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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E ECOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA LARISSA CRISTINA DE LIMA NEVES DINÂMICA SEDIMENTAR DE UMA PORÇÃO DO BANCO ARENOSO NA DESEMBOCADURA DO SISTEMA ESTUARINO DOS RIOS PIRAQUÊ-AÇÚ E PIRAQUÊ-MIRÍM, ARACRUZ - ES VITÓRIA 2013
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E ECOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA
LARISSA CRISTINA DE LIMA NEVES
DINÂMICA SEDIMENTAR DE UMA PORÇÃO DO BANCO
ARENOSO NA DESEMBOCADURA DO SISTEMA ESTUARINO
DOS RIOS PIRAQUÊ-AÇÚ E PIRAQUÊ-MIRÍM, ARACRUZ - ES
VITÓRIA 2013
LARISSA CRISTINA DE LIMA NEVES
DINÂMICA SEDIMENTAR DE UMA PORÇÃO DO BANCO
ARENOSO NA DESEMBOCADURA DO SISTEMA ESTUARINO
DOS RIOS PIRAQUÊ-AÇÚ E PIRAQUÊ-MIRIM, ARACRUZ - ES
Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Oceanografia, do Departamento de Oceanografia e Ecologia da Universidade Federal do Espírito Santo, como requisito para aprovação da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso. Orientador: Prof. Dr. Alex Cardoso Bastos.
VITÓRIA 2013
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO
CENTRO DE CIÊNCIAS HUMANAS E NATURAIS
DEPARTAMENTO DE OCEANOGRAFIA E ECOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM OCEANOGRAFIA
LARISSA CRISTINA DE LIMA NEVES
DINÂMICA SEDIMENTAR DE UMA PORÇÃO DO BANCO ARENOSO NA
DESEMBOCADURA DO SISTEMA ESTUARINO DOS RIOS PIRAQUÊ-AÇÚ E
PIRAQUÊ-MIRÍM, ARACRUZ - ES
COMISSÃO EXAMINADORA
___________________________________________
Prof. Dr. Alex Cardoso Bastos
ORIENTADOR – UFES/DOC
___________________________________________
Profª. Drª. Valéria da Silva Quaresma
EXAMINADOR INTERNO – UFES/DOC
___________________________________________
Profª. Drª.Jacqueline Albino
EXAMINADOR INTERNO – UFES/DOC
___________________________________________
Msc. Alex Evaristo da Silva
EXAMINADOR INTERNO – UFES/DOC
DINÂMICA SEDIMENTAR DE UMA PORÇÃO DO BANCO ARENOSO NA DESEMBOCADURA DO SISTEMA ESTUARINO DOS RIOS PIRAQUÊ-AÇÚ E PIRAQUÊ-MIRÍM, ARACRUZ - ES
por
Larissa Cristina de Lima Neves
Submetido como requisito parcial para a obtenção de grau de Oceanógrafo
na
Universidade Federal do Espírito Santo
Abril de 2013
© Larissa Cristina de Lima Neves
Por meio deste, o autor confere ao Colegiado do Curso de Oceanografia e ao Departamento de Oceanografia e Ecologia da UFES permissão para reproduzir e distribuir cópias parciais ou totais deste documento de trabalho de conclusão de curso para fins não comerciais. Assinatura do autor..............................................................................................
Curso de graduação em Oceanografia Universidade Federal do Espírito Santo
25 de abril de 2013
Certificado por.......................................................................................................
Prof. Dr. Alex Cardoso Bastos (Orientador)
Certificado por........................................................................................................
Profª. Drª. Valéria da Silva Quaresma Examinador Interno
DOC/UFES
Certificado por........................................................................................................
Profª. Drª. Jacqueline Albino Examinador Interno
DOC/UFES
Certificado por........................................................................................................
Msc. Alex Evaristo da Silva Examinador Interno
DOC/UFES
Aceito por...............................................................................................................
Prof. Ângelo Fraga Bernardino / Coordenador do Curso de Oceanografia Universidade Federal do Espírito Santo
CCHN/DOC/UFES
“Dedico à Deus, por me oferecer esta vitória e pessoas queridas
com as quais posso compartilhá-la.“
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por sempre iluminar os meus passos, me fornecendo
sabedoria diante das decisões e me confortando diante dos impasses. Aos
meus pais e à minha irmã amada, por toda paciência, oração, dedicação, amor
incondicional, apoio e incentivo a mim oferecidos. Por terem sempre acreditado
em mim e em meu potencial, e por vibrarem minhas vitórias como se fossem
suas.
Agradeço ao meu amor, por ter estado ao meu lado, não apenas nos
momentos de felicidade, mas em todas as horas que precisei. Agradeço por ter
tido toda a paciência do mundo com minha monografia, me incentivando a dar
o melhor de mim. Por ter perdido suas tardes livres para me ajudar em minhas
dúvidas, revisar, corrigir e parabenizar cada parágrafo do meu TCC, levando-o
tão a sério como se fosse o seu.
Agradeço à UFES e ao CNPq por proporcionarem o financiamento do trabalho.
Ao meu orientador, Alex Bastos, por ter me acolhido e ter me dado a
oportunidade de me encontrar enquanto oceanógrafa. Ao meu co-orientador,
Alex Evaristo, por toda a paciência e apoio. Por todas as referências
bibliográficas a mim enviadas e por ter me ajudado tanto. Vocês dois me
ensinaram coisas que levarei não só para a profissão, mas para a vida.
Agradeço, ainda, ao Geandré pela dedicação no meu campo e pela ajuda na
revisão da minha mono. E ao Smith, pela super força na coleta das amostras
sedimentares e fundeio do ADP.
Agradeço aos oceanógrafos da UMI SAN (Prussia, Nessa, Pri, Rafa, Dieguitos,
Luiz Henrique e Áureo), e ao Negão, por me fazerem ter orgulho da profissão,
por me incentivarem enquanto pessoa e profissional, e por terem me ajudado
em todas as vezes que eu precisei. Vocês são pra mim, mais que colegas de
trabalho, são amigos.
Agradeço às amigas, Jéssica e Samira, por terem sido tão parceiras na fase
final do curso, me ajudando em tudo, me apoiando, me divertindo, e me
lembrando de todas as datas de provas, trabalhos, entregas de documentos,
que eu nunca guardava na memória (rs). Desejo à vocês, nesta nova etapa,
todo o sucesso do mundo.
Por fim, agradeço às amigas lindas: Dani, Ju e Jessikita. Vocês não podiam
ficar fora dessa. Agradeço por essa amizade maravilhosa que a oceanografia
nos proporcionou, por todos os momentos de descontração e por todo o
companheirismo nestes quatro anos, e durante o desenvolvimento da
monografia.
“Sem sonhos, as perdas se tornam insuportáveis, as pedras do caminho se
tornam montanhas, os fracassos se transformam em golpes fatais. Mas, se
você tiver grandes sonhos… Seus erros produzirão crescimento, seus desafios
produzirão oportunidades, seus medos produzirão coragem."
Augusto Cury
RESUMO
A desembocadura do Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-Açu e Piraquê-Mirím
(SEPAPM), situada em Aracruz (ES), é caracterizada por uma hidrodinâmica
intensa, influenciada pelo regime de marés, ondas, ventos e pelo próprio
escoamento fluvial. Além disto, a região é uma área de veraneio, contribuindo
assim, junto aos outros fatores, para uma maior vulnerabilidade erosiva. Diante
do fato, o presente trabalho investigou a dinâmica sedimentar de uma porção
do banco arenoso localizado na foz do SEPAPM. Para tanto, foram realizadas
análises sedimentológicas de amostras superficiais, e coleta de dados
hidrodinâmicos através do fundeio de um ADP, modelo Sontek XR Argonaut
(1,5 MHz). Através do modelo GRADISTAT, foi realizada uma investigação
estatística das amostras de sedimentos. Os dados estatísticos resultantes
foram, então, inseridos no modelo de tendências granulométricas GSTA (GAO
e COLLINS, 1992), visando a obtenção da orientação do transporte
sedimentar. A partir da análise dos parâmetros granulométricos foi possível
observar que existe uma variabilidade de grãos de granulometria mais fina,
granulometria média e grossa, com faciologia predominantemente litoclástica à
litobioclástica. A avaliação dos parâmetros granulométricos estatísticos (desvio
padrão, assimetria e curtose) permitiu inferir que a composição do banco
arenoso em estudo está associada a fontes de sedimentos fluviais e marinhos.
Podendo ainda, o mesmo, conter sedimentos palimpsestos. Com relação ao
transporte sedimentar, foi constatada uma direção predominante para NNE/NE.
No entanto, o modelo não produziu resultado com confiabilidade suficiente.
Através da observação dos dados correntométricos, foram encontradas
direções de oeste para enchente e leste para vazante, entretanto, observou-se
a maior atuação da maré enchente, sendo notada uma frequência maior de
dados e uma maior magnitude.
