Author(s): Ponte, Jorge Miguel Nogueira
Date: 2013
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10451/9667
Origin: Repositório da Universidade de Lisboa
Subject(s): Cretácio-Terciário; Vulcanismo do Deccan; Extinção em massa; Impacto; Magnetismo ambiental; Teses de mestrado - 2013
Tese de mestrado em Ciências Geofísicas (Geofísica Interna), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2013
The Deccan Traps volcanism has been pointed as a potential cause for the Cretaceous-Tertiary (KT) mass extinction. A major limitation resides in the paucity of direct Deccan volcanism markers and in the geologically short interval where both impact and volcanism occurs, making it hard to evaluate their contributions to the mass extinction. Recently, a new marker for the Deccan Traps has been found just below the KT boundary at Bidart and Gubbio and is identified as aeolian akaganeite interpreted to be formed by interaction of Deccan aerosols with the high atmosphere and latter transported to Bidart and Gubbio via the stratosphere. This akaganeite occurs within an interval of low magnetic susceptibility (MS) interpreted to result from the dissolution of detrital magnetite by Deccaninduced acid rains. Here we conducted an environmental magnetic study of several KT sections worldwide, marine (Tethys) and continental (India) in order to: i) verify the presence of the low MS interval and akaganeite in sediments close and distal to the Deccan and ii) unravel the associated paleoenvironmental and paleoclimatic changes. In Bidart and Gubbio, our results confirmed the presence of the low magnetic susceptibility interval coincident with the presence of akaganeite and show that it well corresponds to a loss of detrital magnetite. In Uruxa and Sopelana (Basque Country), the results are inconclusive, probably due to the tectonic deformation and chemical alteration that affected the area. In Iran, we located for the first time the position of the KTB, which is well marked by an abrupt shift in MS values between the Maastrichtian marls and the Danian carbonates. However, no low MS interval has been found there. In the continental (lacustrine) sediments interbedded within the Deccan lavas, higher weathering rates are observed in the Podgawan section (Phase 2) and inferred from the presence of more than four magnetic phases identified after unmixing Isothermal Remanent Magnetization curves. In this section, we found an enigmatic level of high MS corresponding to an abrupt change in facies and color, namely the presence of a black coal level capped by reddish clays, which may be formed by the action of wildfire just after the bolide impact (KTB). This new discovery may definitively link the age of the impact with the age of the Deccan Phase 2.
O vulcanismo da Província Magmática do Deccan, na Índia, foi um dos mais intensos na história da Terra, e extende-se por uma área comparável à da França com montanhas com cerca de 3500 m de altura. A partir dos anos 80, o Deccan foi considerado como sendo o responsável pela extinção em massa do Cretáceo-Terciário (KT), que coincide com a extinção dos dinossauros e com o impacto do Chicxulub na Província do Yucatan, México. Apesar do consenso de que o impacto e o vulcanismo do Deccan ocorreram num intervalo de tempo restricto, a contribuição de cada evento na extinção em massa do KT é ainda mal constringido. A grande limitação passa por não existirem ainda marcadores directos que liguem o vulcanismo do Deccan à extinção em massa e a proximidade temporal entre o evento do Chicxulub e do Deccan, o que torna complicado avaliar qual foi o responsável pela mesma. Recentemente, foi descoberto que o Deccan ocorreu em três principais mega pulsos, que chamamos de fase 1, 2 e 3. Segundo Chenet et al. (2007) a fase 2 ocorreu há cerca de 65.0±0.3 Ma e foi responsável por cerca de 80% do total de lava, enquanto a fase 1 e 3 juntas contribuíram com os restantes 20%. Baseado em fósseis de plantas, Wilf et al. (2003) descobriu a ocorrência de 2 episódeos de aquecimento global, o maior durante o final do Maastrichtiano e que terá terminado alguns milhares de anos antes da fronteira Cretácico-Terciário (KTB). Robinson et al. (2009) correlacionou um diminuição na razão 187Os/188Os no final do Maastrichtiano com a fase 2 do Deccan e valores negativos de δ13C reflectem um volume enorme de CO2 emitido para a atmosfera. Tal provocou um ambiente de stress climático que poderá ter contribuído para a extinção em massa do KT. Existe deste modo um consenso elevado que a fase mais activa do Deccan aconteceu pouco antes do KTB. O problema reside na nossa incapacidade de localizar com precisão a posição estratigráfica do vulcanismo do Deccan nos sedimentos marinhos onde está preservado o limite KT. Efectivamente, se o impacto é bem marcado em sequências marinhas do mundo inteiro pelo nível de irídium, os marcadores do Deccan (ejecta, microesferas, etc.) limitam-se as áreas geográficas próximas à província magmática. Recentemente, Font et al. (2011) propôs um novo marcador para o vulcanismo do Deccan em sedimentos marinhos distantes. Nesse trabalho foi descoberto um intervalo de baixa susceptibilidade magnética precisamente antes do KTB na secção de Bidart. Nesse intervalo as curvas de Magnetização Remanescente Isotérmica (MRI) detectaram uma componente de alta coercividade, um mineral que foi posteriormente identificado usando microscopia electrónica como sendo akaganeite (Font et al., 2013). Os autores interpretaram a formação da akaganeite como sendo o produto de uma reacção entre a pluma vulcânica e a alta atmosfera. Modelos numéricos recentemente mostraram também que no caso de Deccan, apesar de não ser um vulcanismo explosivo, a quantidade de CO2 e de calor é tal, que cria uma pluma vulcânica capaz de ultrapassar a tropopausa. Sendo que a velocidade de transporte dos aerossóis na estratosfera é muito maior que na troposfera, isto explicaria o seu transporte até Bidart (Baía da Biscaia) e Gubbio (Itália). A descoberta da akaganeite e do intervalo de baixa susceptibilidade magnética tem implicações cruciais na avaliação da contribuição do Deccan na extinção em massa do KT, de tal maneira que este modelo precisa ser testado e aplicado a outras secções KT do mundo. Neste trabalho usámos o magnetismo ambiental em secções KT marinhas com o objectivo de verificar a presença do intervalo de baixa susceptibilidade magnética e da akaganeite noutras secções KT do mundo (Gubbio, Irão, Sopelana e Uruxa). De modo a comparar a assinatura magnética de sedimentos marinhos e continentais da idade da fase 2 e a inferir acerca das condições paleoambientais, foram igualmente analisadas secções de sedimentos lacustres provenientes da província magmática do Deccan. Os métodos utilizados basearam-se em aquisição de dados de Magnetização Remanescente Isotérmica (MRI), que foram posteriormente tratados com o software da Kruiver et al. (2001), susceptibilidade magnética (SM), curvas termomagnéticas e dados de DRS, isto é, espectrofotometria da reflecção difusa. Os resultados nas secções de Bidart e Gubbio mostram um intervalo de baixa susceptibilidade magnética precisamente antes do KTB. É precisamente nesse intervalo que é encontrado um mineral muito coercivo, a akaganeite, juntamente com uma perda quase total da magnetite detrítica. Estes resultados são importantes na medida em que coloca a hipótese de a akaganeite ser um marcador do vulcanismo do Deccan. A sua existência terá de ser confirmada em mais secções KT, sendo que nas secções do Irão e do País Basco os resultados não são conclusivos, não tendo sido encontrado o intervalo de baixa susceptibilidade magnética. Tal poderá ser devido a processos de alteração ou de diagénese posterior à deposição ou por as secções estarem incompletas, devido a falhas ou erosão. Porém, na secção do Irão foi determinada a posição do KTB através da identificação de uma mudança abrupta da SM na transição do Maastrichtiano para o Daniano, que corresponde igualmente a limite KT sugerido pela análise de foraminíferos planctónicos. Já os resultados mais importantes nos sedimentos continentais da Índia dizem respeito à secção de Podgawan, onde os sedimentos foram depositados na fase 2 do Deccan. Nessa secção, na análise das curvas MRI usando o tratamento CLG proposto por Kruiver et al. (2001) observa-se a presença de várias (entre 4 a 5) componentes mineralógicas. Essas componentes são geralmente de baixa coercividade, o que nos leva a interpretar como sendo magnetite com vários tamanhos de grão. Essa heterogeneidade terá resultado de uma intensa erosão/alteração da magnetite provocada por um ambiente de stress (pCO2 elevadas, chuvas ácidas, por exemplo). Uma análise às mesmas amostras feita por Fantasia (2013) concluiu que é precisamente em Podgawan que os índices de alteração química (CIA) são mais elevados, o que é concordante com a nossa interpretação. Igualmente a partir da secção de Podgawan foi possível sugerir a presença eventual do limite KTB marcada por uma mudança brusca da cor e da mineralogia magnética dos sedimentos num espaço de apenas 13 cm. Estes níveis correspondem a sucessão estratigráfica de um nível preto de carvão seguido de argilas vermelhas. O nível de carvão preto pode ter sido depositado após os incêndios gerados pela radiação térmica libertada durante o impacto do Chicxulub, enquanto que o nível vermelho corresponde a um nível rico em pigmentos de hematite e sem matéria orgânica. Fotografias de microscopia electrónica deste nível vermelho, recentemente publicadas, mostram que o mesmo pode ser resultado da forte alteração de superfície devido a ausência da cobertura vegetal. Se esta hipótese se confirmar no futuro, será a primeira evidência indiscutível que demonstra que a Fase 2 do Deccan é quase síncrona com o impacto do Chicxulub.
