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Geoquímica e paleoambiente: o preenchimento sedimentar da gruta do Caldeirão - primeiros resultados

Authors:
GEOQUIMICA
E
PALEOAMBIENTE:
O
PREENCHIMENTO SEDIMENTAR
DA
GRUTA
DO
CALDEIRA0
-
PRIMEIROS
RESULTADOS
por
António
João
de Carvalho
da
Cruz
*
i.
INTRODUÇAO
O
estudo geoquímico de sedimentos de estações
arqueológicas, em geral, e dos preenchimentos sedi-
mentaresde grutas e de abrigos com ocupação humana
pré-histórica, em particular,
é
um dos poucos modos de
abordagem de contextos de uma forma independente
da onálise arqueológica1.
Deixando de lado
as
técnicas isotópicas, com objec-
tivos mais ambiciosos mas com diferentes necessidades
de equipamento, sem preocupações de exaustão, po-
dem referir-se, nesse domínio,
os
estudos baseados na
determinação de um conjunto de elementos1-6 ou no
fracionamento do fó~foro~-’~ e
os
estudos realizados
numa perspectiva pedológica’
l-13.
Da multiplicidade de perspectivas possíveis,
as
di-
recções privilegiadas
são
os
que se voltam paro
a
identi-
ficação dos vestígios antrópicos e para
a
reconstituição
poleoambiental.
Este artigo insere-se num projecto,
apresentado
14-15,
que consiste no estudo geoquímico de preenchi-
mentos sedimentares com vestígios de ocupação huma-
na pré-histórico com
o
fim da reconstituição paleo-
ombiental, em geral, e paleoclimática, em particular.
O
seu primeiro obiectivo
é
o
de tentar um primeiro
balanço, seja no que se refere
ò
metodologia, seja no
que se refere
aos
resultados.
As dificuldades e
as
limitações apresentadas, de um
modo geral, por este tipo de estudos1,
16-18
levaram
ò
formulação de um conjunto de questões:
As
proprieda-
des determinadas permitem uma interpretação paleo-
ambiental? Quais
os
aspectos que permitem abordar?
Quais
as
propriedades mais úteis
d
reconstituição?
A um outro nível, algumas questões que parecem
igualmente pertinentes: Quais
as
vantagens do estudo
geoquímico relativamente
a
outros tipos de estudo?
Permite abordar outros aspectos? Permite formular no-
vas questões e novos problemos?
Todas estas interrogações, contudo, pressupõem um
segundo obiectivo:
a
reconstituição do paleoambiente
durante
os
períodos correspondentes
òs
amostras anali-
sadas. Como entre estas se encontram
as
respeitantes
ò
camada superficial, para
a
reconstituição tomaram-se
como referência
as
actuais condições climáticas.
2.
AMOSTRAS
A gruta do Caldeirão
é
uma estação arqueológica
situada no concelho de Tomar, próximo do rio Nabão,
num planalto de calcários dolomiticos do Jurássico Infe-
rior,
a
uma altitude de uma centena de metros (fig.
1).
A sequência estratigráfica, com cerca de
5
m, apre-
senta testemunhos de ocupações humanas que vão do
Paleolítico Superior
aos
nossos dias, das quaís
os
do
Neolítico Antigo e do Solutrense
são
as
mais impor-
tantes.
A coluna de amostragem D, com 162 crn de alturo,
é
constituída por 10 amostras que correspondem
ò
cama-
da superficial A/B/C/D (amostros D1 a D5) e
ò
comada
Eb
(amostras D6
a
D10)
.
A primeira, muito remexido e
com materiais arqueológicos de todas
as
épocas que
vão do Neolítico Médio ou Final ao presente,
é
consti-
tuída por uma matriz areno-dto-argilosa castanha es-
cura com blocos esparsos que aumentam em número e
tamanho com
a
profundidade. Acamada
Eb
que, segun-
do
a
mais recente interpretação estratigráfica,
é
atri-
buída
ao
Solutrense,
é
formada por uma matriz areno-
-silto-argilosa de cor castanho-avermelhado claro com
poucos bl0cos’~-2’.
3.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
As amostras, com uma granulometria inferior
a
2
mm, forom previomente trituradas num almofariz de
ágata e secas
a
1050
C.
(*)
Bolseiro da Junta Nocional de Investigação Cientí-
fica e Tecnológica
Centro de Químico-Física e Radioquímica da Univer-
sidade de Lisboo Faculdade de Ciêncios
1294 Lisboa Codex
124
7
J
N
O
3m
U
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Fig.
1
-
a)
A
Estremadura portuguesa: região onde se situa
a
gruta do Caldeirão.
b)
A
gruta do Caldeirão na Estremadura portuguesa (a preto estão assinaladas as
zonas com altitude superior a
2004.
c)
A
gruta do Caldeirão: planta: qua-
drados e local de amastragem
(D).
125
Para cada amostra procedeu-se:
ò
extracção de
1
g
de sedimento com 20 ml de ácido clorídrico 12
N,
em
ebulição, durante
2
horas (fracção
11);
ò
extracção de 2,5
g de sedimento com 62,5 ml de acetato de amónio 1
M
com pH neutro, com agitação, durante 1 hora (fracção
111);
e
ti
extracção de
5
g de sedimento com 12,5 ml de
água bidestilada, com agitação, durante 1 hora (frac-
ção
IV).
Assoluções obtidasforamfiltradas num cadinho
de Buchner, com papel Whatman n.0 542, e
diluídas'-2,
22.
Procedeu-se
ao
doseamento, nas soluções diluídas,
do alumínio, do cálcio, do ferro, do potássio, do magné-
sio, do manganésio, do silício, do sódio e do titânio, por
espectrometria de absorção atómica de chama, e do
fósforo, por espectrometria de absorção molecular
(método do azul) de molibdénio com redução com do-
reto de estanho)23.