Palavras-chave: dinâmica sedimentar, granulometria, transporte sedimentar,
hidrodinâmica, banco arenoso, Sistema Estuarino dos rios Piraquê-Açú e
Piraquê-Mirim.
LISTA DE QUADROS
Quadro 1: Classificação dos sedimentos de acordo com LARSONNEUR
(1977) modificada por DIAS (1996). Legenda: MD = Mediana; L = Lama; C =
Coquina ( >20,0 mm); S = Seixos (4,0 A 65,0 mm); G = Grânulos (2 A 4mm); R
= Rodolitos. ...................................................................................................... 26
Quadro 2: Características do fundeio do ADP, e a previsão para a maré (DHN,
2012), no dia do campo. ................................................................................... 32
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Localização da área de estudo (Destacada em amarelo). ................. 8
Figura 2: Mapa geológico correspondente à região de Santa Cruz (ES),
inserida no Setor 3, segundo classificação de Martin et al. (1996) .................. 10
Figura 3: Aspectos geológicos e geomorfológicos da região que circunda a
área de estudo. ................................................................................................ 11
Figura 4: Presença de um banco de couraças lateríticas na desembocadura do
SEPAPM evidenciada em mapa batimétrico tridimensional da plataforma
continental interna adjacente ao SEPAPM. ...................................................... 12
Figura 5: Mapa de classificação textural dos sedimentos do SEPAPM e da
plataforma continental interna adjacente, segundo a classificação modificada
de Larsonneur (Dias, 1996). ............................................................................. 13
Figura 6: Tendência do Transporte Sedimentar na região que circunda o banco
arenoso presente na desembocadura dos SEPAPM (ESTUDO NÃO
PUBLICADO). .................................................................................................. 15
Figura 7: Delimitação funcional de um sistema estuarino. .............................. 18
Figura 8: Diagrama esquemático da interação entre as correntes de maré e a
deriva litorânea em uma desembocadura, segundo Oertel (1988). .................. 20
Figura 9: Malha amostral e Local de fundeio do ADP. .................................... 22
Figura 10: Aproximação bi-dimensional de Gao; Collins (1992). Os vetores são
desenhados para cada estação, e os resultados são filtrados a partir da soma
dos vetores de todas as estações vizinhas. ..................................................... 28
Figura 11: Tratamento dos dados no programa de aproximação em 2D: A)
Vetores do transporte obtidos a partir de contagem estatística; B) Soma dos
vetores; C) Operação de filtragem; e D) A direção do transporte líquido
definido. ............................................................................................................ 29
Figura 12: Sontek XR Argonaut. ...................................................................... 30
Figura 13: ADP acoplado à estrutura metálica. ............................................... 31
Figura 14: Mapa de distribuição da Granulometria Média, em phi, com
representação dos pontos onde foram realizadas as coletas sedimentares. O
Losango amarelo delimita a área amostrada. .................................................. 34
Figura 15: Mapa de Distribuição do Teor de Lama. Destaca-se que os
intervalos da escala não seguem uma proporção para melhor visualização da
presença de lama na região. ............................................................................ 34
Figura 16: Mapa de Distribuição do Grau de Seleção. O Losango amarelo
delimita a área amostrada. ............................................................................... 35
Figura 17: Mapa de Distribuição da Assimetria. O Losango amarelo delimita a
área amostrada. ............................................................................................... 36
Figura 18: Mapa de Distribuição da Curtose. O Losango vermelho delimita a
área amostrada. ............................................................................................... 37
Figura 19: Mapa de Distribuição do Teor de Carbonato. O Losango preto
delimita a área amostrada. ............................................................................... 38
Figura 20: Mapa 2D com a representação do vetor da Tendência do
Transporte Sedimentar sobre a batimetria local. .............................................. 39
Figura 21: Imagem da área em 3D com a representação do vetor da
Tendência do Transporte Sedimentar sobre a batimetria local. ....................... 39
Figura 22: Direção da corrente da maré. ......................................................... 41
Figura 23: Velocidade da corrente da maré. ................................................... 41
Figura 24: Mapa da região onde está inserida a área de estudo. ................... 42
Figura 25: Diagrama polar da intensidade e da direção das correntes atuantes
no ponto de fundeio do ADP. ........................................................................... 43
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................. 5
2 OBJETIVOS ................................................................................................. 7
3 ÁREA DE ESTUDO ...................................................................................... 7
3.1 LOCALIZAÇÃO E INFORMAÇÕES GERAIS ............................................... 7
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO ................................................................ 9
3.2.1 Características Meteoceanográficas ......................................................... 9
3.2.2 Características Geomorfológicas e Sedimentares .................................. 9
3.2.3 Direção do Transporte Sedimentar ......................................................... 13
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................... 15
4.1 DINÂMICA SEDIMENTAR .......................................................................... 15
4.1.1 Dinâmica Sedimentar Estuarina .............................................................. 17
4.2 BANCO ARENOSO .................................................................................... 20
5 METODOLOGIA......................................................................................... 22
5.1 SEDIMENTOLOGIA ................................................................................... 22
5.1.1 Amostragem de Campo ........................................................................... 22
5.1.2 Análise Laboratorial ................................................................................. 23
5.1.2.1 Análise Granulométrica. ............................................................................. 23
5.1.2.2 Análise Química.......................................................................................... 24
5.1.2.3 Classificação Textural e Faciológica dos sedimentos................................. 25
5.2 TRANSPORTE SEDIMENTAR (APLICAÇÃO DO MODELO GRAIN SIZE
TRENDS ANALYSIS (GSTA)) ................................................................................. 27
5.3 HIDRODINÂMICA ....................................................................................... 30
5.3.1 Amostragem de Campo ........................................................................... 30
5.3.2 Análise dos dados .................................................................................... 33
5.3.2.1 Orientação e Magnitude das Correntes ...................................................... 33
6 RESULTADOS ........................................................................................... 33
6.1 SEDIMENTOLOGIA ................................................................................... 33
6.2 TRANSPORTE SEDIMENTAR ................................................................... 38
6.3 HIDRODINÂMICA ....................................................................................... 40
7 DISCUSSÃO .............................................................................................. 43
8 CONCLUSÃO............................................................................................. 47
9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 49
APÊNDICE A – RELATÓRIO PIBIC (DINÂMICA SEDIMENTAR DO BANCO
ARENOSO DO SISTEMA ESTUARINO DOS RIOS PIRAQUÊ-AÇÚ E PIRAQUÊ-
MIRÍM – ES) ............................................................................................................ 56
5
1 INTRODUÇÃO
O ecossistema costeiro pode estar caracterizado pela presença de estuários –
sistemas morfodinâmicos, que conectam o continente ao oceano
proporcionando balanço sedimentar entre ambos os ambientes.
A interação de três principais componentes proporciona o funcionamento das
desembocaduras estuarinas: dinâmica dos fluidos, transporte de sedimentos e
mudanças morfológicas (CASSIANO; SIEGLE, 2010). Assim, a amplitude da
maré, em interação com o aporte de sedimentos, aporte de água doce
(descarga de rios), ação das ondas incidentes, correntes locais e batimetria da
região, promove uma mudança constante no aspecto das desembocaduras,
erodindo, transportando e depositando sedimento (BIRD, 1996). Não obstante,
vale ressaltar que, em uma escala temporal distinta, variações do nível relativo
do mar condicionam, também, o contexto geológico/geomorfológico das
desembocaduras.
A ocorrência de convergência do transporte sedimentar ou da intensa
deposição, ocasionada por correntes de força suficiente, em regiões com
abundante fonte sedimentar, pode refletir na formação de corpos sedimentares,
como os bancos arenosos (FRANÇA, 2006), já que são promovidas armadilhas
temporárias ou permanentes de areia, de forma a assegurar uma deposição
sem elevada dispersão do sedimento (DYER; HUNTLEY,1999).
Tais bancos arenosos, por consequência das condições hidrodinâmicas
diversas, ali atuantes, apresentam uma tendência natural de migração
(AUBREY; SPEER, 1984 apud CASSIANO; SIEGLE, 2010), fazendo com que
a disposição dos mesmos na zona costeira seja variável. Desse modo, de
acordo com a localização, tamanho e posicionamento dos bancos, a influência
dos mesmos sobre o equilíbrio das praias e sistemas estuarinos adjacentes,
bem como sobre a dinâmica da costa ocorrerá de forma diversa.
Os bancos arenosos são capazes de dissipar as ondas por refração, fazendo
com que sua presença seja crucial à proteção de alguns trechos do litoral, e à
minimização da erosão promovida pelos eventos de tempestade (BARROSO,
6
2009). Além disto, estes corpos sedimentares são de considerável importância
econômica, uma vez que podem ser úteis como fontes de sedimento (desde
que não haja consequências ambientais da extração de areia) (DYER;
HUNTLEY,1999), podendo também interferir na navegabilidade de uma região,
haja vista que a localização destes, normalmente, se dá próxima à canais de
navegação e portos (GOODWIN, 1996).
