Autores
Chueng, K.F. (UFF) ; Coe, H.H.G. (UERJ/UFF) ; Augustin, C.H.R.R. (UFMG) ; Macário, K. (UFF) ; Vasconcelos, A.M.C. (UFVJM)
Resumo
A Serra do Espinhaço Meridional (SdEM) constitui uma zona de deformação tectônica Mesoproterozóica que limita o sudeste do Cráton do São Francisco e estende-se por cerca de 300 km na direção N-S. Uma das características mais comuns neste maciço é a ocorrência de afloramentos de quartzito, que formam um conjunto de serras, dando-lhes um platô como paisagem. Esses afloramentos são intercalados por rampas alúvio-coluviais localizadas na baixa de topografia, ocorrendo de forma indiscriminada em diferentes níveis topográficos. O objetivo deste trabalho é contribuir para a compreensão dos processos geomorfológicos que levaram à formação de sequências alúvio-coluviais próximas a afloramentos de quartzito, na região do Espinhaço Meridional, através da inferência de variações climáticas, utilizando fitólitos e isótopos do carbono. Essas inferências são relevantes para se compreender o desenvolvimento de formas de relevo em domínios de quartzito em áreas úmidas tropicais
Palavras chaves
Rampas alúvio-coluviais; Fitólitos; Isótopos de carbono
Introdução
A Serra do Espinhaço Meridional (SdEM) constitui uma zona de deformação tectônica Mesoproterozóica que limita o sudeste do Craton do São Francisco. A SdEM estende-se por cerca de 300 Km na direção N-S, desde o Quadrilátero Ferrífero até a região de Olhos d'Água e é edificada essencialmente por litologias do Supergrupo Espinhaço (principalmente rochas quartzíticas) (ALMEIDA ABREU, 1995). Os afloramentos de quartzito são intercalados por superfícies relativamente planas e arenosas, localizadas na baixa de topografia, ocorrendo de forma indiscriminada em diferentes níveis topográficos. A ocorrência de sequências alúvio-coluviais, com a presença de camada argilo-orgânica, é bastante comum na Serra do Espinhaço Meridional. Esses sedimentos, que já foram datados por C14 como sendo do final do Pleistoceno, foram encontrados em um anfiteatro, enterrados por cobertura relativamente espessa de colúvio pedogenizado, formado por material de granulometria mais grossa do que a encontrada nas sequências argilo-orgânicas (AUGUSTIN, 2009). Alguns trabalhos de reconstituição paleogeomorfológica da área e a evolução do seu relevo no final do Pleistoceno Superior/Holoceno já foram realizados (AUGUSTIN, 1995a, 1995b, 2009, 2011,2014), lançando luz sobre aspectos climáticos e de desenvolvimento do sistema vertente-solo no passado recente na área. No entanto, ainda há lacunas na compreensão mais ampla sobre a cobertura vegetal e aspectos climáticos prevalecentes durante a deposição dos sedimentos mais recentes. Para responder a essas questões é importante a realização de análises complementares, como forma de entender as alterações climáticas pelas quais a mesma passou e seus efeitos sobre o modelado e a cobertura vegetal. O objetivo deste trabalho é contribuir para a compreensão dos processos geomorfológicos que levaram à formação de sequências alúvio-coluviais próximas a afloramentos de quartzito, na região do Espinhaço Meridional, através dos indicadores fitólitos e isótopos de carbono. Os fitólitos são partículas microscópicas de opala que se formam por precipitação de sílica amorfa entre e no interior de células de diversas plantas vivas (PIPERNO, 1985), como resultado de um processo de biomineralização por mediação da matriz orgânica, no caso as plantas (COE et al., 2014). São bons proxies para estudos paleoambientais, preservando-se bem sob condições oxidantes, como nos solos, além de serem capazes de identificar variações no estresse hídrico e no grau de aridez sofridos pelas gramíneas, abundantes na área de estudo. Seu estudo é útil para se compreender a evolução de uma vegetação em relação com as condições bioclimáticas (COE, 2009). As análises dos isótopos estáveis de carbono (δ13C) permitem distinguir vegetação de tipo C3 (principalmente lenhosas) ou C4 (gramíneas) e são complementares às análises fitolíticas. Na região do Espinhaço Meridional, foram selecionadas três áreas: Área 1- entre Guinda e Diamantina; Área 2- Chapadinha-Gouveia e Área 3 - Morrinhos. Em cada uma delas foi realizado um transecto em rampa deposicional e amostrados quatro perfis de solo, num total de 12 perfis e 45 amostras. Os resultados dessas análises foram interpretados por perfis e por áreas, a fim de observar as tendências e associá-las aos processos geomorfológicos atuantes em cada área. Em seguida, as três áreas foram comparadas a fim de reconstituir as condições paleobioclimáticas nessa região do Espinhaço Meridional.
