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Doctoral Thesis
DOI
Document
Author
Full name
Valéria Terence
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Petri, Setembrino (President)
Barbosa, Catia Fernandes
Chiessi, Cristiano Mazur
Pellizari, Vivian Helena
Sousa, Silvia Helena de Mello e
Title in Portuguese
Foraminí­feros e geoquí­mica sedimentar em regiões com atividade hidrotermal na Antártida: Deception e Three Sisters
Keywords in Portuguese
Antártida
Deception Island
Forminíferos
Geoquímica
Hidrotermalismo
Abstract in Portuguese
O presente trabalho foi realizado em duas áreas situadas no Estreito de Bransfield, Antártida. A primeira, a Ilha Deception, sul das ilhas Shetland do Sul, é um vulcão ativo, cuja última erupção foi registrada no ano de 1970, e que está sob constante atividade hidrotermal. A segunda área, Three Sisters, é um monte de origem vulcânica onde foi detectada atividade hidrotermal por meio de anomalias composicionais na coluna d'água, porém não se sabe se esses eventos são contínuos ou efêmeros. As regiões com atividade hidrotermal oferecem condições ambientais únicas, que favorecem o surgimento de habitats com características químicas e físicas ímpares e extremas, e resposta imediata da fauna. A capacidade dos foraminíferos em adaptar-se prontamente, a mudanças ocasionadas por variação de fatores ambientais, e recolonizar o ambiente após mudanças bruscas e catastróficas, são de grande importância para o entendimento das condições ecológicas tanto atuais como pretéritas. Dentro desse contexto, realizou-se estudo granulométrico e geoquímico dos sedimentos, por ICP-MS em Deception e ICP-OES em Three Sisters, para averiguar se há indícios de atividade hidrotermal. As espécies de foraminíferos foram identificadas e correlacionadas com a composição geoquímica e textura dos sedimentos, bem como com os parâmetros físico- químicos da interface água-sedimento, com o uso de abordagens estatísticas. Foi realizada contagem de diatomáceas para estimar a produtividade em Deception. Os resultados, em Three Sisters, permitiram concluir que a sedimentação é lenta e contínua, com sedimentos nas frações silte e argila e escasso aporte de nutrientes. As análises geoquímicas dos sedimentos, mostram anomalias positivas de Mn, Pb, P, Sr e As, indicativas de atividade hidrotermal. As densidades de testas de foraminíferos são baixas e as riquezas, relativamente, altas, e algumas espécies apresentam correlação positiva com os metais relacionados ao hidrotermalismo. O predomínio de espécies aglutinantes poderia indicar profundidade de compensação de carbonatos rasa. A sedimentação, em Deception, apresentou padrões sazonais, ligados aos períodos de degelo e runoff na ilha; a dinâmica sedimentar em Deception faz variar, também as características físico- químicas da interface água-sedimento. O aporte de nutrientes é mais intenso no verão austral e condicionado pelo degelo, mas também ocorre a partir dos micronutrientes presentes nos sedimentos e disponibilizados por emissões hidrotermais. Metais como As, Ba, Mn e Mo apresentaram anomalias positivas bastante significativas e confirmaram a atividade hidrotermal na área. As altas densidades de testas de foraminíferos e riquezas baixas, são relacionadas ao alto aporte de nutrientes e às mudanças ambientais sazonais bruscas. As espécies aglutinantes predominam em alguns pontos amostrais, indicando variáveis ambientais e disponibilidade de alimento abaixo ou acima dos níveis críticos para esses organismos; algumas das espécies de foraminíferos foram correlacionadas positivamente com elementos com provável origem hidrotermal. Esses resultados fornecem informações inéditas sobre a composição geoquímica dos sedimentos, em Three Sisters, relacionada a eventos hidrotermais e sua relação com as espécies de foraminíferos. Em Deception, foram detectadas emissões de altas temperaturas em Whaler's Bay, sudeste da ilha; relacionaram-se espécies de foraminíferos à composição sedimentar.
Title in English
not available
Keywords in English
not available
Abstract in English
This work was carried out in two areas located in the Bransfield Strait, Antarctica. The first one, Deception Island, south of the South Shetland Islands, is an active volcano, under constant hydrothermal activity, whose last eruption was recorded in 1970. The second area, Three Sisters, is a volcanic edifice where hydrothermal activity has been detected by means of compositional anomalies in the water column, but it is not known yet if such activity is continuous or ephemeral. The regions with hydrothermal activity offer unique environmental conditions favoring the emergence of habitats with extreme and changing chemical and physical characteristics, with an immediate fauna response. The ability of foraminifera to adapt promptly and to recolonize the environment after sudden and catastrophic changes is of great importance for the understanding of current and previous ecological conditions. In this context, textural and geochemical analysis of the sediments were performed, by means of ICP-MS in Deception and ICP-OES in Three Sisters, to check for evidences of hydrothermal activity. The foraminiferal species were identified and statistically correlated with the geochemical composition and texture of sediments, and with the physical-chemical parameters of the water-sediment interface as well.Diatoms counting were performed to estimate Deception productivity. The results, in the Three Sisters are, allow us to conclude that sedimentation is slow and continuous, with sediments in the silt and clay fractions and little contribution of nutrients. The geochemical analysis of the sediments indicate positive anomalies of Mn, Pb, P, Sr and As, suggesting hydrothermal activity. The densities of the foraminifera are low and the richness relatively high, with some species presenting a positive correlation with the metals related to the hydrothermalism. The predominance of agglutinated species could indicate shallow depth of carbonate compensation. The sedimentation, in the Deception area, presents seasonal patterns, related to inputs of freshwater from melting sea ice and glaciers in the island; the sedimentary dynamics force a variation in the physical-chemical characteristics of the water-sediment interface. The nutrient intake is more intense in the austral summer and conditioned by the melting ice, but also occurs from the micronutrients present in the sediments released by hydrothermal emissions. Metals such as As, Ba, Mn and Mo showed quite significant positive anomalies and corroborate the hydrothermal activity in the area. The high densities of foraminifera and low richness are related to the high nutrient intake and abrupt seasonal environmental changes. The agglutinated species predominate in some sample points, indicating environmental variables and/or food availability below or above critical levels for these organisms; some of the foraminifera species were positively correlated with elements of probable hydrothermal origin. Our results provide unprecedented information for both areas. For Three Sisters, we establish a relation between the geochemical composition of sediments and hydrothermal events with their implications to foraminifera species. In Deception, high- temperature emissions were detected at Khrooner Lake, southeast of the island, with species of foraminifera correlated to sedimentary composition.
 
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Publishing Date
2019-05-31
 
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