Paleocanais distributários, incisão fluvial, construção e ...² Instituto Nacional de Pesquisas...
Transcript of Paleocanais distributários, incisão fluvial, construção e ...² Instituto Nacional de Pesquisas...
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
115
Paleocanais distributários, incisão fluvial, construção e abandono de lobos deposicionais na evolução geomorfológica do megaleque do São Lourenço, Pantanal
Mato-grossense
Fabrício Aníbal Corradini¹
Hiran Zani²
Mario Luis Assine¹
Sidney Kuerten¹
Aguinaldo Silva¹,³
Frederico dos Santos Gradella¹
1
Universidade Estadual Paulista – UNESP – Campus de Rio Claro
Instituto de Geociências e Ciências Exatas - IGCE
Av. 24 A, 1515 – 13506-900
Rio Claro - SP
[email protected]; [email protected]; [email protected],
² Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais – INPE
Avenida dos Astronautas, 1758 – Caixa Postal 515 - 12201-970
São José dos Campos – SP
3
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - UFMS - Campus do Pantanal
Departamento de Ciências do Ambiente
Avenida Rio Branco, 1270. CEP 79304-902
Corumbá - MS
Resumo. O reconhecimento das redes de paleocanais distributários é a chave para reconstituir a evolução
geomorfológica de leques fluviais, que se processa através da construção e abandono de lobos deposicionais.
Com o objetivo de definir os lobos deposicionais e o estabelecimento de sua cronologia relativa, foram
analisados imagens de satélite e dados de elevação da missão SRTM, tendo sido gerados modelos de superfície
de tendência e mapas de resíduos extraídos de polinômios de diversas ordens. Lobos deposicionais antigos foram
reconhecidos na superfície do megaleque do São Lourenço, bem como uma planície meandrante embutida num
vale inciso na porção superior/média do leque. Cinco lóbulos deposicionais foram identificados no lobo
distributário atual e sua sucessão cronológica relativa interpretada com base em critérios morfológicos.
Palavras-chave: megaleque fluvial, rio São Lourenço, superfícies de tendência, lobos deposicionais, SRTM.
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
116
Abstract. Networks of distributary paleochannels are the key to interpret the geomorphological evolution of
fluvial fans. Aiming to define depositional lobes and to establish their relative chronologies, satellite images
were interpreted and SRTM-DEM elevation data were processed to obtain a detrended surface along the São
Lourenço megafan. Ancient depositional lobes and a meander belt within an incised valley were recognized in
the upper/middle fan. Five depositional lobules were identified in the active distributary lobe and its relative
chronologic succession interpreted using morphologic criteria. Key-words: fluvial megafan, São Lourenço river, trend analysis, depositional lobes, SRTM.
1. Introdução
A planície do pantanal é um extenso trato de sistemas deposicionais, cuja característica mais
marcante é a presença de megaleques construídos por rios. Três condições principais
requerem o pleno desenvolvimento de megaleques fluviais: a) desconfinamento do canal das
áreas de planalto para a planície, com abrupta redução da declividade; b) produção de
sedimento da área-fonte suficiente para a construção do leque; e c) condições climáticas
favoráveis (Horton e DeCelles, 2001).
Leques construídos por rios geralmente têm forma semi-circular, baixa declividade e rede
de drenagem radial, do seu ápice para sua franja (Schumm, 1977). Considerando a freqüência
e a magnitude de cheias na planície, o canal é o maior responsável pela modelagem
topográfica dos elementos fisiográficos. Os lobos deposicionais são os que mais se destacam
(Rachocki, 1981), apresentando dinâmica sedimentar de construção e abandono, e geometria
de complexos sedimentares com formas alongadas, depositados por um canal principal que
apresenta bifurcações para jusante, delineando rede de drenagem distributária (Denny, 1967;
Schumm, 1977).
Os megaleques do Pantanal são sítios atuais de aporte de sedimentos, de forma que os
vários sistemas deposicionais são palco de processos de sedimentação, como pode ser
observado nos megaleques do Taquari (Braun, 1977; Assine 2003, 2005; Zani, 2006), do
Paraguai (Silva et al., 2006; Assine e Silva 2009), e do Aquidauna, Facincani (2006).
Megaleques apresentam mudanças rápidas e abruptas, o que causa mudanças frequentes na
sua fisiografia.
Outro importante megaleque do Pantanal, objeto do presente trabalho (Figura 1), é o que
vem sendo construído pelo rio São Lourenço, situado na porção nordeste da Bacia do Alto
Paraguai (BAP). Com área aproximada de 41.500 km², o megaleque apresenta complexa rede
hidrográfica e se caracteriza por relevo plano, sujeito as inundações periódicas.
