Autores

Silva, F.P. (UFRJ) ; Silva, T.M. (UFRJ) ; Marques Neto, R. (UFJF)

Resumo

Com intuito de identificar a estruturação tectônica e mecanismos erosivos da bacia hidrográfica do rio Xopotó, caracterizada por planaltos escalonados e expressiva diversidade geomorfológica, a presente investigação se pautou na integração dos mapas de superfície de base e de gradiente hidráulico. Como resultados foram identificados quatro domínios morfotectônicos a partir das isobases, dados por setores caracterizados por divisores de drenagem com diferentes potenciais erosivos: aqueles situados nos compartimentos mais elevados, no limite com a bacia do rio Doce, que congrega tímidos potenciais erosivos em detrimento ao imponente avanço erosivo observado ao longo das escarpas do planalto mais rebaixado. O mapa de gradiente hidráulico corrobora com estas informações, evidenciando avanço das escarpas erosivas planálticas em direção ao seu interior.

Palavras chaves

superfície de bases; gradiente hidráulico; dinâmica erosiva

Introdução

A compreensão dos aspectos evolutivos do relevo é uma preocupação central no âmbito da geomorfologia, estando presente desde os primórdios de sua fundação. Conjugar os efeitos deformacionais pretéritos, recentes, subatuais e atuais tem sido pedra de toque para inúmeros trabalhos interessados no papel da neotectônica na evolução do relevo, temporalizada fundamentalmente no Cenozoico, e cujos campos de tensão podem retroceder ao Mioceno Médio (HASUI, 1990) ou mesmo ao Oligoceno (SAADI, 2005). Com o intuito de melhor compreender a neotectônica intraplaca, diversos estudos assumem a empreitada de espacializar variáveis geomorfométricas que subsidiem interpretações voltadas ao conhecimento do quadro geológico-geomorfológico que comanda a evolução, dinâmica e estruturação recente da paisagem. Desse modo, metodologias que aglutinem variáveis geomorfométricas para investigação dos aspectos ligados à organização impressa pela tectônica têm sido recorrentemente acionadas em trabalhos interessados na tectônica cenozoica (GOLTS & ROSENTHAL, 1993; RODRIGUEZ, 1993; HIRUMA & RICCOMINI, 1999; SALVADOR & PIMENTEL, 2009; JACQUES, et al. 2014; ROY et al., 2015). E, dentre um vasto conjunto de parâmetros geomorfométricos, os mapas de superfície de bases ou isobases, proposto por Filosofov (1960 in JAIM, 1980), tem se apresentado como importante recurso no reconhecimento de zonas reativadas e blocos com comportamentos tectônicos distintos. As linhas de isobases permitem a definição de superfícies erosionais passíveis de serem relacionadas a estágios erosivos ou a eventos tectono-erosionais (SALVADOR & PIMENTEL, 2009). Golts & Rosenthal (1993) compreendem que as isobases relacionam-se a estágios erosivos semelhantes e, portanto, devem ser consideradas como manifestações de eventos tectono-erosivos e de movimentos jovens da crosta. Discorrendo sob alguns aspectos relativos à interpretação das isobases, os autores supracitados apontam que: (1) os desvios acentuados nas direções das linhas de isobases podem revelar deslocamentos tectônicos ou mudanças litológicas abruptas; (2) a compressão das linhas de isobases pode ser indicativa de porções abatidas, flexuradas ou com presença de falhas; e (3) nos canais fluviais, as linhas de isobases normalmente aproximam-se à montante, entretanto, caso tais linhas apresentem esse comportamento a jusante, pode-se inferir um setor com intensa subsidência, podendo estar acompanhada de um aumento na sinuosidade do canal e, por conseguinte, na taxa de sedimentação. Outro importante indicador da estruturação tectono-erosiva é o de gradiente hidráulico, proposto por Rodriguez (1993) que permite discernir blocos com características hidráulicas distintas, sendo que ao se eliminar as drenagens de primeira ordem - estas que estariam diretamente ligadas ao mecanismo erosivo atual -, se realça as feições controladas por aspectos estruturais pretéritos. Desse modo, este índice também permite subsidiar a compreensão da modelagem do terreno, a partir da estruturação tectono-erosiva em escala de longo termo. A integração do mapa de superfície de bases e gradiente hidráulico não é nenhuma novidade no âmbito das geociências, sendo esta estratégia de investigação feita por Salvador & Pimentel (2009) e Jacques et al. (2014), entre outros. Neste último trabalho, estes índices geomórficos contribuíram para compreensão de reativações de estruturas N-S na borda leste da bacia do Paraná, no Estado de Santa Catarina, vinculadas à compressão E-W relacionadas com a subducção da Placa de Nazca sob a Placa Sul-Americana. A partir das possibilidades interpretativas dos mapas de superfície de bases e gradiente hidráulico, se propôs, no escopo do presente paper, sua aplicação na bacia hidrográfica do rio Xopotó e adjacências, com o intuito de verificar o quadro tectono-erosivo marcado pela presença de planaltos escalonados drenados por diferentes bacias hidrográficas (CHEREM et al. 2013) e com significativa diversidade geomorfológica.

