Astrocronologia e paleoclimatologia do intervalo eoceno médio-oligoceno inferior na seção de Monte Cagneto (Itália central)

Abstract

O Paleogeno é caracterizado pela ocorrência de eventos de aquecimento global (hipertermais), pelo Ótimo Climático do Eoceno Médio (OCEM; ~40 Ma), e por uma subsequente tendência de resfriamento global. O OCEM ainda é amplamente debatido devido a suas diferentes características em relação aos hipertermais, como sua maior duração, diferente assinatura isotópica, e os fatores de causa. Após o OCEM, a tendência de resfriamento continuou até a Transição Eoceno-Oligoceno (TEO; ~34 Ma), caracterizando a mudança no estado climático global de "greenhouse" para "icehouse". A Bacia de Umbria-Marche (Itália) é amplamente estudada a fim de entender esses eventos e suas consequências devido a suas inúmeras seções contínuas para o intervalo, algumas destas inclusive estabelecidas como Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP). A Seção de Monte Cagnero (MCA) é a GSSP para a base do estágio Chattiano, porém possui também um registro geológico relativamente completo para idades mais antigas. Este estudo tem por objetivo (i) estender a calibração orbital da Seção MCA até o Eoceno médio, (ii) refinar a bioestratigrafia de nanofósseis calcários e (iii) discutir mudanças paleoambientais e paleoclimáticas a partir de dados de abundância relativa de táxons com preferências paleoecológicas conhecidas. Para isso, dados de susceptibilidade magnética e uma reamostragem refinada de nanofósseis calcários foram coletados no intervalo entre os metros 58 e 128 da seção. Análises espectrais dos dados de susceptibilidade magnética mostraram o registro de ciclos orbitais de excentricidade, obliquidade e precessão. O sinal de excentricidade longa foi utilizado para calibrar a seção orbitalmente. Variações nas abundâncias relativas de nanofósseis calcários possibilitaram refinar a bioestratigrafia e identificar uma mudança de domínio de condições oligotróficas para eutróficas em ~37 Ma, sugerindo que uma maior disponibilidade de nutrientes precedeu o resfriamento da água no Eoceno tardio, o que aponta para uma estratificação da coluna da água mal desenvolvida antecedendo a tendência de resfriamento. Por fim, este estudo demonstrou o potencial da Seção MCA se tornar uma seção chave para estudos futuros que visam compreender melhor o intervalo do Eoceno médio ao Oligoceno inferior.

The Paleogene is characterized by the occurrence of global warming events (hyperthermals), the Middle Eocene Climatic Optimum (MECO; ~40 Ma), and the subsequent long-term global cooling. The MECO is still largely debated due to its different characteristics when compared to typical hyperthermals, such as its longest duration, different isotopic signature, and causing factors. After the MECO, long-term global cooling continued until the Eocene-Oligocene Transition (EOT; ~34 Ma), characterizing a shift in the global climatic state from greenhouse to icehouse. The Umbria-Marche Basin (Italy) is extensively studied in order to understand these events and their consequences due to its numerous continuous sections for the interval, some of them even established as Global Boundary Stratotype Section and Point (GSSP). The Monte Cagnero (MCA) Section is GSSP for the base of the Chattian stage but has also a relatively complete geological record for older ages. This study has as the main goals (i) to extend the orbital calibration of the MCA Section to the middle Eocene, (ii) to refine the calcareous nannofossils biostratigraphy, and (iii) to discuss paleoenvironmental and paleoclimatic changes, based on relative abundances data of taxa with known paleoecological preferences. In order to achieve these goals, highresolution magnetic susceptibility data and a refined resampling of calcareous nannofossil were collected from the interval between 58 and 128 of the section. Spectral analyses of magnetic susceptibility data display orbital cycles of eccentricity, obliquity, and precession. The long eccentricity signal was used to orbitally calibrate the section. Calcareous nannofossil data allowed to refine the biostratigraphy and to identify a shift from oligotrophic to eutrophic conditions at ~37 Ma, suggesting that enhanced nutrient availability preceded water cooling in the late Eocene, which points to a poorly developed water column stratification prior to the cooling trend. Finally, this study demonstrated the potential of MCA Section to become a key section for future studies aiming to better understand the middle Eocene to early Oligocene interval.