Incisão fluvial em tributários do rio Douro, uplift regional e controlo litológico na evolução dos perfis longitudinais

VII Congresso Nacional de Geomorfologia, Geomorfologia 2015 117 INCISÃO FLUVIAL EM TRIBUTÁRIOS DO RIO DOURO, UPLIFT REGIONAL E CONTROLO LITOLÓGICO NA EVOLUÇÃO DOS PERFIS LONGITUDINAIS FLUVIAL INCISION ON THE DOURO RIVERS TRIBUTARIES, REGIONAL UPLIFT AND LITHOLOGICAL CONTROLS ON THE LONGITUDINAL PROFILES EVOLUTION. Martins, António, Centro de Geofísica, Dep. Geociências, Universidade de Évora, Portugal, [email protected] Gomes, António, Centro de Estudos de Geografia e Ordenamento do Território, Dep. de Geografia da Universidade do Porto, Portugal, [email protected] Cunha, Pedro , Centro de Ciências do Mar e do Ambiente Dep. de Ciências da Terra, Universidade de Coimbra, Portugal; [email protected] Cabral, João, Instituto Dom Luiz, Departamento de Geologia, Universidade de Lisboa, Portugal, jca[email protected].pt RESUMO Neste artigo analisam-se alguns perfis longitudinais de afluentes do rio Douro. Estes afluentes correm numa paisagem marcada por variações constantes de litologia, sistema de falhas (ex: falha da Vilariça) e descida do nível de base. Os tributários do rio Douro exibem um troço com forma côncava a montante e um troço rejuvenescido a jusante, separados por uma rotura de declive (knickpoint/knickzone). O troço côncavo a montante corresponde a um perfil relíquia regularizado, de idade provável Placenciano – Gelasiano, enquanto o troço rejuvenescido resulta do prosseguimento de vagas de incisão, relacionadas com o escavamento fluvial durante o Plistocénico. Usou-se a projecção do perfil relíquia para estimar a máxima incisão na desembocadura e o equivalente uplift crustal. Os diferentes valores da incisão fluvial que variam de cerca de 400 m no rio Coa a mais de 600 m no rio Paiva refletem o uplift diferencial da superfície da Meseta e dos Planaltos Centrais. As taxas de incisão, calculadas pressupondo o início do encaixe da drenagem entre 2,5 e 1,8 e Ma são consistentes com o uplift regional calculado em trabalhos anteriores nesta região. ABSTRACT In this paper it’s analyzed some longitudinal profiles of Douro river tributaries. These streams flow through a landscape strongly influenced by variations in bedrock lithology, fault structures (e.g. Vilariça fault) and a base-level lowering history (tectonic uplift / eustatic). The Douro tributaries display an upstream concave up reach and a downstream rejuvenated profile separated by a transient knickpoint/knickzone. The upstream concavity up reach reflects a relict graded profile, of probable Piacenzian – Gelasian age, while the rejuvenated profile, represents the on-going transmission of several incision waves, linked to the Pleistocene - present stage of fluvial incision. Downstream projection of the relict graded profile was used to estimate the maximum fluvial incision at the stream mouth and the equivalent crustal uplift . The amount of incision ranges from ca 400 m in Côa river up to more than 600 m in the Paiva river, reflecting the differential uplift of the Meseta surface and the Central Plateaus. Incision rates calculated assuming ca of 2,5 to 1,8 Ma for the beginning of the incision are consistent with the amount of the uplift estimated in early works. Palavras-chave: Afluentes do Rio Douro, knickpoints, movimentos verticais, incisão fluvial Keywords: Douro river tributaries, knickpoints, crustal uplift , fluvial incision Publicações da Associação Portuguesa de Geomorfólogos, Volume IX 118 1. INTRODUÇÃO No interior do território, longe do litoral e da ligação directa com o nível do mar, as superfícies de erosão e os terraços fluviais são usados como marcadores para inferir movimentos verticais da crosta. Neste contexto, costumam usar-se os terraços fluviais, a sua relação com os perfis longitudinais dos rios e as características destes perfis como referências para calcular a taxa de incisão fluvial de longo prazo, a qual é considerada como um razoável equivalente do uplift regional (e.g. Merritts et al ., 1994; Burbank e Anderson, 2001). No Maciço Hespérico, nas áreas mais interiores do território, como a região a sul do Douro (Figura 1), coexistem ainda retalhos de uma extensa superfície de erosão, a Meseta Ibérica, e troços de perfis longitudinais de afluentes do rio Douro, pouco encaixados que atingiram