Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/91180
Title: Organic matter variation during the toarcian oceanic anoxic event in the central and northern atlantic margins : the interplay between local constraints vs global events
Authors: Teixeira, Bruno Rodrigues
Orientador: Duarte, Luís Vitor da Fonseca Pinto
Silva, Ricardo Ferreira Louro
Mendonça Filho, João Graciano
Keywords: Organic matter; Palynofacies; Organic and isotopic geochemistry; Pl–Toa Event; TOAE; Middle Atlas and Iberian basins; Matéria orgânica; Palinofácies; Geoquímica orgânica e isotópica; Evento Pl–Toa; EOAT; Bacias do Médio Atlas e da Iberia
Issue Date: 3-Jul-2020
Project: SFRH/BD/115002/2016 
Abstract: In many locations of the northwestern Tethyan, Boreal and Panthalassic margins, the uppermost Pliensbachian–Lower Toarcian is characterised by the occurrence of organic-rich sediments. Significant perturbations of the global carbon cycle, related with an excess of 12C in the atmospheric and ocean reservoirs, are recorded as a negative carbon isotope excursions (CIE) in carbonate, bulk OM, fossil wood, kerogen and individual organic compounds, linked to the Pliensbachian–Toarcian Event (Pl–Toa Event) and Toarcian Oceanic Anoxic Event (TOAE). Contrariwise, the uppermost Pliensbachian–Lower Toarcian successions in northern Africa and most of Iberian Peninsula basins (Central–Northern Atlantic margin) are poor in OM. It is hypothesized that OM deposition and preservation in northern Africa and most of the Iberian Peninsula basins during the Pl–Toa Event and TOAE was controlled by the interplay of local–regional constraints and global forcings, therefore resulting in unique OM assemblages and differentiated from the organic-rich northern European basins. The main objective of this thesis was the analysis of kerogen assemblages from the uppermost Pliensbachian–Lower Toarcian references sections of the Middle Atlas (northern Africa), Betic Cordillera, Lusitanian and Asturian (Iberian Peninsula) basins based on total organic carbon (TOC), palynofacies, and δ13C in kerogen (δ13CKerogen). The obtained results indicate that the studied sections generally have low TOC contents (below 1 wt.%). The TOAE interval in the Asturian Basin and a discrete level in the Peniche section (Lusitanian Basin) recorded high TOC values, reaching up 2.9 wt.% at Asturian Basin and likely signalling local episodes of OM preservation promoted by dysoxic conditions. The obtained δ13CKerogen profiles in this study presented similarities with previously published high-resolution δ13CWood and δ13COrg records. Even with small differences between the studied sections, the δ13CKerogen record presented a positive trend during the Emaciatum/Spinatum and Polymorphum/Tenuiscostatum zones, followed by the negative trend associated with the TOAE. The difference in magnitude between δ13C records from different locations probably reflects the impact of local and/or regional environmental processes over global forcing. The kerogen assemblages are characterised almost exclusively by terrestrial OM, with a high abundance of opaque phytoclasts, suggesting that the OM was sourced from an area characterised by semi-arid or arid climate. Around the base of Polymorphum/Tenuiscostatum and Levisoni/Serpentinum zones, small increments in terrestrial OM were observed and represented by non-opaque phytoclasts, and terrestrial palynomorphs (sporomorphs, tetrads, and agglomerates). These were interpreted to represent an increase in fluvial runoff associated with the palaeoenvironmental perturbations of the Pl–Toa Event and TOAE. The subsequent change to higher δ13CKerogen values during the TOAE δ13C positive trend is more abrupt in the Asturian Basin (probably reflecting a low sedimentation rate) and more gradual in the western Iberian sections. During the middle part of the Levisoni/Serpentinum Zone, the δ13C remains relatively stable with the return to more positive δ13C values and it was suggested that after the carbon cycle perturbation the climates gradually cooled, favouring kerogen assemblages similar to the ones observed before the TOAE.