2. Objetivo
Os processamentos de imagens orbitais, em geral, não têm mostrado nitidamente a rede
distributária e os lobos existentes no megaleque do São Lourenço. A orientação preferencial e
a mobilidade dos canais nos diversos compartimentos do megaleque, sejam eles tributários ou
distributários, é de difícil reconhecimento, assim como a interpretação da seqüência dos
eventos deposicionais.
Os objetivos do trabalho é a definição dos padrões de drenagem, a definição de lobos
deposicionais e o estabelecimento de sua cronologia relativa, bem como a previsão do sentido
preferencial de construção e abandono dos novos lobos distributários, com base em modelos
digitais de elevação (MDE) e de modelos matemáticos que permitam a definição de
superfícies de tendência. Modelos matemáticos e técnicas de resíduos aplicadas em imagens
de elevação do terreno podem refinar o mapeamento de geoformas deposicionais e no
reconhecimento de suas relações morfológicas, como sobreposição e truncamento dos
elementos identificados (Zani e Assine, 2009).
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
117
Figura 1. Bacia de drenagem do alto rio Paraguai, formada por megaleques fluviais que
compõem o trato de sistemas deposicionais. A área de estudo está indicada por retângulo
vermelho (modif. Assine, 2003).
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
118
3. Material e Métodos
Para o desenvolvimento do trabalho, imagens orbitais foram armazenadas em banco de dados
(SIG), sendo todas registradas e unificadas no mesmo datum WGS-84. Obteve-se mosaicos
do satélite Landsat 5 Geocover 2000, bandas 7, 4, 2 reamostradas para 14,25 m. Foram
também utilizadas imagens de 1976 do satélite Landsat 2, bandas 4, 3, 2, imagens de 1985 do
satélite Landsat 3, bandas 4, 3, 2, e imagens de 2008 do satélite ASTER, bandas 1, 2 e 3. A
composição dos canais foi gerada no software Envi 4.5, que possibilitou realçar as geoformas
deposicionais e algumas redes de drenagem e de paleodrenagem na parte proximal do
megaleque.
Diversos pesquisadores têm aplicado MDE em estudos de geomorfologia e
paleohidrologia (Petts e Gurnell, 2005; Vallet-Coulomb et al., 2006; Wise, 2007; Paillou, et
al., 2009); Jones (2002), Valeriano (2004), Grohmann (2005), Hengl et al. (2008), Paz et al.
(2008), Zani (2006, 2009). No desenvolvimento deste trabalho, imagens de radar SRTM
(Shuttle Radar Topography Mission) foram corrigidas para bad values, aplicando-se
previamente a ferramenta density slice para verificar se havia superfícies características de
lobo deposicional na planície do rio São Lourenço. No software Global Mapper 9.0 refinou-se
a paleta de cores altimétricas para realce das formas morfométricas identificadas nos MDE. O
efeito dossel nessas imagens contribui para o realce da geomorfologia, visto que a vegetação
arbórea é inversamente proporcional à permanência de água na planície como apontado por
Casco et al. (2005) e Corradini et al. (2006).
Para a análise das superfícies de tendência foi criada uma máscara em morros residuais e
relevos que não possuem origem fluvial. Esta etapa foi realizada no software ArcGIS.
Posteriormente, a máscara gerada foi utilizada para recortar no MDE, a área de interesse, na
qual foi aplicada uma equação polinomial genérica para representar a tendência topográfica
geral da superfície:
0 0
N Ni j
ij
i j
Z d X Y= =
=∑∑ (1)
onde: a altitude (Z) está em função das coordenadas geográficas (X,Y), sendo (i) e (j)
variáveis de interação da equação, (d) o coeficiente de regressão e (N) o grau do polinômio.
Após testes realizados e comparações visuais, optou-se por utilizar um polinômio do
quarto grau para a representação generalizada da topografia do megaleque do São Lourenço.
A subtração desta superfície gerada com os dados originais do MDE resultou em dados de
resíduos altimétricos, que representam a microtopografia do ambiente deposicional. No novo
plano de informação gerado, resíduos positivos representam geoformas deposicionais,
resultado da ação continua de processos de sedimentação. Por outro lado, os valores negativos
representem áreas potencias para futura sedimentação, uma vez que tais áreas se encontram,
teoricamente, abaixo da superfície de ajuste.
Por fim, o produto gerado foi inserido no banco de dados e sobreposto às imagens de
satélite para análise e interpretação de paleocanais distributários e de lobos deposicionais, e da
relação entre as geoformas visando estabelecer a cronologia relativa dos eventos de incisão,
construção e abandono de lobos.