Material e métodos

A primeira etapa para elaboração do presente trabalho refere-se à construção da base de dados para elaboração do mapa de superfície de bases e gradiente hidráulico no software ArcGis 10.3.1© (ESRI, 2015). O primeiro procedimento se baseou na organização dos arquivos vetoriais corresponde a hidrografia das 9 cartas topográficas do IBGE, na escala de 1/50.000, que abrangem a área de estudo: Senador Firmino (SF-23-X-B-IV-4), Viçosa (SF-23-X-B-V-3), Ervália (SF-23-X-B-V-4), Miraí (SF-23-X-D-II-2), Ubá (SF-23-X-D-II-1), Tocantins (SF-23-X-D-I-2), Rio Pomba (SF-23-X-D-I-4), Astolfo Dutra (SF-23- X-D-II-3) e Cataguases (SF-23-X-D-II-4). Em seguida, de posse do arquivo de hidrografia, se obteve a hierarquia fluvial, conforme proposta de hierarquização fluvial de Strahler (1952), de modo analógico atribuindo a cada segmento da drenagem a respectiva ordem na tabela de atributos. A partir do Modelo Digital de Elevação (MDE) do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) - Arc-Second Global 2ª versão, com resolução espacial de 1 arc seg. (aproximadamente 30m), em formato Geotiff e disponibilizados pelo United States Geological Survey (USGS), foram obtidas as informações altimétricas. Barros & Cruz (2007), ao verificarem a qualidade das informações altimétricas para a 1ª versão MDE SRTM, obtiveram resultados satisfatórios quanto ao desempenho altimétrico do modelo em análise,constando-se uma diferença média de 4,8 metros, com desvio padrão (σ) de 10,1 metros, o que se apresenta como uma margem de erro aceitável para a escala original adotada no presente trabalho (1:50.000). O mapa de superfície de base (SB) foi elaborado tomando os princípios apresentados por Filosofov (1960 in JAIM, 1980). Inicialmente selecionou-se os segmentos de drenagem de 2ª ordem, e seguidamente se converteu estes para pontos, através da função ‘POLYLINE TO POINT’ presentes no conjunto de ferramentas da extensão ET GEOWIZARDS©. O valor de altitude para cada ponto foi obtido do MDE, através da ferramenta ‘ADD SURFACE INFORMATION’. Com arquivo de pontos cotados, os dados foram interpolados através do método do ‘INVERSO DA DISTÂNCIA PONDERADA – IDW’, na potência 2, com raio de busca de 2,5 km e considerando-se os 15 pontos mais próximos (SALVADOR & PIMENTEL 2009). O mapa de gradiente hidráulico (GH) foi elaborado também para as drenagens de 2ª ordem, segundo a concepção de Rodriguez (1993). O valor do GH pode ser obtido a partir da seguinte fórmula (EQUAÇÃO 1). GH=[(hc-hf)/d]*100 (Equação 1) Onde: hc = altitude da cabeceira; hf = cota da foz; d = distância da cabeceira à foz da drenagem De início se aplicou a ferramenta ‘DISSOLVE’ ao shapefile das drenagens de 2ª ordem e, posteriormente, se utilizou o recurso ‘EXPLODE’ no shapefile de modo que se eliminassem por completo os vértices e quebras nas feições, identificando-se um total de 1413 rios de segunda ordem. Adiante se calculou o comprimento de cada setor e com a extensão ET GEOWIZARDS© se converteu para pontos, através da função ‘POLYLINE TO POINT’ selecionando a opção “NODES”. A partir dessa rotina, os pontos gerados se dispuseram nas extremidades de cada feição, podendo ser então, correlacionados a altitude da cabeceira (hc) e altitude da foz (hf), após adicionar o valor da altitude para cada ponto com a ferramenta ‘ADD SURFACE INFORMATION’. Esta etapa concluída calculou-se o GH no software Excel©. E, em seguida, se inseriu os valores encontrados a um shapefile alocando o ponto central de cada segmento de 2ª ordem, obtido pela função ‘FIELD TO POINT’. Ulteriormente, se interpolou os dados dos pontos centrais através do método do ‘INVERSO DA DISTÂNCIA PONDERADA – IDW’, na potência 2, com raio de busca de 2,5 km e considerando os 15 pontos mais próximos.

