Repositório do LNEG
Repositório Científico do Laboratório Nacional de Energia e Geologia
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Geocronologia U-Pb de zircões detríticos e proveniência sedimentar nas regiõescarboníferas de Moatize e N’Condédzi (Bacia Karoo do Zambeze, Moçambique) [Resumo]
Publication . Fernandes, Paulo; Jorge, Raul C. G. Santos; Albardeiro, Luís; Chew, David; Drakou, Foteini; Pereira, Zélia; Marques, José
RESUMO: A geocronologia U-Pb de zircões detríticos das regiões carboníferas de Moatize e N’Condédzi, na Bacia Karoo do Zambeze (Moçambique), fornece informações importantes sobre a proveniência sedimentar e a evolução da bacia. A sucessão estratigráfica, com idades entre o Roadiano (Pérmico médio) e o Carniano (Triássico superior), é constituída por arenitos, argilitos e camadas de carvão, depositados em ambientes aluvionais-lacustres em bacias de rift continental, com espessura superior a 2 km. Os arenitos pérmicos da região de Moatize apresentam três populações de zircões detríticos (1150–950 Ma, 900–780 Ma e 650–490 Ma), enquanto os de N’Condédzi mostram apenas uma população (1150–950 Ma).
Durante o Pérmico, a proveniência dos sedimentos de N’Condédzi esteve associada ao Terreno Tete-Chipata e ao Complexo Malawi. Em Moatize, os depósitos iniciais de ambiente deltaico lacustre (Roadiano–Wordiano) indicam uma proveniência dominante do Cinturão Zambeze (900–780 Ma), com contribuições secundárias do Bloco Nampula (1150–950 Ma e 650–490 Ma). A evolução de um ambiente deltaico lacustre para um sistema aluvionar em Moatize é atribuída a um evento tectónico significativo, que originou sistemas fluviais com elevada carga sedimentar e canais entrançados. Os
arenitos desses canais mantêm as três populações de zircões detríticos, refletindo proveniência combinada do Cinturão Zambeze e do Bloco Nampula. Em depósitos mais recentes, associados a canais em meandros, observa-se uma diminuição da contribuição do Cinturão Zambeze, sugerindo uma mudança de proveniência dominante para o Bloco Nampula, possivelmente controlada pela tectónica. A ausência de populações de zircões de 900–780 Ma e de 650–490 Ma nos arenitos pérmicos de N’Condédzi indica que as duas regiões não estavam interligadas durante o Pérmico. É provável que um horst intra-rift, representado pela Suite Gabro-Anortosítica de Tete (Mesoproterozoico), tenha actuado como barreira paleogeográfica entre as duas regiões. No Triássico Inferior, os arenitos de N’Condédzi apresentam uma população dominante de zircões detríticos de 1150–950 Ma, o que confirma a proveniência do Terreno Tete-Chipata e do Complexo Malawi. Uma população minoritária (650–490 Ma) está associada a condições mais áridas, coincidentes com a transição Pérmico-Triássico, e à expansão da bacia de drenagem. Já no Triássico Superior, a predominância da população de 1150–950 Ma indica um regresso às condições de proveniência semelhantes às do Pérmico médio e superior, reflectindo, uma vez mais, a interacção entre a actividade tectónica e a sedimentação.
Evidências de alterações ambientais abruptas na transição Pérmico-Triásico na Bacia Carbonífera de N'Condédzi (Moçambique) [Resumo]
Publication . Fernandes, Paulo; Pereira, Zélia; Vennemann, Torsten; Silva Mendes, Márcia Cristina; Jorge, Raul C. G. Santos; Lopes, Gilda; Albardeiro, Luís; Font, Eric; Adatte, T.; Marques, J.
