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Title in Portuguese: Aplicação de técnicas físicas na paleontologia: um estudo de fósseis da formação IPUBI – Bacia Sedimentar do Araripe
Author: Sousa Filho, Francisco Eduardo de
Advisor(s): Freire, Paulo de Tarso Cavalcante
Co-advisor(s): Saraiva, Antônio Álamo Feitosa
Keywords: Física
Paleontologia
Bacia Sedimentar do Araripe
Fósseis
Issue Date: 2011
Citation: SOUSA FILHO, F. E. Aplicação de técnicas físicas na paleontologia: um estudo de fósseis da formação IPUBI - Bacia Sedimentar do Araripe. 2011. 101 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará,Fortaleza, 2011.
Abstract in Portuguese: No presente trabalho são utilizadas diversas técnicas físicas para caracterizar quatro diferentes fósseis da Formação Ipubi – Bacia do Araripe. As técnicas aqui empregadas são: espectroscopia Raman, espectroscopia por energia dispersiva de raios – X (EDS), difração de raios – X, fluorescência de raios – X, espectroscopia no infravermelho e análisse termogravimétricas (TG). A intenção não é resolver nenhum novo problema relacionado à física, mas sim fazer uso dessas técnicas para caracterizar fósseis. Através de dados obtidos dessa caracterização tentou-se entender como se deram os diversos processos de fossilização ocorridos em alguns fósseis do período Cretáceo, com idades da ordem de 100 milhões de anos. Também, espera-se contribuir, com esses resultados, para a compreensão de como era o paleoambiente quando os espécimes fossilizados ainda tinham vida. Inicialmente caracterizou-se o osso de um dinossauro terópoda encontrado na Formação Ipubi utilizando técnicas espectroscópicas de EDS, fluorescência de raios – X, espectroscopia no infravermelho, além de difração de raios – X; com isso, foi possível observar-se a predominância de hidroxiapatita no fóssil e de carbonato de cálcio na rocha matriz. Complementarmente, submeteram-se as amostras do fóssil e da rocha matriz à análise de medidas térmicas. Num segundo estudo investigou-se uma planta fóssil, a Brachyphyllum castilhoi, também encontrada na Formação Ipubi, pelas técnicas espectroscópicas de EDS, infravermelho, fluorescência de raios – X, espectroscopia Raman e difração de raios – X. Percebeu-se que o conteúdo original da planta foi quase completamente substituído por pirita, o que mostra a importância dessa substância para a preservação do fóssil. Além disso, a partir desse achado, foi possível sugerir os valores da temperatura e do pH do paleolago existente no período Cretáceo em parte da Bacia Sedimentar do Araripe. Essa foi a primeira evidência encontrada de que a pirita está relacionada a um processo de fossilização na Formação Ipubi. Finalmente, submeteram-se os fósseis de dois peixes extintos, Vinctifer comptoni e Cladocyclus gardneri, às técnicas de difração de raios – X e espectroscopia infravermelho. Observou-se que as fases dominantes no caso do Cladocyclus gardneri são a hidroxiapatita e a calcita, além de existirem alguns traços de pirita. Na matriz observou-se que as fases dominantes são a calcita, a pirita e o quartzo. Já para o fóssil do Vinctifer comptoni observou-se que a fase dominante é a hidroxiapatita, enquanto que na matriz a fase dominante é a gipsita, embora existam traços de outras fases em menores quantidades. Assim, concluiu-se deste estudo que no mínimo dois diferentes processos de fossilização foram responsáveis pela produção de fósseis da Formação Ipubi: (i) calcificação, envolvendo tanto a gipsita quanto a calcita; (ii) piritização, via um complexo processo químico.
Abstract: In this work we have used several physical techniques to characterize four different fossils form Ipubi Formation – Araripe Basin. The techniques used were: X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS), Raman spectroscopy, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence, infrared spectroscopy and thermogravimetric analysis. The objective is characterizing fossils through several techniques, gibing new insights on a problem of paleontology. Through data obtained from this characterization we have tried to understand diverse fossilization processes that took place in Cretaceous fossils, aged as 100 million years old. We also hope give insights on the understanding of the paleoenvironmnet at the time when fossil specimens were lived. Initially, the bone of a theropode dinosaur from Ipubi Formation was characterized through EDS, X-ray fluorescence, infrared spectroscopy and XRD. From this study it was possible to observed that the main fossil constituent is hydroxiapatite, while the main matrix rock is calcium carbonate. As a complementary analysis, the fossil and the matrix rock were investigated by thermal analysis technique. In a second study a plant fossil – Brachyphyllum castilhoi – also extracted from Ibupi Formation, was investigated through EDS, infrared, X-ray fluorescence, Raman spectroscopy an X-ray diffraction. The original content of the plant was almost completely substituted by pyrite, showing the importance of this substance in the fossil preservation. Additionally, form this study, it was possible to suggest the temperature and the pH values of the paleolake form Cretaceous period in part of the Araripe Sedimentar Basin. This work was the first evidence that pyrite is related to a fossilization process from Ipubi Formation. Finally, two fish fossils, Vicntifer comptoni and Cladocyclus gardneri, were submitted to XRD and infrared spectroscopy techniques. It was observed that the principal phases from Cladocyclus gardneri are hydroxiapatite and calcite, although small traces of calcite is also present. In the matrix, the main phases are calcite, pyrite and quartz. Related to Vicntifer comptoni the principal phase is hydroxiapatite, while in the matrix the principal phase is gypsite, although small traces of other phases are also found. In this way, it was possible to conclude from this study that at least two different fossilization processes were responsible by the production of fossils from Ipubi Formation: (i) calcification, through the gypsite and calcite; (ii) piritization, through a complex chemical process.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/13319
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