Resultado e discussão

Integrando a Província Mantiqueira (ALMEIDA et al., 1977) na Faixa Móvel Ribeira, de origem neoproterozoica, a bacia hidrográfica do rio Xopotó engloba litologias de idades paleoproterozoicas e neoprotezoicas (FIGURA 1), referentes as unidades Mantiqueira, Juiz de Fora, Quirino e Paraíba do Sul, além de granitoides (HEINECK et al., 2003). A área exibe uma organização estrutural preferencial na direção NE-SW, coerente ao trend principal da Faixa Ribeira (SILVA et al., 2009). Os divisores de drenagem da bacia são marcados por um extenso escarpamento, em sua porção N-NW que recebe a denominação de Serra de São Geraldo, figurando como um degrau escarpado que marca o contato entre o compartimento deprimido do interior da bacia e o Planalto dos Campos das Vertentes, associado ao domínio da Mantiqueira Setentrional. Enquanto, na porção SE, o divisor é dado pelo Horst da Serra da Boa Vista – HSBV. Esta feição, segundo Noce et al. (2004), é o registro mais importante da atuação tectônica distensiva de idade mesozoica-cenozoica na área de estudo. A referida tectônica distensiva, promotora desta importante feição, se instalou na costa brasileira no final do Mesozoico, que após a abertura do Oceano Atlântico, gerou uma série de blocos altos e baixos como resposta ao reajustamento isostático da margem continental. O Projeto RADAMBRASIL (GATTO et al. 1983) reconheceu três unidades geomorfológicas para área: (I) Planalto dos Campos das Vertentes (também denominado de Patamares do Alto Rio Doce); (II) Depressão Escalonada dos rios Pomba-Muriaé e (III) Serranias da Zona da Mata Mineira. Em uma compartimentação regional mais recente, Marent & Valadão (2015) reconhecem compartimentos mais detalhados contidos naqueles estabelecidos no Projeto RADAMBRASIL, sendo o Planalto dos Campos das Vertentes depositário da Unidade II (Degrau Doce), enquanto as Serranias da Zona da Mata Mineira e a Depressão Escalonada dos rios Pomba-Muriaé contém, respectivamente, a Unidade I e Unidade IV do Degrau Paraíba do Sul. De modo coerente à compartimentação geomorfológica e ao arranjo litoestrutural da bacia, o mapa de superfícies de base (FIGURA 2) admite algumas considerações acerca da evolução tectônica do relevo. À primeira vista, a concentração das curvas de isobases nos setores escarpados, atrelados ao contato da área deprimida com as outras unidades geomorfológicas, possui um comportamento mais ostensivo. Nesse sentido, foi realizado preliminarmente o agrupamento das classes de SB em quatro domínios, delimitados pelos seguintes intervalos: a) entre 200 a 450m – domínio em geral caracterizado por apresentar SB espaças, coincidindo com a porção deprimida da bacia, na qual se tem o predomínio das planícies aluviais e morfologias mamelonares bastante dissecadas; b) entre 450 a 750m – apresentando linhas de isobases concentradas evidenciando a existência dos setores escarpados, caracterizados por serem feições alçadas na paisagem em relação ao compartimento anterior e por apresentar significativo entalhe fluvial propiciado pela erosão remontante, engendrando inúmeros sulcos erosivos; c) entre 750 a 900m – este domínio abarca alguns setores alçados do HSBV e todo setor planáltico da porção N e NW vinculado ao Planalto dos Campos das Vertentes (Planalto do Alto Rio Doce), no qual as linhas novamente se apresentam espaçadas, denotando um menor potencial erosivo; d) entre 900 a 1200 m – este setor abarca a porção mais alçada topograficamente da bacia, correspondente ao setor mais escarpado no qual o HSBV se associa com a Serra da Mantiqueira (localmente denominada de Serra do Pai Inácio). Esta área apresenta-se alçada e demarca os limites interfluviais das bacias dos rios Xopotó, Muriaé e Doce.Como efeito do quadro tectono-erosivo heterogêneo intrínseco à bacia estudada, foi possível evidenciar que no interior de determinados domínios há classes de superfície com comportamentos