A importância do estudo da dinâmica dos bancos e de sua influência na zona
costeira, região cujo índice populacional é muito elevado (70% da população
mundial habita estes ambientes ou seus arredores (KOMAR,1998), está
relacionada, dessa forma, com a compreensão dos fatores influenciadores
nesta área e consequente interferência dos mesmos sobre a população.
Segundo estudos de Gomes (2008), dentre as regiões que compõem a linha
costeira de Aracruz - ES, uma das mais vulneráveis à erosão é aquela entorno
da desembocadura do rio Piraquê-Açú, devido ao seu alto hidrodinamismo,
influenciado pelo regime de maré, ondas, ventos e pelo próprio fluxo fluvial; e
devido ao avanço da ocupação urbana na região.
Dessa forma, diante do supracitado, a análise da dinâmica sedimentar atuante
na porção determinada do banco arenoso presente na desembocadura do
Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-Açú e Piraquê-Mirím, proporcionará uma
compreensão a par da interação da hidrodinâmica, ali atuante, com a
granulometria dos grãos e, por consequência, proporcionará o entendimento
inicial do direcionamento do transporte sedimentar. Estes resultados poderão
auxiliar estudos futuros dos processos erosivos que atingem a praia adjacente,
e estudos de toda a influência da dinâmica da região que circunda o banco
arenoso nas diversas atividades econômicas e de lazer, no entanto destaca-se
a necessidade, para a compreensão da situação real da área, de um
monitoramento que perdure pelo menos um ciclo de maré de sizígia e
quadratura em vários pontos do banco.
7
2 OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho é investigar a dinâmica sedimentar associada a
uma porção do banco arenoso localizado na foz do Sistema Estuarino Piraquê-
açú e Piraquê-Mirím (SEPAPM), situado no distrito de Santa Cruz – ES.
Para tal, alguns objetivos específicos devem ser cumpridos. São eles:
Determinar a variação espacial da granulometria na porção estudada do
banco
Identificar a direção de transporte sedimentar por meio da análise de
tendência granulométrica.
Investigar o comportamento das correntes de maré na região do banco.
3 ÁREA DE ESTUDO
3.1 LOCALIZAÇÃO E INFORMAÇÕES GERAIS
A área de estudo compreende uma parcela do Banco Arenoso localizado no
flanco norte paralelo à desembocadura do Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-
Açú e Piraquê-Mirim (SEPAPM), situado no distrito de Santa Cruz, pertencente
ao município de Aracruz - ES, conforme Figura 1.
8
Figura 1: Localização da área de estudo (Destacada em amarelo).
Situado a 83 Km ao da norte capital do Espírito Santo, Vitória, o SEPAPM é o
maior sistema estuarino do estado e possui uma área total de lâmina d’água
em torno de 5,1 km2 (BARROSO, 2004).
Apresentando uma geometria semelhante a um ― Y, o SEPAPM possui sua
abertura para o oceano com orientação O-E e os seus afluentes, como o rio
Piraquê-Açu, ao norte, e o rio Piraquê-Mirím ao sul, dispostos para NO e W em
direção ao continente, respectivamente. O rio Piraquê-Açú, com nascente no
município de Santa Tereza, apresenta uma área de drenagem aproximada de
376km² enquanto o rio Piraquê-Mirím drena uma área de cerca de 69km² e
possui sua nascente na elevação da Serra do Cavalo (BARROSO, 2004).
O entorno do sistema estuarino é margeado por 12,34 km2 de manguezal
(BARROSO, 2004). Sendo que, a parte deste manguezal que margeia o rio
Piraquê-Mirím avança 9 km adentro do continente, enquanto que a porção que
cerca o rio Piraquê-Açu avança 13 km, perfazendo uma elevada penetração de
maré (PAZOLIN et al., 2007).
9
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA REGIÃO
3.2.1 Características Meteoceanográficas
O regime de maré atuante no litoral do Espírito Santo é caracterizado como
semidiurno (duas preamares e duas baixa-mares por dia), com amplitudes
variando entre 1,4 a 1,5 metros (micromaré) (DHN, 2012). Segundo Barroso
(2004), o mesmo regime de maré é visto para o Sistema Estuarino Piraquê-Açú
e Piraquê-Mirim, entretanto, com amplitude máxima de 1.8m.
Com relação à intensidade das correntes de maré atuantes no SEPAPM,
Melado (2011) inferiu condições de assimetria de maré vazante, uma vez que
as correntes mais intensas foram observadas durante a maré vazante, em
campanhas de maré de sizígia.
Boni (2010), da mesma forma, observou em estudos no SEPAPM assimetrias
das correntes de maré, com um intenso domínio de maré vazante em um ponto
do canal de acesso ao SEPAPM. Já em pontos sobre o banco arenoso (no
fundo do canal mais próximo à praia, entre os outros canais também
permanentes que atravessam este depósito arenoso) foi observado, pelo autor,
um ligeiro domínio da maré enchente. Fato este que, segundo o autor,
caracteriza a presença de uma célula de circulação resultante, relativa aos três
locais de fundeios dos equipamentos de aferição da orientação e magnitude da
corrente de maré.
O clima de ondas do litoral capixaba se alterna, em geral, com direções, ora de
NE-E (‘’tempo bom’’), ora de E-SE e SE-S (frentes frias – “tempo ruim”)
(PIUMBINI, 2009; PIANCA, 2010; entre outros). Fato possivelmente justificado
pela predominância dos ventos atuantes no Estado serem, igualmente, dos
quadrantes NE e SE, embora as vagas (“swells”) e os ciclones extratropicais
gerados em regiões offshore também influenciarem a dinâmica das ondas.
3.2.2 Características Geomorfológicas e Sedimentares
A classificação de Martin e outros (1996) baseada nos depósitos sedimentares
quaternários dividiu a costa capixaba em cinco setores, sendo que a área de
10
estudo está inserida no “Setor 3” (Figura 2), que se estende de Barra do
Riacho à entrada da Baía de Vitória.
Figura 2: Mapa geológico correspondente à região de Santa Cruz (ES), inserida no Setor 3, segundo classificação de Martin et al. (1996)
Este setor, no geral, possui depósitos quaternários pouco desenvolvidos na
base das falésias da Formação Barreiras, e é caracterizado por planícies
costeiras estreitas, que compõe um litoral bem recortado (MARTIN et al., 1996;
ALBINO et al., 2006). Porém, ao longo de alguns vales como o do Piraquê-
Mirim e Piraquê-Açu, devido à atuação fluvial, há depósitos quaternários fluvio-
marinhos distribuídos de forma mais extensa (Figura 3) (MARTIN et al., 1996).
11
Figura 3: Aspectos geológicos e geomorfológicos da região que circunda a área de estudo.
Fonte: SILVA, 2012.
Outro importante aspecto geomorfológico encontrado no entorno da
desembocadura do SEPAPM é a presença de um banco de couraças lateríticas
(terraços de abrasão) nas proximidades da cota de 15m (Figura 4). Segundo
Albino (1999) estas feições interferem intensamente na dinâmica local, sendo
as responsáveis pelos baixos a moderados valores estimados para a
capacidade de transporte da corrente longitudinal, e pela dissipação das ondas
de mar aberto que chegam a águas rasas, podendo até comprometer a
realidade das condições meteorológicas e oceanográficas no momento da
observação.
12
Figura 4: Presença de um banco de couraças lateríticas na desembocadura do SEPAPM evidenciada em mapa batimétrico tridimensional da plataforma continental interna adjacente ao
SEPAPM. Fonte: SILVA, 2012.
Com relação aos aspectos sedimentares, Silva (2012) observou na
desembocadura do SEPAPM a passagem de um ambiente de domínio
terrígeno, representado pelas classes areia litoclástica e litobioclástica, para um
ambiente de domínio marinho, representado pelas classes areia biolitoclástica
e bioclástica (Figura 5).
13
Figura 5: Mapa de classificação textural dos sedimentos do SEPAPM e da plataforma continental interna adjacente, segundo a classificação modificada de Larsonneur (Dias, 1996).
Fonte: SILVA, 2012.
Silva (2012) notou, ainda que há dominância no estuário e na plataforma de
sedimentos médios a finos, ficando os sedimentos grossos restritos a algumas
regiões com maior hidrodinâmica ou próximo a sua área fonte. O autor associa
os resultados aos fatos de a bacia hidrográfica do SEPAPM possuir tamanho
restrito, além de sofrer influência do regime de micromaré e da presença de
couraças lateríticas na plataforma, ocasionando a atuação dos agentes
hidrodinâmicos como rio, maré e ondas, com baixa a média energia.
3.2.3 Direção do Transporte Sedimentar
Em estudo realizado por Boni (2010), levando em consideração o padrão
sedimentar, bem como a atuação das correntes de maré na região, o autor
14
inferiu o padrão de vetores resultantes de taxas de transporte no sentido da
maré vazante da desembocadura, em concordância com a orientação das
formas de fundo também analisadas pelo mesmo.