Em diversos locais das margens noroeste do Tétis, Boreal e Pantalassa, o topo do Pliensbaquiano Superior–Toarciano Inferior é caracterizado pela ocorrência de sedimentos ricos em matéria orgânica (MO). Perturbações significativas do ciclo global de carbono, relacionadas com excesso de 12C nos reservatórios atmosféricos e oceânicos, são registadas como excursões isotópicas negativas em carbonatos, MO, fragmentos de fósseis vegetais, querogénio e compostos individuais orgânicos, e relacionadas com o Evento do Pliensbaquiano–Toarciano (Evento Pl–Toa) e o Evento Oceânico Anóxico do Toarciano (EOAT). Por outro lado, nas sucessões do norte de África e na maioria das bacias da Península Ibérica (margem Central–Norte do Atlântico), o topo do Pliensbaquiano Superior–Toarciano Inferior é pobre em MO. Supõe-se que a deposição e preservação de MO nas bacias do norte de África e da Península Ibérica durante o Evento Pl–Toa e EOAT foi controlada pela interação de restrições locais–regionais e eventos globais, resultando em associações únicas de MO e diferenciadas das bacias ricas em MO do norte da Europa. O principal objetivo desta tese foi a análise de associações de querogénio de secções de referência do topo do Pliensbaquiano Superior–Toarciano Inferior nas bacias do Médio Atlas (norte de África), Cordilheira Bética, Lusitânica e Astúrias (Península Ibérica), com base no carbono orgânico total (COT), palinofácies e δ13C em querogénio (δ13Cquerogénio). Os resultados obtidos indicam que as secções estudadas apresentam geralmente baixos conteúdos de COT (abaixo de 1%). O intervalo do EOAT na Bacia das Astúrias e um nível discreto na secção de Peniche (Bacia Lusitânica) registam valores elevados de COT, atingindo cerca de 2,9% (na Bacia das Astúrias), provavelmente associados com episódios locais de preservação da MO, promovidos por condições disóxicas. Os perfis de δ13Cquerogénio obtidos neste estudo apresentam similaridades com os registos de alta resolução de δ13C em fragmentos de fósseis vegetais e MO, anteriormente publicados. Mesmo com algumas diferenças entre as secções estudadas, o registo do δ13Cquerogénio apresenta uma tendência positiva nas zonas de Emaciatum/Spinatum e Polymorphum/Tenuiscostatum, seguida pela tendência negativa associada ao EOAT. A diferença de magnitude entre os registos de δ13C em diferentes locais, provavelmente reflete o impacto dos processos ambientais locais e/ou regionais sobrepostos aos eventos globais. As associações de querogénio são caracterizadas quase exclusivamente por MO terrestre, com abundância de fitoclastos opacos, sugerindo que a MO será proveniente de uma área caracterizada por clima semiárido ou árido. Na base das zonas Polymorphum/Tenuiscostatum e Levisoni/Serpentinum, são observados pequenos incrementos de MO terrestre, representados por fitoclastos não opacos e palinomorfos terrestres (esporomorfos, tetrades e aglomerados). Estas alterações são interpretadas como representantes de uma intensificação do escoamento fluvial associado às perturbações paleoambientais do Evento Pl–Toa e EOAT. A consequente mudança para valores de δ13Cquerogénio mais positivos durante a parte superior do EOAT é mais abrupta na Bacia das Astúrias (provavelmente reflexo de uma baixa taxa de sedimentação) e mais gradual nas secções da Ibéria ocidental. Durante a parte média da Zona Levisoni/Serpentinum, os valores de δ13C permanecem relativamente estáveis, com o retorno de valores mais positivos de δ13C e sugere-se que após a perturbação do ciclo do carbono os climas arrefeceram gradualmente, favorecendo as associações de querogénio semelhantes aos observados antes do EOAT.
Description: Tese no âmbito do Doutoramento em Geologia, área de especialização em Processos Geológicos, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
URI: http://hdl.handle.net/10316/91180
Rights: openAccess
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FCTUC Ciências da Terra - Teses de Doutoramento

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