Integrated Paleocene calcareous plankton magnetobiochronology of DSDP Hole 43-384 in the Northwest Atlantic Ocean

At Deep Sea Drilling Site 384 (J-Anomaly Ridge, Grand Banks Continental Rise, NW Atlantic Ocean) Paleocene nannofossil chalks and oozes (~70 m thick) are unconformably/disconformably underlain (~168 m; upper Maastrichtian) and overlain (~98.7 m; upper lower Eocene) by sediments of comparable lithologies. The chalks are more indurated in stratigraphically higher levels of the Paleocene reflecting increasing amounts of biosiliceous (radiolarians and diatoms) components. This site serves as an excellent location for an integrated calcareous and siliceous microfossil zonal stratigraphy and stable isotope stratigraphy. We report the results of a magnetostratigraphic study which, when incorporated with published magnetostratigraphic results, reveals an essentially complete magnetostratigraphic record spanning the interval from Magnetochron C31n (late Maastrichtian) to C25n (partim) (late Paleocene, Thanetian). Integrated magnetobiochronology and stable isotope stratigraphy support the interpretation of, and constrain the estimated duration of, a short hiatus (~0.9 my) within the younger part of Chron C29r (including the K/P boundary) and an ~6 my hiatus separating upper Paleocene (Magnetozone C25n) and upper lower Eocene (Magnetozone C22r) sediments. Some 30 planktonic foraminiferal datum levels [including the criteria used to denote the Paleocene planktonic foraminiferal (sub)tropical zonal scheme of Berggren and Miller, Micropaleontology 34 (4) (1988) 362-380 and Berggren et al., SEPM Spec. Publ. 54 (1995) 129-212, Geol. Soc. Am. Bull. 107 (11) (1995) 1272-1287], and nearly two dozen calcareous nannoplankton datum levels have been recognized and calibrated to the magnetochronology. Planktonic foraminiferal Subzones P4a and P4b of (upper Paleocene) Zone P4 are emended/redefined based on the discovery of a longer stratigraphic extension of Acarinina subsphaerica (into at last Magnetozone C25n). Stable isotope stratigraphies from benthic foraminifera and fine fraction (<38 µm) carbonate have been calibrated to the biochronology and magnetostratigraphy. A minimum in benthic foraminifer delta13C was reached near the Danian/Selandian boundary (within Chron C26r, planktonic foraminiferal Zone P3a and calcareous nannoplankton Zone NP4) and is followed by the rise to maximum delta13C values in the late Thanetian (near the base of C25n, in Zone P4c and NP9a, respectively) that can be used for global correlation in the Paleocene.

Desenvolvimento de microssensores eletroquímicos e aplicações no estudo de processos dinâmicos interfaciais utilizando microscopia eletroquímica de varredura

O trabalho descrito nesta tese mostra de forma detalhada a fabricação e caracterização de diferentes microssensores eletroquímicos os quais têm sido recentemente utilizados como sondas em grupo de técnicas conhecida como Scanning Electrochemical Probe Microscopy (SEPM). Desta forma, a caracterização de superfícies pode ser feita explorando diferentes fenômenos interfaciais relevantes à Ciência. Neste sentido, as interfaces de materiais cristalinos como hidroxiapatita (materiais dentários) e calcita foram o foco de estudo neste trabalho. Assim, diferentes técnicas SEPM foram exploradas no sentido de se obter informações relevantes relacionadas aos processos dentários, como a erosão ácida e hipersensibilidade. Inicialmente, microeletrodos de platina foram desenvolvidos empregando uma metodologia convencional na qual são utilizados microfibras encapsuladas em capilares de vidro. Scanning Electrochemical Microscopy (SECM) no modo amperométrico foi utilizada para obtenção de informações com relação às alterações de topografia do esmalte dentário causadas pelo contato com substâncias ácidas. Adicionalmente, SECM foi empregada no estudo do transporte de espécies eletroativas em amostras de dentina e investigações relacionadas ao bloqueio dos túbulos empregando-se cremes dentais comerciais foram realizadas. A permeação de peróxido de hidrogênio pela dentina também foi estudada. Os resultados de SECM foram comparados com imagens SEM obtidas nas mesmas condições experimentais. Microeletrodos de membrana ionófora íon-seletiva (Ion Selective Microelectrodes-ISMEs) sensíveis a íons cálcio também foram desenvolvidos e caracterizados, com subsequente aplicação em SECM no modo potenciométrico. A dissolução ácida de esmalte bovino (erosão dentária) foi investigada em diferentes valores de pH (2,5; 4,5; 6,8). Além disso, o transporte de íons cálcio através de membranas porosas sintéticas foi avaliado a uma distância tip/substrato de 300µm. Alterações no fluxo de íons cálcio foram correlacionadas em experimentos realizados na presença e ausência de campos magnéticos gerados por nanopartículas de magnetita incorporadas à membrana porosa. Microcristais de calcita facilmente sintetizados pelo método de precipitação foram utilizados como superfície modelo para investigações interfaciais, cujos resultados podem ser correlacionados aos materiais dentários. Desta forma, nanopipetas de vidro preenchidas com eletrólito suporte foram fabricadas e utilizadas como sonda em Scanning Ion Conductance Microscopy (SICM). O mapeamento topográfico de alta resolução espacial da superfície de um microcristal de calcita foi obtido utilizando o modo de varredura hopping mode. Adicionalmente, sondas multifuncionais ISME-SICM também foram desenvolvidas e caracterizadas para investigações simultâneas com relação às alterações topográficas e quantificação de íons cálcio sobre a superfície de um microcristal de calcita. A adição de reagentes ácidos no canal SICM promoveu a dissolução da superfície do microcristal, sendo obtidos dados cinéticos de dissolução. Investigações em meio neutro também foram realizadas utilizando a sonda ISME-SICM. Os resultados experimentais obtidos também foram comparados com aqueles oriundos de simulação computacional.