Para
a
amostra D10, fez-se
a
determinação desses
elementos na solução obtida por ataque de
0,25
g de
sedimento com uma mistura de ácido fluorídrico com
água ia (contudo,
a
solubilizaçãa não foi
completaP4-26.
Procedeu-se, também, para todas
as
amostras,
ò
determinação do pH na suspensão aquosa (razão água/
/amostra
=
5/2)22,
ao
doseamento do carbono orgânico
segundo
o
método de Wolkley-Bla~k~~-~~
e
ti
determina-
ção
da área BET e do parâmetro
c
por adsorção de
azoto
a
77
K
numa instalação volumétrica convencional,
após desgaseficação
a
2000 C durante 2
hora^^^-^'.
Foram obtidos alguns espectros de difração de raios
X
para
a
amostra D5.
4.
RESULTADOS
O
espectro de difracção de raias
X
apresentado na
fig. 2, referente
ò
amostra D5, mostra que
os
minerais
mais abundantes
são
a
calcite e
o
Pode-se
estimar
a
concentração de calcite na amostra D10 em
cerca de 35% e
a
de quartzo, no máximo, em cerca de
40%. Em menor quantidade, nessa amostra, segundo
os
resultados provisórios obtidos para
a
fracção
I,
surge
o
alumínio (8% como AI,
O,)
e
o
ferro (3% como Fe2
03).
No conjunto das amostras,
o
valor do pH varia entre
7,9 e 8,3
-
valores que estão de acordo com
a
importân-
cia do carbonato de cálcio3.
Os
resultados apresentados nas tabelas
I
a
111,
salvo
outra indicação, referem-se
ao
valor médio de três
determinações independentes. Dos elementos dosea-
das, aqueles que não estão registados surgem em con-
centração não determinável, pela técnica utilizada, na
respectiva fracção.
Na tabela
I
apresentam-se
os
resultados obtidos
para
a
fracção
IV.
Os
valores referentes
às
amostras D1
e
D3
dizem respeito, apenas,
a
uma determinação,
enquanto
os
valores correspondentes
òs
amostras D2
e
D6 se referem
a
duas determinações.
Na tabela
II
registam-se
os
resultados respeitantes
ò
fracção
111.
No
caso da amostra D1
os
valores referem-
se, apenas,
a
uma determinação e no caso das amostras
D2, D3 e D6
a
duas determinações.
Na tabela
111
apresentam-se
os
resultados referentes
ò
fracção
11,
os
quais, no caso da amostra D1, respeitam
apenas
a
duas determinações.
Na
tabela
IV
registam-se
o
teor em carbono orgâ-
nico,
o
pH,
o
valor da área
BET
e
o
correspondente
parâmetro c e
o
valor médio da cota respeitante
a
cada
amostra.
No
primeiro caso, procedeu-se
a
um número
variável de determinações (entre 2 e 8), sendo
o
desvio-
-padrão relativo, em média de 2%28.
O
pH foi determi-
nada durante
a
obtenção da fracção
IV,
pelo que ovalor
médio respeita
ao
mesmo número de determinaçõesque
os
valores das concentrações dos elementos naquela
fracção.
O
valor médio do módulo da diferença entre
determinações
é
de 1
,O%
e
o
desvio-padrão de 0,6%.
Os
valores da área
BET
e do parâmetro c respeitam apenas
a
uma determinação, mas feita com um número de pon-
tos compreendido entre
7
e 10. A partir do desvio-
-padrão dos parâmetros de regressão obtém-se, para
a
área BET, um desvio-padrão relativo, em média, de
9%
e, para
o
parâmetro
c,
de 6%.
A partir das tabelas
I
e
II
foi calculodo, para cada
amostra,
a
soma das bases de troca, obtendo-se valores
que variam entre 47,6 e 59,8 meq/100g, mas dependen-
tes quase exclusivamente da concentração de cálcio na
fracção
111.
A soma das bases de troca tem um valor
bastante elevado (em média 56 meq/l OOg, quando, em
geral, nos
solos
minerais não ultrapassa
os
60
meq/l00g3'),
o
que tanto pode significar que
o
com-
plexo de troca se encontra saturado (situação normal em
solos
com excesso de como pode ser resultado
de uma sobredeterminação do cálcio de troca.
5.
TRATAMENTO DOS RESULTADOS
Os
resultados foram tratados por dois programas
estatísticos35.
Com
o
programa TAXONOMIA36 procedeu-se
ò
classificação dos resultados com um método UPGMA-
-tipo de métodos frequentemente aplicados em arque-
~metria~~-~~. Utilizaram-se resultados centrados e ex-
pressos em unidades de desvio-padrão e, como medida
de semelhança,
o
coeficiente de correlação e
a
distância
euclideana.
Com
o
programa STATGRAPHICS39 procedeu-se
ò
análise de componentes principais, utilizando-se, tam-
bém, resultados centrados e expressos em unidades de
desvio-padrão.
1 26
29
I
O
Fig.
2
-
Espectro
de
difrocçóo de raios
X
do omostro
D5
(Q=quortzo;
C=colcite).
6.
ClASSIFICA@O
E
SIGNIFICADO DAS PRO-
PRIEDADES DETERMINADAS
O
fracionamento adoptado no presente estudo
é,
no essencial,
o
fracionamento proposto por
Le
Tensorer,
assim como
a
própria designação das fracções’-4. Con-
tudo, por um lado,
a
anólise das fracções
111
e
IV
é
corrente no estudo
dossolos11,13,22,34,40-41;
por outro,
a
análise da fracção solúvel em ócido clorídrico (fracção
li),
ainda que menos frequente e com algumas diferenças
de
estudo para estuda, não
é
estranha
aos
esquemas de
anólise dos
so10s8,41-43.