4. Resultados e Discussão
O megaleque do São Lourenço é considerado um megaleque fluvial por apresentar uma área
superior a 104 km², conforme classificação de Horton e DeCelles (2001). Sua geomorfologia
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
119
compreende lobos antigos, uma planície de meandros em vale inciso e um complexo lobo
distributário atual (Figuras 2 e 3).
A parte proximal do megaleque, onde se encontram os lobos antigos, mostra morfologias
reliquiares e padrão de drenagem distributária que remontam, provavelmente, ao Pleistoceno
tardio (Assine e Soares, 2004). Com área aproximadamente 1/3 menor do que o atual, o
desconfinamento do canal ocorria na porção apical do leque, conforme se depreende da
geometria radial delineada no MDE apresentado na Figura 2B. A superfície dos lobos antigos
foi posteriormente degradada, tendo sido dissecada por canais tributários que se sobrepõe à
rede dos canais distributários (indicado por setas na Figura 3A).
As incisões que originaram os canais na parte proximal do megaleque datam do mesmo
período da incisão do vale principal, onde se encontra embutida a atual planície de meandros
do rio São Lourenço. A direção N55E do vale inciso (entrincheirado) na porção
superior/média do megaleque está condicionada pela Falha do São Lourenço, que se projeta
do planalto para oeste em direção à planície (Del´Arco et al., 1982 e Pedreira et al., 2004).
A planície meandrante do rio São Lourenço, embutida no vale inciso, apresenta extensão
de 80 km e largura média de 1,3 km, tendo resultado de agradação fluvial devido à subida do
nível de base ocorrida após a incisão fluvial (Figuras 2 e 3A).
A progressiva diminuição da altitude dos terraços marginais causa o desconfinamento da
planície e o início do lobo distributário atual (Figura 3). Paleocanais evidenciam diferentes
eventos de mudança de canal no lobo distributário atual, resultando num padrão de drenagem
complexo. As mudanças estão associadas a processos de avulsão, o que implica a construção
e abandono de lóbulos deposicionais. As condições iniciais que favorecem a avulsão são
aportes elevados de sedimentos vindo da área fonte, sendo que, parte desses sedimentos
deposita no canal por agradação. Ao mesmo tempo, diques marginais crescem verticalmente
tornando mais alto que as planícies adjacentes. Durante o período de cheia há rompimento
desses diques marginais e a progradação sedimentar sobre as áreas mais baixas (Assine, 2005).
O mapa de resíduos de 2º grau mostra claramente as áreas onde ocorreu formação de
lobos deposicionais, que, pelo acúmulo de sedimentos apresentam posição topográfica mais
elevada. Mostra também áreas que ainda apresentam espaço de acomodação por estar numa
situação topograficamente mais baixa em relação à superfície de ajuste. As paleo-redes
distributárias no lobo atual estão bem ressaltadas pelas geoformas deposicionais o que dá
subsídios para a interpretação da sucessão cronológica relativa dos lóbulos (Figura 3B).
Os lóbulos são unidades fisiográficas de dimensões menores que a dos lobos. Como regra
geral, a condição essencial para a formação dos lobos é existência de espaço de acomodação
para que ocorra sedimentação. Alterações do nível de base permitem que os rios avancem
para as áreas mais baixas, promovendo assim progradação e preenchimento de áreas com
déficit de sedimentos (Gouw, 2008).
A análise das imagens de satélite e dos modelos de resíduos de dados SRTM revelou que
o lobo distributário atual foi palco de, no mínimo, cinco eventos de construção e abandono de
lóbulos (Figura 3B). No lóbulo 5, mais antigo, a paleodrenagem mostra que na saída do vale
inciso o rio adquiria padrão distributário. Os lóbulos 3 e 4 apresentam muitas semelhanças
morfológicas, como rede de paleocanais distributários bem marcada e poucas áreas com
déficit de sedimentos. Destaca-se que há um espaço de acomodação entre o lóbulo 3 e o
lóbulo 4 (Figura 3B), mas o espaço não foi preenchido porque o canal do São Lourenço
ocupou a área da borda distal do lobo antigo, dando início a construção sedimentar do lóbulo
2 .
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
120
Figura 2. Megaleque do São Lourenço. A) Imagem Landsat Geocover 2000, bandas
R7G4B2; B) Modelo de elevação do terreno, onde se pode observar o padrão concêntrico
centrado no ápice, característico de leques aluviais; C) Mapa de resíduos criado a partir de
superfície de tendência de 4º grau; áreas com espaço potencial de acomodação de sedimentos
(azul); áreas sem espaço de acomodação, já supridas por sedimentos (amarelo e vermelho).
