Autores

Rubira, F.G. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (UNICAMP)) ; Perez Filho, A. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS (UNICAMP))

Resumo

Esta pesquisa objetiou analisar deformações tectônicas e influências morfoestruturais na drenagem do rio Itapocu (SC), por meio da elaboração do perfil longitudinal, aplicação do índice SL e identificação de setores anômalos. Deformações tectônicas foram analisadas por meio da identificação de anomalias geomórficas evidenciadas pelo índice SL. As influências morfoestruturais foram avaliadas por meio da relação do substrato rochoso com os ressaltos convexos presentes na morfologia do perfil. A morfologia do perfil longitudinal indicou trechos de soerguimento no alto curso, relacionados a eventos tectônicos deformacionais associados a falhas responsáveis por abater parte do complexo Luís Alves e ocasionar o escalonamento do perfil por meio de erosão diferencial do substrato rochoso, imposta pelo controle estrutural. Ao fim do médio e ao longo de todo baixo curso, notou-se zona agradacional relacionada à atuação de diferentes sistemas deposicionais, marcadas pela ausência de anomalias.

Palavras chaves

Anomalias; Neotectônica; Controles Estruturais

Introdução

Estudos que analisaram a disposição de knickpoints ao longo de perfis longitudinais de rios localizados em climas tropicais úmidos, obtiveram resultados próximos ao modelo clássico didático disposto na maioria dos livros sobre geomorfologia fluvial, como é o caso dos exemplos dispostos na obra de Antônio Chiristofoletti (1981). Tal modelo seria representado por uma curva côncava, a qual demostraria maior incisão do canal a montante e agradação do leito com maior divagação associada a migração lateral do rio a jusante, próxima a confluência, elucidando maior atuação de processos agradacionais. Assim, a maioria dos knickpoints se situariam no trecho de maior gradiente e descarga hídrica, em conjunto com a maior atuação de processos associados a eventos deformacionais, suscitados por controles estruturais ou reativação tectônica por meio de falhas. Enquanto que ao decorrer do perfil, estes knickpoints tenderiam diminuir em ocorrência, intensidade e porte morfológico, muitas vezes associados a confluência de tributários no baixo curso. A expressiva maioria dos trabalhos brasileiros que objetivaram elaborar perfis longitudinais e identificar knickpoints por meio da aplicação do índice SL de Hack (1973) ao longo de rios tropicais, obtiveram resultados semelhantes ao modelo clássico supracitado. Pode-se citar a aplicação do método em diferentes regiões: bacia hidrográfica do rio do Peixe - SP (ETCHEBEHERE et al., 2004); 26 afluentes da bacia do rio Santo Anastácio-SP (GUEDES et al., 2006); bacia do ribeirão São Pedro-PR (CAMOLEZI et al., 2012); rio Lourenço Velho (MG) e seus afluentes mais significativos (MOURA et al. 2013); bacia do rio Capivari- MG (MARQUES NETO, PEREZ FILHO, 2013); bacia do rio Corumbataí – SP e seus principais tributários (DIAS et al., 2015); serra de São Pedro e baixo rio Piracicaba-SP (PINHEIRO E QUEIROZ NETO, 2015); rio Ribeira do Iguapé-SP (SOUZA E PEREZ FILHO, 2017); rio Araranguá – SC (RUBIRA E PEREZ FILHO, 2017). Entretanto, recentes pesquisas publicadas em periódicos internacionais sobre afluentes do rio Tejo (CUNHA, et al., 2005; CUNHA, et al., 2008; CUNHA, et al., 2017; MARTINS et al., 2017) e Douro (FERREIRA et al., 2010), em Portugal, provaram que esse modelo tido como razão absoluta por alguns pesquisadores não pode ser considerado verdadeiro. Assim, os estudos aplicados a rios localizados em climas temperados elucidaram dinâmica oposta aos tropiciais brasileiros ao apresentarem perfis longitudinais divergentes. Estas pesquisas revelaram maior tendência de incisão no baixo curso ao invés de agradação e, relativa estabilização a montante, próximo ao perfil relíquia. Fato correlacionado ao uplift regional da neotectônica atuante na região, a qual suscitou o rejuvenescimento dos perfis por meio da elaboração de knickpoints em áreas do baixo e médio curso. Nesta dinâmica, os afluentes do rio Tejo em Portugal, a partir de um antigo ponto de partida transitório/knickzone, o qual separa um perfil graduado do relict a montante, na tentativa de regularizar o perfil remontantemente, deflagraram: menor inclinação e maior concavidade a montante, situação que reflete um longo período de condições de quase equilíbrio alcançadas após o início do estágio de incisão; inclinação mais acentuada e menor concavidade a jusante, elucidando um perfil prolongado rejuvenescido, particularmente para o alcance final, que apresentou-se geralmente convexo (CUNHA, et al., 2005; CUNHA, et al., 2008; FERREIRA et al., 2010; CUNHA, et al., 2017; MARTINS et al., 2017). Com base nestes estudos, esta pesquisa objetiva analisar as deformações tectônicas e influências morfoestruturais no arranjo da drenagem do rio Itapocu (SC), por meio da elaboração do perfil longitudinal, aplicação do índice SL de Hack (1973) e consequente identificação de setores anômalos.