Afracção I,
de
que não
se
apre-
sentam aqui resultados
ò
excepção dos dados semiquan-
titativos obtidos para
a
amostra
D10,
corresponde
ò
composição total das amostras e
a
sua análise frequen-
temente faz parte dos estudos
minera lógico^^^^
24-25,
43-45.
6.1
FraydoIV
A fracção
IV
é
constituída pelas formas solúveis em
água, portanto pelas formas de maior mobilidade.
No
essencial, formam-na cloretos, sulfatos, carbo-
natos
e
bicarbonatos dos quatro catiões dosea-
No
espectro
de
raios Xobtido para
a
fracção
IV
da amostra
D5
é
possível identificar
os
picos carres-
pondenfes
ò
calcite (carbonato de cálcio), que
é
ligeira-
mente solúvel em água,
fi
halite (cloreto de sódio)
e,
possivelmente,
ao
gesso (sulfato
de
cólcio).
No
caso do fósforo inarg6nico
são
extraídas
as
fracções mais Ióbeis dos fosfatos adsot~idos~~.
O
dendrograma da fig.
3
mostra que
os
elementos
desta fracção surgem associados entre
si
e
associados
a
um conjunto
de
propriedades entre
as
quais
se
encontra
o
carbono org6nico.
O
dendrograma traçado utili-
zando
a
distância euclideana como parâmetro
de
seme-
Ihança
é,
no essencial, idêntico
a
este. A fig.
4,
onde
se
faz
a
representação das propriedades determinadas e
da cota em função das duas primeiras componentes
principais, no essencial idêntica
ò
fig.
3,
mostra que,
fi
excepção do sódio, todos
os
elementos desta fracção
fazem parte do conjunto relacionada com
a
matéria
orgânica.
6.2
Fraqão
111
A fracção
111
é
constituída pelos elementos solúveis
(fracção
iV)
-
os
quais representam
5%
da fracção ou
menos no caso do cálcio, do potóssio
e
do fósforo, cerca
de
10%
no caso do magnésio
e
entre
30%
e
40%
no caso
do sódio
-
e pelos elementos de tr~~a~~,~~,~~.
As
figs.
3
e
4
sugerem que estes
se
encontram preferencialmente
adsorvidas na matéria org6nica. A presença
de
grandes
quantidades
de
carbonato
de
cálcio conduz
a
uma
sobredeterminação do cálcio ad~orvido~~,
o
que justi-
fica que
o
Calll
surja em posição excêntrica relativa-
127
-
mente
ao
fósforo, magnésio e potássio da fracção (figs.
3
e
4).
Por outro lado,
a
importância dos sais solúveis na
fracção
111
do sódio e
as
características estruturais deste
element~'~-~ permitem explicar ofacto de, em qualquer
uma das classificações (figs
3
e
4),
o
Nalll
não se encon-
trar associado
aos
restantes elementos da fracção.
Com
a
degradação da matéria orgânica
a
fracção
adsorvida de magnésio e de fósforo origem, respecti-
vamente,
a
carbonato de magnésio e
a
fosfato de cálcio
secundários5'.
Como
os
elementossalúveis e
os
elementos de troca
estão em equilíbrio
-
o
qual pode ser perturbado pela
vegetação, pelas acções de lixiviação (que,
ao
retirarem
os
elementos solúveis, tendem
a
deslocar
o
equilíbrio no
sentido que favorece a sua reposição) e pelas mudanças
de força iónica das águas de percolação
(a
remoção das
elementos adsorvidos
é
favorecido pelo aumento da
força ióni~a)~~
-,
a
fracção
111
também está relacionada
com as acções de lixiviação.
6.3
Frac@oII
Afracção
II
é
constituída pela fracção
111
-cerca de
30%
no caso do sódio e cerca de
10%
ou menos no caso
dos restantes elementos
-
e par corbanatas de metais
alcalino-terrosos, de ferro e de manganésio, par óxidos
e hidróxidos de ferro, magnésio e alumínio e porfosfatos
n
O
ID
n
ID
3
-h
-.
-.
w
a
m
n
O
fD
ai
ai1
O
7
7
-
n
de cálcio, ferro e alumínio**
13, 53.
Contém ainda bases
removidas das argilas5'.
O
cálcio deve estar presente
nesta fracção sobretudo na forma de carbonato (fig.
2).
No
essencial, corresponde reserva mineral de não
si li coto^'^^^^
e, das três fracções de que aqui se apresen-
tam resultados,
é
a
fracção mais relacionada com
a
composição mineralógica.
As figs.
3
e
4
mostram que,
a
excepção do cálcio e do
sódio,
os
elementos desta fracção surgem associadas.
O
afastamento do sódio, porém, em grande parte
é
resul-
tado do facto de
o
peso da fracção
111
na fracção
li
ser,
para este elemento, relativamente elevada.
O
afasta-
mento do cálcio pode ser interpretado em termos de
origem diferente (cf. secção
8.).
6.4
Outras
propriedades
A área
BET,
um parometro que
é
função da dimen-
são,
forma e textura das partícula~~~, apresenta algumas
semelhanças com
a
fracção
II
-
o
que facilmente se
compreende, uma vez que
a
dimensão,
a
forma e
a
textura das partículas
são
dependentes das espécies
mineralógicas.
O
parâmetro
c,
que, segundo
a
teoria
8ET
está
relacionado com
os
calores de adsor~ão~~,
é
depen-
dente das espécies mineralógicas, pelo que
a
previsão
da existência de associação entre c e
os
elementos na
I
nn
om
;=
1
zxn
a,
Propriedades
Fig.