Boni (2010) observou, ainda, que os valores de taxas resultantes de transporte
de sedimento revelaram valores de transporte no canal de acesso do SEPAPM
superiores aos observados sobre o banco arenoso, quase dez vezes.
Anterior ao presente estudo (“Dinâmica Sedimentar de uma Porção do Banco
Arenoso na Desembocadura do Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-Açú e
Piraquê-Mirím, Aracruz – ES”), foi realizado um estudo no âmbito de PIBIC
(APÊNDICE A), a par do transporte sedimentar atuante no banco arenoso
presente na desembocadura dos rios Piraquê-Açú e Piraquê-Mirím e arredores,
contemplando uma grade amostral, e um espaçamento entre as amostras de
sedimento coletadas, maior que os analisados neste Trabalho.
Os dados encontrados inferem uma tendência de acumulação de sedimento na
região do Banco Arenoso, com maiores intensidades de transporte na área
mais estreita da desembocadura do Sistema Estuarino.
A direção predominante encontrada neste estudo foi, da mesma forma que
aquela encontrada por Boni (2010), para NE/NNE sobre o banco (Figura 6).
Vale ressaltar, no entanto, que este resultado não infere um transporte do canal
para o banco, visto que a profundidade do canal é muito discrepante. Além
disto, visualmente os grãos presentes no canal e no banco são
morfoscopicamente diferentes.
15
Figura 6: Tendência do Transporte Sedimentar na região que circunda o banco arenoso presente na desembocadura dos SEPAPM (ESTUDO NÃO PUBLICADO).
4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
4.1 DINÂMICA SEDIMENTAR
O termo Dinâmica Sedimentar engloba toda a mobilidade dos sedimentos
ocasionada por processos diversos. Tal mobilidade é uma das responsáveis
pela variação morfológica do fundo marinho, bem como por formações
costeiras, modificação da linha de costa, entre outros processos.
Partindo de grãos em repouso no fundo do mar, é necessário, para que haja
perda da inércia, a atuação de forçantes, como ondas e correntes (de maré,
vento ou dirigidas pelas ondas). Assim sendo, quando o movimento da água
sobre a superfície do fundo é suficientemente alto para atingir a velocidade
critica de movimentação do grão (velocidade a partir da qual o sedimento sai
do repouso), ocorre a mobilização e o transporte sedimentar. A deposição
somente ocorrerá quando a velocidade do escoamento diminuir (LEEDER,
1982).
A dinâmica dos sedimentos está, por tanto, intimamente relacionada à
velocidade do fluido, uma vez que a mesma influencia proporcionalmente na
força de fricção, capaz de desacelerar qualquer fluido que se mova sobre uma
16
superfície sólida. Esta força promove o surgimento de uma camada limite
turbulenta, dentro da qual ocorrem os processos de mobilização e o transporte
do sedimento (THE OPEN UNIVERSITY, 1999).
Heathershaw (1988) afirma que a camada limite formada pela ação das ondas
é muito pequena quando comparada àquela induzida por correntes, uma vez
que o tempo de ação das ondas é insuficiente para gerar uma camada limite de
fundo eficiente.
Sendo assim, o transporte é dado, em maioria, pela ação das correntes. Já as
ondas, representam o fator principal de remobilização dos grãos no fundo
oceânico (SOUSBY, 1997).
Em regiões costeiras esta atuação das ondas também merece destaque, uma
vez que a dissipação de energia das mesmas nestas áreas se configura como
a principal força motriz da dinâmica dos sistemas costeiros, controlando as
características morfológicas do litoral (KOMAR, 1998).
Vale destacar que a distribuição da granulometria no fundo também é um fator
chave à dinâmica sedimentar, uma vez que influencia na concentração total de
sedimento suspenso e na distribuição vertical de sedimento dentro da coluna
da água, interferindo, assim, no fluxo de sedimento (WHEATCROFT; BUTMAN,
1995).
Leeder (1982) determinou que uma vez que a inércia do grão é superada, o
movimento sedimentar ocorre em três tipos básicos: Por rolamento e saltação
(que inclui os grãos da carga de fundo), e por suspensão (que inclui toda a
carga mantida no alto pela turbulência do fluido).
O rolamento é simplesmente definido como o contato contínuo do grão com o
fundo, incluindo também o movimento de deslizamento. Já saltação consiste
em “saltos” da partícula de sedimento. Enquanto que o movimento em
suspensão é aquele no qual as partículas possuem trajetórias maiores e mais
irregulares em uma altura maior que na saltação (LEEDER, 1982).
17
Segundo WHEATCROFT; BUTMAN (1995) o modo como o sedimento é
transportado, carga de fundo ou suspensa, determina o desenvolvimento de
formas de fundo e da estratigrafia do leito.
4.1.1 Dinâmica Sedimentar Estuarina
Em sistemas estuarinos, onde há a transição entre o continente e o oceano, a
dinâmica sedimentar tende a ser ainda mais intensa devido à influência de
processos adicionais, aos comumente associados à mobilização, transporte e
deposição de sedimentos.
É possível listar como agentes atuantes na dinâmica sedimentar estuarina, o
aporte de sedimentos fluviais e marinhos, a ação das ondas incidentes, o
aporte de água doce (descarga dos rios), a batimetria local e, as correntes.
Além disto, a altura da maré também diversifica a dinâmica local, e é
classificada, segundo Dyer (1997), da seguinte forma: micromarés (~0 a 2 m),
mesomarés (2 a 4 m), macromarés (4 a 6 m), e hipermarés (acima de 6 m de
altura).
Os ventos são, da mesma forma, agentes influenciadores, já que por meio do
cisalhamento que proporcionam à superfície da água, transferem energia às
camadas inferiores interferindo na circulação de estuários rasos e daqueles
com grandes planícies de maré (DRONKERS, 1986).
Além destas forçantes, a salinidade e a circulação na região marinha adjacente
não podem ser negligenciadas (MIRANDA et al., 2002).
Estes processos, em conjunto, promovem a entrada de energia que forma e
modifica os estuários, erodindo, transportando e depositando sedimentos,
controlando assim, a geometria do canal, da desembocadura e dos corpos
sedimentares associados (que são formados pelo permanente aprisionamento
sedimentar ocorrido no sistema) (BIRD, 1996).
O grau de influência destes processos é, no entanto, diverso ao longo do
estuário, de modo que é possível compartimentá-lo em três zonas distintas
(MIRANDA, 2002):
18
Zona de Maré do Rio (ZR) – Região na qual a influência fluvial supera a
marinha, determinando uma salinidade praticamente igual a zero, não sendo
irrelevante, no entanto, a ação da maré;
Zona de Mistura (ZM) – Região onde ocorre a mistura da água doce,
proveniente da drenagem continental, com a água do mar. Nesta região a ação
fluvial é considerada equivalente à marinha;
Zona Costeira (ZC) – Região costeira adjacente, que se estende até a frente da
pluma estuarina. Esta delimita a Camada Limite Costeira (CLC).
A Figura 7 demonstra a compartimentação estuarina e a atuação de grande
parte dos processos anteriormente referidos.
Figura 7: Delimitação funcional de um sistema estuarino.
Modificado de MIRANDA, 2002.
19
A zona costeira, região na qual encontra-se a desembocadura, recebe
destaque no ambiente estuarino já que, além da influência fluvial, esta região
está sob a influência intensa e predominante das forçantes marinhas, como
ondas, maré e corrente de deriva litorânea.
Tais forçantes marinhas promovem alterações diversas no canal principal do
estuário e nas formações sedimentares associadas. Assim, Boothroyd, (1985)
classificou as desembocaduras entre estável e instável, de acordo com o
processo marinho predominante, dentre ondas e maré.
Desse modo, uma desembocadura estável é aquela cujo canal principal é mais
fundo e relativamente estável, com atuação maior de fortes correntes de maré
que removem os sedimentos depositados.
Já a desembocadura instável é aquela na qual ocorre o aumento da influência
das ondas, tornando o canal menos estável, com tendência de migração de
acordo com o sentido predominante da corrente de deriva litorânea. Vale
ressaltar que em alguns casos a migração pode ocorrer, também, no sentido
oposto à esta deriva (Davis, 1994).
Com relação à influência direta da corrente de deriva litorânea sobre os
padrões de transporte de sedimento, Oertel (1988), descreveu as
desembocaduras, conforme alternância de períodos de estofa, maré enchente
e maré vazante. Segundo este autor, nos períodos de estofa os sedimentos
são depositados no canal podendo sofrer assoreamento; nos períodos de maré
enchente, os sedimentos são transportados para dentro do canal e pode
ocorrer o aumento do esporão arenoso associado aos bancos dentro do canal,
reduzindo a largura deste (delta de maré enchente); e nos períodos de vazante,
os sedimentos do canal e da deriva litorânea são transportados e acumulados
no delta de maré vazante, conforme Figura 8.
20
Figura 8: Diagrama esquemático da interação entre as correntes de maré e a deriva litorânea em uma desembocadura, segundo Oertel (1988).