Material e métodos
Foi elaborado um mapeamento geomorfológico utilizando fotos aéreas (escala 1:28.000 - voo Cruzeiro do Sul, 1979) para a identificação de rampas colúvio-aluviais. Com base nessa identificação, foram realizados três trabalhos de campo para a amostragem em áreas representativas. Foram identificados perfis-modelo das rampas deposicionais para se selecionar, com base na forma e no contexto geomorfológico, os que melhor representam um padrão na área. No campo procedeu-se à identificação e análise dos sítios geomorfológicos, conforme metodologia desenvolvida por Wright (1973) e aplicada por Augustin (1979; 1985; 1995b), a partir de medidas ao longo de um transecto nas rampas escolhidas. As rampas foram topografadas, com eixo perpendicular às curvas de nível, do topo para a base, com espaçamentos regulares de 20 em 20 metros. A análise das medidas de declividade possibilitou a identificação dos sítios geomorfológicos e, com isto, a compartimentação das rampas. Em cada perfil de solo foram coletadas quatro amostras representativas de discordância em cada sequência. Após os trabalhos de campo para a coleta de amostras de solo e sedimentos, as mesmas foram levadas para análises laboratoriais para a extração de fitólitos e análises físico-químicas do material coletado dos perfis de controle, de microscopia para a quantificação e classificação dos fitólitos para posterior cálculo dos índices fitolíticos. As análises granulométricas seguiram o método da pipeta proposto pela EMBRAPA (1997). A extração em laboratório dos fitólitos dos sedimentos foi realizada em parte no LAGEMAR/UFF e parte no LABGEO/FFP. Para tal, seguimos o Protocolo de Extração de Fitólitos de Sedimentos e Solos adaptado daquele utilizado pela equipe do Prof. Dr. Mauro Parolin, da Universidade Estadual do Paraná (UNESPAR), campus de Campo Mourão. A identificação dos tipos de fitólitos seguiu a nomenclatura do ICPN (Código Internacional de Nomenclatura de Fitólitos), de Madella et al. (2005). Foram contados os fitólitos com significação taxonômica (classified phytoliths) e os fitólitos sem significação taxonômica (unclassified phytoliths) e em seguida foi realizado o cálculo dos índices fitolíticos. Foram utilizados os isótopos estáveis de carbono como forma de complementar os resultados das análises fitolíticas. A determinação de concentração de carbono orgânico e de δ13C foi realizada no Laboratório de Isótopos Estáveis - CENA/USP, através do analisador elementar Carlo Erba modelo EA 1110, acoplado a um espectrômetro de massa, com um limite de detecção de 0,03%. As datações por 14C-AMS em 8 amostras selecionadas das três rampas deposicionais estudadas foram grafitizadas no Laboratório de Radiocarbono (LAC) do Instituto de Física da UFF e datadas na University of Georgia, EUA, através de um acelerador de partículas CAIS 0.5 MeV. As idades obtidas foram posteriormente calibradas pelo programa OxCal. A primeira área de estudo localiza-se na região entre Guinda e Diamantina em uma rampa próxima à localidade de Guinda, sendo cortada pela MG 259, que liga Curvelo a Diamantina, MG. Foi realizado um transecto na primeira parte antes da estrada e sua continuação após a estrada. Foram coletados 4 perfis de solo ao longo do 1º transecto (T1P1, T1P2, T1P3 e T1P4) A segunda área de estudo localiza-se na região de Chapadinha (Gouveia), próximo ao Vilarejo de Cuiabá. Foram coletados 4 perfis de solo em uma rampa ao longo do 2º transecto (T2P1, T2P2, T2P3 e T2P4). A terceira área de estudo localiza-se em Morrinhos, São João da Chapada. Foram coletados 4 perfis de solo em uma rampa ao longo do 3º transecto (T3P1, T3P2, T3P3 e T3P4).