3
-
Classificação das propriedades (método
UPGMA,
coeficiente de correlação como medida de semelhança).
Os
números
romanos referem-se
b
fracção.
128
1
*Mg
IV
*K
IV
aJ
c
Corg
O
a
*Mg
111
*P
III
U
*Na
IV
*ta
IV
0
Na
Ill
Ca
111
*Na
I1
*Ca
II
Cota
*K
III
.C
-02
4
*PH
-0.4
I
I
1
I
I
I
-
0,4
-02
O
02
t
Componente
1
fracção
II
é
justificada. Porém, não
é
isso
o
que mostram
as
figs.
3
e
4.
De
igual modo,
a
separação do pH dos elementos
na fracção
IV,
como se observa nas figs.
3
e
4,
é
alga que
está em contradição com
a
que, em princípio se poderia
prever considerando que
as
concentrações dos elemen-
tos solúveis e
o
pH diminuem com
as
acções de lixivia-
ção34,41*47.
Porém,
o
pH e
o
valor médio das concentra-
ções (valores centrados e expressos em unidades de
desvio-padrão) dos elementos na fracção
IV
estão corre-
Iacionados negativamente de um moda significativo
para uma probabilidade superior
a
99,9%.
Este facto
constitui uma confirmação da interpretação do perfil
dos elementos solúveis
(cf.
secção
9.2.1
.)
-
a
qual, por
sua vez, explica aquela aparente contradição.
7.
CI.ASSIFiCA~0
DAS
AMOSTRAS
As
22
propriedades determinadas permitem distin-
guir, por análise de componentes principais ou por taxo-
nomia numérica,
3
conjuntos de amostras: amostra
D1,
amostras
D2
a
D7,
amostras
D8
a
D10.
Porém, coma
estas propriedades
são
de natureza bastante heterogé-
nea,
é
possível que tal classificação não tenha grande
significado.
Como
as
propriedades que se referem
ò
fracção
II
são
aquelas que estão mais relacionadas com
a
minera-
Fig.
4
-
Classificaçõo das proprieda-
des (análise de componentes
principais).
Os
números rama-
nos referem-se
d
fracç(io
logia das camadas (cf. secção
6.),
a
classificação das
amostras deve ser feita com base nelas.
A
anólise de componentes principais (fig.
5)
mostra
que
as
amostras
D2, D3, D4, D5
e
D7
apresentam
alguma semelhança entre
si.
Contudo
a
essa representa-
ção
corresponde uma variância de
85%35.
A
toxonomia numérica permite duas classificações
diferentes, conforme
a
medida de semelhança seja
o
coeficiente de correlação ou
a
dist6ncia euclideana.
No
primeiro caso (fig.
6-4,
podem-se considerar
os
seguin-
tes conjuntos: amostra
D1,
amostras
D2
a
D5,
amostras
D6
e
D7
e amostras
D8
a
D1
O.
No
segundo caso (fig.
6-b),
talvez se possam considerar dois grupos: amostras
D2
a
D7
e amostras
D1
e
D8
a
D10.
Em termos matemáticos,
porém, não contradição entre
os
dois resultados, uma
vez que
os
dois par6metros não medem
a
mesma
pr~priedade~~-~~.
Uma vez que, das três classificações, apenas
a
que
se baseia no coeficiente de correlação
é
compatível com
as
observações estratigróficas, verifica-se
a
posteriori
que
é
esse
o
parâmetro mais adequado
ò
identificação
das camadas.
Embora
o
dendrograma da fig.
6-a
seia, portanto,
compatível com
a
interpretação estratigrófica estabele-
cida no campo com base em critérios sedimentológicos,
coloca algumas questões.
Constituem
as
concentrações na fracção
II
e
o
coefi-
ciente de correlação, de facto, um critério adequado
ò
identificação das camadas? Ou, apenas,
o
critério mais
adequada do conjunto de critérios experimentados?
A
129
utilização dos resultados respeitantes
ò
fracção
I
(com-
posição total), por um lado, e
a
aplicação desta metodo-
logia
a
outrasamastras, por outro lado, poderá aiudara
decidir entre essas duas hipóteses.
Em qualquer um dos casos, porém,
é
necessário
explicar porque
é
que
as
amostras da camada
Eb
são
separadas em dois conjuntos
-
amostras
D6
a
D7,
por
um lado; amostras
D8
a
D10,
por outro.
Considerar que
a
camada
Eb
é,
de
facto, um con-
junto de duas camadas
-
uma correspondente
òs
amos-
tras
D6
e
D7
e outra correspondente
òs
amostras
D8
a
D10
-
é,
provavelmente,
a
explicação mais simples.
Além de estar de acordo com a classificação da fig.
6-a,
essa hipótese está de acordo com
a
data de
10.700k 380
B.P.,
obtida para uma amostra do topa de
Eb,
a
qual,
obviamente,
é
demasiado recente para uma camada
solutrense2’. Admitindo que apenas
as
amostras
D8
a
D10
são
solutrenses, aquela data i6 não levanta qual-
quer problema uma vez que, nessa hipótese, se refere
a
uma amostra pós-solutrense. Par outro lado, aquela
suposição permite ainda interpretar facilmente
o
perfil
da teor em carbono orgânico
-
o
qual, doutra modo,
é
de difícil explicação
(cf.
secção
10.)28.
Porém, embora
esteja de acordo com todos estes dados, essa hipótese
não está de acordo com
o
facto de
os
materiais arqueo-
lógicos solutrenses terem sido recolhidos em toda
a
camada
Eb
e não apenas na metade inferior
65.
