Programação

The Earth System is currently facing an unprecedented environmental crisis mostly triggered by human activities. At the current rate of global population growth and rapid expansion of the emerging economies, the Earth System is expected to face a further and widespread deterioration of the natural environment. This deterioration will not only put into risk the health of animals, plants and humans, but also, will limit the access of the 21st Century societies to valuable ecosystem services and goods, including safe drinking water and healthy food. Under a business as usual scenario, the ongoing deterioration on the natural environment will limit our ability to reach the 2030 Sustainable Development Goals and ultimately increase the cost of mitigation and adaptation alternatives; increasing the social inequities and countries imparities.
Geochemist count with the necessary skills to successfully contribute to the design and implementation of innovative solutions that can help mitigating the ongoing environmental deterioration of the Earth System and its potential effects on the health of humans, animals and plants from a ONE-Health perspective. In this talk we will discuss how state of the art isotope geochemistry can be integrated into inter, multi and transdisciplinary research projects aiming to qualitatively constrain the fate and transport of contaminants of emerging concern. It will also show how the implementation of STEAM education and citizen science approaches will contribute to increase the awareness of vulnerable communities to potential environmental problems that can put into risk public health and the sustainability of their socioeconomic and cultural dynamics.

Os isótopos de Pb produzidos pela desintegração radioativa de U (206Pb e 207Pb) e de Th (208Pb) e o isótopo estável 204Pb tem sido aplicados há várias décadas no estudo de depósitos minerais. Com o aumento do conhecimento sobre o comportamento do sistema U-Th-Pb nos diversos ambientes geoquímicos da Terra e nos diferentes processos metalogenéticos, atualmente esses isótopos estão sendo aplicados de forma eficaz para diminuição de riscos exploratórios na descoberta de novos depósitos minerais. Essa palestra tem por objetivo mostrar as principais aplicações de isótopos de Pb nos programas de exploração mineral, especialmente naqueles do tipo “Brownfield”.
Considerando a grande sensibilidade dos isótopos de Pb para quaisquer modificações dos processos geológicos, os isótopos de Pb fornecem informações cronológicas e genéticas sobre os eventos de circulação hidrotermal de distintas naturezas, permitindo a comparação de razões isotópicas de depósitos minerais e prospectos com diversas tonelagens/teores e classes, assumindo que assinaturas isotópicas similares implicam em processos geológicos análogos.
As assinaturas isotópicas de Pb podem ser aplicadas na comparação entre depósitos minerais e prospectos como anomalias geoquímicas e/ou geofísicas e na verificação de magnitudes das células hidrotermais envolvidas nos processos metalogenéticos, permitindo definir quais prospectos/anomalias possuem maiores probabilidades de constituírem depósitos econômicos similares aos depósitos modelo considerados.
As razões isotópicas de Pb mais utilizadas são 206Pb/204Pb, 207Pb/206Pb e 208Pb/204Pb, podendo também serem utilizadas outras combinações entre os isótopos envolvidos e o parâmetro µ correspondente à razão 238U/204Pb, que reflete a razão U/Pb dos reservatórios onde o Pb residiu e/ou interagiu antes de formarem as mineralizações. As idades modelo calculadas, assumindo dois estágios de evolução isotópica de Pb, auxiliam na obtenção de informações cronológicas dos processos metalogenéticos considerados. Essas idades modelos são comparadas com as idades das rochas regionais para avaliar possíveis correlações temporais entre os eventos de mineralização. Desta forma a utilização de isótopos de Pb podem auxiliar na definição de critérios e índices para utilização nos programas de exploração mineral.

