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Title: Utilização de análises isotópicas multiproxy (87Sr/86Sr, ẟ234U, ẟ13C, ẟ18O) na reconstituição paleoclimática e paleoambiental do Centro-Leste do Brasil, Norte de Minas Gerais
Authors: Roland, Camila Leão
metadata.dc.contributor.advisor: Stríkis, Nicolás Misailidis
metadata.dc.contributor.members: Ramos, Renato Rodriguez Cabral
Carvalho, Carla Regina Alves
Nóbrega, Gabriel Nuto
Issue Date: 2018
Abstract: Espeleotemas são depósitos minerais formados no interior de cavernas a partir de precipitação química. Os registros isotópicos de oxigênio (δ18O) e de carbono (δ13C) de estalagmites de composição carbonática funcionam como arquivos de variações paleoclimáticas e paleoambientais. Em estudos de monitoramento hidrogeoquímico realizados em diversas cavernas ao redor do mundo, os dados de δ18O de espeleotemas foram correlacionados com as variabilidades de insolação e às atividades de sistemas de monções. Já os dados de δ13C são altamente sensíveis ao fracionamento isotópico de carbono, induzido principalmente pela presença de cobertura vegetal. Contudo, ainda há pouco conhecimento sobre como o intemperismo químico das rochas e da cobertura pedológica do epicarste afetam a precipitação carbonática dentro das cavernas, e os registros isotópicos dos carbonatos dos espeleotemas. O presente trabalho tem como objetivo compreender como variações dos processos de intemperismo e de pedogênese afetam o sinal isotópico de δ18O, δ13C e, em adição, das razões isotópicas de estrôncio (87Sr/86Sr) e de urânio (δ234U) em espeleotemas. As análises deste conjunto de proxies também fornecem, em última instância, interpretações relativas a respeito da cobertura vegetal sobre a caverna. O local estudado é a caverna Lapa Sem Fim (Luislândia, região Norte de Minas Gerais), desenvolvida nos carbonatos da Formação Lagoa do Jacaré, pertencente ao Grupo Bambuí. A caverna já possui extenso banco de dados de δ18O e δ13C, além de datações urânio-tório (U-Th) realizadas anteriormente durante o período de monitoramento hidrogeoquímico. Todas as análises foram realizadas em um conjunto de quatro estalagmites (LSF3, LSF15, LSF16 e LSF19) que recobrem continuamente os últimos 28 mil anos. Os resultados das razões 87Sr/86Sr foram confrontados com os dos demais membros do sistema, representados pela rocha encaixante e pelo perfil de solo sobre a caverna. A rocha encaixante apresenta valores de 87Sr/86Sr de 0,7083 ± 0,0008, enquanto que o solo apresenta amplo espectro de variação, entre 0,7299 e 0,8184. No intervalo entre 28 ka AP e 12 ka AP (AP: Antes do Presente, em referência ao ano de 1950), as razões 87Sr/86Sr dos espeleotemas são próximas às da composição da rocha, oscilando entre 0,7083 e 0,7089. Valores substancialmente mais elevados são registrados durante o Holoceno, em torno de 0,7103, chegando a 0,7132 durante o Evento 8.2. O comportamento das razões 87Sr/86Sr dos espeleotemas é coerente com os dados de δ13C, que apresentam forte empobrecimento isotópico durante o Holoceno, sugerindo a presença de cobertura vegetal. De modo semelhante, as razões δ234U, obtidas das datações dos quatro espeleotemas descrevem dois patamares de valores ao longo de 28 mil anos. Valores mais baixos de δ234U são registrados durante o Glacial e o Deglacial, seguindo de aumento abrupto durante o Holoceno. A interpretação conjunta dos proxies (δ13C, δ18O, 87Sr/86Sr e δ234U) indica a mudança das condições ambientais sobre a Lapa Sem Fim. Durante o Glacial e o Deglacial os valores positivos de δ13C indicam menor fracionamento do carbono pela cobertura vegetal; o que é corroborado pelos menores valores de 87Sr/86Sr e δ234U, que apontam para uma menor cobertura pedológica. Por sua vez, no Holoceno ocorre a situação inversa; o δ13C se apresenta negativo e os valores de 87Sr/86Sr e δ234U são abruptamente maiores. Tal configuração é indicativa de desenvolvimento da cobertura pedológica sobre a caverna, com maior influência da vegetação nos registros isotópicos dos espeleotemas.
metadata.dc.description.abstractother: Speleothems are mineral deposits formed inside caves from chemical precipitation. The carbon (δ13C) and oxygen (δ18O) isotopic ratios of carbonate-bearing stalagmites are applied as archives of palaeoclimatic and palaeoenvironmental variations. Hidrogeochemical monitoring studies done in caves around the world correlated the δ18O values to the insolation forcing and to the activity of monsoons systems. On the other hand, the δ13C values are highly sensible to the carbon isotopic fractionation, which is mainly induced by the chemical weathering of the host rock. Nevertheless, little is known about how the host rock chemical weathering and the soil cover on the epikarst affect the carbonate precipitation inside the caves and, hence, the speleothems isotopic data. This study aims to assess the influence of chemical weathering of the host rock and the soil cover of a karstic system on the speleothems growth inside caves, through the variabilities of δ13C and δ18O values, and, in addition, the variations of strontium (87Sr/86Sr) and uranium (δ234U) isotopic ratios. These proxies can provide interpretations about the pedogenic processes, as well as the presence of vegetation above the cave. The study site is the Lapa Sem Fim Cave, which is located at the nothern part of Minas Gerais, and developed in the Lagoa do Jacaré Formation, belonging to the Bambuí Group. Previous hidrogeochemical monitoring studies have provided an extensive database of δ13C and δ18O values and uranium-thorium (U-Th) ages. All analyses were done in a composite of four stalagmites (LSF3, LSF15, LSF16 e LSF19) which continuously cover the last 28 thousand years. The 87Sr/86Sr results were compared to the 87Sr/86Sr ratios from the other end members, which are the host carbonate rock and the soil cover. Host rock showed 87Sr/86Sr values of 0.7083 ± 0.0008, whereas soil cover has a wide range, from 0.7299 to 0.8184. Between 28 kyr BP and 12 kyr BP (BP: Before Present, in reference the year of 1950), 87Sr/86Sr ratios of the speleothems are close to the host rock isotopic composition, fluctuating between 0.7083 and 0.7089. Substantially higher 87Sr/86Sr values are recorded during the Holocene, around 0.7103. Abrupt increases are observed at during the Holocene, with 87Sr/86Sr ratios reaching values of 0.7132 during the 8.2 Event. These increases are consistent with the speleothems δ13C values, which show a strong isotopic fractionation, due to the formation of the soil cover and to the presence of vegetation. Similarly, the δ234U ratios, which come from the speleothems U-Th ages, show two levels of values along 28 thousand years; during the Glacial and Deglacial periods they are low, and shift during the Holocene. The general interpretation based on the four proxies (δ13C, δ18O, 87Sr/86Sr and δ234U) points to the environmental changes above the Lapa Sem Fim cave; during the Glacial and Deglacial periods, the positive δ13C values show a low fractionation, due to the scant soil cover and vegetation, which is confirmed by the low 87Sr/86Sr and δ234U records. On the other hand, the δ13C values are negative, and the 87Sr/86Sr and δ234U are much higher along the Holocene. These abrupt changes on the speleothems isotopic records indicate the environmental changes, from dry to humid, also the development of a pedogenic cover above the cave
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/8599
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