No
entanto,
a
camada
Eb
foi inicialmente descrita cama
pertencente
ao
Neolítico Antigo e
a
continuação das
escavações no «corredor» levou
a
atribui-la
ao
Solu-
trense
e
a
explicar
a
presença de materiais neolíticos na
«sala
do fundo» como devida
a
acções de remexi-
mento2’. Ter-se-á que esperar, portanto, que outras
dataçães absolutas venham
a
esclarecer esta questão.
8.
ORIGENS
DOS
MATERIAIS
As figs.
3
e
4
sugerem duas origens mineralógicas
distintas para
os
materiais que constituem
as
amostras.
Por um lado,
as
materiais em que
o
catião domi-
nante
é
o
cálcio. Senda
a
gruta de natureza calcárea,
esses materiais devem ter nela
a
sua origem.
Por outro lado,
os
materiais que correspandem
aos restantes elementos da fracção,
os
quais
são
estra-
nhos
a
gruta.
O
residuo insolúvel (calculado por dife-
rença, contabilizando
o
cálcio na forma de carbonato e
todos
os
restantes elementos da fracção
II
na forma de
óxido), que está correlacionado com este conjunto de
um modosignificativo para uma probabilidade de cerca
de
90%,
de certo modo, reforça essa atribuição.
A pequena variação de concentração apresentada
pelos elementos da fracção
II
sugere
a
existência de
continuidade mineralógica
ao
longo da coluna
D
e, por-
tanto,
a
ausência de modificações importantes na estru-
tura de alimentação sedimentar,
o
que está de acordo,
também, com
o
facto de
as
isotérmicas de adsorção,
a
partir das quais foi deteminada
a
área
BET,
serem com-
pletamente sobreponivei~~~.
Há,
no entanto, pequenas variações na proporção
Fig.
5
-
Classificaçõo
das
amostras
(análise de componentes prin-
cipais).
O1
-4
-2
O
2
4
Componente
1
130
I
D1
-
-
05
06
D7
08
D
10
I
-
03
D4
l'l'l'l'l~l~~
B
6
5
4
3
2
I
O
Distância euclideana
Fig.
6
-
Classificoçõo dos amostras (método
UPGMA):
a) coeficiente de correlação como medida de semelhança;
b)
distancia
euclideana como medida de semelhança.
dos diversos componentes. Assim,
o
gráfico da fig.
7
mostra que, de um modo geral,
o
valor médio da concen-
tração dos elementos na fracção
II
ti
excepção do cálcio
(valores centrados e expressos em unidades de desvio-
padrão) aumenta
no
camada
A/B/C/D
com
a
profundi-
dode e diminui na camada
Eb.
Em contrapartida,
a
con-
centração de cálcio tem tendência
a
aumentar
ao
longo
de todo
o
perfil, sobretudo na camada
Eb
(cf.
secção
9.2.3.).
9-
CONDIç6ES DE DEPOSIçAO
E
PALEOAM-
MENTE
9.1.
Permanbckr
A pequena variação que, de um modo geral, apre-
sentam todas
as
propriedades
ao
longo do perfil
é
a
característica mais saliente e pode ser interpretada
como resultado da inexistência de grandes modificações
131
no processo de sedimentação e dos factores de que este
depende.
foi assinalado este facto no que se refere
aos
resultados da fracção
II
e já foi abordado
o
seu signifi-
cado mineralógico
(cf.
secção
8.).
No
caso das proprie-
dodes das fracções
111
e
IV
e do pH essa característica
tem, de um modo geral, um outro significado
-
o
de
ousência de grandes modificações climáticas ou, pelo
menos, de modificações bruscas.
Conforme
a
propriedade ou
o
conjunto de proprie-
dades, porém, essa relativa invariâncio tem diferentes
significados.
Assim,
a
predominância, na fracção
IV,
do sódio
relativamente
ao
potássio e
ao
magnésio;
a
acumula-
ção,
relativamente
òs
restantes amostras, de sais solúveis
na amostra DI’; e
os
valores de pH próximos de
8,334,
associados
ò
pequena amplitude das variações das con-
centrações dos elementos nas fracções
111
e
IV,
significam
o
ausência de acções de lixiviação.
Por outro lado,
a
predominância, na fracção
IV,
do
sódio relativamente
ao
potássio e
ao
magnésio significa
que
a
principal fonte de sais solúveis de sódio
são
os
aerossóis marinhos40
-
o
que está de acordo com
a
identificação do cloreto de sódio no difractragrama da
fracção
IV
da amostra D5
(cf.
secção 6.1.)
-
e significa
que, durante
a
formação das camadas,
os
ventos mari-
nhos foram muito importantes.
A aparente contradição entre
a
ausência de lixivia-
ções e
as
influências marinhas e entre estas e
as
condi-
ções semi-áridas sob
as
quais
é
favorecido
a
acumula-
ção
de sais solúveis56 pode resolver-se considerando
a
situação do corte estratigráfico
-
protegido no interior
da gruta (fig. 1)
-
e
a
pequena concentração, em valor
absoluto, do sódio na fracção
IV
-
inferior
a
0,005299
(tabela
i).
Portanto, por um lado,
a
presença de sais solúveis
não significa que
os
sedimentos se tenham depositado
sob condições secas; por outro lado,
é
provável que
as
condições no interior da gruta não reproduzam rigoro-
samente
as
condições climáticas no exterior21*
57.
Precisamente sobre
a
humidade,
as
observaçães do
perfil estratigráfico mostram que todas
as
camadas, de
um modo geral, formoram-se sob condiçães húmidas2’ e
os
resultados anteriormente obtidos para
o
teor em flúor
num conjunto de 12 ossos58-61 mostram um enriqueci-
mento em flúor com
o
tempo de deposição que implica
a
existência de movimentos de água no
solo
-
ainda que
de
pouca intensidade na camada
Eb
e superiores.
