Autores

Nébias Barreto, H. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)

Resumo

O presente estudo tem por objetivo analisar a morfodinâmica no divisor quádruplo das bacias dos rios Mearim, Itapecuru, Tocantins e Parnaíba localizado no sudoeste do Maranhão. O método aplicado para a análise regional corresponde à determinação de parâmetros morfométricos com a utilização de técnicas de geoprocessamento para a caracterização do relevo. A base de dados espacial utilizada constituiu de dados matriciais do Modelo Digital de Elevação SRTM/TOPODATA, de dados vetoriais temáticos do Projeto SIVAM, cartas topográficas do IBGE e dados fluviométricos da base da ANA. Os resultados morfométricos indicaram pouca diferenciação das características do relevo entre as sub bacias, porém com comportamento erosivo diferenciado quanto ao substrato litológico. A análise da topografia com as unidades geológicas permitiu distinguir quatro patamares regionais denominados de Laterítico (500 a 600m), Arenítico (300 a 500m) Arenítico-Basáltico (400m) e Coluvionar (200 a 300m).

Palavras chaves

Chapadas; Morfometria fluvial; Sudoeste do Maranhão

Introdução

O estado do Maranhão possui grandes bacias hidrográficas e em sua porção sudoeste destaca-se o divisor quádruplo das bacias dos rios Mearim, Itapecuru, Tocantins e Parnaíba (Fig.1). As cabeceiras deste divisor coincidem com a unidade morfoestrutural denominada Pediplano Central do Maranhão (RADAM, 1973). Nesta unidade, tem-se uma paisagem dominada por morfoesculturas, onde se destaca relevo tabuliforme com suas chapadas e mesas seguidas de extensas superfícies de erosão. Esta configuração do relevo remonta às antigas formações da bacia sedimentar do Parnaíba que conferem um caráter peculiar à paisagem regional. A vegetação é uma complexa associação florística que representa a transição entre a floresta amazônica e o cerrado. Nas porções elevadas dos chapadões areníticos, predomina o cerrado de maior extensão regional, enquanto que, nas porções mais rebaixadas ao longo dos rios destacam-se as veredas, com densas aglomerações de palmáceas, como o buriti e o babaçu. O clima quente e semi-úmido com pluviosidade média anual de 1.200mm e temperatura de 28°C (CPRM, 1978), caracteriza-se por duas estações diferenciadas: por uma estação seca (junho a novembro) e; por uma estação chuvosa (novembro a maio) prolongada. As condições climáticas regionais sugerem intenso processo de erosão mecânica uma vez que os rios avançam em direção às cabeceiras onde se distinguem diversas capturas fluviais. Geologicamente, as unidades litológicas presentes na área correspondem às formações da Bacia Sedimentar do Parnaíba de idade Paleozóica. Devido ao longo período de deposição sedimentar e grande diversificação climática, o substrato litológico regional corresponde às formações meso-paleozóicas predominantemente areníticas (Itapecuru, Corda, Sambaíba, Grajaú); aos depósitos detrito-lateríticos terciários (Mioceno-Plioceno); aos basaltos mesozóicos (BAKSI et al, 1997; MARZOLI et al, 1999) da Formação Mosquito e; aos coluviões pleistocênicos. As feições tabulares caracterizam o relevo regional e as porções mais elevadas encontram-se entre 500 a 600 m. Dentre elas, destacam-se as chapadas que ocupam grandes extensões, denominadas de Serra de Itapicuru (190km), Serra das Alpercatas (105km), e Serra da Croeira (75km) e que são esculpidas predominantemente em litologia arenítica. Nas porções mais rebaixadas, tem-se uma espessa camada de coluviões que recobrem as superfícies de erosão. As chapadas caracterizam-se pelas formas de relevo de topos planos e morros cônicos, com altitudes que variam entre 400 e 600 m. O processo intenso de dissecação originou extensas superfícies de erosão a 300 m de altitude e seus respectivos depósitos de tálus que se estendem até as planícies aluviais. Uma das poucas contribuições sobre a geomorfologia do sudoeste maranhense foi descrita por Ab’ Saber (1960). Segundo o pesquisador, o relevo regional caracteriza-se por ser esculpido na borda da bacia do Parnaíba onde se destacam chapadões com altitude máxima que variam de 300 a 500 m. Destacou ainda a transição de um relevo ondulado para um patamar de 300 a 400m, onde surgem os contrafortes fortemente dissecados das chapadas, com estreitamento do vales fluviais e drenagem retangular mal definida. Isso se deve a adaptação da rede de drenagem aos lineamentos estruturais, que por vezes formam pequenos cânions. Além disso, salientou a presença de chapadões basálticos e areníticos-basálticos com grande potencial agrícola. Embora seja uma área de grande extensão, atualmente poucos estudos geomorfológicos (BARRETO et al, 2015) foram realizados, sobretudo no sudoeste maranhense, particularmente no que concerne à caraterização geomorfológica e a morfodinâmica regional. Diante deste quadro, este trabalho tem por objetivo caracterizar o compartimento de chapadas no quádruplo divisor hidrográfico do sudoeste do Maranhão, a partir da análise conjunta de parâmetros morfométricos, das características geológicas e estruturais.