No NE de Portugal, os metassedimentos das: 1) unidades autóctones do Precâmbrico – Ordovícico, na Zona Centro Ibérica, e 2) unidades alóctones e parautóctones do Silúrico Inferior – Devónico Inferior, na Zona da Galiza–Trás-os-Montes foram intruídos por vários granitoides durante a Orogenia Varisca. Dados estruturais, petrográficos e geocronológicos U-Pb, de zircão e monazite, indicam que os granitoides mais antigos (sin-tectónicos) são anteriores, ou contemporâneas, à idade de 320 Ma, enquanto as séries sin- a tardi-tectónicas se instalaram entre 320 Ma e 313 Ma. Estes granitoides são constituídos por quartzo, microclina micropertítica, plagioclase, biotite (por vezes cloritizada), biotítite ou moscovite>biotite, zircão, apatite, monazite, ilmenite, rútilo e turmalina. Contêm frequentemente encraves sobremicáceos, xenólitos e, mais raramente, encraves microgranulares. Estes granitoides intruíram ao longo de núcleos de antiformas com direção ~NW-SE, apresentando evidências de deformação dúctil a frágil, típica dos estados tardi-magmático e sólido. São do tipo S, peraluminosos com ASI ≥ 1,0, com perfis de terras raras bastante fracionados, valores de (87Sr/86Sr)i > 0,7080, εNdt < -8,1 e δ18O > 11 ‰. Estes valores indicam que os granitos tiveram origem na fusão parcial de materiais crustais, heterogéneos, compatíveis com a assinatura isotópica dos metassedimentos do Grupo do Douro e do sector norte da Zona Centro-Ibérica. Por outro lado, os granitoides mais jovens da região (pós-tectónicos) intruíram no contexto de processos extensionais, entre 299 – 290 Ma, ao longo de zonas de falha com direcção ~NNE-SSW, sendo representados pelos maciços graníticos de Lamas de Olo, Vila Pouca de Aguiar e Águas Frias (Chaves). Estes granitoides são fracamente metaluminosos a peraluminosos (ASI = 1,0 – 1,1) e têm composição isotópica de (87Sr/86Sr)i = 0,7033 a 0,7080, εNdt = -1,04 a -2,6. Geralmente, cada plutão possui vários tipos de granitoides, sendo constituídos por quartzo, ortoclase, plagioclase, biotite > moscovite, zircão, apatite, monazite, ilmenite, magnetite e, por vezes, alanite. Podem apresentar encraves microgranulares de natureza tonalítica e granodiorítica. A assinatura isotópica aponta, como possíveis fontes para este tipo de plutonismo, reservatórios de natureza mantélica e crustal, onde terá ocorrido fluxo por descompressão do manto e mistura de magmas.

O sistema de acoplamento Pirólise (Py) - Cromatografia Gasosa (GC) ‐ Espectrometria de Massa (MS) é uma técnica analítica hifenizada aplicada usando um pirolisador (fonte a laser), um microscópio, um cromatógrafo gasoso (GC) e dois espectrômetros de massa (MS). A pirólise tem sido usada extensivamente nos últimos 30-40 anos como uma técnica analítica, na qual moléculas grandes são degradadas em espécies voláteis menores usando apenas energia térmica. Para melhoria do processo analítico, a pirólise foi associada às técnicas cromatográficas para determinar a composição ou, até mesmo, a estrutura da amostra original. A detecção por GC ‐ MS fornece análise molecular de espécies gasosas e sua combinação com o sistema a laser resultou em uma nova técnica denominada Micropirólise a Laser – Cromatografia Gasosa – Espectrometria de Massa (LmPy‐GCMS). Dentre as técnicas de pirólise, a LmPy tem sido bem-sucedida no provimento de dados moleculares importantes sobre a composição química da matéria orgânica presente em rochas sedimentares (carvão, rochas geradoras, oil-shales etc.) e tem sido útil na avaliação do potencial de geração de óleo e da maturidade térmica da matéria orgânica. Trabalhos anteriores mostraram que os estudos com micropirólise a laser estavam focados principalmente no desenvolvimento instrumental e os autores listaram uma série de fatores que poderiam explicar esse cenário limitado como: as limitações de sensibilidade das tecnologias cromatográficas necessárias para pequenas concentrações de produto; as habilidades interdisciplinares necessárias; a despesa financeira dos diferentes instrumentos; as dificuldades envolvidas na interface desses instrumentos; a falta de compreensão das interações entre laser e material orgânico a ser analisado; e a questão de que nem todas as amostras serem compatíveis com a radiação laser para produzir produtos de pirólise. Assim, métodos utilizando a associação de LmPy com diversas técnicas analíticas tem sido aplicados com sucesso na análise de diferentes componentes orgânicos (LmPy‐GCMS, PyUV‐GC/TOF‐MS, μ‐FTIR, CP-Py-GC/MS etc.). Todos esses estudos mostram que a pirólise a laser tem um alto potencial para melhorar o entendimento da composição orgânica de materiais heterogêneos e microfósseis de paredes orgânicas isolados, permitindo analisar individualmente, de forma isolada, componentes orgânicos muito pequenos em misturas heterogêneas complexas.