9.2.
modificac&s
Nas
pequenas variações que, de um modo geral,
as
propriedades apresentam há, porém, flutuações e des-
vios que podem ser interpretados.
9.2.1
Humidade.
O
facto de ser
a
amostra D1
a
apresentar
a
concentração de sódio mais elevada na
fracção
IV
pode ser interpretado de dois modos opostos.
Pode ser explicado considerando que
a
formação da
correspondente parte da camada A/B/C/D se deu duran-
te um momento mais seco do que
os
anteriores
-
pelo
que, no perfil foi menor
o
transporte desse elemento. Ou
pode ser explicado considerando que houve condições
húmidas que, embora tenham originado
a
infiltração de
águas ricas em sais de sódio, não permitiram
o
trans-
porte dos materiais dissolvidos, em geral, para além dos
20 cm do perfil correspondentes
ò
amostra D1
-
pelo
que
os
sais foram depositados nessa parte da camada.
Porém, como também
é
na amostra D1 que
os
restantes
4
elementos da fracção apresentam
a
maior concentra-
ção,
é
a
segunda hipótese aquela que parece mais
razoável
-
pois
a
primeira não explica
o
transporte
desses elementos para
a
camada. Além disso,
a
segundo
hipótese permite explicara variação oposta entre
o
pH e
a
concentração dos elementos na fracção
IV
(cf. secção
6.4.).
Portanto,
as
amostras D2
a
D10 correspondem
a
condições climáticas no interior da gruta menos húmidas
do que
as
dos últimos séculos (amostra 01).
A representação do valor médio das concentrações
(valores centrados e expressos em unidades de desvio-
padrão) dos elementos nos fracções
111
e
IV
(não foram
utilizadas
as
concentrações de magnésio nas fracções
111
e
IV
nem de fósforo na fracção
IV
por estarem bastante
relacionadas com
a
degradação do carbono orgânico)
(fig.
8)
mostra que, nesse conjunto de amostras (D2
a
D6),
apenas uma pequena tendência para
o
aumento,
com
a
profundidade, da concentração na camada
Eb
-variação que eventualmente, poderá ser interpretada
como resultado de uma pequena diminuição da humi-
dade durante
a
formação da camada.
9.2.2.
Influ&ncias marinhas.
Uma vez que
as
diferençasdesolubilidade
entreossaisdesódioeossais
de potássio, para
a
temperatura ambiente, não
são,
de
um modo geral, importantes50*62,
a
razão entre
as
con-
centrações de sódio e de potássio na fracção
IV
deve
estar relacionada com
as
influências marinhas.
O
gráfico da fig. 8 mostra que essa razão
é
bastante
maior nas amostras D7
a
D1
O
do que nas restantes, salvo
a
excepção da amostra D2. De acordo com aquela hipó-
tese isso significa que durante
a
formação de grande
parte da camada
Eb
as
influências marinhas foram mais
importantes de que actualmente. Esta conclusão está de
acordo com
o
facto de até 12 mil anos atrás
a
impor-
tância dos aerossóis ter sido, de um modo geral, bas-
tante superior dos últimos milénio~~~e está de acordo
com observações geomorfológicas segundo
as
quais,
18 mil anos, existiam ventos muito violentos do sector
oeste2l.u.
A diminuição das influências marinhas durante
a
formação da camada
Eb
poderá estar na origem da
diminuição da humidade na gruta (fig.
8).
Por outro lado,
o
contraste entre
a
zona média do perfil (topo de
Eb
e
base de A/B/C/D) e
as
amostras D7
a
D1
O
(fig.
8)
poderá
estar relacionado com um provável desenvolvimento da
132
vegetação
-
ocorrido entre
o
final das glaciações e
o
início do Neolítico e eventualmente relacionado com
a
diminuição da velocidade de ~edimentação~~.
9.2.3.
Contrastes climáticos.
A interpretação
paleoclimática dos resultados obtidos para
as
fracções
111
e
IV
pode ser completada com
a
discussão do perfil do
teor em carbono orgânico
(6.
secção
10)
e com
a
inter-
pretação do variação da concentração do cálcio na
fracção
II
(fig.
7).
De facto,
o
acumulação de carbonato de cálcio
secundário
é
um indicador climático
i6
utili~odo~~~
66-67
uma vez que ela
é
favorecida, de um modo geral, em
condições semi-áridas
e,
especificamente, em condições
de alternância de períodos húmidos com períodos
Interpretando desse modo
o
aumento do teor em
cálcio na frocção
II
entre
a
amostra
03
e
a
amostra D10
chega-se
&
conclusão de que durante
o
período corres-
pondente
00
registo estratigráfico que vai da base da
coluna D até
ao
início ou
ao
meio da comodo A/B/C/D
houve uma lenta mas contínua diminuição dos contrastes
climáticos.
A identificação desses controstes climáticos com
contrastes sazonais origem
o
uma hipótese que, apa-
rentemente, está em confronto com
as
observações que
sugerem que
as
influências marinhasforam mais intensas
durante
a
formação da parte inferior da camada
E,
(secção
9.2.2.),
pois
a
acção atl6ntica caracteriza-se
precisamente pela diminuição dos contrastes climáticos
ao
longo do ano6a-69.
Porém,
é
necessário observar que esta interpreta-
ção
pressupõe que
o
aumento,
ao
longo da coluna, do
cálcio no fracção
II
correspondente
a
um aumento de
carbonato de cálcio secundário, ainda que formado no
secos47.X
6667.
Fig.
-
Perfisda concentragão nafrac-
ção
II
(valores centrados e
expressos em unidades de des-
vio-padrão): Fracção Il-Call=
(AI+Fe+K+Mg+Mn+Na+P)/
/7;
Cal1
=
Ca.