um nível de regularização que se aproxima do ˝perfil de equilíbrio˝. Este, no troço mais a montante, corresponde a uma forma herdada (perfil relíquia), regularizado em função de um nível de base mais alto do que o actual. Nos troços mais a montante dos rios faltam muitas vezes os terraços fluviais. Nestes casos, os perfis longitudinais são os únicos marcadores possíveis para determinar a incisão fluvial, desencadeada pela descida do nível de base. Neste trabalho utiliza-se o perfil relíquia dos afluentes da margem esquerda do rio Douro (Figura 1) para determinar a incisão fluvial desde o início do seu encaixe na superfície da Meseta Ibérica. Utilizando os valores da incisão, pretende-se obter uma estimativa dos movimentos verticais da crosta. Figura 1 – Área de estudo e afluentes do rio Douro analisados neste trabalho. Os números correspondem à altitude dos knickpoints no topo do perfil rejuvenescido. VII Congresso Nacional de Geomorfologia, Geomorfologia 2015 119 2. MÉTODOS Os perfis longitudinais dos tributários do rio Douro foram levantados manualmente, utilizando cartas topográficas 1:25 000, com a intersecção das linhas de água pelas curvas de nível com equidistância natural de 10 m. Para identificar o perfil relíquia e o perfil rejuvenescido fez-se a representação gráfica do logaritmo natural do comprimento (ln. L) versus o logaritmo natural do gradiente (ln. S), em cada afluente do rio Douro. Numa estreita comparação com modelos digitais de terreno e mapa geológico, este tipo de representação permite diferenciar o perfil relíquia (regularizado e coincidente com as áreas melhor conservadas da Meseta) do perfil rejuvenescido (em fase de ajustamento e coincidente com as áreas de relevo mais dissecado), assim como roturas de declive relacionadas com a litologia. Para calcular o valor da incisão fluvial fez-se a projecção do perfil relíquia até à desembocadura, utilizando a equação matemática do perfil de equilíbrio (Goldrick e Bishop, 2007; Equação 1). H=H0 -k L1-λ 1-λ [1] onde H é a altitude do perfil de equilíbrio, H0 é uma estimativa teórica da altitude da divisória da drenagem, admitindo que os processos hidráulicos do curso de água são activos até este ponto, k e λ são constantes que traduzem a inclinação e concavidade da curva na Equação 2. Esta equação traduz a relação do gradiente ( S ) versus comprimento ( L ). 𝑆 = 𝑘𝐿−𝜆 [2] Os valores da incisão foram calculados subtraindo à altitude do perfil relíquia na desembocadura a cota do leito actual. 3. RESULTADOS Os afluentes do rio Douro, analisados neste trabalho, conservam na sua parte mais a montante um perfil relíquia (muito antigo), cuja forma se aproxima do ˝perfil de equilíbrio˝ e um perfil rejuvenescido a jusante, em fase de ajustamento a um novo nível de base, mais baixo do que o nível de base para o qual foi ajustado o perfil relíquia (Figuras. 2 e 3). Os dois perfis encontram-se separados por uma rotura de declive no perfil longitudinal ( slopebreak knickpoint ), reconhecida à escala regional em todos os afluentes (Figura 1). No perfil rejuvenescido vários kinckpoints com origem litológica ( vertical-step knickpoints) salientam-se na passagem de rochas metassedimentares para rochas granitóides. Os valores da incisão fluvial (Quadro 1) são mais elevados nos afluentes com trajecto nas áreas mais interiores da Meseta Ibérica (rio Águeda e Cesarão) e menores nos afluentes do rio Douro que escoam nesta superfície, junto à falha da Vilariça (rio Côa e seu afluente Massueime). Nos Planaltos Centrais (Quadro 2), a Oeste da falha da Vilariça, os valores da incisão fluvial são superiores aos valores da incisão fluvial dos cursos de água que correm na superfície da Meseta, imediatamente a E deste acidente. Os valores mais elevados de incisão fluvial (rio Paiva e rio Torto) ultrapassam mesmo os valores de incisão fluvial dos afluentes do rio Douro que correm nas áreas mais interiores da Meseta Ibérica, próximo da fronteira com Espanha (rio Águeda, rio Cesarão e rio Aguiar). Publicações da Associação Portuguesa de Geomorfólogos, Volume IX 120 Quadro 1 – Valores de incisão e taxas de incisão calculadas para os afluentes e subafluentes do rio Douro que correm na superfície da Meseta a E da falha da Vilariça. Curso de Água Incisão (m) Taxa (mm/ano) Côa 405 0,16 – 0,22 Massueime 402 0,16 – 0,22 Pega 435 0,17 – 0,24 Tourões 458 0,18 – 0,25 