As lagoas hipersalinas da Região dos Lagos, Rio de Janeiro, Brasil, são conhecidas pela ocorrência de tapetes microbiais e formação de dolomitas primárias associada a continua atividade microbiana. Tais características conferem a estes ambientes o papel de verdadeiros laboratórios naturais, viabilizando estudos para compreensão das assinaturas geoquímicas impressas nos minerais e sua associação com metabolismos microbianos. Um estudo sistemático foi realizado objetivando o melhor entendimento da relação entre o ciclo hidrológico local, processos de biomineralização e a conexão com a variação da intensidade do fenômeno oceanográfico de ressurgência; este último confere à região um microclima com características semi-áridas. O uso de biomarcadores moleculares específicos (n-alcanos) e isótopos estáveis (d18O, dD) em amostras de água superficiais e sedimentos mostraram uma ligação com variações climáticas locais, fortemente associadas à sazonalidade. Também as concentrações de n-alcanos e ácido n-alcanóicos nessas águas sugerem uma origem mista da fonte de matéria orgânica em diferentes estações do ano. Certas condições físico-químicas parecem favorecer a atividade microbiana e os processos de biomineralização. Essa observação permitiu a reconstrução de sucessivos episódios áridos durante a precipitação carbonática, onde o mineral dolomita foi predominante ao longo dos últimos 2200 anos AP. Por fim, esse estudo demonstra influência da ressurgência no ciclo hidrológico na precipitação de diferentes minerais nessas lagoas hipersalinas e seu impacto na preservação de assinaturas microbianas no registro geológico.

Nesta palestra será detalhado o uso de isótopos de Hg e concentrações anômalas deste metal como proxies de vulcanismo na transição Permiano-Triássico, responsável pela maior extinção em massa da história geológica. Serão enfocados os resultados de oito seções marinhas que registram esta transição, geograficamente espalhadas no globo, incluindo a seção GSSP na China (Meishan).

A espectrometria de fluorescência de raios x (XRF) é uma técnica de análise elementar não destrutiva que é largamente empregada em análises de minérios, minerais e pesquisas geoquímicas ao longo dos anos. Também é considerada como a técnica de análise elementar mais versátil, já que não demanda digestão de amostras e permite analisar tanto matrizes orgânicas como inorgânicas.
Na análise de materiais geológicos, o grande desafio está na escolha do método de preparo da amostra, uma vez que ela irá variar dependendo dos elementos de interesse e faixas de concentração, e que por sua vez, influenciarão os limites de detecção destes elementos, como também na aplicação e disponibilidade de alguns recursos instrumentais e de software para chegar aos resultados desejáveis. Assim, a escolha de um’ método de preparação, que seja adequado ao tipo de amostra e elementos de interesse, bem como características instrumentais como máxima tensão e corrente de trabalho, resolução e sensibilidade providas por cristais, colimadores e detectores aliado às ferramentas de software para correções de interferências, são peças-chave para obtenção de resultados confiáveis, precisos e reprodutíveis.