Material e métodos

O perfil longitudinal do rio Itapocu foi elaborado por meio do software ArcGIS 10.5. Inicialmente, realizou-se a delimitação da bacia hidrográfica através de imagens SRTM. Posteriormente, a partir da aquisição das cartas topográficas, foi vetorizado e realizado o merge da rede de drenagem, em conjunto com as isolinhas das curvas de nível com equidistância de 20 metros. A partir da construção da base de dados, iniciou-se o processo de elaboração do perfil longitudinal. Com auxílio do complemento Xtools Pro 10.2 os pontos de intersecção entre a rede de drenagem e curvas de nível foram gerados (Layer Operations > Create Intersect Points); em seguida, os trechos do rio, entre cada curva de nível, foram segmentados (Features Convertion > Split Polylines); com isso, as tabelas de atributos das cotas altimétricas das curvas e das distâncias de cada trecho do rio foram unificadas (Spatial Join one to one). A partir destes procedimentos a distância total do rio Itapocu e distância de cada trecho segmentado foram calculadas (Calculate geometry > Length > Kilometers). Os dados foram exportados para planilha do excel e o gráfico do perfil longitudinal pôde ser elaborado. No eixo das ordenadas (x) foram lançadas as cotas altimétricas (m) da nascente a foz; no eixo das abscissas (y) foi plotada a extensão do rio (km) com origem posicionada na cabeceira do mesmo. Após estes procedimentos, os dados foram interpolados e deu-se origem a linha de melhor ajuste do perfil, que de modo geral, delimita as áreas em soerguimento ou agradação acima de seu nível e trechos de subsidência abaixo do mesmo. O índice SL é aplicado a partir da elaboração do perfil longitudinal do rio, em sua totalidade ou em trechos específicos, demarcados por cotas altimétricas pré-definidas em gabinete. Nesta pesquisa ambos os cálculos foram realizados com base em Etchebehere et al. (2004). Para isso, o SLTOTAL relacionou a amplitute altimétrica total do rio (cota da nascente e foz) com o logarítimo natural da extensão do curso d’água. O cálculo do SLTRECHO foi aplicado em segmentos das drenagens e relacionou a amplitude altimétrica do trecho analisado com a extensão do mesmo em linha reta e em linha sinuosa, que representa o caminho efetivo da drenagem entre a cabeceira e a isoípsa jusante. Posteriormente, os índices SLTOTAL e SLTRECHO foram correlacionados e os setores anômalos foram identificados e classificados a partir de limiares definidos por Seeber e Gornitz (1983). Os valores que compõem o índice também foram gerados com auxílio do ArcGIS 10.5. Inicialmente calculou-se o índice SL total, sendo obtido pela seguinte fórmula: SLTOTAL = ∆H/log L Onde, ∆H configura-se como a amplitude altimétrica total do rio, a diferença entre cota da nascente e da foz do mesmo; log L apresenta-se como o logaritmo do comprimento total da drenagem, é a projeção horizontal da extensão acumulada do rio. Posteriormente, calculou-se o índice SL dos trechos, os quais foram aplicados para os segmentos de drenagem definidos pela equidistância das curvas de 20 metros. Foram obtidos pela fórmula: SLTRECHO = (∆H/∆L). L Onde, ∆H representa a amplitude altimétrica entre as curvas de nível (20m); ∆L retrata a medida em linha reta da distância entre as duas curvas analisadas; L simboliza o comprimento da drenagem entre a cabeceira e a isoípsa jusante. A partir da obtenção destes dados executaram-se os cálculos. Após a obtenção do índice SL total e dos trechos, realizaram-se procedimentos necessários para a identificação das anomalias: Anomalias = SLTRECHO / SLTOTAL Deste modo, os setores anômalos foram identificados e classificados a partir de limiares definidos em função das peculiaridades observadas no rio Itapocu (SC). Assim, foram considerados valores de SLTRECHO / SLTOTAL = 20 como o limiar inferior da faixa de anomalias; ≥ 20 e < 50 como anomalia de segunda ordem e ≥ 50 como anomalias de primeira ordem. Tais anomalias representam desajustes na concavidade natural do perfil longitudinal.

