2003
• Subjects: Botuverá(SC); Espeleotemas; Geoquímica; Iporanga(SP); Not available.; Paleoambientes; Paleoclimatologia; Sudeste; ice core
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44134/tde-05112013-104539/

Estalagmites provenientes das cavernas Santana e Botuverá, situadas respectivamente nos estados de São Paulo e Santa Catarina, foram utilizados, no presente trabalho, para estudo de variações paleoclimáticas ocorridas no Quaternário Tardio. A pesquisa fundamentou-se em registros contínuos dos últimos 110 mil anos AP, das razões de isótopos estáveis de oxigênio e carbono, razões Mg/Ca, intensidade de fluorescência de calcita, juntamente com dados da taxa de crescimento e da microestratigrafia de estalagmites. O estudo contou com monitoramento das razões isotópicas do oxigênio e deutério, além da intensidade de fluorescência (IF) e concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) em águas do solo e gotejamentos, por aproximadamente dois anos, na área da caverna Santana. Os resultados obtidos demonstram variações temporais quase sincrônicas de \'\'delta\' POT. 18\'O, \'delta\'D e DOC desde pontos de coleta no solo até diferentes gotejamentos na caverna, o que indica eficiente conexão hidráulica entre gotejamentos com vazões muito diferentes. Os dados de \'\'delta\' POT. 18\'O e \'delta\'D das águas subterrâneas são coerentes com a linha de água meteórica local e mostram relação com mudanças do regime pluviométrico, sendo que as razões mais positivas ocorrem durante períodos de chuvas mais intensas e melhor distribuídas. Já variações de IF foram relacionadas a oscilações da temperatura média local observada principalmente entre os meses de inverno e verão. Ambas cavernas estudadas apresentaram condições ambientais ideais para deposição atual de espeleotemas em equilíbrio isotópico com a água que os formou. Condições de equilíbrio também são comprovadas pela semelhança na composição isotópica entre gotejamentos e águas represadas em travertinos na caverna. No entanto, diferenças nos valores de \'\'delta\' POT. 18\'O medidos em diferentes tipos de espeleotemas recentes, mostram que o sinal climático destas formações deve ser apenas utilizado em termos relativos. Perfis realizados ao longo do eixo de crescimento de duas estalagmites precisamente datadas pelo método U/Th, revelaram significativas variações de \'\'delta\' POT. 18\'O e \'\'delta\' POT. 13\'C nos últimos 110 mil anos AP. Estes dados apresentaram ciclicidade consistente com os ciclos de insolação de precessão e obliqüidade, cuja periodicidade é de aproximadamente 23 e 41 mil anos, respectivamente. Variações de \'\'delta\' POT. 18\'O nestes perfis são associados às variações de pluviosidade, seguindo o resultado obtido através do monitoramento da dinâmica atual. A notável correlação entre os registros de São Paulo e Santa Catarina e destes com registros geoquímicos em testemunhos de gelo das regiões polares indicam que as relações da composição isotópica com variações de pluviosidade são consistentes no passado e apontam um sistema meteorológico nas regiões sul e sudeste do Brasil que reflete a variação global da circulação atmosférica. A comparação entre as tendências de \'\'delta\' POT. 18\'O e de \'\'delta\' POT. 13\'C-TC permitiu sugerir mudanças climáticas em que nem sempre variações de temperaturas são coincidentes com mudanças de umidade. A combinação destes dados com as razões Mg/Ca indica importantes contrastes paleoambientais entre os períodos glacial e interglacial, caracterizado por aumento geral da temperatura a partir de 18 mil anos AP e estabilização das condições climáticas a partir dos últimos 8 mil anos AP. Stalagmites from the Santana and Botuverá caves, located respectively in Sâo Paulo and Santa Catarina States were used to study paleoclimate changes during the Late Quaternary. This research is based on continuous records of oxygen and carbon stable isotopes, Mg/Ca ratios, calcite fluorescence intensity, growth rates and microstratigraphy for the last 110,000 years BP. Monitoring of the present-day isotopic ratios of oxygen and deuterium, as well as the fluorescence intensity (FI) and dissolved organic carbon concentration (DOC) was performed during almost two years for rain, soil and seepage waters in the Santana cave area providing references for paleoclimatic interpretations. The synchronic temporal variations of \'\'delta\' POT. 18\'O, \'delta\'D and DOC for soil water and different sampling sites in the cave with contrasting drip-water discharges indicate a very effective hydraulic connection between seepage flow routes. \'\'delta\' POT. 18\'O and \'delta\'D values of groundwater fall on the meteoric water line and show variations related to the rainfall regime, where heavier ratios occur during more intense and well-distributed events. On the other hand, FI variations were related to differences in the mean temperature between winter and summer. Both studied caves revealed ideal environmental conditions for deposition of modern calcite in isotopic equilibrium with their parental water. Such conditions were confirmed by the very similar isotopic composition of drip and travertine pool waters. However, variations of \'\'delta\' POT. 18\'O values between different kinds of speleothems indicate that the climatic signal of these formations should be considered only in relative terms. Profiles of \'\'delta\' POT. 18\'O and \'\'delta\' POT. 13\'C along the growth axis of calcite stalagmites precisely dated by the U/Th method, show significant variations during the last 110,000 years BP. These data exhibit a cyclic variation which is coherent with the solar precession and obliquity forcing, whose periodicity is approximately 23 and 41 thousands years, respectively. Variations of \'\'delta\' POT. 18\'O along these profiles are here interpreted as related to changes in rainfall amount, following the results of the present-day monitoring. The remarkable correlation between the isotopic records obtained for São Paulo and Santa Catarina sites and geochemical ice-core records from polar areas indicate that the rainfall-\'\'delta\' POT. 18\'O relationship is consistent for the past climate and point out a regional meteorological system reflecting variations of the global atmospheric circulation. The comparisons between \'\'delta\' POT. 18\'O, \'\'delta\' POT. 13\'C-TC trends suggested climatic changes in which variations in temperature are not necessarily coincident with changes in moisture. The combined isotopic, TC and Mg/Ca ratios indicate relevant paleoenvironmental contrasts between glacial and interglacial periods, characterized by a general increment in temperature after 18,000 years BP, reaching more stable climatic conditions after 8,000 years.