RESUMO: O limite Pérmico-Triásico (LPT) marca a crise biótica mais severa do Fanerozóico, associada a profundas perturbações ambientais e climáticas ligadas à Extinção do Pérmico-Triásico. Apresentamos os resultados de uma investigação multidisciplinar de alta resolução das alterações ambientais terrestres ao longo do LPT na Bacia Carbonífera de N’Condédzi, em Moçambique. Os dados obtidos do estudo da sondagem CIMT-014 integram palinostratigrafia, palinofácies, isótopos estáveis de carbono (δ¹³Corg) e carbono orgânico total (COT) para restringir a cronologia e a natureza das perturbações do ecossistema. Os depósitos do Pérmico Superior (Formação Matinde) registam ambientes de planície
aluvial ricos em matéria orgânica e com presença de carvão, dominados por vegetação glossopterídea em condições climáticas húmidas. Estes depósitos são abruptamente sobrepostos por camadas de conglomerados e por estratos pobres em matéria orgânica da Formação Cádzi do Triássico Inferior, o que reflete uma mudança para sistemas fluviais de alta energia em condições áridas. Os dados palinológicos documentam uma transição rápida de uma flora diversificada, dominada por Glossopteris, para associações de baixa diversidade, dominadas por esporos, características de ecossistemas sob pressão ambiental. O registo de δ¹³Corg mostra um declínio gradual durante o Pérmico Superior, seguido de uma excursão negativa significativa (~5,4‰) no início do Triássico, que atinge um mínimo de −30,4‰. Esta excursão coincidiu com uma queda acentuada do COT e com uma grande alteração da flora, o que indica uma forte ligação entre a perturbação do ciclo do carbono exógeno e o colapso do ecossistema terrestre. O sinal isotópico indica uma entrada
substancial de carbono enriquecido em ¹²C no ciclo do carbono exógeno, o que é consistente com as emissões vulcânicas e com a desgaseificação termogénica de sedimentos (argilitos, evaporitos e carbonatos) associada às Traps Siberianas. A não coincidência estratigráfica entre o limite Pérmico-Triásico (PTB), definido palinologicamente, e a excursão negativa do δ¹³Corg indica respostas terrestres assíncronas e/ou controlos deposicionais locais. Valores persistentemente baixos de δ¹³Corg e o empobrecimento palinológico no Triásico Inferior indicam um stress ambiental prolongado e uma recuperação lenta do ecossistema. Este estudo fornece novas perspetivas sobre a sensibilidade do ecossistema terrestre e a dinâmica do ciclo do carbono durante o LPT no Gondwana, enfatizando a importância combinada dos mecanismos de forçamento globais e regionais.
Terrestrial environmental change across the Permian-Triassic boundary in the Karoo Zambezi Basin, Mozambique: Integrating palynological, sedimentological and carbon isotope evidence
Publication . Fernandes, Paulo; Pereira, Zélia; Spangenberg, J. E.; Silva Mendes, Márcia Cristina; Lopes, Gilda; Jorge, Raul C. G. Santos; Albardeiro, Luís; Font, Eric; Adatte, T.; Vennemann, T.; Marques, J.
ABSTRACT: The Permian-Triassic boundary (PTB; ca. 252 Ma) marks the most severe biotic crisis in Earth history, yet high-resolution terrestrial records from southeastern Gondwana, outside the Main Karoo Basin of South Africa, remain scarce. We present a multidisciplinary investigation of borehole CIMT-014 from the N'Cond & eacute;dzi Coalfield, Mozambique, which preserves a near-continuous continental succession spanning the PTB within the Karoo Zambezi Basin. Sedimentological, palynological, palynofacies, total organic carbon (TOC), and organic carbon isotope (delta(13)Corg) analyses were integrated to reconstruct environmental, ecological, and carbon-cycle changes across the transition. The uppermost Permian Matinde Formation comprises organic-rich floodplain mudstones, siltstones, and thin coal seams deposited under warm, humid conditions and dominated by Glossopteris-associated gymnosperm floras. Crossing the PTB, these deposits are abruptly replaced by conglomeratic, lacustrine, and fluvial sediments of the C & aacute;dzi Formation. Palynological data document a marked decline of glossopterid and other gymnosperm pollen, followed by a short-lived increase in opportunistic lycophyte and fern spores. Concurrently, palynofacies shift from assemblages rich in non-opaque phytoclasts to assemblages dominated by opaque phytoclasts, while TOC values decline from >40 wt% in coal-bearing intervals to <0.2 wt% in the earliest Triassic succession. A pronounced negative delta(13)Corg excursion of approximately 5.4 parts per thousand occurs across the boundary interval, with values decreasing from -25.0 parts per thousand to a minimum of -30.4 parts per thousand. The magnitude, stratigraphic coherence, and association with floral turnover, cessation of peat formation, and fluvial reorganisation indicate that the isotopic carbon excursion records a major perturbation of the global carbon cycle rather than local diagenetic effects. The isotopic signal is consistent with widespread carbon-cycle disruption linked to Siberian Traps magmatism and associated greenhouse-gas emissions. Our results demonstrate that terrestrial ecosystems in southeastern Gondwana experienced profound ecological and environmental disruption during the end-Permian crisis and establish the Karoo Zambezi Basin of Mozambique as a key archive for correlating continental records of the PTB in Gondwana.