Material e métodos

Para a análise da dinâmica no quádruplo divisor hidrográfico utilizou-se o método de morfometria fluvial que se baseia na geração de variáveis quantitativas de uma bacia hidrográfica. O método tem sido amplamente utilizado nas investigações geomorfológicas visando a interpretação do relevo desde sua concepção metodológica, atribuída a Horton (1945). Uma vez que os cursos d’água constituem um dos principais agentes do processo de esculturação da paisagem, o estudo da relação da fisiografia da bacia e seu comportamento hidrológico permitem compreender os processos fluviais e as formas resultantes (GUERRA & CUNHA, 1994). Neste sentido, Christofoletti (1969) evidencia que a drenagem se encontra especialmente vinculada, como fator analítico, a outro elemento fisiográfico e geomorfológico de grande importância: a erosão. Portanto, a morfometria fluvial auxilia em inúmeros aspectos a abordagem analítica do relevo. Nesta perspectiva, com base em documentos cartográficos de maior precisão é possível extrair as características morfométricas de uma bacia hidrográfica. Para isso, no âmbito deste trabalho foram selecionados e utilizados os principais documentos disponíveis da área de estudo, como a base cartográfica digital do Projeto SIVAM da Amazônia Legal (IBGE, 2005), em escala 1:250.000. Trata-se de uma base de dados espaciais aprimorada a partir da base cartográfica do Projeto RADAM, em escala 1:1.000.000. Foram utilizados dois planos de informação do Projeto SIVAM: (i) básico: hidrografia e planimetria (curvas de nível e pontos cotados); (ii) temático: geologia e lineamentos estruturais. Os parâmetros morfométricos foram calculados por meio das imagens de radar com resolução espacial de 30m do projeto TOPODATA/INPE (2008) e processados no Sistema de Informação Geográfica ArcGIS 10.3.1. Os dados de vazão dos principais cursos d’água que drenam as cabeceiras foram adquiridos por meio do banco de dados Hidroweb da Agência Nacional de Águas (ANA), contemplando série histórica mais recente disponível na base de dados, o período de 2000 a 2007. As estações fluviométricas localizam-se numa posição à jusante das cabeceiras, contudo a área de cobertura abrange as sub bacias estudadas, mostrando o comportamento hidrológico regional. Para a análise morfométrica foi realizada a preparação da base cartográfica regional por meio dos seguintes procedimentos: (i) com auxílio das cartas topográficas do IBGE em escala 1:50.000 e com a base planimétrica do Projeto SIVAM, delimitou-se as sub bacias e a rede de drenagem das cabeceiras do divisor das quatro bacias; (ii) no ArcGIS 10.3.1, mediu-se o comprimento do rio principal e dos respectivos afluentes e a área da bacia hidrográfica; (iii) por meio da análise do Modelo Digital de Elevação onde foram calculados os respectivos parâmetros segundo Strahler (1977) e Christofoletti (1969): Área da bacia (A): refere-se a toda área drenada (em km2) pelo conjunto do sistema fluvial; Altitude máxima e Altitude mínima: ponto mais alto e mais baixo da bacia, com base na análise das estatísticas das imagens de radar; Amplitude altimétrica máxima da bacia (H): diferença altimétrica entre a altitude máxima e mínima do divisor topográfico; Declividade (D): calculada a partir do modelo digital de elevação; Índice de Rugosidade (Ir): Ir = H x Dd, onde H é a amplitude altimétrica e Dd é a densidade de drenagem. Relação de Relevo (Rr): Rr= H/Lh, onde H é amplitude altimétrica máxima da bacia e Lh o comprimento da bacia; Densidade de drenagem (Dd): Dd = L/A, onde Dd é a densidade de drenagem, L é o comprimento total em km de cursos d’água e A é a área da bacia e; Perfis longitudinais: gerados a partir do modelo digital de elevação. Por fim, foram realizados trabalhos de campo com o objetivo de consolidar a interpretação e análise dos resultados regionais por meio da coleta de informações. As atividades de campo foram realizadas em dois períodos: na estação úmida (fevereiro/2015) e na estação seca (agosto/2015).

