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http://hdl.handle.net/11422/29121
| Type: | Dissertação |
| Title: | Caracterização geoquímica molecular de sedimentos marinhos abissais ao oeste do Oceano Atlântico Sul |
| Author(s)/Inventor(s): | Silva Neto, Pedro Felix da |
| Advisor: | Azevedo, Débora de Almeida |
| Co-advisor: | Martins, Laercio Lopes |
| Abstract: | Os sedimentos marinhos abissais, com profundidades acima de 3000 m, podem ter em sua composição matéria orgânica vinculada a gênese do aporte orgânico de diferentes origens, por contribuições relativas de fontes marinhas e continentais que foram acumulando ao longo de milhares de anos, fornecendo amplo espectro de composição de substâncias orgânicas. Neste contexto, o objetivo deste trabalho consistiu em aplicar técnicas de geoquímica orgânica para avaliação e conhecimento em nível molecular da matéria orgânica em sedimentos abissais de um testemunho curto coletado a oeste do Oceano Atlântico Sul, em uma região adjacente a Elevação do Rio Grande (ERG). Este foi coletado a 3287 m de profundidade e datam do período do final do Pleistoceno ao Holoceno, entre 16,2 e 4,7 mil anos. Para isso, o testemunho dos sedimentos abissais foi seccionado a cada 1 cm, e estes foram inicialmente analisados por Pirólise Rock-Eval® para obter dados de concentração de carbonatos (mg g-1), porcentagem de carbono mineral e carbono orgânico total (COT). Procedeu-se a uma investigação em nível molecular das variações composicionais químicas por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (GC/MS), para identificação das substâncias orgânicas no extrato total de cada seção de sedimento, buscando entender a variações do ambiente deposicional e a deposição de matéria orgânica dos sedimentos ao longo do tempo. Os resultados de Pirólise Rock-Eval®, como valores de COT < 0,12% e de carbonatos ~ 30%, além do baixo teor de extrato solúvel (<0,12%), indicam que o sedimento marinho é de região de baixa produtividade e imaturo. Os menores valores do teor de carbonato e carbono mineral observados nas amostras mais antigas, do Pleistoceno, indicam maior estagnação das águas de fundo e elevada acidez, com uma maior dissolução dos carbonatos. A análise de biomarcadores moleculares revelou compostos pertencentes a diferentes classes orgânicas, como n-alcanos, hopanoides, esteradienos, ácidos carboxílicos, amidas e nitrilas, permitindo a reconstrução geoquímica do ambiente deposicional e a caracterização da matéria orgânica. A presença de n-alcanos de cadeia longa, incluindo o C27, C29, C31, com prevalência dos homólogos ímpares sobre os pares, são indicativos da contribuição de plantas superiores para a matéria orgânica. Os perfis de esteradienos, como o colesta-3,5-dieno (C27) e estigmasta-3,5-dieno (C29), indicaram diminuição da contribuição terrígena da base para o topo do testemunho. Detectou-se os compostos terpanos pentacíclicos, como a α-amirina e os isômeros de ésteres metílicos triterpenoides pentacíclicos os quais são metabolizadas por plantas, ambos encontrados em ceras das folhas. A presença de compostos hopanoides, como os neohopenos (C27 e C29), associados a condições anóxicas, e a hopanona (C27), evidenciam processos de diagênese inicial, com precursores diagenéticos, a partir do diplopteno e bacteriohopanotetrol, respectivamente, de origem bacteriana. A presença de ácidos carboxílicos de cadeias curtas (<C18) indica contribuição majoritária de produtos de bactérias, propiciada pela produção secundária e pelo retrabalhamento da matéria orgânica. A presença de n-alquil amidas podem estar associada a origem de plantas superiores, embora estas possam ser também produto de queima de biomassa. Dessa forma, os dados geoquímicos dos hopanoides indicam um paleoambiente que favorece a condição anóxico para os sedimentos mais antigos, indicando um sedimento imaturo e preservado, possuindo origem biogênica, incluindo produtos da ação da diagênese inicial. As amidas e os n-alcanos se destacaram como biomarcadores significativos neste estudo, por apresentarem perfis geoquímicos com variações que coincidem com o período da transição entre o Pleistoceno e o Holoceno. Essas alterações nos níveis de concentração e na contribuição das substâncias indicam influência direta de mudanças climáticas ocorridas nesse intervalo geológico. A composição da matéria orgânica revela forte indicativo de aporte vegetal. |