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
121
Figura 3. A) Compartimentação geomorfológica do megaleque do São Lourenço (Mosaico
Landsat Geocover 2000, bandas B2R7G4; B) Mapa de resíduos criado a partir de modelagem
de superfície de tendência de 2º grau, com detalhe do lobo distributário atual; sucessão
cronológica relativa dos lóbulos deposicionais, do mais recente (1) para o mais antigo (5).
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
122
O rio mudou seu curso nas últimas décadas, abandonando o lóbulo 2 e passando a fluir
para área baixa adjacente, onde iniciou a construção do lóbulo atual, o que é evidência de que
as mudanças são extremamente rápidas neste tipo de sistema deposicional.
5. Conclusão
Grande parte da superfície do megaleque do rio São Lourenço apresenta redes distributárias
relictas, formadas durante o Pleistoceno em condições climáticas diferentes da atual. A rede
de drenagem atual, sobreposta aos paleocanais distributários preexistentes, mascara as feições
morfológicas relictas e dificultam a interpretação da evolução geomorfológica. Os métodos de
análise empregados, especialmente os modelos digitais de elevação e os mapas de resíduos de
superfícies de tendência, revelaram-se ferramentas eficientes para o reconhecimento de
paleocanais e para o mapeamento de paleo-redes de drenagem distributária, permitindo assim
a interpretação da cronologia relativa de construção e abandono de lobos e lóbulos
deposicionais no megaleque do São Lourenço.
6. Agradecimentos
Os autores agradecem à FAPESP pelo apoio à pesquisa (processo 07/55987-3); ao CNPq pela
bolsa PQ concedida a Mario Luis Assine; ao CNPq e à CAPES pelas bolsas de doutorado aos
pós-graduandos do Programa de Geociências e Meio Ambiente da UNESP.
7. Referências
Assine, M. L. Sedimentação na bacia do pantanal mato-grossense, centro oeste do Brasil. 2003, 105 pg.
Dissertação (Livre-docência em Geociências e Meio Ambiente) - Universidade Estadual Paulista, Rio Claro,
2003.
Assine, M. L. River avulsions on the Taquari megafan, Pantanal wetland, Brazil. Geomorphology, n. 70, p. 357-
371, 2005.
Assine, M.L.; Silva, A. Contrasting fluvial styles of the Paraguay river in the northwestern border of the Pantanal
wetland, Brazil. Geomorphology, 2009 (doi:10.1016/j.geomorph.2009.03.012).
Assine, M.L.; Soares, P.C. Quaternary of the Pantanal, west-central Brazil. Quaternary International, v. 114, n.
1, p. 23-34, 2004.
Braun, E.H.G. Cone alluvial do Taquari, unidade geomórfica marcante na planície quaternária do Pantanal.
Revista Brasileira de Geografia, v. 4, nº 39, p. 164-180, 1977.
Casco, S.L.; Basterra de Chiozzi, N.I. & Neiff, J.J. La vegetación como indicador de la geomorfologia fluvial.
Revista Brasileira de Geomorfologia, v. 6, nº 1, p. 123-136, 2005.
Corradini, F.A.; Fachini, M.P.; Stevaux, J.C. Controle geomorfológico da distribuição da vegetação ripária do
rio Paraná: Parte I – Unidades geomórficas da planície de inundação. Revista UnG – Geociências, v.5, v.1, p.
13-21, 2006.
Del´Arco, J.O.; Silva, R.H.; Tarapanoff, I.; Freire, F.A.; Pereira, L.G.M.; Souza, S.L.; Luz, D.S.; Palmeira,
R.C.B.; Tassinari, C.C.G. Geologia. In: Projeto RADAMBRASIL. Ministério das Minas e Energia. Secretaria
Geral. Folha SF,21 Corumbá e parte da Folha SE,20. Rio de Janeiro, v.27, p 25 – 160, 1982.
Denny, C. S. Fans and pediments. American Journal of Science. n. 265, p. 81-105, 1967.
Facincani, E.M.; Assine, M.L.; Silva, A.; Zani, H.; Araújo, B.C.; Miranda, G.M. Geomorfologia fluvial do leque
do rio Aquidauana, borda sudeste do Pantanal, MS. Anais... 1º. Simpósio de Geotecnologias no Pantanal.
Campo Grande: Embrapa, 2006. p. 175-181.