Resultado e discussão

A área de estudo está localizada no litoral norte do Estado de Santa Catarina e corresponde a bacia hidrográfica do rio Itapocu (Figura 1). O rio Itapocu (SC) percorre ao longo de seu trajeto quatro compartimentos geológico-geomorfológicos, dispostos na bacia hidrográfica homônima. De oeste para leste: Bacia do Paraná; Craton Luís Alves; Rampas de colúvio aluvionares e Planície Costeira. O compartimento Bacia do Paraná é composto pela formação Taciba do Grupo Itararé (C2P1t). O compartimento Craton Luís Alves é composto por Granitos (PP2ymn, PP2yrl, NP3ymnr, NP3ymco, NP3ympi, NP3abc), Ortognaisses (PP2op, A4PP2lao, A4PP2ubv), Paragnaisses (A4PP2glap) e Riolitos (NP3ymi) (Figura 2). O compartimento Geológico/Geomorfológico das Rampas de colúvio aluvionares é composto por conglomerados, arenitos conglomeráticos, areia grossa e fina, cascalheiras aluviais e sedimentos siltico-argilosos que recobrem as vertentes, encostas, calhas de rios e planícies de inundação (Q2ca). O Compartimento Planície Costeira, onde se insere o baixo curso e foz do rio Itapocu, é constituído por: depósitos marinhos (Q1pr, Q2pr), com gênese atrelada a movimentos eustáticos, vinculados às oscilações climáticas pleistocênicas e pulsações climáticas holocênicas; depósitos de pântanos e mangues (Q2pm) e eólicos (Q2e). Tais sedimentos inconsolidados recobrem parte dos depósitos colúvio aluvionares. O início da morfologia do perfil longitudinal do rio Itapocu indica trechos de soerguimento no alto curso. Observa-se mudança abrupta na geometria da linha, a qual caracteriza alteração subta de declividade relacionada a escarpa do Craton Luís Alves (Figura 3). A gênese de formação, porte morfológico, ocorrência e intensidade dos knickpoints identificados no alto curso (quilômetro 0 ao 33), distinguem-se ao anteceder e suceder a escarpa dos complexos graníticos. As duas anomalias antecedentes a alteração subta de declividade (quilômetro 0 ao 13) estão correlacionadas a eventos deformacionais associados a reativação de falhas distensivas, impostos sobre a formação Taciba do Grupo Itararé (C2P1t/Bacia do Paraná), constituída por Arenitos finos a grossos com alternância de Folhelhos e Siltitos. As falhas identificadas provocaram o surgimento de diversas fraturas na litologia em questão. A drenagem se estabeleceu nestas linhas de fraqueza associadas as linhas de falhas, as quais provocaram a alteração abrupta da direção preferencial do rio Itapocu. Cotovelos de drenagem corroboram para tal afirmação ao deflagrarem modificações abruptas no percurso do rio Itapocu a partir dos knickpoints identificados. Assim, a direção preferencial do curso d’água desde a nascente (NW-SE), altera-se para O-E após a primeira anomalia e para SW-NE após a segunda anomalia. Este trecho origina o perfil relíquia do rio Itapocu. Por meio da aplicação do índice SL de Hack (1973) estas duas anomalias foram quantificadas. Os valores do índice apontam para knickpoints de 2ª ordem (14,36 e 13,19), caracterizados pelo trecho 8 e 10 (correspondente ao quilômetro 6.5 ao 9.7). As 8 anomalias sucedentes a alteração subta de declividade (quilômetro 13 ao 33) estão associadas a falhas responsáveis por abater parte do complexo Luís Alves, originar a escarpa do complexo granulítico e ocasionar o escalonamento observado no perfil longitudinal do rio por meio de erosão diferencial do substrato rochoso. Após a ocorrência dos eventos tectônicos responsáveis pela elaboração destas falhas, o rio Itapocu, na tentativa de regularizar seu perfil, impulsionado pelo elevado gradiente e vazões acentuadas em função da alta declividade, promoveu o entalhamento do talvegue, recorte e recuo do front da escarpa por meio de erosão remontante. A partir deste momento, surgiram as anomalias correlacionadas aos controles estruturais exercidos pelas linhas de fraturas e resistência litológica/erosão diferencial durante a alternância do Riolito Cambirela (Np3acb), Granito Bruaca (Np3ymbr), Ortognaisse Pomerose (Pp2op) e diques intrusivos basálticos da Formação Serra Geral (K1βsg ). Por meio do perfil longitudinal nota-se que parte das anomalias localizam-se sobre o contato das formações supracitadas (Figura 3). Estas anomalias indicam mudanças abruptas em sequência, vinculadas a diversos encachoeiramentos. Rupturas de declive e mudanças do nível de base, representadas pelos ressaltos convexos identificados no perfil longitudinal, associadas aos picos da linha do índice SL, ilustram os knickpoints, que atingem expressivos números. Os valores do índice apontam para knickpoints de 1ª ordem (863,61; 1125,11; 893,46; 588,66; 535,39; 62,24; 283,70 e 82,29), caracterizados respectivamente pelos trechos 16, 18, 22, 26, 33, 35, 37 e 42 (correspondentes ao quilômetro 21.7 ao 28.2). Em um segundo momento, no médio curso (quilômetro 33 ao 91), observa-se consideravel subsidência, correspondente a curva parabólica côncava com declividades maiores em direção à montante. A subsidência em questão relaciona-se com as mudanças de nivel de base verificadas entre 100 e 800 metros de altitude na escapa do cráton Luís Alves, suscitadas em função de eventos tectônicos. Tais deformações conduziram a corrente a se ajustar em busca de um novo equilíbrio, erodindo o próprio leito do rio. Esta incisão acelerada do talvegue, na tentativa de suavizar o perfil, provavelmente foi a responsável por originar o trecho em subsidência homônimo. Entretanto, ao compartimentar e realizar a análise do perfil longitudinal e índice SL de Hack (1973) de maneira individualizada entre alto, médio e baixo curso (Figura 4), para evitar generalizações e interpretações equivocadas, verificou-se que o médio curso também possuía trechos em relativo soerguimento com tendência a maior incisão do talvegue. Fato que não foi percebido com a aplicação totalitária do índice SL da nascente a foz. Assim, por meio da análise segmentada, foi identificada uma anomalia no médio curso. Este knickpoint possui gênese correlacionada a falhas transversais ao rio Itapocu, responsáveis por elaborar desnível referente ao contato entre o Ortognaisse Pomerode (PP2op) com o Ortognaisse Granulítico (A4PP2lao). Os valores do índice apontam para knickpoint de 1ª ordem (54,94), caracterizado pelo trecho 47 (correspondente ao quilômetro 48 ao 53). Portanto, a porção do médio curso, antecedente a anomalia, reflete soerguimentos promulgados por falhas que atualmente possuem tendência erosiva remontante. Em contrapartida, os trechos que sucedem este knickpoint refletem períodos de incisão do talvegue correlacionados aos desajustes da escarpa do Craton Luís Alves, os quais atualmente possuem tendência agradacional, proporcionada pela contribuição dos materiais erodidos a montante. A porção em subsidência do perfil abaixo da curva de melhor ajuste reflete esta tendência, assim como relativo equilíbrio até a confluência com o Oceano Atlântico. Em um terceiro momento, no baixo curso (quilômetro 33 ao 91), nota-se a formação de zona agradacional. O perfil longitudinal do rio, associado a linha de melhor ajuste, deflagram tal processo. Esta porção do perfil evidencia a atuação de diferentes sistemas deposicionais, que em conjunto elaboraram superfícies planas, com declives suaves, associadas ao compartimento da Planície Costeira. Nenhuma anomalia foi identificada no baixo curso, o qual encontra-se em estado de equilíbrio dinâmico. Grande parte destes materiais inconsolidados, dispostos nas superfícies deste trecho, referem-se às areias marinhas, as quais possuem gênese atrelada a movimentos eustáticos promovidos por pulsações climáticas holocênicas, responsáveis por depositar espessos mantos de sedimentos marinhos na foz do rio durante episódios regressivos do nível relativo do mar. Tal interpretação é baseada na curva de ajuste, que se aproxima da morfologia do perfil conforme se aproxima da desembocadura no oceano Atlântico.

