O limite cretácio-paleogénico: alterações climáticas e crises biológicas

• Autor(es): Correia, Jorge Manuel Fernandes
• Data: 2010
• Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10451/8721
• Origem: Repositório da Universidade de Lisboa
• Assunto(s): Cretácico-Paleogénico; Extinção em massa; Impacto de meteorito; Deccan traps; Magnetismo de rocha; Paleoclima; Paleoambiente; Teses de mestrado - 2010
• Tipo de Documento: Dissertação de Mestrado
• Idioma: Português
• Orientador(es): Font, Eric Claude, 1975-; Pires, Carlos, 1963-

Descrição

Tese de mestrado em Ciências Geofísicas, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2010 A crise do Cretácico-Paleogénico foi uma das maiores crises biológicas que afectaram a Terra durante o Fanerozóico. Actualmente, ainda existe um forte debate sobre a natureza e origem desta extinção em massa: a ideia de que um grande impacto de meteorito poderia causar uma extinção em massa opõe-se à de uma origem terrestre ligada às erupções vulcânicas de basaltos continentais de uma vasta região na Índia (Deccan traps). Apesar de já existir uma considerável quantidade de dados geológicos desta altura, o sincronismo entre extinções de massa e o impacto de meteorito e/ou as erupções vulcânicas ainda não está comprovado. Estas limitações surgem devido à escassez de secções geológicas marítimas completas e à dificuldade em correlacionar sequências separadas, onde os marcadores de impactos apenas existem em níveis estratigráficos extremamente finos. Neste trabalho testou-se uma abordagem original, combinando a susceptibilidade magnética de alta resolução (uma amostra por cada cm de sedimentos), a mineralogia magnética, a análise espectral e a quimioestratigrafia, nos sedimentos do Cretácico-Paleogénico da Bacia Cantábrica, na Espanha e França, para estudar as alterações ambientais, antes e depois da fronteira Cretácico-Paleogénico. A variação da susceptibilidade magnética ao longo de um perfil estratigráfico geralmente reflecte os ciclos climáticos (i.e. ciclos de Milankovitch), enquanto os eventos brutais como o impacto de um meteorito, ou grandes erupções vulcânicas são registados por um sinal “anómalo” (acíclico), facilmente detectável através de análises espectrais ao sinal magnético. Por outro lado, atendendo ao facto de que os sedimentos marinhos registam as condições da água do mar durante a fase de deposição, os dados de quimiostratigrafia podem fornecer pistas importantes sobre o impacto catastrófico desses eventos na biosfera. Os nossos resultados revelaram que a fronteira do K/Pg é caracterizada por uma abruta anomalia positiva da susceptibilidade magnética interpretada como sendo o resultado de um aumento súbito do fluxo de detritos terrígenos para o ambiente marítimo, essencialmente, devido ao aumento de erosão continental induzida pelo impacto em Chicxulub. As várias anomalias de susceptibilidade magnética verificadas antes e depois da fronteira estão correlacionadas com alterações significativas nos índices de diversidade biológica, sugerindo que esses eventos geradores destas anomalias na susceptibilidade magnética tiveram um impacto considerável na biosfera. Particularmente, verificámos uma mudança abruta nos valores de susceptibilidade e de χARM, abaixo da fronteira Cretácico-Paleogénico, a cerca de 14 ka, que também foi observada noutras secções distantes da nossa, por exemplo em Gubbio (Itália) e em Abat (Oman), corroborando com a hipótese de um impacto global pré-Chixculub. Adicionalmente, um aumento registado neste nível dos elementos sensíveis às condições redox, leva a supor que o oceano já se encontrava anóxico antes de o impacto acontecer. Mesmo que a natureza exacta do evento responsável por esta anomalia pré-K/Pg ainda esteja por desvendar (impacto/traps), estes resultados preliminares são a favor de um cenário de múltiplas causas para a extinção em massa do Cretácico-Paleogénico. The Cretaceous-Paleogene crisis is one of the major biological crises that affected the Earth at Phanerozoic times. There is still an acrimonious debate about the nature and origin of this mass extinction: proponents of the idea that large bolide impact caused the mass extinctions are opposed to those who are in favour of a terrestrial origin linked to continental flood basalt eruptions of the Deccan Traps. Despite the availability of considerable geological databases, the synchronism between mass extinctions and meteorite impact and/or volcanic eruptions is not yet proven. Limitations arise in part from the paucity of continuous marine sections and to the difficulty in correlating separated sequences where ejecta markers only exist within very thin stratigraphic levels. Here we have tested a new and original approach combining high-resolution (1sample/cm) magnetostratigraphy susceptibility, magnetic mineralogy, spectral analysis and chemostratigraphy on the Cretaceous-Paleogene sediments of the Basque Cantabric Basin, Spain and France to study the environmental changes before and after the Cretaceous-Paleogene boundary. The variation of magnetic susceptibility along a stratigraphic profile is usually reflects climate cycles (i.e., Milankovitch cycles), while catastrophic events as meteorite impact or large volcanic eruptions are recorded by an "anomalous" (acyclic) signal that can be easily detected by spectral analysis of the magnetic signal. On the other hand, because marine sediments are known to record paleonvironnmental conditions of the seawater at deposition time, chemostratigraphic data can provide better constrains of the impact of these catastrophic event on the biosphere. Our results show that the K-Pg boundary is characterized by an abrupt positive shift in magnetic susceptibility values interpreted to result from a rapid and sudden flux into the marine environment of a detrital component due to terrestrial erosion driven by the Chicxulub impact. Several magnetic susceptibility anomalies below and after the boundary are correlated to significant shifts in the biodiversity indexes suggesting that the events that generated these magnetic anomalies had a notable impact on the biosphere. Particularly, an abrupt shift of magnetic susceptibility values and χARM values is located just below the Cretaceous-Paleogene boundary, at around 14 kyr, and is also present in other distant sections, such as the Gubbio (Italy) and Abat (Oman) sections suggesting the existence of a global pre-KT event. In addition, increase of redox sensitive elements at this level indicates that the anoxia of the ocean already took place. Even if the exact nature of the global event (impact/traps) responsible for the pre-KT anomaly remains to be determined, these preliminary results are in favour of a multiple cause scenario forthe Cretaceous-Paleogene mass extinction.