DIAGÊNESE RECENTE

Prévia do material em texto

DIAGÊNESE RECENTE
Ciclo do Carbono
• Papel central no controle do CO2
atmosférico e, portanto, do clima
• Oceanos atuam como sorvedouros de
CO2
• Bomba biológica: exportação de C da
superfície para o oceano profundo.
• Produção primária pelágica que não é
mineralizada na coluna d’água
consegue chegar ao assoalho marinho.
• A fração da produção primária
pelágica que alcança o assoalho
marinho varia da seguinte forma:~30%
na área costeira (<50m); ~10% no
talude continental (>200m)
• A remineralização bêntica na zona
costeira recicla ~15% da produção
pelágica.
• O material orgânico que atinge o
assoalho marinho pode escapar da
remineralização bêntica e ser
preservado nos sedimentos .
• A maior parte do enterramento do
Corg ocorre nos sedimentos costeiros
da plataforma continental (<200m)
Diagênese: é a soma de todos os
processos que causam transformações
em sedimentos ou rochas
sedimentares. Os processos podem ser
físicos, químicos,ou biológicos e podem
ocorrer em qualquer tempo após a
deposição das partículas na interface
sedimento-água.
Diagênese recente: se refere às
mudanças que ocorrem desde o
enterramento do Corg nos sedimentos
superficiais até o algumas centenas de
metros , onde temperaturas elevadas
(<140C) não são encontradas, e onde
não ocorre elevação acima do nível do
mar, ou seja, os poros dos sedimentos
estão sempre preenchidos com água.
Características
Processo que ocorre dentro dos
sedimentos superficiais
Promove a mineralização da matéria
orgânica
Consum� d� �idante� (�- aceptore�):
• O2
• NO3
• MnO
• Fe2O3
• SO4
Produz condições
sub-tóxicas-anóxicas.
Produtos decorrentes da mineralização
da MO podem ser liberados para a água
adjacente.
Fatores que atuam sobre os fluxos e
trocas na interface água-sedimentos
TURBULÊNCIA E RESSUSPENSÃO:A
energia mecânica da água transferida
para o sedimento pode afetar a
estrutura física da interface
água-sedimento, aumentando a
transferência de constituintes
dissolvidos na água intersticial do
sedimento superficial para coluna de
água adjacente
DIFUSÃOMOLECULAR:Ocorre com as
espécies dissolvidas em função do
gradiente de concentração ou de
atividade termodinâmica que é
desenvolvido em ambos os
lados da interface água-sedimento.
ADVECÇÃO:Mecanismo de transporte que
causa deslocamento de massa na
interface água-sedimento.
DESLOCAMENTO VERTICAL
GRAVITACIONAL:Ocorre na água
intersticial devido às trocas na
densidade da água de fundo. Este
mecanismo provavelmente tem grande
importância ecológica.
BIOTURBAÇÃO DOS
SEDIMENTOS:Ocorre através de
organismos que se alimentam de
depósitos e por outros organismos
móveis.
Processos
Efeitos físicos: compactação
Atuação biológica/química/física de
organismos: bioturbação e bioirrigação
Formação de novos minerais e
modificação de minerais pré-existentes
Dissolução completa ou parcial de
minerais
Mobilização e migração de elementos
pós deposição
Degradação bacteriana da matéria
orgânica
Bioturbaçã�: modificação dos solos e
sedimentos por ação biológica de
qualquer tipo de organismo, como
raízes de plantas e animais que
escavam.
Bioirrigaçã�: Uma vez que suas
escavações são construídas, alguns
organismos permanecem por lá e esses
espaços são preenchidos com água,
aprimorando as trocas entre as águas
adjacente e intersticiais.
• Os macroinvertebrados podem
colonizar os sedimentos de formas
distintas
• A intensidade do processo de
bioturbação pode variar entre as
diferentes espécies
• O tipo de construção feita pelos
organismos causa diferentes formas de
bioturbação
• Tubos ou buracos podem ser simples
esconderijos fechados
• Tubos possuem forros de
polissacarídeos que agem como
peneiras moleculares
• Covas podem ser envolvidas por
mucus
• O modo de bioturbar os
sedimentos afeta o fluxo de água
entre as camadas dos sedimentos.
• Pode ocasionar oxigenação dos
sedimentos anaeróbicos
Formação de novosminerais
Sediment�
• Componentes litogênicos: materiais
oriundos de rochas continentais
intemperizadas
• Componentes biogênicos: produzidos
diretamente pela atividade de
organismos ou pela acumulação de
fragmentos esqueletais.
• Componentes autigênicos:
precipitados in situ diretamente de
soluções na coluna d’água ou
nos sedimentos após a deposição.