Pedreira, A.J.; Schobbenhaus, C.; Valente, C.R.; Oliveira, C.C.; Rizzotto, G.J.; Delgado, I.M.; Lacerda-Filho,
J.V.; Moreton, L.C.; Quadros, M.L.E.S. Compartimentação Geotectônica. In: Geologia e Recursos Minerais do Estado de Mato Grosso. Org. Joffre Valmório de Lacerda Filho, Waldemar Abreu Filho, Cidney Rodrigues
Valente, Cipriano Cavalcante de Oliveira e Mário Cavalcanti Albuquerque. Esc. 1:1.000.000. Goiânia: CPRM, p.
33 – 50, 2004.
Anais 2º Simpósio de Geotecnologias no Pantanal, Corumbá, 7-11 novembro 2009,
Embrapa Informática Agropecuária/INPE, p.115-123.
123
Gouw, M.J.P. Alluvial architecture of the Holocene Rhine-Meuse delta (the Netherlands). Sedimentology. n 55,
p. 1487-1516, 2008.
Grohmann, C. H. Trend-surface analysis of morphometric parameters: a case study in southeastern Brazil.
Computers & Geosciences, n. 31, p. 1007–1014, 2005.
Hengl, T., Bajat, B., Blagojevic, D.; Reuter, H. Geostatistical modeling of topography using auxiliary maps.
Computers & Geosciences, n. 34, p. 1886– 1899, 2008.
Horton, B.K. & DeCelles, P.G. Modern and ancient fluvial megafans in the foreland basin system of the central
Andes, southern Bolivia: implications for drainage network evolution in foldthrust belts. Basin Research, n. 13,
p. 43-63, 2001.
Jones, R. Algorithms for using a DEM for mapping catchment areas of stream sediment samples. Computers & Geosciences, n. 28, p. 1051–1060, 2002.
Paillou, P.; Schuster, M.; Tooth, S.; Farr, T.; Rosenqvist, A.; Lopez. S.; Malezieux, J. M. Mapping of a major
paleodrainage system in eastern Libya using orbital imaging radar: The Kufrah River. Earth and Planetary Science, n. 277, p. 327–333, 2009.
Paz, A. R.; Collischonn, W,; Risso, A.; Mendes, C. A. B. M. Errors in river lengths derived from raster digital
elevation models. Computers & Geosciences, n. 34, p. 1584–1596, 2008.
Petts, G. E.; Gurnell, A. M. Dams and geomorphology: Research progress and future directions.
Geomorphology, n. 71, p. 27–47, 2005.
Rachocki, A. H. Alluvial Fans. John Willey and Sons: Chichester, 1981. 161 p.
Silva, A.; Assine, M.L.; Souza Filho, E.S.de; Cunha, S.B; Zani, H. Compartimentação Geomorfológica do Rio
Paraguai na Borda Norte do Pantanal Mato-Grossense, Região de Cáceres – MT. Anais... 1º Simpósio de
Geotecnologias no Pantanal. Campo Grande: Embrapa, 2006. p. 285-292.
Schumm, S.A. The fluvial system. John Wiley and Sons, Nova Iorque, 1977. 338 p.
Valeriano, M.M. 2004. Modelo digital de elevação com dados SRTM disponíveis para a América do Sul. São José dos Campos: INPE, 72p. (INPE-10550-RPQ/756). Disponível na biblioteca digital URLib:
<iris.sid.inpe.br:1912/col/sid.inpe.br/sergio/2004/06.30.10.57/doc/publicacao.pdf>. Acesso em: 15 jul. 2009.
Vallet-Coulomb, C.; Gasse, F.; Robison, L; Ferry, Luc.; Campo, E. V.; Chalié, F. Hydrological modeling of
tropical closed Lake Ihotry (SW Madagascar): Sensitivity analysis and implications for paleohydrological
reconstructions over the past 4000 years. Journal of Hydrology, n. 331, p. 257– 271, 2006.
Zani, H.; Assine, M.L.; Araújo, B.C.; Merino, E.M.; Silva, A.; Facincani, E.M. Lobos deposicionais na evolução
do megaleque do rio Taquari, Pantanal Mato-Grossense. Anais... 1º. Simpósio de Geotecnologias no Pantanal.
Campo Grande: Embrapa, p. 285-292, 2006.
Zani, H.; Assine, M.L. Análise de superfícies de tendência com dados SRTM: estudo de caso na bacia
sedimentar do Pantanal. In: Simpósio Brasileiro de Sensoriamento Remoto, 14, 2009, Natal. Anais... São José
dos Campos: INPE, p. 3403-3410, 2009.
Wise, S.M. Effect of differing DEM creation methods on the results from a hydrological model. Computers & Geosciences, v. 33, p. 1351–1365, 2007.