Resultado e discussão

A área de estudo compreende o divisor hidrográfico de quatro grandes bacias hidrográficas: Tocantins, Mearim, Parnaíba e Itapecuru. Situa-se na porção sudoeste maranhense entre as coordenadas geográficas 6° 19’ 00” e 7° 30’ 00” de latitude sul e 46° 56’00” e 45° 18’ 00” de longitude oeste, numa área total de 33.935 km². A sudoeste limita-se com o Parque Nacional da Chapada das Mesas e, à nordeste com o Parque Estadual do Mirador. A partir da análise dos mapas temáticos, do Modelo Digital de Elevação e dos parâmetros morfométricos das vinte duas bacias localizadas nas cabeceiras, apresenta-se a seguir os resultados obtidos. Conforme a variação altimétrica regional (Figuras 1 e 2) e a distribuição das litologias (Figura 3), foram definidos três patamares altimétricos e um sub patamar altimétrico na área de estudo: i) o Patamar Laterítico (PL), de 500 a 600m, que corresponde aos remanescentes da Serra de Itapicuru (NE-SW) com 100 km extensão, da Serra das Alpercatas (ENE-WSW) que perfaz 90km, e da Serra da Croeira (NW-SE). As chapadas são sustentadas pela presença de depósitos eluviais, coluviais e colúvio-aluviais laterizados que formam uma cobertura rígida responsável pela resistência deste compartimento à erosão. Contudo, a presença de capturas fluviais mostra que, embora seja um patamar mais preservado, existe um avanço da drenagem em direção às cabeceiras, mostrando a tendência de fragmentação destes compartimentos em segmentos menores, como já verificado no limite hidrográfico entre a bacia do Itapecuru e as bacias do rio Mearim (Serra das Alpercatas) e Parnaíba (Serra Vermelha e Chapada do Alegre). ii) ao Patamar Arenítico (PA), que varia de 300 a 500m que corresponde às áreas de ocorrência das formações Sambaíba, que varia de 300 a 400m, e a Corda e Itapecuru em nível altimétrico superior, variando de 400 a 500m. A Formação Sambaíba são arenitos creme-claros, esbranquiçados a branco, com delgados níveis finos a médios e estratificação cruzada. A formação Corda (Jurássico Superior) são arenitos constituídos de sedimentos vermelhos predominantemente arenosos. Itapecuru arenitos e siltitos avermelhados de ocorrência predominante na bacia do rio Itapecuru. ii.a) Patamar Arenítico-Basáltico (PAB): de 400m e que corresponde a um dos maiores derrames basálticos (Formação Mosquito) da bacia do Parnaíba, com maior expressão nas cabeceiras das bacias do rio Mearim, Tocantins e Parnaíba intercalados com arenitos da Formação Corda e Sambaíba. Destaca-se como patamar intermediário do Patamar Arenítico, com uma superfície de contato irregular que foi afetada por tectônica distensiva (falhas normais) que deslocou blocos de arenitos e os posicionou topograficamente no mesmo nível dos basaltos (BALLÉN, 2013). iii) Patamar Coluvionar (PC): de 200 a 300m corresponde às extensas superfícies de erosão que se estendem do sopé das escarpas das chapadas até os vales fluviais. São colúvios areno-siltosos laterizados pleistocênicos que formam uma grande superfície de topografia horizontal com baixo desnível altimétrico. As evidências do processo acelerado de dissecação fluvial aparecem principalmente nas cabeceiras do Mearim e Parnaíba onde os vales encontram-se entulhados de sedimentos. Os parâmetros morfométricos (Figura 4) nas cabeceiras do grande divisor mostram interflúvios constituídos de topos aplainados e baixa declividade (3,6° a 5,1°) das bacias. A amplitude altimétrica média é de 220,9m e devido à pequena variação altimétrica regional observa-se que o processo de dissecação fluvial esculpiu e modelou grande parte do relevo das bacias do rio Tocantins e do rio Mearim, seguida do rio Parnaíba. Em contrapartida, a bacia do rio Itapecuru sustenta os maiores patamares altimétricos e os testemunhos regionais mais representativos. O