Resultado e discussão
É possível identificar, com base na análise de todos os dados apresentados,
que a rampa localizada entre Guinda e Diamantina encontra-se em uma vertente
na qual a declividade e as características da lito-estratigrafia das rochas
são os principais fatores envolvidos na evolução das formas de relevo e nas
condições da cobertura vegetal pretérita e mesmo atual, onde predominam os
processos de lixiviação do solo e erosão laminar. A partir dos acamamentos,
a própria estrutura das rochas favorece o direcionamento da água e dos
sedimentos. Além disso, a ação antrópica (cortes de estrada e remoção de
materiais) influencia diretamente o perfil T1P3 e indiretamente os outros
perfis ao longo do transecto.
As tendências observadas na 1ª área mostraram que, em geral, não houve
grandes mudanças no tipo de cobertura vegetal ao longo do tempo. O índice de
densidade arbórea é baixo, característico de vegetação de campos, e diminui
com a profundidade. Já o estoque de fitólitos não segue o padrão normal de
diminuição com a profundidade, possivelmente relacionado à topografia, já
que o gradiente hidráulico acentuado influencia as características do
material, e a granulometria, que influencia a acumulação dos fitólitos.
Outras análises, como o índice Bi (estresse hídrico), que se mostrou elevado
em todos os perfis, e os isótopos estáveis de carbono (ẟ13C) confirmaram
essas tendências. Vale lembrar que, nos quatro perfis analisados há
ocorrência de uma quantidade significativa de espículas de esponjas
(megascleras), indicando a permanência de água ao longo de toda a rampa
deposicional. Essas espículas encontram-se sua maioria quebradas, assim como
os fitólitos, que estão bastante alterados, indicando que os processos
erosivos são muito intensos nessa área (Figura 1).
As tendências observadas em Chapadinha (Área 2) mostram que os estoques de
fitólitos são maiores do que na Área 1 e seguem o padrão normal de
diminuição com a profundidade. A granulometria, comparada com a primeira
área, é mais fina e o gradiente hidráulico é menos acentuado do que o da
rampa de Guinda, o que interfere no processo de remobilização dos
sedimentos. Os valores do índice de densidade arbórea, com exceção do perfil
T2P4, são muito baixos e variam pouco entre os perfis, indicando que não
ocorreram mudanças significativas na vegetação, sendo semelhante a atual
(campo rupestre). A granulometria mais fina talvez possa explicar estoques
de fitólitos superiores aos da Área 1. Outras análises, como índice Bi
(estresse hídrico), apresentaram valores altos em todos os perfis. Os
isótopos estáveis (ẟ13C) indicam mistura de plantas C3 e C4, com predomínio
de C4 (gramíneas), com exceção do T2P4, em que o sinal isotópico indica
mistura com predomínio de plantas C3, em concordância com os resultados do
índice D/P, que mostrou maior presença de lenhosas nesse perfil. Os
fitólitos, como na área anterior, também se apresentaram alterados. Foram
encontradas pouquíssimas espículas de esponja, e em apenas dois perfis,
indicando uma menor permanência da água ao longo da rampa. No T2P2, as
espículas não foram encontradas em todas as camadas, sugerindo que estejam
ligadas a variações do lençol freático. No T2P4, apesar da pequena
quantidade, foram encontradas em todas as camadas, já que este perfil se
localiza próximo ao ribeirão.
A análise dos dados indica que os processos de encosta são menos atuantes
nesta área. As variações de materiais, bem como da declividade e a datação
do 14C permitem interpretar que essas alterações foram lentas, e ocorreram
em decorrência da incisão do vale do ribeirão Chapadinha. Essa dinâmica,
além de ter influenciado na remobilização dos sedimentos, também alterou as
condições de nível freático (Figura 2).