Inter-equipment ongoing validation of microplastic identification by micro-FTIR using optimal resources
Publication . Fernandes, Rafaela; Miclea, Paul-Tiberiu; ROSSI, Andrea Mario; Giovannozzi, Andrea M.; Putzu, Mara; Morgado, Vanessa; Palma, Carla; Almeida, José Miguel; Pedro, Matilde São; Drago, Claudia; Quendera, Raquel Maria Pina Amaral; Pellegrino, Olivier; Bettencourt da Silva, Ricardo
ABSTRACT: FTIR is widely used for identifying microplastics due to its performance and affordable equipment. However, there is a need for a universal method for the automatic identification of microplastics by FTIR, robust to different spectra collection conditions, and capable of adapting to the diversity of particle spectra. This research presents a method for developing a reliable and simple algorithm for inter-instrumental microplastic identification using micro-FTIR. Spectra collected from different equipments and settings across various laboratories, from microparticles previously confirmed as PET (positive cases) and non-PET (negative cases), were compared with a PET reference using multiple algorithms (match methods) based on six weighted and unweighted correlation coefficients. After excluding low signal-to-noise spectra with a newly developed universal algorithm, the 5th percentile of the match values for positive cases, estimated using a robust bootstrap method, was used as a minimum match (P5 & raquo;P) to ensure a 95% true positive rate (TP). Assuming a normal distribution of the match values for negative cases, the false positive rate (FP) was calculated. The best method identified uses an unweighted correlation of differentiated signals, resulting in a P5 & raquo;P = 0.4140 and FP = 0.0005% for spectra with a minimum signal-to-noise ratio of three. This identification performance, estimated from 117 spectra, is statistically equivalent to that observed from the identification of 405 additional particles using the validated method, at a 99% confidence level set by the Clopper-Pearson method, thereby extending the method's applicability to 522 particles. The developed method for PET identification by FTIR is robust across various acquisition conditions and instruments, was implemented in a user-friendly MS Excel spreadsheet, and can be easily tested with more particles and different instrumental settings. The validity of the identification algorithm and the defined criteria cannot be extrapolated to a different reality with respect to spectral collection conditions and the diversity of negative cases without a prior performance assessment.
A molecular 'LEGO®' approach to high-spin triangular {MnIIILn2} clusters from {MnIII} and {Ln2} metalloligands
Publication . Pantelis, Konstantinos N.; Cunha-Silva, Luís; Saber, Mohamed R.; Dunbar, Kim R.; Alexandropoulos, Dimitris I.; Stamatatos, Theocharis
ABSTRACT: A stepwise "LEGO (R)-brick" strategy has been employed for the targeted assembly of rare low-nuclearity MnIII/LnIII clusters from preformed molecular building units. The mononuclear MnIII metalloligand (Pr2NH2)[MnIII(sacb)2] (1; sacbH2 = N-salicylidene-2-amino-5-chlorobenzoic acid) was combined with newly isolated dinuclear lanthanide complexes [Ln2(sacb)(sacbH)3L(MeOH)] [LnIII = Dy (2), Gd (3); L- = 2-amino-5-chlorobenzoate], affording the trinuclear heterometallic compounds [MnIIILn2(sacb)3(sacbH)2L] [LnIII = Dy (4), Gd (5)]. Single-crystal X-ray diffraction studies revealed that 4 and 5 possess triangular {MnIIILn2(mu-O2CR)3}6+ cores, representing the first structurally characterized triangular {MnIIILn2} complexes and rare examples of triangular {MLn2} (M = any 3d-metal ion) clusters. Magnetic studies have demonstrated that the MnIII-free {Dy2} precursor 2 displays weak field-induced slow relaxation of magnetization, whereas incorporation of the Jahn-Teller active MnIII ion leads to ferromagnetically coupled {MnIIILn2} species. In particular, the {MnIIIGd2} analogue 5 exhibits a high-spin ground state of S = 9, with weak ferromagnetic MnIII & ctdot;GdIII and GdIII & ctdot;GdIII exchange interactions. Although no slow magnetic relaxation was observed for the trinuclear complexes, the results demonstrate that controlled integration of a MnIII metalloligand can promote ferromagnetic exchange in preassembled {Ln2} units and provide a direct route to structurally defined high-spin 3d/4f triangles.