índice de rugosidade (0,11 a 0,21) e a relação de relevo (11,6 a 15,3) apresentaram resultados pouco representativos para a área, em virtude da suavidade do relevo e da baixa amplitude altimétrica. Nas cabeceiras da bacia do Mearim esse processo é evidenciado pela transição de relevo tabular para colinoso, com substrato litológico (Figura 4) predominantemente basáltico (52%), devido à Formação Mosquito, e arenítico (43,4%). A ocorrência regional da cobertura laterítica restringe-se à Serra Negra (S-N), remanescente cujo topo é sustentado pela cobertura detrito- laterítica, o que mantém este compartimento com nível altimétrico acima de 500m. Contudo, a paisagem dissecada do alto da bacia mostra atuação de processos erosivos intensos na área que pode ser explicada pela maior susceptibilidade da conjunção litológica da Formação Mosquito e dos seus contatos erosivos, na base e no topo, com as formações Sambaíba e Corda. Na bacia do rio Tocantins, predominam grandes superfícies de erosão do Patamar Coluvionar e as formas tabulares mesas e buttes, esparsas e pouco extensas, sustentadas pelo arenito Sambaíba, do Patamar Arenítico. Em contraposição às demais bacias, não há ocorrência de cobertura laterítica nas cabeceiras do Tocantins. Litologicamente, assemelha-se à bacia do Mearim com ocorrência de 65,1% de basaltos e 26,9% de arenitos, sobretudo da Formação Corda (21,1%). Configura-se como uma bacia que já perdeu grande volume de sedimentos com paisagem modelada pelo pacote coluvionar. A bacia do Parnaíba configura-se numa posição intermediária em termos de padrão de dissecação em relação às demais por ainda apresentar alguns testemunhos. Os arenitos (43,5%) e basaltos (31,6%) posicionam-se nas cabeceiras enquanto as coberturas detrito-lateríticas (10%) são mais representativas à jusante das cabeceiras. O divisor com a bacia do Itapecuru apresenta escarpas entalhadas por nascentes onde processos de recuo de nascentes promoveram o desenvolvimento de capturas entre as duas bacias. A bacia do Itapecuru destaca-se com maior ocorrência de cobertura detrito- laterítica (25,9%) em relação às demais bacias e, com 39,7% de arenitos, sobretudo da Formação Itapecuru (28,5%), 28,6% de coluviões pleistocênicos e menor ocorrência de basaltos (5,9%). A oeste, a bacia do rio Itapecuru mantém-se ainda com o maior remanescente de chapada que corresponde ao Patamar Arenítico, diferenciando-se das demais em resistência à erosão principalmente em relação aos cursos d’água da Serra de Itapecuru. A área das bacias varia entre 42 a 196 km². A densidade de drenagem varia entre 0,52 a 0,98 km/km² e revela-se de baixa a média, conforme Vilella et al (1975). Contudo, a bacia do rio Tocantins que representa o nível de base regional destaca-se com a maior densidade de drenagem (0,98 km/km²) e seu afluente, rio Farinha, apresenta a maior vazão (70,9 m³/s) em relação às demais bacias (17,3 a 28,4 m³/s). Os dados de vazão do rio Farinha bem como a densidade de drenagem evidenciam a capacidade de transporte de um dos principais afluentes do médio Tocantins. Isso reflete o padrão de dissecação do relevo dessa bacia com elevações arrasadas e baixas com alguns testemunhos concentrados ao sul, como visualizado no Modelo Digital de Elevação (Figura 1). A rede de drenagem é amplamente influenciada por fatores estruturais (Figura 3) devido à ocorrência de falhas tectônicas na área que muitas vezes coincide com os vales fluviais. Os grandes rios apresentam-se largos com fundo aplainado e vales entulhados de sedimentos, como os rios Itapecuru, Alpercatas, Mearim, Grajaú e Farinha. Além disso, o clima úmido marcado por estação chuvosa prolongada sugere intenso processo de dissecação mecânica uma vez que os rios avançam em direção às cabeceiras onde se distinguem diversas capturas fluviais.