➢ Autigênese é o processo através do
qual um mineral é gerado in situ.
➢ Minerais autigênicos se formam
durante a sedimentação por
precipitação ou recristalização ao invés
de serem transportados pela água ou
ventos
➢ Sedimentos autigênicos são os
principais constituintes da sedimentação
profunda
➢ Argilas autigênicas tendem a reduzir
a porosidade dos sedimentos, e dessa
forma reduzem a permeabilidade.
➢ Para que qualquer mineral seja
precipitado, a água deve estar
supersaturada com respeito àquele
mineral.
➢ Para a calcita, isso significa que a
área de deposição deve estar acima da
profundidade de compensação do
carbonato.
Minerai� autigênic� comun�:
• Apatita
• Carbonato de cálcio
• Argilas
• Pirita
• Siderita
• Silica
• Siderita
• Limonita
➢ A infiltração de CH4 é um fenômeno
comum ao longo de margens
continentais
➢ Apenas uma pequena quantidade de
CH4 escapa dos sedimentos para a
atmosfera
➢ Os processos biogeoquímicos atuam
como um filtro para o metano em
sistemas marinhos.
➢ A pirita é um importante mineral em
sedimentos marinhos e tem papel
importante nos ciclos do carbono,
enxofre e ferro.
➢ Formação da pirita se em
sedimentos anóxicos através da
redução anaeróbica de metano e
sulfato
➢ A pirita sedimentar formada durante
a diagênese tem papel importante como
sorvedouro para elementos traço (ET)
como Mo, V, Cr e Ni.
DIAGÊNESE:
Mudanças químicas que ocorrem dentro
dos sedimentos, através da interação
com a água intersticial, conforme eles
sofrem compactação e enterramento e
depois são litificados e recristalizados
para formarem rochas sedimentares.
AUTIGÊNESE
Reações que ocorrem na interface água
sedimentos. Reações que se iniciam
nessa interface geralmente continuam
após o enterramento, como reações
entre sedimentos e águas intersticiais.
Dissoluçã� complet�
A dissolução de sedimentos ou rochas
carbonáticas ocorre quando os fluidos
presentes em seus poros são
insaturados em relação aos minerais
carbonáticos.
Mobilização emigração de elementos
pós deposicional
Muitos elementos escapam dos
sedimentos por advecção das águas
intersticiais, como resultado da
compactação.
➢ Outros migram nos dois sentidos por
difusão em função do estabelecimento
de gradientes de concentração que
surgem dos processos.
diagenéticos: dissolução de minerais,
troca iônica, degradação bacteriana da
matéria orgânica.
Degradação bacteriana
A MO sedimentar é degradada pela
atividade metabólica dos animais
bênticos e micróbios heterotróficos.
Algumas das reações diagenéticas mais
importantes relacionadas com a
decomposição da MO, são a remoção
do OD, a redução de sulfato e a
produção de amônio, fosfato, sulfeto de
hidrogênio e metano.
A maior parte das mudanças
diagenéticas ocorrem via
processos redox.
• Se há O2 na água intersticial a MO é
degradada pela respiração aeróbica
• Condições sub-óxicas a anóxicas
podem se desenvolver nessas
condições.
• De maneira geral, os diferentes
constituintes são utilizados em ordem
sucessiva.
• Os constituintes que participam das
reações que liberam mais energia são
utilizados primeiro
• A diagênese obedece à
termodinâmica.
➢ Em áreas de produtividade
relativamente altas a MO pode
escapar da degração na zona óxica e a
sequência diagenética é iniciada.
➢ As concentrações de nitrato na água
intersticial diminuem devido à
desnitrificação devido à redução dos
óxidos de Mn.
➢ A sequência diagenética completa
raramente é registrada em sedimentos
profundos porque o fluxo de MO é
baixo.
➢ Em áreas costeiras e regiões de
ressurgência, além de outras
regiões de produtividade elevada, a
velocidade de acumulação de MO é tão
elevada que o oxigênio penetra
apenas em alguns centímetros dos
sedimentos.
➢ A MO é degradada usando todos os
constituintes redox
presentes na água interstiticial.
➢ A matéria orgânica sedimentar é uma
mistura complexade compostos
orgânicos de diferentes composições
químicas, múltiplas fontes e diferentes
reatividades.
➢ A matéria orgânica em sedimentos
costeiros tem origem em diversas
fontes: terrestres, aquáticas,
atmosféricas e antropogênicas, no caso
de áreas urbanizadas
➢ Dependendo da região, o aporte de
fontes autóctones e alóctones pode ser
altamente variável, como sistemas
de grandes rios e áreas de
ressurgências.