Mapa hipsométrico da bacia do rio Itapocu (SC) e localização da área de estudo


Mapa geológico da bacia do rio Itapocu (SC)


Perfil Longitudinal, Índice SL de Hack, linha de melhor ajuste e compartimentação do canal do rio Itapocu (SC) com respectivas litologias, formações pedológicas e coberturas superficiais adjacentes.


Perfil Longitudinal do alto, médio e baixo curso. Índice SL de Hack, knickpoints e linha de melhor ajuste. Limiares de anomalias de 1ª e 2ª ordem.

Considerações Finais

A morfologia do perfil longitudinal do rio indica trechos de soerguimento no alto curso, relacionados a eventos tectônicos deformacionais associados a falhas responsáveis por abater parte do complexo Luís Alves, originar a escarpa do complexo granulítico e ocasionar o escalonamento observado no perfil longitudinal do rio Itapocu por meio de erosão diferencial do substrato rochoso, imposta pelo controle estrutural. Ao fim do médio e ao longo de todo baixo curso, nota-se zona agradacional relacionada à atuação de diferentes sistemas deposicionais (marinho, eólico e fluvial), que em conjunto originam superfícies planas com declives suaves, marcadas pela ausência de anomalias. No sentido de prever os ajustes do rio em busca da regularização do perfil, pressupõe que o mesmo continue erodindo o front da escarpa até suavizar as declividades da mesma. Os materiais provenientes do acelerado processo erosivo nas áreas escarpadas tenderiam a ser depositados nos trechos em subsidência. Dinâmica que completaria, teoricamente, o perfeito equilíbrio do perfil, como aponta a best line. Modelo classificado como ideal, porém praticamente irreal e de rara ocorrência geomorfológica.

Agradecimentos

Externamos nossos agradecimentos à FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo), pelo fomento financeiro da pesquisa por meio do Processo 2016/05327-6 e Processo 2016/08944-6.

Referências

CAMOLEZI, B. A.; FORTES, E.; MANIERI, D. D.Controle estrutural da rede de drenagem com base na correlação de dados morfométricos e morfoestruturais: o caso da bacia do Ribeirão São Pedro – Paraná. Revista Brasileira de Geomorfologia, v.13, n.2, p.201-211, 2012.

CHRISTOFOLETTI, A. Geomorfologia fluvial. 1ª ed. São Paulo: Edgard Blücher, 1981. 313p.

CUNHA, P. P; MARTINS, A. A.; HUOT, S.; MURRAY, A.; RAPOSO, L. Dating the Tejo river lower terraces in the Ródão area (Portugal) to assess the role of tectonics and uplift. Geomorphology, n.102, p.43–54, 2008.

CUNHA, P. P.; MARTINS, A. A.; DAVEAU, S.; FRIEND, P. F. Tectonic control of the Tejo river fluvial incision during the late Cenozoic, in Ródão-central Portugal (Atlantic Iberian border). Geomorphology, n.64, p.271-298, 2005.