Figura 1

Modelo Digital de Elevação

Figura 2

Perfis Longitudinais Regionais

Figura 3

Unidades Geológicas Simplificadas

Figura 4

Parâmetros morfométricos e litologia das cabeceiras do divisor hidrográfico

Considerações Finais

A análise morfométrica mostrou que nas cabeceiras do grande divisor as características do relevo não se alteram muito entre as bacias. Contudo, a análise comparativa das principais formações litológicas e a variação altimétrica demonstrou o comportamento diferenciado sobretudo da cobertura detrito-laterítica e das formações areníticas frente ao processo de erosão. A medida que se atinge o patamar inferior, denominado de Arenítico- Basáltico, inicia-se gradualmente a transição das formas tabulares para colinas suavizadas e abauladas e intensifica-se o processo erosivo em virtude da interposição de sucessões sedimentares e basaltos. E no patamar Coluvionar, acumulam-se sedimentos oriundos de todo o processo de desmantelamento das coberturas lateríticas frente ao recuo de escarpas areníticas e avanço das cabeceiras. Outro fenômeno que evidencia a morfodinâmica do relevo e o potencial erosivo regional é a ocorrência de inúmeras capturas fluviais nas cabeceiras, resultantes do processo de erosão remontante com incisão de vales fluviais notavelmente adaptados aos lineamentos estruturais. Dessa forma, processos morfogenéticos atuantes modificam o relevo regional do divisor quádruplo do sudoeste do Maranhão, com entalhamento fluvial diferenciado perante as condições litológicas, esculpindo e promovendo a compartimentação dos grandes testemunhos.

Agradecimentos

Ao CNPq pelo financiamento do projeto de pesquisa 446857/2014-9.

Referências

AB’SABER, A.N. Contribuição à geomorfologia do Maranhão. Notícia Geomorfológica, Campinas. vol. 3. n.5. p.35-45. 1960.
BAKSI, K.A and ARCHIBALD. Mesozoic igneous activity in the Maranhão province, northern Brazil: 40Ar/39Ar evidence for separate episodes of basaltic magmatism. Earth and Planetary Science Letters 151, 1997. 139-153.
BALLÉN, O. A.R., GÓES, A. M., NEGRI, F.A., MAZIVIERO, M.V., TEIXEIRA, V. Z. S. Sistema eólico úmido nas sucessões sedimentares da Formação Mosquito, Jurássico da Província Parnaíba, Brasil. Brazilian Journal of Geology. 43 (4): 695-710. 2013.
BARRETO, H. N. ; SILVA, J. P.; PEREIRA, E.D., SANTOS, J.H. Chapada das Mesas: Unknown Geomorphological Heritage. In: Landscapes and Landforms of Brazil. Springer. 2015.
CHRISTOFOLETTI, A. Análise Morfométrica de bacias. Notícias Geomorfológicas, Campinas, 9 (18). 1969. pag. 35-64
GUERRA, A. J. T. & CUNHA, S. B. da. Geomorfologia: Uma Atualização de Base e Conceitos. Rio de Janeiro/RJ, Ed. Bertrand Brasil, 1994.
HORTON, R.E. Drainage basin characteristics. Trans. Amer.Geophys. Union, v.13. 1932. pg.350-361.
IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística). (2000a). Mapa geológico da
Amazônia Legal. Rio de Janeiro, RJ. Escala 1:250.000. Disponível em formato shapefile:
<http://downloads.ibge.gov.br/downloads_geociencias.htm> Acesso em: Agosto de 2010.
______. (2000b). Mapa geomorfológico da Amazônia Legal. Rio de Janeiro, RJ. Escala
1:250.000. Disponível em formato shapefile:
<http://downloads.ibge.gov.br/downloads_geociencias.htm. Acesso em: Agosto de 2010.
INPE. Topodata: Guia para Utilização de Dados Geomorfológicos Locais. In: Projeto de Produtividade em Pesquisa “Modelagem de dados topográficos SRTM”. 2008. INPE-15318-RPQ/818. Disponível em: <http://mtc-m18.sid.inpe.br/col/sid.inpe.br/mtc-m18@80/2008/07.11.19.24/doc/publicacao.pdf> acessado em: 18/08/‎2014 às ‏‎09:12hs.
MARZOLI, A., RENNE, P.R., PICIRILLO, E.M., ERNESTO, M., De MIN, A.. Extensive 200-million-year-old continental flood basalts of the Central Atlantic Magmatic Province. Science 284, 616–618. 1999.
RADAM. Levantamento de Recursos Naturais. Folha SB.23 Teresina e parte da Folha SB.24 Jaguaribe. Vol.2.1973.
STRAHLER, A. N. Geografía Física. 3a Ediciones Omega S.A. Barcelona.1977.
VILLELA, S. M.; MATTOS, A. Hidrologia aplicada. São Paulo: McGraw-Hill, 1975