As tendências observadas em Morrinhos (Área 3) mostraram que ocorre uma
grande estabilidade em termos de dinâmica geomorfológica, o que favorece a
atuação da pedogênese em detrimento da remobilização dos materiais. A
declividade indica a suavização da vertente, com poucas rupturas.
Podemos observar que os estoques de fitólitos foram influenciados em grande
parte pela granulometria, que apresenta proporção relevante de areia média.
Não houve mudanças significativas na vegetação. O índice de densidade
arbórea (D/P), como nas áreas anteriores, apresenta-se baixo e com tendência
à abertura maior da vegetação (mais gramíneas, menos lenhosas) nas camadas
mais profundas. Vale considerar que nesta área observamos uma vegetação mais
diversa, com maior presença de lenhosas do que nas áreas anteriores onde a
presença de gramíneas é predominante, e os processos de percolação da água e
gradiente hidráulico interferirem de forma diferenciada nos sedimentos. Os
resultados de outras análises, como o índice Bi, que é menos elevado do que
nas áreas anteriores, revelam um ambiente menos dinâmico, propiciando um
maior desenvolvimento da vegetação nesta rampa deposicional (Figura 3).
Os isótopos estáveis (ẟ13C) indicaram o predomínio de plantas C4, com
exceção do último perfil (Perfil T3P4), onde o sinal isotópico sofre
empobrecimento em relação aos demais e com a profundidade, indicando mistura
com tendência para plantas C3. Nesta área os fitólitos se encontram mais bem
preservados e, apesar do predomínio de fitólitos de gramíneas mais robustos
(tipo bulliform), também foram encontrados em grandes quantidades fitólitos
mais frágeis, do tipo short-cells. As análises indicam o predomínio de
cerrado desde os 6.038 anos cal AP. Não há presença de espículas de
espículas de esponjas, o que era esperado, considerando que não é uma área
próxima a canal fluvial.
Nas três áreas estudadas, os resultados fitolíticos e isotópicos não
indicaram nenhuma grande mudança no tipo de vegetação ao longo do tempo,
embora tenha se verificado variações ao longo das vertentes. Em Guinda e
Morrinhos, os estoques de fitólitos não seguem o padrão de diminuição com a
profundidade, variando conforme a granulometria. Em Chapadinha, os estoques
diminuem com a profundidade. Os índices D/P foram sempre baixos (0,06 a
0,29) e os índices Bi bastante elevados (75 a 94% nas Áreas 1 e 2, 48 a 84%
na Área 3). Nas Áreas 1 e 2, os fitólitos se apresentam com elevado grau de
alteração, indicando que os processos erosivos são intensos. Na Área 3, os
fitólitos se mostraram preservados, indicando uma maior estabilidade
geomorfológica. Nas três áreas, predominam os tipos de fitólitos produzidos
pelas gramíneas, sobretudo os bulliform parallelepipedal e cuneiform. Na
Área 3, apesar do predomínio do tipo bulliform, também foram encontrados
fitólitos dos tipos bilobate, polylobate, cross e trapeziform,
característicos de Poaceae e também foram observados fitólitos do tipo
globular granulate. As análises de δ13C indicam uma vegetação aberta, com
predomínio de gramíneas, principalmente do tipo C4. Outra tendência
observada em todas as áreas foi a de redução da presença de lenhosas em
profundidade (em torno de 5700 anos cal AP). As análises indicam o
predomínio de cerrado desde os 6.038 anos cal AP, corroborando resultados
obtidos com outros estudos fitolíticos em áreas próximas (AUGUSTIN et al.,
2014; BARROS et al., 2016).