Cabras 485 0,19 – 0,26 Noemi 476 0,19 – 0,26 Aguiar 477 0,19 – 0,26 Cesarão 524 0,20 – 0,29 Águeda 525 0,21 – 0,29 Quadro 2 – Valores de incisão e taxas de incisão calculadas para os afluentes e subafluentes do rio Douro que correm a W da falha da Vilariça. Curso de Água Incisão (m) Taxa (mm/ano) Távora 458 0,18 – 0,25 Teja 482 0,19 – 0,26 Torto 654 0,26 – 0,36 Paiva 612 0,24 – 0,34 Figura 2 – Perfil longitudinal do rio Côa com projecção do perfil relíquia até à desembocadura no rio Douro. A rotura de declive ( slope-break knickpoint ), que separa o perfil relíquia do perfil rejuvenescido situa-se alguns quilómetros a jusante do Sabugal, aproximadamente a 50 km da nascente. VII Congresso Nacional de Geomorfologia, Geomorfologia 2015 121 Figura 3 – Rio Côa, projecção dos dados logaritmizados da distância e do gradiente. Os círculos representam o perfil relíquia com um knickpoint próximo das cabeceiras, as cruzes correspondem ao perfil rejuvenescido com dois knickpoints de origem litológica ( vertical-step knickpoint ). 4. DISCUSSÃO Os valores máximos da incisão fluvial, calculados na desembocadura dos afluentes e subafluentes do rio Douro (Quadros 1 e 2) são compatíveis com movimentos verticais diferenciais da superfície da Meseta. Os valores do quadro 1 sugerem maior levantamento da superfície da Meseta, na região mais interior do território, onde escoam o rio Águeda, o rio Cesarão e o rio Aguiar e menor levantamento vertical do lado ocidental, próximo da falha da Vilariça, onde correm o rio Côa e seu afluente Massueime. Os valores do quadro 2 confirmam, de igual modo, um levantamento diferencial no interior dos Planaltos Centrais durante a fase de encaixe da rede e o maior levantamento destes planaltos relativamente à superfície da Meseta. As taxas de incisão fluvial são compatíveis com as taxas de levantamento tectónico estimadas para o interior do território nos últimos 3 Ma (Cabral, 2012). Estas taxas de incisão deverão ser encaradas como uma primeira aproximação, tendo em conta as incertezas sobre o início do encaixe da drenagem, ao facto de nem sempre os valores do encaixe fluvial reflectirem, na plenitude, os valores do uplift (Westaway et al ., 2009; Bridgland et al ., 2012) e ao facto dos perfis relíquia continuarem a rebaixar a uma taxa igual àquela para qual foram previamente ajustados (Kirby e Whiplle, 2012). 5. CONCLUSÕES O troço relíquia dos afluentes do Douro corresponde a uma forma herdada de um perfil longitudinal antigo, modelado em função de um nível de base mais alto do que actual. Atendendo ao grau de regularização atingido, o troço relíquia aproxima-se da forma do ˝perfil de equilíbrio˝ e, por conseguinte, pressupõe uma estabilização prolongada do nível de base, que em alguns afluentes poderá ter sido endorreico. Os troços rejuvenescidos são interpretados como formas transitórias, ( transient forms ) ajustando-se em função de um forcing de longa duração (levantamento regional), o qual se traduziu numa descida relativa do nível de base de erosão. O uplift diferencial e a litologia explicam certas diferenças nos valores da incisão dos tributários do Douro, bem como a formação de knickpoints permanentes ( vertical-step knickpoints). -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 5 6 7 8 9 10 11 12 ln gradiente ln distância Publicações da Associação Portuguesa de Geomorfólogos, Volume IX 122 AGRADECIMENTOS Este estudo foi suportado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia, através dos projectos PTDC/GEO-GEO/2860/2012, UID/MAR/04292/2013 – MARE, UID/GEO/50019/2013 – Instituto Dom. Luís e UID/GEO/04683/2013 – Instituto de Ciências da Terra - ICT. REFERÊNCIAS Bridgland D; Westaway R; Romieh M; Candy I; Daoud M; Demir T; Galiatsatos N; Schreve D; Seyrek A; Shaw A; White T; Whittaker J (2012) The River Orontes in Syria and Turkey: Downstream variation of fluvial archives in different crustal blocks. Geomorphology , 165–166: 25–49. Burbank D; Anderson R (Eds) (2001) Tectonic Geomorphology , Blackwell Science, Massachusetts. Cabral J (2012) Neotectonics of mainland Portugal: state of the art and future perspectives. Journal of Iberian Geology , 38: 71 – 84. Goldrick G; Bishop P (2007) Regional analysis of bedrock stream long profiles: Evaluation of Hack’s SL form, and formulation and assessment of an alternative (the DS form). Earth Surface Processes and Landforms , 32: 649-671. Kirby E; Whipple K (2012) Expression of active tectonics in erosional landscapes, Journal of Structural Geology , 44: 54-74. Merritts D J; Vincent K R; Wohi E E (1994) Long river profiles, tectonism, and eustacy: A guide to interpreting fluvial terraces, Journal of Geophysical Research 99, No. B7, 14,031-14,050. Westaway R; Bridgland D; Sinha R; Demir T (2009) Fluvial sequences as evidence for landscape and climatic evolution in the Late Cenozoic: A synthesis of data from IGCP 518. Global and Planetary Change 68: 237–253. VII Congresso Nacional de Geomorfologia, Geomorfologia 2015 123 EVIDÊNCIAS NEOTECTONICAS E MUDANÇAS CLIMÁTICAS EM TERRAÇOS FLUVIAIS DA BACIA DO RIBEIRÃO ARAQUÁ, SÃO PAULO-BR NEOTECTONICS EVIDENCE AND CLIMATE CHANGE ON THE FLUVIAL TERRACE OF BASIN RIBEIRÃO ARAQUÁ, SAO PAULO - BR Souza, André de Oliveira, Universidade Estadual de Campinas, Campinas-São Paulo, Brasil, [email protected] Perez Filho, Archimedes, Universidade Estadual de Campinas, Campinas-São Paulo, Brasil, [email protected]icamp.br RESUMO O trabalho apresenta os resultados das análises realizadas em sedimentos correspondentes aos terraços fluviais da bacia hidrográfica do Ribeirão Araquá. Destaca-se que o trabalho compõem as pesquisas relacionadas à elaboração de uma dissertação de mestrado, a qual objetiva elaborar a geocronologia da dinâmica geomorfológica através da correlação das coberturas superficiais presentes na área em questão. O sistema fluvial estudado está inserido na Bacia Sedimentar do Paraná e compreende dois importantes compartimentos geomorfológicos do estado de São Paulo: a Depressão Periférica Paulista e a Zona de Cuestas, ambas inseridas nos municípios de São Pedro e Charqueadas. Foram analisados, através de datação por Luminescência Opticamente Estimulada (LOE) e granulometria, altos e baixos terraços situados na média e baixa bacia do Ribeirão Araquá; os quais apresentaram idades relacionadas às mudanças climáticas pleistocênicas e holocênicas ocorridas na América do Sul. No entanto, também se constatou evidências de eventos neotectônicos responsáveis pela (re) organização da rede de drenagem da bacia do Ribeirão Araquá; de modo, que é possível que esses eventos também tenham influenciado na dinâmica erosiva e deposicional da área estudada e, sendo assim, na gênese das coberturas superficiais e distribuição espacial dos terraços fluviais. ABSTRACT The paper presents the results of analyzes in sediments corresponding to the fluvial terraces of the river basin of Ribeirão Araquá. This study comprises the research related to the preparation of a master’s degree dissertation, which aims to prepare the geochronology of the geomorphological dynamics through the correlation of surface coatings present in the aforementioned area. The studied river system is inserted in the Paraná Sedimentary Basin and comprises two major geomorphological compartments of São Paulo: Paulista Peripheral Depression and Cuestas Zone, both inserted in the municipalities of São Pedro and Charqueada. High and low terraces located in the middle and lower basin of Ribeirão Araquá were analyzed through dating Optically Stimulated Luminescence (OSL) and particle size analysis, which showed ages related to Pleistocene and Holocene climate changes in South America. However, it was also found evidence of neotectonic events responsible for the (re) organization of the drainage system of Ribeirão Araquá basin; so it is possible that these events have also influenced the erosive and depositional dynamics of the study area and, therefore, in the genesis of surface coverage and spatial distribution of river terraces. Palavras-chave: Geomorfologia; Coberturas Superficiais; Terraços Fluviais; Luminescência Opticamente Estimulada Publicações da Associação Portuguesa de Geomorfólogos, Volume IX 124 Keywords: Geomorphology; Surface Coverings; Fluvial Terraces; Optical Stimulated Luminescence 1. INTRODUÇÃO A paisagem pode ser compreendida a partir de diferentes enfoques associados aos diversos campos do saber dentro das ciências da Terra. No âmbito da ciência geográfica a percepção da paisagem é objeto de estudo inerente dessa ciência que, apesar das diferentes conceituações e enfoques metodológicos, constitui-se como objeto principal de estudo. No presente trabalho, a dinâmica da bacia do Ribeirão Araquá é avaliada sob o prisma