Camada
NB/
C/D:
320-400cm; Camada
Eb:
400-482cm.
exterior da gruta e não
a
fragmentos com origem mec6-
nico. Por outro lado, pode notar-se que, em algumas
zonas da gruta
,
a
camada Eb assenta num chão esta-
lagmítico20
-
o
que, de certo modo, constitui um argu-
mento favorável
t~
hipótese apresentada. De qualquer
modo, espero-se que outros dados venham
a
permitir
aprofundar
a
interpretação deste perfil.
10.
OS
RESULTADOS GEOQU~MICOS
E
A DES-
CONTINUIDADE DA ESTRATIGRAFIA
E
DA
OCUPAGO
duas razões, do ponto de visto sedimento-
-arqueológico, para situar um hiato entre
a
camada
Eb
e
a
camada A/B/C/D. Por um lado,
a
camada A/B/C/D
tem materiais arqueológicos neolíticos e
o
camada-Eb
materiais solutrenses. Por outro lado, não foram encon-
trados na gruta do Caldeirão materiais arqueológicos
correspondentes
aos
milénios que separam essas ocu-
paçães2’.
Do ponto de vista geoquímico, porém, não
evi-
dências dessa descontinuidade: por um lado,
os
elemen-
tos da fracção
II
e
a
área BET mostram uma continuidade
mineralógica
00
longo de toda
a
sequência; por outro,
um conjunto de propriedades que variam regular-
mente com
a
profundidade
-
entre
as
quais assumem
particular importância, pelo significado cinético, aque-
las
que estão relacionadas com
a
degradação da maté-
ria orgânica
(fig.
9)28*
34,
51.
Partindo das observações sedimento-arqueológi-
cas, pode ser avançada uma explicação paro esta con-
133
tradição notando que,
à
profundidade a que se verifica
o
hiato, as propriedades relacionadas com
a
degrada-
ção
da matéria orgânica apresentam uma pequena taxa
de variação com a profundidade, mesmo no caso do
carbono orgânico
e
do magnésio na fracção
111
-
pro-
priedades que, de um modo geral, têm uma grande
variação
ao
longo da sequência, relativamente
às
ou-
tras propriedades
-,
não havendo, portanto, sensibili-
dade
ao
hiato.
Esta hipótese de explicação, contudo, não admite
que esses elementos apresentem diminuição apreciável
do camada
Eb
para
a
camada imediatamente inferior,
a
camada
F,,
que também
é
Çolutrense. Porém,
o
con-
fronto dos resultados
i6
obtidas para
a
coluna de amos-
tragem A (resultados inéditos) com
os
resultados aqui
apresentados mostra que
o
teor em carbono orgânico
passa de 1,67% na camada
Eb
para 0,66% na camada
F,
(valores médios).
Porém, pelo menos, duas outras hipóteses podem
ser propostas2e.
Uma
é
a
de que a camada
Eb
se depositou durante
um período muito mais frio do que
a
camada A/B/C/D.
Como
a
velocidade de degradação da matéria orgâ-
nica diminui com
a
temperatura3,
41,
47,
nessas circuns-
tâncias a matéria orgânica existente na camada
Eb,
durante
o
período de tempo em que
a
temperatura foi
muito baixa, esteve sujeita a processas de mineralização
bastante lentos, pelo que após esse período frígido
estava presente em Concentração superior àquela
a
que
a temperaturas moderadas teriam conduzido. Neste
caso, contudo,
o
perfil do carbono orgânico parece ser
demasiado regular para que essa hipótese possa ser
considerada, mesmo que outros factores tenham interfe-
rido no processo
-
como, por exemplo,
o
aumento da
concentração de carbonato de
No
entanto,
esta hipótese está de acordo com
a
diminuição do car-
bono orgânico da camada
Eb
para
a
camada
F,,
caso
a
deposição desta se tenha verificado durante um período
mais quente que
o
da camada
Eb
-
o
que, porém, não
parece ter sido
o
caso19*
21,
70.
A outra hipótese, que também prevê uma diminui-
ção
do carbono orgânico entre
a
Eb
e
a
camada
F,,
pressupõe que houve uma grande acumulação de maté-
ria orgânica na camada
Eb.
Considerar que essa acumu-
lação
foi devida sobretudo
à
diminuição da velocidade
de sedimentação
-
fenómeno na origem do hiato estra-
tigráfico
-,
contudo, implica que esse enriquecimento
tenha sido maior na parte superior da camada
Eb
do que
na parte inferior, ao contrário do que acontece. Porém,
pressupõe-se que
o
hiato situa-se entre a amostra 05
e
a
amostra D6. No entanto, se ele se situar entre
a
amostra
D7 e a amostra D8 (cf. secção
7.)
a
acumulação de
matéria orgânica na metade inferior da camada
Eb
fica
explicada através de um maior tempo de exposição
superficial. Além disso, uma ocupação mais intensa
é
outro factor que pode ter concorrido para essa acumu-
lação de matéria orgânica nas amostras D8
a
D10.
i
i.
CONCLUSAO
A falta de um estudo sedimentológico laboratorial
da coluna D, como
o
i6
realizado para outras amos-
tra~~~*~~, dificulta
o
balanço pretendido (cf. secção
1
.)
-
na medida em que não existe outra reconstituição
paleoambiental feita sobre
as
mesmas amostras e com
uma metodologia independente com
a
qual possam ser
confrontadas
as
interpretações aqui avançadas. A ine-
Na
IV
/
K
IV
1.1,
B
Fig.
8
-
Perfis de concentração nas
fracções
111
e
IV:
a)
cIII+Iv
=
(Calll+KIII+Nalll +PIII+
CalV+KIV+NalV)/
/I
(valo-
res centrados e expressos em
unidades de desvio-padrão);
b)
razão entre as concentro-
ções de sódio e potássio na
fracção IV. CamodaNB/C/D:
320-400cm; camada
Eb:
400-
-482cm.