| Abstract: | Abyssal marine sediments, at depths greater than 3000 m, may contain organic matter linked to the genesis of organic input from different origins, through relative contributions from marine and continental sources that have accumulated over thousands of years, providing a wide spectrum of organic substance composition. In this context, this research aims to apply organic geochemistry techniques to evalue and understand, at the molecular level, of organic matter in abyssal sediments from a short sample collected west of the South Atlantic Ocean, in a region adjacent to the Rio Grande Rise (RGR). This sample was collected at a depth of 3287m and dates from the late Pleistocene to the Holocene period, between 16,200 and 4,700 years ago. To obtain this sample, the abyssal sediment cores were sectioned every 1 cm, and these were initially analyzed by Rock-Eval® pyrolysis to obtain data on carbonate concentration (mgg-1), percentage of mineral carbon, and total organic carbon (TOC). A molecular-level investigation of chemical compositional variations was then conducted using gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MS) to identify organic substances in the total extract of each sediment section, to understand the variations in depositional environment and deposition of organic matter in the sediments over time. Rock-Eval® Pyrolysis results, with TOC values < 0.12% and carbonates ~ 30%, in addition to the low soluble extract content (<0.12%), indicate that the marine sediment is related to a region of low productivity. The lower values of carbonate and mineral carbon content observed in the older samples, from the Pleistocene, indicate greater stagnation of bottom waters and high acidity, with greater dissolution of carbonates. Analysis of molecular biomarkers revealed compounds belonging to different organic classes, such as n-alkanes, hopanoids, steradynes, carboxylic acids, amides, and nitriles, allowing for the geochemical reconstruction of the depositional environment and the characterization of organic matter. The presence of long-chain n-alkanes, including C27, C29, and C31, with a prevalence of odd-numbered homologs over evennumbered ones, indicates the contribution of higher plants to the organic matter. Steradiene profiles, such as cholesta-3,5-diene (C27) and stigmasta-3,5-diene (C29), indicated a decrease in terrigenous contribution from the base to the top of the core. The presence of pentacyclic terpane compounds, such as α-amyrin and pentacyclic triterpenoid methyl ester isomers, are metabolized by plants, both found in leaf waxes. Hopanoids, such as neohopenes (C27 and C29), associated with anoxic conditions, and hopanone (C27), show evidence of initial diagenesis processes, with diagenetic precursors, from diploptene and bacteriohopanotetrol, respectively, of bacterial origin. The presence of short-chain carboxylic acids (<C18) indicates a major contribution from bacterial products, facilitated by secondary production and reworking of organic matter. The presence of n-alkyl amides may be associated with the origin of higher plants, although these may also be a product of biomass burning. Thus, the geochemical data of hopanoids indicate a paleoenvironment that favors anoxic conditions for the oldest sediments, suggesting an immature and preserved sediment of biogenic origin, including products of early diagenesis. Amides and n-alkanes stood out as significant biomarkers in this study, presenting geochemical profiles with variations that coincide with the transition period between the Pleistocene and the Holocene. These changes in concentration levels and the contribution of substances indicate a direct influence of climatic changes that occurred during this geological interval. The composition of organic matter reveals a strong indication of plant input. |
| Keywords: | sedimentos marinhos profundos Paleoclima Biomarcadores moleculares Geoquímica orgânica Paleoambiente Paleoceanografia |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | SILVA NETO, Pedro Felix da. Caracterização geoquímica molecular de sedimentos marinhos abissais ao oeste do Oceano Atlântico Sul. 2025. 101 f. Dissertação (Mestrado) - Curso de Química, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2025. |
| Appears in Collections: | Química |
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