Os Deltas Estuarinos, nos quais ocorrem processos sedimentação
supracitados, são de grande relevância à formação de bancos arenosos.
Sendo que em estuários com predominância de micromarés, há maior
tendência de desenvolvimento de um Delta de Maré Vazante, que representa
maior significância ao orçamento de sedimentos litorâneos.
4.2 BANCO ARENOSO
Como dito, os bancos arenosos são feições normalmente associadas às
regiões de desembocaduras, e se formam apenas quando há areia abundante
(seja por uma fonte de sedimento do leito do mar local, ou a partir de erosão
costeira) sob a atuação de agentes fortes o suficiente para promover a
dinâmica sedimentar (DYER; HUNTLEY,1999).
Essas feições normalmente mantêm, hidraulicamente, verdadeiras armadilhas
de sedimentos, com uma ordem de eficiência elevada. A fim de produzir esta
acumulação de areia na região, deve haver um gradiente na taxa de transporte
do sedimento, de modo que haja mais areia transportada para a área do que
areia retirada. Além disto, deve haver uma circulação em torno do banco que
assegure que os grãos não fiquem amplamente dispersos. Um processo
21
fundamental para esta circulação é a presença dos, já citados, Deltas de Maré
Enchente e Vazante (Item 4.1 – pg. 15), já que os mesmos promovem um
refluxo de entrada e saída que ajuda a manter a estabilidade do local (DYER;
HUNTLEY,1999).
Outra hipótese de criação dos bancos arenosos, que descarta a atuação
puramente de fatores meteoceanográficos, está relacionada à subida pós-
glacial do nível do mar. Segundo Dyer e Huntley (1999), ambas as abordagens
são susceptíveis de se aplicar, ressaltando apenas que os processos que
criaram os bancos não são necessariamente os mesmos que os mantém em
suas formas atuais, podendo haver a possibilidade de um banco arenoso ter
surgido da variação do nível do mar, e ser mantido atualmente pelos fatores
atuantes.
Geralmente os bancos são formados a partir de areia média ou grossa, mas
bancos de cascalho também podem ser encontrados quando as correntes de
maré são suficientemente fortes (BARROSO, 2009).
Outros tipos de bancos arenosos, não relacionados aos deltas de maré vazante
e enchente presentes em estuários, são os bancos marginais, associados aos
deltas, e os pontais arenosos.
Todas estas feições influenciam fortemente na troca sedimentar das regiões
costeiras, aumentando a estabilidade de todo o entorno. As desembocaduras
que apresentam pontais e bancos arenosos possuem, ainda, a prevenção
contra processos erosivos nas adjacências, já que estas feições são capazes
de dissipar a energia das ondas (BARROSO, 2009). Um ponto à que se deve
cuidado diante da presença dos bancos e pontais, no entanto, é a influência
negativa no potencial de navegabilidade da região.
22
5 METODOLOGIA
5.1 SEDIMENTOLOGIA
5.1.1 Amostragem de Campo
Os dados sedimentológicos foram obtidos, no dia 12 de outubro de 2012, por
meio de coletas superficiais de sedimento, em 38 pontos (Figura 9), a fim de
obter uma malha amostral com abrangência suficiente para avaliar a
composição sedimentar, e sua interligação com a hidrodinâmica desta porção
do Banco Arenoso.
Figura 9: Malha amostral e Local de fundeio do ADP.
Após a coleta, as amostras foram acondicionadas em sacos plásticos e
enumeradas, visando a posterior análise.
23
5.1.2 Análise Laboratorial
5.1.2.1 Análise Granulométrica.
A análise granulométrica das amostras foi concretizada segundo a metodologia
descrita por McManus (1988), através da qual inicialmente prepara-se o
sedimento, visando retirar componentes, como lama e sal, aderidos às suas
estruturas, e oriundos do local de origem, os quais poderiam influenciar nos
resultados.
Para tal, primeiramente as amostras acondicionadas foram submetidas a três
seções de lavagem com água corrente, visando retirar o sal agregado. Em
seguida, foram colocadas em béqueres para a secagem em uma estufa à
40ºC.
Sequencialmente, realizou-se o quarteamento da amostra visando reduzir a
quantidade de sedimento para a análise granulométrica, sem ocasionar
selecionamento induzido. Este seguiu a metodologia sugerida por McManus
(1988), através da qual a amostra é despejada em um quarteador (superfície
lisa, dividida em quatro partes iguais), onde são coletadas duas bandas
opostas. Estas partes coletadas são novamente despejadas e subdivididas,
sendo esse processo repetido até a obtenção da alíquota desejável. Neste
estudo, foram obtidas 60g de sedimento de cada amostra para a análise
granulométrica e, ainda, 20g para análise de carbonato.
Este método é o mais indicado para amostras que contém sedimentos
compostos por grãos carbonáticos, devido à extrema sensibilidade dos
mesmos aos impactos. Destacando que, caso os grãos sejam fragmentados, a
granulometria posterior pode prover resultados equivocados.
Posteriormente a estes procedimentos, retirou-se a lama das amostras
quarteadas em via úmida através de uma peneira de malha 0,0625mm, a fim
de evitar a agregação de siltes e argilas aos sedimentos mais grossos e sua
consequente retenção nas peneiras de malhas superiores. O peso do
sedimento lamoso retirado, adotado como teor de lama, foi calculado de acordo
com fórmula abaixo:
24
Teor de lama = 100 - [ (Peso inicial – Peso final) / Peso inicial ] * 100
Finalizados os procedimentos iniciais, as subamostras foram despejadas no
topo de uma torre de peneiramento, montada sobre um agitador mecânico,
cujas peneiras que a compõem possuíam uma diferença entre as malhas de
0,5 φ. Este peneiramento, via seca, segundo Dias (2004), é a metodologia mais
adequada para amostras predominantemente arenosas, como pôde ser
observado visualmente no sedimento coletado na região que cerca o Banco
Arenoso em estudo.
As amostras ficaram sob a ação do agitador durante um período de 15 min,
para cada amostra (Folk e Ward, 1957). Assim foi possível obter a quantidade
de sedimento relativa a cada granulometria, por meio de pesagem em balança
analítica.
5.1.2.2 Análise Química
Visando a quantificação do Carbonato de Cálcio (CaCO3) total, adicionou-se
ácido clorídrico (HCl) diluído em água (piceta com 70% de água e 30% de
ácido) com concentração de 36%, às alíquotas de cerca de 20g da amostra
total. Em seguida agitou-se a mistura com auxilio de um bastão, aguardando a
reação e os respectivos produtos do processo (representados na equação
abaixo).
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
A amostra ficou sob a ação do ácido até a ausência de qualquer reação
química entre o sedimento e o líquido, traduzida sob a forma de espuma. Após
esse processo a amostra foi lavada e o sedimento restante levado à estufa
para secagem à 40º C.
Depois de secas, as amostras foram pesadas e armazenadas, sendo que o
teor de carbonato total pôde ser calculado pela fórmula:
Teor de carbonato= 100-[(Peso inicial–Peso após a queima)/Peso inicial] * 100
Vale ressaltar que após as análises, as amostras foram devidamente
armazenadas em sacos plásticos.
25
5.1.2.3 Classificação Textural e Faciológica dos sedimentos
Posteriormente à obtenção da fração de sedimento equivalente a cada
granulometria por meio do peneiramento, estes dados foram inseridos e
tratados no programa computacional de análises granulométricas, livre,
GRADISTAT (Grain Size Distribution and Statistics) (BLOTT; PYE, 2001). Este
fornece a classificação textural do sedimento proposta por Folk e Ward (1957),
o qual determina a composição granulométrica de cada amostra.
Além disto, o programa infere os parâmetros estatísticos de distribuição
granulométrica, como a granulometria média, grau de seleção (desvio padrão),
assimetria, curtose, entre outros. Os três primeiros são utilizados para a
determinação do transporte sedimentar, por meio de tendência granulométrica
(Item 5.2 – Pág. 27).
Com relação à faciologia dos sedimentos que compõem as amostras, a
classificação utilizada foi de acordo com Dias (1996, modificado de Larsonneur,
1977) (Quadro 1), a qual estabelece 4 categorias em função do teor de
carbonato: litoclásticos (< 30% carbonato), litobioclástico (30 a 50% de
carbonato), biolitoclástico (50 a 70 % de carbonato) e bioclástico (> 70%
carbonato). Esta classificação, segundo Bastos e Moscon (2005) pode indicar a
variação nos processos de sedimentação e no padrão de aporte sedimentar.
26
Quadro 1: Classificação dos sedimentos de acordo com LARSONNEUR (1977) modificada por DIAS (1996). Legenda: MD = Mediana; L = Lama; C = Coquina ( >20,0 mm); S = Seixos (4,0 A 65,0 mm); G = Grânulos (2 A 4mm); R = Rodolitos.
27
Para a confecção dos mapas representativos dos parâmetros acima, o conjunto
de dados calculados no software GRADISTAT e os resultados faciológicos
obitidos, foram plotados no software SURFER 9.0, com o método de
interpolação em superfícies contínuas de dados pontuais.