CUNHA, P. P.; MARTINS, A. A.; BUYLAERT, J.; MURRAY, A. S.; RAPOSO, L.; MOZZI, P.; STOKES, M. New data on the chronology of the Vale do Forno sedimentary sequence (Lower Tejo River terrace staircase) and its relevance as a fluvial archive of the Middle Pleistocene in western Iberia. Quaternary Science Reviews, n.166, p. 201-226, 2017.

DIAS, R. L.; PEREZ FILHO, A.; SOUZA, A. O. Análise de perfis longitudinais e índices relação declividade X extensão (RDE) na bacia hidrográfica do rio Corumbataí – SP na depressão periférica Paulista. In: Encontro Nacional da ANPEGE, 11., 2015, Presidente Prudente. Anais... Presidente Prudente: v.1, 2015, p. 6573-6584.

ETCHEBEHERE, M. L.; SAAD, A. R.; FULFARO, V. J.; PERINOTTO, J. A. J.; Aplicação do Índice Relação Declividade-Extensão Geol. USP Sér. Cient., São Paulo, v.4, n.2, p.43-56, 2004.

FERREIRA, C.; GOMES, A. A.; ANTÓN, L. Knickpoints na bacia hidrográfica do Douro: análise da sua distribuição e implicações estruturais. In: Seminário Latino-Americano de Geografia Física, 6., e Seminário Ibero-Americano de Geografia Física, 2., 2010, Coimbra. Anais... Coimbra, v.1, p. 1-13, 2010.

GUEDES, I. C.; SANTONI, G. C.; ETCHEBEHERE, M. L.; STEVAUX, J. C.; MORALES, N.; SAAD, A. R. Análise de perfis longitudinais de drenagens da bacia do rio Santo Anastácio (SP) para detecção de possíveis deformações neotectônicas. Revista UnG – Geociências, v.5, n.1, p.75-102, 2006.

HACK, J. T. Stream-profile analysis and stream-gradient index. Journal of Research of the United States Geological Survey, v.1, n. 4, p. 421-429, 1973.

MARQUES NETO, R.; PEREZ FILHO, A. Análise morfoestrutural e morfotectônica da bacia do rio Capivari, sul de Minas Gerais: a neotectônica e as superfícies geomorfológicas. Revista Brasileira de Geomorfologia, v.14, n.4, p.271-277, 2013.

MARTINS, A. A.; CABRAL, J.; CUNHA, P. P.; STOKES, M.; BORGES, J.; CALDEIRA, B.; MARTINS, A. C. Tectonic and lithological controls on fluvial landscape development in central-eastern Portugal: Insights from long profile tributary stream analyses. Geomorphology, n.276, p.144–163, 2017.

MOURA, T. C.; MARQUES NETO, R.; OLIVEIRA, T. A.; REIS, Á. V. P. Aplicação do índice “relação declividade X extensão do curso” (RDE) na bacia hidrográfica do rio Lourenço Velho (MG) como subsídio à detecção de deformações neotectônicas. Revista de Geografia, v. 3, n.1, p.1-8, 2013.

PINHEIRO, M. R.; QUEIROZ NETO, J. P. Neotectônica e evolução do relevo da região da serra de São Pedro e do baixo rio Piracicaba/Sudeste do Brasil. Revista Brasileira de Geomorfologia, São Paulo, v.16, n.4, p.593-613, 2015.

SOUZA, A. O.; PEREZ FILHO, A. Aplicação do Ksn Index e do SL Index no Estudo dos Knickpoints no Perfil Longitudinal do Rio Ribeira de Iguape-SP. Revista do Departamento de Geografia, Volume Especial – Eixo 10, p. 208-217, 2017.

RUBIRA, F. G.; PEREZ FILHO, A. Análise do Perfil Longitudinal e Índice SL do Rio Araranguá (SC) para identificação de anomalias associadas a deformações neotectônicas e controles estruturais. In: Simpósio Brasileiro de Geografia Física Aplicada, 17, e Congresso Nacional de Geografia Física, 1, 2017, Campinas. Anais... Campinas: v. 1, 2015.