Architecture of a Bench-Type Carbonate Lake Margin and Its Relation to Fluvially Dominated Deltas, Las Minas Basin, Upper Miocene, Spain

The Upper Miocene stratigraphic succession of the Las Minas Basin, located at the external zone of the Betic Chain in SE Spain, preserves several examples of lake carbonate bench deposits. Excellent exposures of the carbonate benches allow detailed observation of the architecture of these sediments and provide new insights for the ‘‘steep-gradient bench margin–low energy’’ model proposed by Platt and Wright (1991). The lake carbonate benches developed in close association with fluvially dominated shallow deltas that exhibit typical Gilbert-type profiles. The delta sequences comprise bottomset prodelta marl facies, distal to proximal foreset facies, deposited mainly in a delta-front environment, and topset facies, the latter reflecting both subaqueous delta-front and subaerial delta-plain environments. The development of the carbonate benches was constrained by the convexupward morphology of the deltaic deposits, which led to the available accommodation space for the growth of the steep-gradient platforms. The benches display a progradational pattern characterized by sigmoid-oblique internal geometries and offlap upper boundary relationships, which suggests that the carbonate benches developed under slow though continuous lake-level rise. Both the dimensions of the benches and the dominant carbonate components (i.e., encrusted charophyte stems and calcified cyanobaterial remains), allow comparisons with the progradational marl benches recognized in modern temperate hardwater lakes. Accordingly, the case study presented here provides a good ancient sedimentary analog for low-energy lake carbonate benches. Moreover, the evolutionary trend inferred from the fossil example offers new insights into the depositional conditions of this type of sediment and allows recognition of the transitional pattern from bench to ramp carbonate lake margins.

Paleoenvironmental changes during the late Miocene (Messinian)–Pliocene transition (Bajo Segura Basin, southeastern Spain): sedimentological and ichnological evidence

A detailed sedimentological and paleontological analysis of the uppermost Miocene (Messinian)–Pliocene boundary at the northern border of the Bajo Segura Basin, southeastern Spain, was carried out in order to describe the evolution of the regional paleocoastline during the Pliocene reflooding of the Mediterranean immediately after the sea-level fall related to the Messinian Salinity Crisis. Multiple trace fossils typical of firm- and hardgrounds were recognized, allowing identification of Glossifungites (two different types), Entobia, and Gnathichnus ichnofacies. Trace-fossil analysis showed that lithology and media consistency exerted considerable control on the development of the different ichnocoenoses and that there was a clear decrease in hydrodynamic energy from a coastal to a shallow-water shelf environment related to progressive sea-level rise. Ichnological and sedimentological data provide evidence that the definitive flooding of the Mediterranean was rapid and synchronous throughout the northern margin of the Bajo Segura Basin. The following model for the Pliocene transgression in the study area is therefore proposed: (1) the marine ingression penetrated along the incised paleovalleys carved as a consequence of the fall in sea level, where the first two Pliocene systems were deposited (P0–P1); (2) during the maximum flooding surface of the transgression, the sea overflowed the margins of the paleovalleys and extended throughout the entire northern margin of the basin; and (3) the third Pliocene system was deposited, forming the lower part of a highstand systems tract (P2).