Dinâmica Sedimentar Holocênica no Cânion do São Francisco (Nordeste, Brasil), com Base no Estudo de Foraminíferos e na Composição da Matéria Orgânica

Abstract

Cânions submarinos são os principais condutos para o transporte e acumulação de sedimentos e detritos orgânicos em mar profundo via fluxos gravitacionais. Desde o início da transgressão Holocênica, o regime sedimentar em margens continentais se deslocou de um regime dominado por correntes de turbidez para outro, dominado por sedimentação hemipelágica. No entanto, é sabido que cânions submarinos ainda continuam sendo condutos preferenciais para a transferência de sedimentos modernos, principalmente aqueles próximos a fontes fluviais. Na margem continental nordeste do Brasil, o mais importante cânion submarino está associado ao delta do rio São Francisco. Na plataforma continental confrontante à desembocadura fluvial predominam sedimentos lamosos que constituem a clinoforma deltaica. Devido à pequena largura da plataforma continental e ao fato da clinoforma alcançar a cabeceira do cânion, tem sido sugerido uma conectividade entre a zona costeira e o talude. Foraminíferos são muito utilizados como proxies ecológicos para ambientes marinhos. Em mar profundo, a distribuição espacial e temporal de foraminíferos bentônicos é limitada por diversos parâmetros físico-químicos e mudanças ambientais podem ser registradas via modificações na estrutura de suas assembleias, o que faz desses organismos ótimas ferramentas para observações oceanográficas e interpretações ambientais e paleoambientais. Razões C/N e isotópicas de carbono (δ13C) e nitrogênio (δ15N) têm sido amplamente utilizadas para esclarecer as fontes e o destino da matéria orgânica no ambiente marinho, como também para indicar dinâmica sedimentar, padrão de circulação oceânica, condição paleoclimática e paleoprodutividade. O uso desses marcadores baseia-se na existência de diferenças entre suas abundâncias naturais na matéria orgânica proveniente do continente e do ambiente marinho. O objetivo deste trabalho é, com base nos foraminíferos e nas relações C/N e isotópicas (δ13C e δ15N) da matéria orgânica, descrever a dinâmica sedimentar holocênica do cânion submarino do São Francisco, relacionando-a as variações do nível do mar. Para tal, analisou-se 3,38 m de coluna de sedimento proveniente de um piston-core (SFC-1). Dados granulométricos, datações C14, teor de CaCO3 e composição do sedimento também foram utilizados. Características visuais e sedimentares do testemunho permitiram a identificação de seis fácies sedimentares que datam de ~12.000 anos cal. AP até o presente, caracterizada por cinco assembleias de foraminíferos significativamente diferentes (p<0,05). As composições elementar (Corg, Nt e C/Norg) e isotópica (δ13C e δ15N) da matéria orgânica apontam uma forte influência de fontes terrígenas para a sedimentação holocênica da matéria orgânica, mesmo em períodos de nível de mar alto, e as relações C/N x δ13C e δ15N x δ13C, associadas a fontes locais, demosntraram que a matéria orgânica depositada no interior do cânion submarino do São Francisco durante o período pós-glacial é dominada por fontes terrestres derivadas do rio São Francisco. A distibuição das especiés de foraminíferos e as razões C/N org indicam uma maior influência fluvial na deposição sedimentar até aproximadamente 8.500 anos AP, associados aos depósitos turbidíticos, e que após este período, os principais mecanismos de transporte de material continental para o interior do cânion são os movimentos de massa e o retrabalhamento dos sedimentos terrígenos depositados sobre a plataforma continental que formam a clinoforma deltaica.

Abstract Submarine canyons are the main conduits for the transport and accumulation of sediments and organic debris in deep sea via gravitational flows. From the beginning of the Holocene transgression, the sedimentary regime in continental margins moved from a regime dominated by turbidity currents to another, dominated by hemipelagic sedimentation. However, it is known that submarine canyons still remain preferential conduits for the transfer of modern sediments, especially those near river sources. At Brazil’s northeastern continental margin, the most important submarine canyon is associated with the delta of the São Francisco river. Muddy sediments are predominant in the continental shelf confronting the fluvial outlet and constitute the deltaic clinoform. Due to the small width of the continental shelf and the fact that the clinoform reaches the head of the canyon, a connectivity has been suggested between the coastal zone and the continental slope. In marine environments, foraminifera are widely used as ecological proxies. In deep sea, temporal and spatial distribution of benthic foraminifera are limited by several physical and chemical parameters and environmental changes can be registered through modifications in the structure of their assemblages, which makes these organisms great tools for oceanographic observations and environmental and paleoenvironmental interpretations. C / N and isotopic ratios of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) have been widely used to clarify the sources and destination of organic matter in the marine environment, as well as to indicate sedimentary dynamics, ocean circulation pattern, paleoclimatic condition and paleoproductivity. The use of these markers is based on the existence of differences between their natural abundances in organic matter from the continent and the marine environment. The objective of the present study is, based on the foraminifera and the C / N and isotopic (δ13C and δ15N) ratios of organic matter, to describe the holocene sedimentary dynamics of the São Francisco submarine canyon, relating it to variations in sea level. For this, 3.38 m of sediment column from a piston core (SFC-1) was analyzed. Granulometric data, C14 dating, amont of CaCO3 and sediment composition were also used. Visual and sedimentary characteristics of the testimony allowed the identification of six sedimentary facies dating to ~ 12,000 years cal. AP to the present, characterized by five foraminifera assemblages significantly different (p <0.05). The organic matter elemental compositions (Corg, Nt and C / Norg) and isotopic (δ13C and δ15N) indicate a strong influence of terrigenous sources for the holocene sedimentation of organic matter, even in periods of high sea level, and the C / N x δ13C and δ15N x δ13C relations associated with local sources have shown that the organic matter deposited within the San Francisco submarine canyon during the postglacial period is dominated by terrestrial sources derived from the São Francisco River. The foraminifera species distribution and the C / Norg ratios indicate a greater fluvial influence in sedimentary deposition up to about 8,500 years AP, the main turbiditic deposits, and that after this period, the main transport mechanisms of continental material to the interior of the Canyon are the mass movements and the reworking of terrigenous sediments deposited on a continental shelf that form a deltaic clinoform.