específicos. Relacionado ao domínio de classes de SB entre 200 a 450 m se identifica um comportamento divergente entre as áreas a NW e a SE, sobretudo, em relação ao intervalo de 350 a 450 m, que congrega curvas mais espaçadas no setor NW e espremidas no setor SE. Este comportamento reforça a argumentação de que ambas áreas estão vinculadas a controles litoestruturais distintos, uma vez que no setor SE encontramos litologias enderbíticas da Unidade Juiz de Fora, enquanto a NW litologias mais tenras da Unidade Mantiqueira (HEINECK et al., 2003). Esta diferenciação refere-se a uma tênue resposta à base litoestrutural, não sendo uma constante para área, visto que as linhas de isobases, em termos gerais, não coincidem com o substrato litológico. Para o domínio definido no intervalo entre 750 a 900 m também se observou, internamente, comportamentos distintos. As diferenças mostram-se evidentes ao se comparar o comportamento das curvas de SB inseridas no Planalto dos Campos das Vertentes (linhas espaçadas) com as curvas dispostas no HSBV (linhas de isobase concentradas e segmentadas). Este comportamento diferenciado se deve ao fato destes setores estarem atrelados a diferentes sistemas hidrográficos e, por conseguinte, serem vinculados a áreas com diferentes potenciais erosivos. Correlacionável às evidências tectono-erosivas discutidas anteriormente, o mapa de gradientes hidráulico (FIGURA 3) apresenta, de modo contundente, setores com características hidráulicas distintas. De modo sucinto, nota-se evidente correlação dos maiores valores (superiores a 10%) em setores escarpados da bacia. Os setores associados a menores valores de GH (inferiores a 10%) estão ligados a terrenos nos quais os esforços erosivos lograram maior êxito em engendrar morfologias mamelonares. Ao analisar a correspondência do mapa de GH ao mapa de SB foi possível identificar que os setores com menores GH adstritos ao interior da bacia do rio Xopotó associam-se ao primeiro intervalo de isobases definidos (200 a 450 m), enquanto nos terrenos da bacia do rio Doce (Planalto dos Campos das Vertentes) retratam o comportamento do terceiro intervalo de isobases (entre 750 a 900 m) - o qual se mostra diretamente relacionado ao baixo poder erosivo das cabeceiras que drenam o reverso da escarpa. Em suma, a correlação entre o mapa de SB e GH evidenciam, em termos gerais, um comportamento sincrônico, dado principalmente pela tendência de que os maiores valores de GH se apresentam conjuntamente aos setores escarpados denotados pelas isobases (FIGURA 4). O aspecto destoante e mais significativo na área é a estabilização das isobases e decaimento do GH nas morfologias relacionadas aos terrenos planálticos no reverso da Serra da Mantiqueira e na porção marcada por morfologias deprimidas no interior da bacia hidrográfica do rio Xopotó. O comportamento das linhas de isobase evidencia a existência de diferentes potenciais erosivos entre os sistemas hidrográficos presentes na área, fato este confirmado pela variabilidade do GH caracterizado por diferentes padrões no divisor de drenagem da bacia, uma vez que há um decaimento abrupto do GH nas morfologias no reverso das áreas escarpadas, enquanto tem-se uma organização majoritariamente uniforme de elevados valores de GH para às frentes escarpadas existentes. Ambos os mapas confirmam a existência de diferentes taxas erosivas entre os sistemas hidrográficos abarcados na área de estudo. Essas evidências se expressam de modo proeminente no mapa de SB, através do encurtamento da equidistância entre as isobases, revelando o quadro tectono-erosivo das escarpas amplamente dissecadas que bordejam a bacia hidrográfica. O divisor de drenagem das bacias dos rios Xopotó e Doce evidenciam estes diferentes potenciais erosivos. As linhas de isobases no Planalto do Campo das Vertentes se articulam de forma espaçada, denotando um ambiente de baixa alternância do potencial erosivo de entalhe dos vales.