➢ A composição isotópica do carbono
permite a discriminação entre as plantas
que seguem o ciclo fotossintético C3 e
C4 .
➢ Quando ocorrer mistura de fontes, o
sinal pode diferir dos padrões de
identificação geral para fontes
terrestres,especialmente em ambientes
em costeiros.
As variações isotópicas do nitrogênio
estável são bem mais complexas que
as do carbono.
Razão elementar da matéria orgânica
Em ambientes costeiros, como as áreas
de estudo, a razão C/N vem sendo
utilizada há décadas para determinar o
predomínio de contribuição continental
orgânica presente nos sedimentos.
➢ O N orgânico é preferencialmente
degradado durante a decomposição da
MO, o que faz
com que a razão C/N tenda a aumentar
durante esse processo.
➢ Da mesma forma que a razão C/N, a
razão C/P pode ser utilizada na
determinação da
origem da matéria orgânica presente
nos sedimentos.
➢ A razão C/S indica o caráter redutor
dos sedimentos.
Diagênese em sistemas costeiros
Em sistemas costeiros rasos, os
sedimentos tem papel fundamental
sobre o controle dos processos
biogeoquímicos da coluna d’água,
influenciando a dinâmica do O2
,carbono e macronutrientes (N e P).
Baixos níveis de oxigênio dissolvido
afetam o metabolismo e sobrevivência
da fauna de menor mobilidade.
➢ A liberação de compostos tóxicos
dos sedimentos pode prejudicar
espécies vertebradas.
Em sistemas mais rasos, onde não
ocorre estratificação a mistura das água
e reoxigenação ocorre através da ação
dos ventos.
➢ O acoplamento entre os processos
biogeoquímicos que ocorrem na água e
nos sedimentos é significante em
ambientes altamente produtivos.
➢ São observados intensos padrões de
deposição/ressuspensão e acumulação
de detritos orgânicos em áreas
específicas.
Diagênese em sistemas lagunares
• Forte acoplamento bêntico-pelágico
em função da
baixa profundidade
• Elevada taxa de deposição de MO nos
sedimentos em função de produção
autóctone a porte alóctone
• MO depositada após a senescência
dos produtores primários forma uma
camada floculante: camada
nefelóide
Sistema� Tropicai�
Disponibilidade de luz ininterrupta ao
longo do ano.
Deposição de MO de forma contínua
ou em pulsos de acordo com a
variabilidade temporal da produção
primária e a sucessão entre as
populações.
Bentos possui disponibilidade
contínua de alimento ao longo do ano
Sistema� Temperad�
Pulsos de deposição e padrões de
sucessão fitoplanctônica são mais
variáveis durante o ciclo de crescimento
na sua fase exponencial,estado estável
e senescência.
O inverno corresponde ao período de
remineralização dos nutrientes.
Nutrientes se tornam disponíveis na
primavera.
Se houver disponibilidade de luz,
ocorre o florescimento de fitoplâncton
que absorve rapidamente os
nutrientes.
Ciclage� d� Nitrogêni�
O N particulado se deposita nos
sedimentos junto com o material em
suspensão e sofre
processos diagenéticos.
A ciclagem do N depende da
composição do fitoplâncton
Apenas parte da produtividade pode ser
mantida pela reciclagem ,principalmente
de amônio.
PROCARIOTOS
• Possuem papel chave nas lagunas
onde há acúmulo de C orgânico
• Procariontes bentônicos são agentes
de mineralização
• Garantem o sistema de tamponamento
do sistema lagunar contra o acúmulo de
sulfetos em condições de distrofia
• Representam uma fonte alimentar
importante para organismos
depositíveros
PRODUÇÃO PRIMÁRIA DE
LAGUNAS>>CONSUMO POR HERBÍVOROS
➢A maior parte da MO se torna
disponível para os consumidores sob a
forma de detritos orgânicos
➢Entrada de detritos >> capacidade de
consumidores detritívoros → MO
biodisponível acumula
O longo tempo de residência das águas
da laguna favorece a permanência de
nutrientes nesse sistema
• Fontes alóctones: águas continentais,
subterrâneas, marinhas
• Fontes autóctones: nutrientes
reciclados
Produção Primária de Lagunas
• Fitoplâncton
• Fanerógamas
• Macroalgas
A produção primária de 70% das
lagunas é baseada no fitoplâncton
➢ A maioria das lagunas mantém
alguma troca de água com o mar ao
longo do ano.
➢ Existem exemplos que mostram que
durante uma certa época do ano o canal
de acesso ao mar sofre assoreamento
→ interrompe a entrada de água
marinha: lagunas efêmeras