5.2 TRANSPORTE SEDIMENTAR (Aplicação do Modelo Grain Size Trends
Analysis (GSTA))
A determinação do transporte sedimentar foi realizada através de um método
de tendência granulométrica, desenvolvido por Gao e Collins (1992), chamado
Grain Size Trends Analysis, e conhecido como GSTA. Este é um programa de
linguagem FORTRAN, que utiliza os seguintes dados: número total de
estações (N), distância característica (DC), fator de escala para os dados em X
(A), número de cada uma das estações amostradas, posição (dados de X e Y)
das estações amostradas (latitude e longitude, ou UTM) e os parâmetros
granulométricos (granulometria média - µ; desvio padrão - σ; e assimetria - Sk).
Destaca-se que (N) é um número inteiro enquanto que (DC) e (A) são números
reais. O valor (A) é a razão da escala de X pela escala de Y, podendo ser
definido pela longitude e latitude através de:
Onde Dlat é a distância correspondente para 1º (um grau) ao longo de um
paralelo (difere com a latitude), Dlon é a distância correspondente a 1º (um
grau) ao longo de um meridiano e (Ө) é a latitude média dos locais de
amostragem (GAO, 1996), a distância característica (DC) é o distancia máxima
entre dois pontos de amostragem, e pode ser inferida visualmente.
Cada dado com o resultado do programa inclui o número da amostra, a latitude
e longitude e, a magnitude e a direção (em graus azimute) do vetor residual
(GAO, 1996).
Vale ressaltar que, para que os dados pudessem ser inseridos no programa
GSTA, foi necessário inicialmente transformá-los em um arquivo tipo txt.
28
As tendências usadas pelo programa foram as tendências do Tipo 1 e 2, já que
segundo GAO (1996) estes dois tipos são os mais apropriados para análise de
tendências.
Os parâmetros granulométricos de cada estação são comparados, no
programa, com os parâmetros das estações vizinhas, na qual são consideradas
apenas aquelas em que a distância entre cada é menor que a distancia
característica. Um pequeno vetor é criado para a estação “central” (estação
que esta sendo observada) caso exista algumas tendências granulométricas
entre a estação central e as estações vizinhas, sendo que este vetor possui
uma unidade de comprimento.
Após esta etapa, os vetores são somados para produzir um único vetor, para
cada uma das estações nas quais ocorreram mais de uma tendência
granulométrica (Figura 10).
Figura 10: Aproximação bi-dimensional de Gao; Collins (1992). Os vetores são desenhados
para cada estação, e os resultados são filtrados a partir da soma dos vetores de todas as estações vizinhas.
Fonte: Lê Roux; Rojas, apud CARMO, 2006.
Esta etapa de soma dos vetores pode ser representada matematicamente
através da equação abaixo:
29
Onde n é o número de vetores de tendência, identificados para cada estação,
é um vetor de tendência, e é a soma dos vetores de tendência.
Por fim, uma operação de filtragem é aplicada para remover ou reduzir
qualquer ruído remanescente (vetores que não estão de acordo com o padrão
geral), sendo as que estações vizinhas são identificadas novamente com base
na distancia característica. O processo de filtragem é equivalente a seguinte
equação:
Onde é uma soma de vetor de tendência obtida a partir da equação de
soma de vetores, k é numero total de amostras do processo de filtragem e
é o vetor “filtrado”.
Esse processo resulta em vetores residuais formando um padrão geral que
representa o padrão do trajeto do transporte de sedimentos. O procedimento
do programa pode ser observado na Figura 11.
Figura 11: Tratamento dos dados no programa de aproximação em 2D: A) Vetores do transporte obtidos a partir de contagem estatística; B) Soma dos vetores; C) Operação de
filtragem; e D) A direção do transporte líquido definido.
Fonte: Gao; Collins (1990).
30
Ao final, os resultados foram plotados usando o software SURFER 9.0.
É importante salientar que Gao et al. (1994) compararam o resultado do
método em uma região onde o transporte de sedimento é conhecido e
deduziram que: (1) os resultados indicados para a direção de transporte
quando há um melhoramento da seleção possuem uma grande semelhança
com o transporte conhecido; (2) já os resultados para os vetores
granulométricos associados com um empobrecimento da seleção ao longo da
direção do transporte de sedimento possuem pouco paralelismo com o
transporte conhecido.
5.3 HIDRODINÂMICA
5.3.1 Amostragem de Campo
As condições hidrodinâmicas da porção do Banco Arenoso do Sistema
Estuarino Piraquê-Açu Piraquê-Mirim em análise, foram obtidos a partir do uso
do perfilador de velocidade, do tipo Acoustic Doppler Profiler (ADP), modelo
Sontek XR Argonaut (Figura 12).
Figura 12: Sontek XR Argonaut.
O ADP (Acoustic Doppler Profile) é um equipamento apropriado à medição da
intensidade e direção de correntes na coluna d’água (Nortek, 2008). Este
equipamento faz uso do Efeito Doppler em que transdutores enviam e recebem
pulsos sonoros, também chamados de “beams”, de frequências conhecidas. O
ADP permite a realização da perfilagem da velocidade na coluna d’água,
dividindo esta em várias células de medição. Entretanto, os transdutores e
circuitos eletrônicos necessitam de um tempo de restabelecimento entre a
transmissão e o recebimento dos pulsos acústicos. Diante disto, existe uma
31
distância dos transdutores até a primeira célula de medição onde o aparelho
não registra nenhuma medida, a blanking distance (zona de sombra).
Devido à frequência do ADP – Sontek XR Argonaut , a blanking distance
utilizada no presente estudo foi de 0,50 metros.
Segundo Gordon (1989) a alteração da frequência entre os pulsos sonoros
enviados pelos transdutores e aqueles refletidos pelo plâncton, sedimentos e
bolhas, que são recebidos pelos transdutores, é proporcional à velocidade
relativa entre o ADP e esses fragmentos. Sabendo-se a direção relativa dos
transdutores do ADP e que as partículas que refletem os pulsos seguem a
movimentação da água devido ao reduzido tamanho destas, pode-se obter o
perfil da intensidade e direção das velocidades da corrente combinando-se os
dados obtidos dos 3 “beams”.
No campo realizado no dia 12 de outubro de 2012 o ADP foi fundeado
acoplado a uma estrutura rígida (de forma a garantir a sustentação e, proteção
contra interferência do leito na emissão e recepção das ondas sonoras)
(Figura 13), com os transdutores voltados para a superfície da coluna de água,
sobre o ponto localizado no banco arenoso do Sistema Estuarino dos rios
Piraquê-Açú e Piraquê-Mirim. Dessa forma, os transectos de corrente foram
realizados a partir do fundo ao longo do tempo. O ADP ficou situado à,
aproximadamente, 35 cm acima do fundo, devido ao tamanho da estrutura.
Figura 13: ADP acoplado à estrutura metálica.
32
Sabendo que a região não possui elevadas profundidades, o equipamento foi
configurado para obter dados de corrente a cada 15 minutos, com altura das
células de medição de 0,4 metros.
A localização espacial (Figura 9) do local no qual o aparelho foi fundeado foi
medida por meio de um GPS. O Quadro 2, abaixo, informa as características
do fundeio do ADP, e a previsão para a maré (DHN, 2012), no dia do campo.
Destaca-se que no dia da coleta dos dados correntométricos a maré atuante
era de sizígia, ou seja, nesta situação, ocorreram as maiores marés altas e as
menores marés baixas.
Quadro 2: Características do fundeio do ADP, e a previsão para a maré (DHN, 2012), no dia do campo.
Coordenadas Geográficas (UTM)
Data do fundeio
Previsões das Marés
(DHN, 2012)
Período de Coleta
(hh:mm) Freqüência de
operação (MHz)
X Y Horário (hh:mm)
Altura (m)
Início Final
379968,2 7794027 12/10/2012
00:26
06:53
13:06
19:09
1,3
0,1
1,4
0,2
08:30 18:00 1,5
Para o processamento dos resultados, a primeira célula de medição de dados
foi considerada a partir a 1,25m do leito marinho, haja vista os valores
descontados de offset da estrutura de fundeio do ADP (0,35m), blanking (0,5m)
e a média dos dados obtidos na primeira célula (0,4m). Devido à profundidade
máxima do ponto de fundeio e a atuação da maré, obteve-se dados até uma
altura de aproximadamente 2,5m, a partir do leito marinho.
33
5.3.2 Análise dos dados
5.3.2.1 Orientação e Magnitude das Correntes
Para analisar o comportamento da corrente de maré ao longo do período de
fundeio, foi necessário a confecção de dois gráficos, um para orientação e
outro para a magnitude da velocidade das correntes, utilizando-se o software
SURFER 9.
Visando analisar, ainda, a frequência de ocorrência das demais magnitudes
das correntes da maré e sua respectiva orientação, foi confeccionado um
diagrama polar da intensidade e da direção das correntes, utilizando o software
GRAFER 9.