Mapa geológico da área de estudo. Fonte: Heineck et al., 2003.


Mapa de superfície de bases com os perfis A-A’ e B- B’. Fonte: Os autores.


Mapa de gradiente hidráulico e respectivos perfis A-A' e B-B'. Fonte: Os autores.


Perfis transversais A-A’ e B-B’ com a relação da altitude, SB e GH; confirmando a relação inversamente proporcional entre SB e GH. Fonte: Os autores.

Considerações Finais

A correlação dos mapas morfotectônicos permitiu pontuar aspectos relativos à organização imposta pela ação erosiva, relacionada em parte pela conformação da base estrutural. Do mesmo modo, é possível confirmar que o controle litológico não é determinante na configuração dos compartimentos geomorfológicos, uma vez que os intervalos identificados pelos mapas morfotectônicos não apresentam uma correspondência direta com as unidades geológicas, indicando, assim, que o avanço erosivo não é subordinado às implicações do substrato litológico, mas principalmente a uma dinâmica erosiva vinculada à estruturação do relevo em âmbito regional, com sucessivos níveis de base escalonados até o nível de base regional estabelecido pelo rio Paraíba do Sul, a leste. Os índices geomórficos mensurados e representados contribuíram para o reconhecimento da dinâmica tectono-erosiva da área, demonstrando uma organização geomorfológica dada pela atuação de frente erosiva agressiva, na qual o retrabalhamento dos setores alçados da paisagem teria como resultado a retração das escarpas erosivas consumindo as bordas planálticas. Desse modo, é válido afirmar a potencialidade que a articulação dos índices geomórficos possui para compreensão da tônica e dinâmica evolutiva de diferentes contextos geomorfológicos.

Agradecimentos

Ao Laboratório ESPAÇO da UFRJ, na pessoa do Prof. Dr. Rafael Barros pelos esclarecimentos quanto ao tratamento da base de dados e procedimentos em geoestatística. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pela bolsa de mestrado cedida.

Referências

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