O laboratório de geocronologia da USP foi instalado em 1963, graças a uma escolha feita por John Reynolds, renomado professor de física da Universidade da Califórnia, que resolveu passar um de seus anos sabáticos no Brasil, trazendo um laboratório completo para análises K-Ar. As primeiras datações foram obtidas em basaltos da Bacia do Paraná. Nos anos seguintes, uma circunstância muito favorável permitiu uma parceria com o MIT, em que rochas do Brasil e da África foram datadas pelo método K-Ar na USP e pelo método Rb-Sr no MIT. Os resultados indicaram que os dois continentes estavam ligados em épocas anteriores ao Oceano Atlântico, o que confirmou a deriva dos continentes, dando renome internacional ao grupo da USP.
O CPGeo contribuiu para o estabelecimento de uma cultura geocronológica na América do Sul, e com a formação de especialistas. Atualmente, ele trabalha com os métodos K-Ar, Ar-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd, U-Pb e Lu-Hf, operando vários espectrômetros de massa. Desde os anos 1990, sua operação mais visível é o trabalho com datação de zircão, por meio de dois laboratórios especiais: SHRIMP e LA-ICPMS.
Seus pesquisadores colaboraram com todas as partes do Brasil e do continente. Como exemplos, podem ser mencionados os projetos seguintes: (1) - Colaboração com o Projeto RADAM, nos anos 1970, que levou à formulação do primeiro modelo tectônico mobilista para o Cráton Amazônico. (2) - Colaboração com instituições geológicas da Bahia e Minas Gerais, nos anos 1980, para caracterizar a evolução tectônica do Cráton do São Francisco. (3) - Vários projetos regionais no Brasil, que mostraram a situação doa cinturões orogênicos Brasilianos da Borborema, Araçuai, Ribeira, Dom Feliciano e Brasilia. (4) - Vários projetos internacionais nas décadas de 1970 e 1980, ligados ao Projeto 120 do IGCP, denominado “Magmatic evolution of the Andes”, que levaram ao entendimento de tectônica Andina na Venezuela, Colômbia, Equador, Peru, Bolívia Argentina e Chile.
Finalmente, muitas sínteses regionais e continentais foram efetuadas nos últimos anos. O último projeto de âmbito continental foi a elaboração do Mapa Tectônico da América do Sul, lançado em 2016 durante o Congresso Geológico de Cape Town, o qual teve como coordenadores os Professores Umberto G. Cordani, da USP e Victor A. Ramos , da UBAS.

There are presently two competing paradigms of paleoclimatology. The dominant paradigm, established by Svante Arrhenius, emphasizes the role of CO2 as the main driver of surface temperatures through the greenhouse effect. The other paradigm, developed in the last 20 years, posits that low clouds control the Earth’s surface temperatures, and that variations in cloud coverage are ultimately driven by fluctuations in the galactic cosmic ray flux. A key point of the latter paradigm is the presence of sulfuric acid in the atmosphere, which is necessary for cloud condensation.
Marine bioproductivity is a major factor controlling climate, regardless of what paradigm is used to explain climate changes. The marine biota controlled the carbon cycle for most of Earth history, through the export production of organic matter (“carbon pump”). Phytoplankton absorbs CO2 from the atmosphere and photosynthetically transforms it to organic matter, which settles down and is ultimately sequestered in marine sediments. Carbon isotopes allow to quantify the amount of carbon that is deposited as organic matter, thereby lowering CO2 atmospheric concentrations. Periods characterized by the largest positive 13C values, such as the Paleoproterozoic (Lomagundi anomaly) and the Neoproterozoic, saw the most intense glaciations in Earth history, of near-global extent (“snowball Earth”). A closely related biosignature is photosynthetically produced oxygen, which can be assessed through chromium and sulfur isotopes, among other proxies. The largest oxygenation pulses coincide with the high-bioproductivity phases and are known as the Great Oxidation Event (GOE), of early Paleoproterozoic age, and the Neoproterozoic Oxidation Event (NOE).
Apart from controlling the carbon cycle, marine organisms release enormous amounts of dimethylsulfoniopropionate (DMSP), which is degraded to the volatile dimethylsulfide (DMS). DMS, in turn, is the main source of atmospheric sulfate aerosols, which enhance low-cloud condensation, thereby increasing the planet’s albedo. High-energy cosmic rays have been shown to significantly increase cloud- condensation nuclei (CCN) concentration, especially in the presence of sulfuric acid, which is formed from oxidation products of DMS. Thus, high-bioproductivity periods would be very sensitive to enhanced cosmic ray fluxes, with the potential of significantly cooling the planet through albedo-ice feedback. Chemostratigraphic tools, such as sulfur isotopes, may potentially help us to understand these complex processes.