6 RESULTADOS
6.1 SEDIMENTOLOGIA
Os dados sedimentares da área de estudo permitiram a verificação do padrão
granulométrico e faciológico ali dominante.
A fim de representar de forma clara a tendência granulométrica das amostras,
a granulometria média, classificada segundo Folk e Ward (1957), foi plotada
em um mapa (Figura 14). Neste, foram também plotados os pontos amostrais,
a partir dos quais tornou-se possível notar que a composição da área é variável
entre a presença de grãos de granulometria mais fina, de granulometria média
e sedimentos grossos. Destaca-se que as regiões da amostragem mais
próximas à borda norte da desembocadura foram onde a presença da areia
fina e/ou muito fina se predominou. Os dois pontos nos quais foi possível
identificar a presença de lama, também se localizaram nesta margem.
34
Figura 14: Mapa de distribuição da Granulometria Média, em phi, com representação dos pontos onde foram realizadas as coletas sedimentares. O Losango amarelo delimita a área
amostrada.
Com relação ao Teor de Lama (Figura 15) das amostras em geral, os valores
se mantiveram, em quase todos os pontos, abaixo de 2%, acompanhando o
padrão observado no Mapa de Granulometria Média, supracitado. Apenas um
ponto apresentou porcentagem alta (aproximadamente 80%) de teor lamoso.
Figura 15: Mapa de Distribuição do Teor de Lama. Destaca-se que os intervalos da escala não
seguem uma proporção para melhor visualização da presença de lama na região.
35
O grau foi mensurado através do Desvio Padrão das amostras, classificado
segundo Folk (1957). O mesmo foi plotado sobre o mapa da área de estudo
para que fosse possível inferir a dispersão da distribuição granulométrica
entorno da Granulometria Média (Figura 16).
Figura 16: Mapa de Distribuição do Grau de Seleção. O Losango amarelo delimita a área amostrada.
Através da análise do mapa de Distribuição do Grau de Seleção notou-se,
então, que os grãos ali presentes são Mal Selecionados em quase toda a
extensão, apresentando grau Moderadamente Selecionado apenas em três
áreas dispersas.
Outro parâmetro sedimentar estatístico analisado foi a Assimetria, classificada,
igualmente, segundo Folk (1957). Esta determina a distância da média em
relação à mediana, e descreve se a curva de distribuição granulométrica é ou
não simétrica. Para o caso de ser assimétrica, apresenta, ainda, para qual lado
se inclina a cauda mais longa da curva. Deste modo, o parâmetro expressa o
enriquecimento da distribuição granulométrica em partículas grossas
(assimetria negativa) ou em partículas finas (assimetria positiva). Se a curva é
normal, os valores da mediana e da média são coincidentes e não há tendência
de enriquecimento da distribuição granulométrica.
36
Cronan (1972) afirma ainda, que a análise da assimetria pode sugerir se o
ambiente possui regime deposicional (assimetria positiva) ou não (assimetria
negativa).
Através da análise da Distribuição da Assimetria na região (Figura 17), notou-
se que em quase toda extensão da área onde estão concentrados os pontos
amostrais (delimitada pelo losango amarelo) a distribuição granulométrica
apresentou assimetria positiva.
Figura 17: Mapa de Distribuição da Assimetria. O Losango amarelo delimita a área amostrada.
Por fim, analisou-se o parâmetro granulométrico estatístico Curtose. Este
exprime o grau de achatamento das curvas de distribuição dos grãos, sendo
essencial à medida que implica na comparação entre a porção central da curva
e a curva completa.
Resumidamente, caso a Curtose seja Leptocúrtica, indica distribuição unimodal
com a moda nos extremos da curva; Já para o caso de ser Mesocúrtica, indica
distribuição unimodal, com a moda no centro. A Curtose Platicúrtica, por fim,
está associada à distribuição bimodal ou polimodal.
Sob o ponto de vista sedimentológico, valores extremos de curtose (muito altos
ou muito baixos) são capazes de indicar que o tipo de material analisado foi
selecionado em ambiente de alta energia capaz de transportar o mesmo para
outro ambiente sem alterações das características. No local de deposição o
37
sedimento pode ainda ter se misturado com outro sedimento selecionado em
diferentes condições.
Analisando a Figura 18 observa-se que a classificação da curtose é bem
variável ao longo na região estudada. As classes predominantes, no entanto,
são de Curtose Platicúrtica, Curtose Mesocúrtica e Curtose Leptocúrtica.
Figura 18: Mapa de Distribuição da Curtose. O Losango vermelho delimita a área amostrada.
Visando ilustrar a faciologia na região estudada, os resultados obtidos na
análise de quantificação de CaCO3 nas amostras foram da mesma forma que
os parâmetros estatísticos, plotados em um mapa (Figura 19). Neste, os
sedimentos foram classificados em litoclástico (teores de carbonato menores
que 30%), litobioclástico (teores de carbonato entre 30 a 50%), biolitoclástico
(teores de carbonato entre 50 a 70 % de carbonato) e bioclástico (teores de
carbonato maiores que 70% carbonato).
38
Figura 19: Mapa de Distribuição do Teor de Carbonato. O Losango preto delimita a área amostrada.
A classificação faciológica demonstrou uma predominância de sedimentos
litoclásticos na maior parte da área estudada, intercalados com sedimentos
litobioclásticos.
Apenas a região mais próxima à borda Norte, onde os sedimentos mais finos
foram encontrados, é que se observou a presença de sedimentos
biolitoclásticos e bioclásticos.
6.2 TRANSPORTE SEDIMENTAR
A partir dos parâmetros sedimentares estatísticos (granulometria média, desvio
padrão e assimetria) foram gerados os vetores de tendência de transporte de
sedimentos. Os mesmos foram plotados sobre o mapa batimétrico da área de
estudo, 2D (Figura 20) e 3D (Figura 21), a fim de proporcionar uma análise
mais clara a par da dinâmica sedimentar na região.
39
Figura 20: Mapa 2D com a representação do vetor da Tendência do Transporte Sedimentar sobre a batimetria local.
Figura 21: Imagem da área em 3D com a representação do vetor da Tendência do Transporte Sedimentar sobre a batimetria local.
A batimetria da área de estudo demonstra que as profundidades não
ultrapassam a cota de 7 m, com uma diferença de profundidade abrupta entre a
região do canal e do Banco Arenoso, e algumas profundidades ligeiramente
maiores que aquelas predominantes no banco nos canais existentes sobre esta
feição.
40
As setas acima representadas evidenciam tanto a direção, quanto a
intensidade (demonstrada pela variação de tamanho da seta) da tendência do
transporte dos sedimentos ali existentes.
Observa-se que, como um todo, a tendência de direcionamento se conserva
aproximadamente para NNE, sem grandes variações da intensidade do
transporte, com ligeira tendência de aumento da intensidade a norte do banco,
onde as profundidades são levemente maiores. Alguns pontos, onde a
profundidade é menor, são observadas, ainda, setas menores indicando baixa
intensidade do transporte.
6.3 HIDRODINÂMICA
A hidrodinâmica da região estudada foi representada na forma de dois gráficos.
Um com a orientação da corrente de maré, e outro com a velocidade da
mesma. Os mesmos foram ainda sobrepostos com a curva da maré visando
maior representatividade.
Através dos gráficos de direção e magnitude da corrente da maré (Figura 22 e
Figura 23, respectivamente), é possível observar que nas primeiras horas de
amostragem (até aproximadamente 9:30 h) a corrente de maré estava em
período de estofa, com direção, predominantemente, para sul. Nas horas
seguintes (até aproximadamente 13:40 h), durante a enchente, a corrente de
maré apresentou direção predominante para oeste. Às 14:00 h, houve
novamente uma estofa com direção sul. Após esta estofa, uma fase de vazante
foi iniciada em geral para a direção leste, perdurando até, aproximadamente,
às 17:50 h. Nas horas finais da amostragem, foi observado novamente outra
estafa cuja corrente orientou-se também para sul.
Esta alternância de direções condiz com o esperado para a fração do ciclo de
maré amostrado de uma região caracterizada por maré semidiurna.
41
Figura 22: Direção da corrente da maré.
Figura 23: Velocidade da corrente da maré.
Observando, junto ao mapa de direção da corrente, o mapa da região onde
está inserida a área em estudo (Figura 24), é possível notar que, durante o
período de maré-enchente, no qual a corrente apresenta direção Oeste, a
mesma se direciona para dentro do estuário. Em contrapartida, durante o
período de maré-vazante, quando a corrente apresenta direção leste, a mesma
está direcionada para a saída do estuário.
42
Figura 24: Mapa da região onde está inserida a área de estudo.
O gráfico de velocidade da corrente (Figura 23) revela, ainda, que durante as
marés enchente e vazante ocorreram as maiores velocidades, e durante os
períodos de estofa foram encontradas as menores velocidades da corrente da
maré, chegando à zero às 14h, próximo ao fundo. Ressalta-se que quando
comparada a magnitude das correntes entre os períodos de enchente (direção
oeste) e vazante (direção leste), nota-se maiores magnitudes durante a
enchente.