Resumo
As
22
propriedades químicas, texturais e adsortivas
determinadas para cada uma das 10amostras da coluna
de amostragem D da gruta do Caldeirão (Tomar), que
correspondem
a
épocas que vão do Solutrense
aos
nos-
sos
dias,
são
interpretadas com
o
obiectivo da reconsti-
tuição do paleoambiente.
Os
resultados obtidos, que
foram tratados por aplicação de um método de taxo-
nomia numérica (método UPGMA) e
por
anólise de
componentes principais com vista
ò
classificação das
amostras e das propriedades, mostram que não se verifi-
caram grandes variações durante
a
deposição das
camadas analisadas, seja no que se refere
ò
origem dos
materiais, seja no que se refere
ao
paleoclima,
o
que em
parte pode ser consequência de
a
amostragem ter sido
feita num local protegido
-
interior
da
gruta.
São
pro-
postas duas origens para
os
sedimentos: uma, na gruta,
para
o
carbonato de cálcio; outra, estranha
ò
gruta,
para
os
restantes materiais. Quanto
ao
paleoclima, não
evidências de acções de lixiviação e
a
amostra mais
superficial corresponde
a
um período mais húmido do
que
as
restantes
-
pelo menos no interior da gruta. De
um modo geral,
os
ventos oce6nicos foram sempre bas-
tantes importantes. Contudo,
as
influências marinhas
parece terem sido mais intensas durante
a
formação da
camada solutrense do que durante
o
Nsolítico ou nos
dias de hoie.
O
perfil da concentração do carbono org6-
nico, aparentemente, está em contradição com
a
inter-
pretação sedimento-arqueológica. Para
o
facto
são
apresentadas e discutidas algumas hipóteses.
Agradecimentos
Agradece-se ao Dr. Rogério Matias, do Departa-
mento de Química da Faculdade de Ciências de Lisboa,
a
colaboração no doseamento dos elementos por espec-
trometria de absorção atómica.
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... The samples were taken from cave of Caldeirao (Tom ar, P ortugal) a lim estone cave with sedimentological sequence of more than 6 m and showing signs of human occupation corresponding at least to the last 30 thousand years ( Calcite and quartz are the principal mineralogical species which are identified in the X-ray diffraction patterns (CRUZ 1989b). ...
Article
Full-text available
By means of nitrogen adsorption, the textural characterization of 19 samples removed from sedimentary deposits of a limestone cave with archaeological remains from the Medium Palaeolithic to the present was carried out. The similarity of the isotherms gives an indication of the mineralogical continuity of the samples. The BET area is positively correlated with indicators of the samples clay content, crystalline iron oxyhydroxides, phosphates, and manganese oxyhydroxides in higher oxidation states, and negatively correlated with calcium carbonate and organic matter contents. The BET area differences between two samples core cannot be interpreted as a result of the materials age. The relationship between specific area and calcium carbonate is due to an effect of the mass and, thus, the variation of calcite along the profile is probably only a result of physical processes.
Chapter
Many Quaternary fan and terrace deposits of the arid and semiarid regions of the Mojave Desert and the subhumid (Mediterranean) Transverse Ranges, southern California, have similar parent material and are relatively well dated, thereby enabling evaluation of the influence of changes in climate on the rates and processes of soil development. Within soils of a given chronosequence, soil age and many morphologic, mineralogic, and chemical properties are strongly related, reflecting primarily an evolutionary, time-dependent trend of continuous soil development during Quaternary time. Comparison of soil development in Holocene deposits of similar age of arid, semiarid, and subhumid regions indicates that increases in the amount of effective soil moisture explain observed systematic differences in the rates and processes of soil development. Accordingly, major climatic changes at the end of Pleistocene time have resulted in the development of soil profiles that are, to a certain extent, polygenetic. This change in climate caused a decrease in the depth of leaching, causing accumulation of secondary carbonate and locally gypsum, materials derived from incorportion of eolian fines, in argillic B horizons of Late Pleistocene soils. Increases in dust influx and availability of calcareous dust, caused by the widespread development of playas and decreases in vegetation at the end of the Pleistocene, have probably also influenced rates of soil development. In subhumid regions, the leaching environment favors development of noncalcic profiles during Quaternary time. This leaching environment may approximate the leaching environment experienced during late Pleistocene time by soils that are forming presently in a semiarid climate that favors accumulation of calcium carbonate. Late Pleistocene and older soils in presently semiarid regions also possess thick, clay-rich B horizons with authigenic clay and iron-oxide minerals, features that indicate soil development during past periods of increased effective moisture. The relatively rapid development of argillic horizons in latest Pleistocene soils of currently subhumid regions is attributed to attainment of a threshold of soil formation, rather than the Pleistocene-to- Holocene climatic change. The threshold is caused by the accumulation of large amounts of silt and organic matter, a process that causes decreases in permeability, increases in available water-holding capacity, and ultimately increases in the rate and magnitude of chemical weathering. Soil chronosequence studies in California demonstrate that rates and processes of soil development may be influenced by changes in climate, in a direct fashion by causing changes in leaching regime, or in an indirect fashion by causing variation in the pattern and intensity of eolian activity.
Article
Soils were characterized in North Dakota rangeland along toposequences formed in sandstone, siltstone, and shale parent materials to evaluate quantities of organic, C, N, P, and total P. Distribution of these soil constituents varied systematically with parent material and landscape position along the three toposequences, and generally increased upon moving downslope. Variable total-P contents along the toposequences reflected changes in parent material and redistribution of sediments by erosion. -from Authors