Estoque de fitólitos, Índice D/P e Granulometria do Transecto 1
Estoque de fitólitos, Índice D/P e Granulometria do Transecto 2
Estoque de fitólitos, Índice D/P e Granulometria do Transecto 3
Considerações Finais
Foi possível observar, a partir da análise de três rampas deposicionais (Guinda/Diamantina, Chapadinha e Morrinhos), que os processos geomorfológicos atuaram de forma distinta. Em Guinda, os processos de lixiviação do solo e erosão laminar, somados aos fatores da declividade e às características da lito-estratigrafia das rochas, foram condicionantes para a evolução do relevo. Em Chapadinha, o processo de incisão do vale do ribeirão Chapadinha influenciou diretamente na dinâmica da vertente, interferindo na remobilização dos sedimentos e alterações do nível freático. Em Morrinhos, as condições de estabilidade contribuíram para a atuação da pedogênese e para formação de cobertura vegetal mais desenvolvida. Nas três áreas estudadas, os resultados fitolíticos e isotópicos não indicaram nenhuma grande mudança no tipo de vegetação ao longo do tempo, embora tenha se verificado variações ao longo das vertentes. Em todos os perfis foi registrada uma vegetação aberta, com predomínio de gramíneas, principalmente do tipo C4. As diferenças quanto à maior ou menor presença de lenhosas foram mais observadas entre as amostras mais superficiais dos perfis de um mesmo transecto, ou de uma área para outra, do que propriamente ao longo de cada perfil. As análises indicam o predomínio de cerrado desde os 6.038 anos cal AP. A análise fitolítica associada à Geomorfologia se mostrou bastante eficaz na compreensão da evolução da paisagem e de mudanças ambientais.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), pela bolsa de Mestrado, e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) pelo financiamento do projeto de pesquisa.
Referências
ALMEIDA ABREU, P.A. O Supergrupo Espinhaço da Serra do Espinhaço Meridional Minas Gerais: o rifte, a bacia e o orógeno. Geonomos 3(1): 1-18. 1995
AUGUSTIN, C.H.R.R. Geoökologische Studien im südlichen Espinhaçogebirge bei Gouveia, Minas Gerais, Brasilien unter besonder Berücksichtigung der Landschaftsentwicklung. 294f. Tese de Doutorado em Ciências Naturais, Departamento de Geografia, Johann Wolfgang Goethe Universität, Frankfurt a. Main, Alemanha, 1995a.
AUGUSTIN, C.H.R.R. Aspectos geomorfológicos da região de Gouveia, Espinhaço Meridional, MG. In: Boletim do VIII Simpósio de Geologia de Minas. Gerais. Diamantina, Sociedade Brasileira de Geologia, v. U, p. 3-4, 1995b.
AUGUSTIN, C. H. R. R. Geodinâmica Quaternária no Espinhaço Meridional - MG. Belo Horizonte: UFMG: 32 p. 2011.
AUGUSTIN, C. H. R. R.; FONSECA, B. M.; ROCHA, L. C. Mapeamento geomorfológico da Serra do Espinhaço Meridional: primeira aproximação. Geonomos, Belo Horizonte – MG, 19 (2), p. 50-69, 2011.
AUGUSTIN, C.H.R.R.: COE, H.H.G.: CHUENG, K. F.: GOMES, G.G. Anaçysis of geomorphic dynamics in ancient quartzite landscape using phytolith and carbon isotopes, Espinhaço Mountain Range, Minas Gerais, Brazil. Gèomorphologie: relief, processus, environment, 4, p. 355-376. 2014.
BARROS, L.F.P., COE, H. H., SEIXAS, A. P., MAGALHÃES, A. P., MACARIO, K. C.D. Paleobiogeoclimatic scenarios of the Late Quaternary inferred from fluvial deposits of the Quadrilátero Ferrífero (Southeastern Brazil). Journal of South American Earth Sciences. v.67, p.71 - 88, 2016.
COE, H. H. G. Fitólitos como indicadores de mudanças na vegetação xeromórfica da região de Búzios/Cabo Frio, RJ, durante o Quaternário. Tese de Doutorado: UFF, Universidade Federal Fluminense, Niterói, 2009.
COE, H. H. G., OSTERRIETH, M. L., HONAINE, M. F. Phytoliths and their applications In: Synthesis of some phytolith studies in South America (Brazil and Argentina).1 ed.New York : Nova Science Publishers, v.1, p. 1-26, 2014.
PIPERNO, D. R. Phytolith analysis and tropical paleo-ecology: Production and taxonomic significance of siliceous forms in new world plant domesticates and wild species. Review of Palaeobotany and Palynology, v. 45, n.3-4, p. 185-228, 1985.