dos processos geomorfológicos atuais e ocorridos durante o Quaternário, sobretudo, aqueles relacionados às mudanças climáticas. Do mesmo modo, compreende-se que a inter-relação de sistemas e subsistemas naturais é responsável pela gênese de formas de relevo complexa, bem como das coberturas superficiais espacializadas pela área de trabalho. Salgado-Labouriau (1994), aponta que as glaciações quaternárias representam a característica mais importante desse período, de modo que os longos intervalos de tempo com temperaturas baixas, com duração aproximada de 100 mil anos, se intercalou com tempos mais quentes de duração aproximada de 20 mil anos. Em relação ao Hemisfério Sul e ao território brasileiro, diversos estudos têm apontado para alternâncias de condições climáticas durante o Quaternário (Ab’Saber, 1977; Coltrinari, 1991; Lichte, 1991; Thomas e Thorp, 1995; Scheel-Ybert et. al, 2003). Coltrinari (1991) afirma que as mudanças paleoclimáticas no Hemisfério Sul e, portanto, da América do Sul, acompanharam as tendências das temperaturas globais, mas as diferenças entre as historias paleogeográficas dos referidos hemisférios parecem suficientes para questionar o uso dos modelos gerados no hemisfério norte na sistematização da sequência de mudanças globais quaternárias deste lado do Equador. Assim sendo, este trabalho busca avaliar a influência das mudanças climáticas ocorridas durante o Quaternário na gênese dos terraços da bacia hidrográfica do Ribeirão do Araquá; e para isso, foram utilizadas datação por Luminescência Opticamente Estimulada e análise granulométrica das amostras coletadas em campo. No entanto, é importante ressaltar a analisar os possíveis controles estruturais decorrentes de uma tectônica ressurgente na evolução geomorfológica da área, uma vez que são reconhecidos eventos dessa natureza no estado de São Paulo e em outras partes do território brasileiro. 1.1. Localização e caracterização da área de estudos A área de estudo é delimitada pelas coordenadas longitudinais 47º55’30’’W e 47º45’00’’W; e latitudinais 22º25’30’’S e 22º39’0’’S a qual abarca parte de dois municípios, São Pedro e Charqueada (Figura 1). Após drenar cerca de 279,20 Km² o Ribeirão Araquá deságua no Rio Piracicaba; sendo, portanto, um afluente da margem direita deste rio. A bacia estudada inserese no contato entre dois compartimentos geomorfológicos do estado de São Paulo, a Depressão Periférica Paulista e a Zona de Cuestas, ambos pertencentes à Bacia Sedimentar do Paraná. O curso principal tem aproximadamente 38 km de extensão, cuja orientação é de norte-sul. Suas nascentes estão localizadas na Serra de Itaqueri e Serra de São Pedro. VII Congresso Nacional de Geomorfologia, Geomorfologia 2015 125 São encontradas litologias sedimentares relacionadas às Formações Corumbataí, Pirambóia, Bauru e Itaqueri, além de basaltos vinculados a Formação Serra Geral. Do ponto de vista pedológico, encontram-se Latossolos Vermelho-amarelo nos setores correspondentes ao relevo de cuestas, Neossolos Quartzarênicos e Argissolos Vermelho-amarelo na Depressão Periférica. Figura 1: Mapa de Localização e Geologia da Bacia do Ribeirão Araquá. No âmbito climático, situa-se em região tropical com características úmidas e subquente. Essa configuração climática, que também é regional, possibilita, junto com as características pedológicas, o desenvolvimento de vegetação típica de Cerrado, o Cerrado Paulista. 2. MATERIAIS E MÉTODO O presente trabalho busca integrar de modo sistêmico os resultados provenientes das diferentes metodologias. Foram utilizadas análises granulométricas e datações por LOE de sedimentos relacionados aos altos terraços e baixos terraços presentes na área estudada. No âmbito da granulometria, os materiais coletados em diferentes profundidades foram separados conforme as frações de areia muito grossa, grossa, média, fina, argila e silte, posteriormente, foram classificados de acordo com o triângulo textural proposto pela USDA (1993). Destaca-se que o GPS utilizado na pesquisa possui precisão espacial de 3 metros. As datações foram realizadas em 11 amostras coletadas a partir da inserção, na horizontal, de tubos de PVC de coloração escura (marrom), de aproximadamente 15 centímetros de diâmetro. Os procedimentos laboratoriais foram realizados no Laboratório de Datações sob a supervisão do Dr. Silvio Luiz Miranda Brito.