Observa-se, ainda, que não ocorreram grandes variações da velocidade da
corrente da maré entre a superfície e o fundo, perfazendo um perfil típico de
regiões de baixa profundidade caracterizadas por uma maior mistura.
Além dos resultados citados, os gráficos de direção e magnitude da corrente
permitiram observar, também, a predominância de uma assimetria das
correntes de maré.
O diagrama polar da intensidade e da direção das correntes (Figura 25) revela
que a magnitude da corrente, como um todo, tendeu a variar de 0 a 0,6 m/s. As
direções próximas à oeste (enchente) apresentaram uma frequência maior de
correntes mais intensas (0,3 a 0,6 m/s), possibilitando inferir que há o
predomínio de maré enchente, tanto em frequência quanto em magnitude, ao
norte do banco, local no qual foi realizado o fundeio do ADP.
43
Figura 25: Diagrama polar da intensidade e da direção das correntes atuantes no ponto de fundeio do ADP.
7 DISCUSSÃO
Em análise às características sedimentares do Espírito Santo, Kowsmann e
Costa (1979) notaram que em locais próximos às desembocaduras de rios (tais
como Rio Doce, Rio Piraquê-Açu e Rio São Mateus), os sedimentos são
predominantemente terrígenos de granulometria grossa e morfoscopia
subangular, abrangendo areias e cascalhos. Da mesma forma, em estudo
específico da região do SEPAPM, Silva (2012) observou que na
desembocadura do estuário há predominância de um ambiente de domínio
terrígeno, representado pelas classes areia litoclástica e litobioclástica.
Observando as características granulométricas e faciológicas (Figura 14 e
Figura 19, respectivamente) encontradas no banco arenoso em estudo, as
quais indicaram a presença, em geral, de sedimentos litoclásticos e
44
litobioclásticos de granulometria média a grossa, nota-se equivalência aos
dados dos estudos anteriores.
Mendes (1984), afirma que o tamanho das partículas pode constituir um índice
de energia do agente de deposição, já que há uma tendência no diâmetro dos
clastos a reduzir-se no decorrer do transporte, por efeito de abrasão.
Dessa forma, a presença destes grãos de granulometria média a grossa na
região mais afastada da linha da costa, pode estar associada à atuação mais
energética dos agentes hidrodinâmicos responsáveis pelo transporte e
deposição dos sedimentos na área ou, ainda, estar associada à proximidade da
área fonte (SILVA, 2012).
A presença desta areia de granulometria grossa, no entanto, pode não estar
associada apenas ao transporte. Uma vez que há a possibilidade de a mesma
ser originada de eventos anteriores, ou seja, os grãos podem estar ali
presentes desde o nível baixo do mar, estando apenas sofrendo atualmente o
retrabalho das constantes correntes.
Ao contrário de sedimentos mais grossos, como areias e cascalhos, que
refletem um ambiente mais dinâmico e energético, sedimentos ricos em
partículas finas, como silte e argila, são acumulados em regiões mais
abrigadas. Este fato pode justificar a presença de pontos com sedimentos
lamosos, próximo à borda norte da desembocadura (Figura 15), visto que esta
é uma região mais protegida, onde não há influência significativa das maiores
velocidades da corrente do SEPAPM, oriundas da região mais estreita do canal
da desembocadura. Além disto, as correntes marinhas que ali atuam já
perderam consideravelmente sua competência após passagem pela área do
banco de couraças (ALBINO, 1999), e banco arenoso.
Confrontando os resultados de Distribuição da Granulometria Média (Figura
14), Distribuição do Teor de Lama (Figura 15) e Distribuição do Teor de
Carbonato (Figura 19) na área de estudo, é nítido a associação entre a
presença de sedimentos de menor granulometria com a predominância de
carbonato. Esta observação pode ser justificada pelo fato da abrasão dos
sedimentos bioclásticos ocorrer em maior velocidade quando os mesmos são
45
depositados junto aos sedimentos quartzosos, devido à maior dureza do
mineral quartzo (TANNER, 1995). Assim, a atuação dos processos
hidrodinâmicos torna os sedimentos bioclásticos mais vulneráveis à
fragmentação (ALBINO, 1999), justificando a porcentagem de 70 a 100% de
carbonato encontrada nos locais mais abrigados, onde a capacidade da
corrente diminui, proporcionando a deposição. Nestes pontos a porcentagem
lamosa se apresentou mais significativa, característica esta que condiz com o
apresentado nos gráficos supracitados.
O estudo do Selecionamento dos Grãos (Figura 16) mostrou que os
sedimentos presentes em quase toda a área de estudo são mal selecionados,
isto é, não apresentam similaridade granulométrica entre as partículas.
Conforme BIGARELLA (1954), quanto maior a descontinuidade da energia,
menor o seu poder de selecionamento; e quanto maior a constância da
energia, maior o selecionamento.
Soares-Gomes e Figueiredo Jr (2002), da mesma forma, afirmam que
sedimentos pobremente selecionados podem ser consequência da deposição
por correntes muito variáveis, mas propõem, ainda, a possibilidade destes
sedimentos serem oriundos de uma área fonte próxima.
Possivelmente na área em estudo o fator mais significativo para o mal
selecionamento seja a influência tanto estuarina quanto marinha que ocasiona
inconstância na energia do transporte dos grãos. Isto porque a variação
faciológica da área (Figura 19) inviabiliza o fato de os sedimentos presentes na
porção em estudo do banco arenoso serem oriundos apenas do rio, ou mesmo
apenas do mar.
Outra hipótese ao mal selecionamento seria o fato de a praia ao norte do banco
arenoso estar sob forte erosão, podendo ocasionar a incorporação de seus
sedimentos erodidos ao banco.
Vale destacar que para a complementação deste estudo e confirmação desta
discussão, sugere-se a realização de uma análise morfoscópica dos
sedimentos da área de interesse bem como das possíveis áreas fonte
(SEPAPM e região marinha adjacente), uma vez que apenas os parâmetros
46
aqui analisados (granulometria e faciologia) não são suficientes para
determinar a conclusão da origem dos sedimentos que compõe o banco
arenoso.
Analisando a assimetria dos grãos (Figura 17), observa-se que em quase toda
extensão da área onde estão concentrados os pontos amostrais (delimitada
pelo losango amarelo) a distribuição granulométrica apresentou assimetria
positiva. Segundo Cronan (1972), os locais com assimetria positiva indicariam
um regime deposicional. O autor alerta, no entanto, sobre o cuidado na
interpretação da curva de frequência acumulada, na qual os sedimentos
fortemente polimodais podem influenciar na interpretação desse parâmetro
para o ambiente, afirmando que a assimetria seria mais o reflexo da mistura
das várias populações de grãos que do regime sedimentar.
Através da avaliação do parâmetro curtose (Figura 18), que apresentou
resultados com predominância de Curtose Platicúrtica, Curtose Mesocúrtica e
Curtose Leptocúrtica, fica clara a dominância de uma distribuição unimodal e
bimodal. Este fato aumenta as chances de os resultados da Assimetria Positiva
indicarem que esta região reflete um ambiente de alta deposição sedimentar.
Dyer e Huntley (1999), afirmam que a acumulação regional de areia se deve a
duas principais razões: à existência de um gradiente na taxa de transporte do
sedimento, de modo que haja mais areia depositada na área do que areia
retirada e; à presença de uma circulação em torno do banco que assegure que
os grãos não fiquem amplamente dispersos, após a deposição.
Boni (2010) observou uma célula de circulação resultante, associada aos três
pontos de coleta de dados hidrodinâmicos (1 ponto localizado no canal de
acesso do SEPAPM, e outros dois sobre o banco arenoso) , corroborando a
hipótese de acumulação de areia em bancos arenosos de Dyer e Huntley
(1999).
Os dados do modelo de Tendência do Transporte Granulométrico deste estudo
(Figura 20 e Figura 21) demonstraram que os sedimentos presentes na
porção estudada do banco arenoso possuem direção predominante de
transporte para NNE, ou seja, tendem a serem transportados em direção ao
47
banco. Destaca-se, no entanto, que não é possível afirmar a confiabilidade do
modelo visto que, segundo os testes realizados por Gao et al. (1994), as
análises nas quais observou-se o empobrecimento da seleção ao longo da
direção do transporte de sedimento não demonstraram um resultado realístico.
Visando avaliar a atuação da hidrodinâmica associada a todos os processos
supracitados, foram observados os gráficos de Magnitude e Direção da
corrente da maré, bem como o Diagrama Polar da Intensidade e Magnitude
(Figura 22, Figura 23 e Figura 25, respectivamente). Através desta
observação, foram encontradas direções de oeste para enchente e leste para
vazante, entretanto observou-se a maior atuação da maré enchente, sendo
notada uma frequência maior de dados e uma maior magnitude.
Avaliando os resultados de Boni (2010), referente à correntometria por meio de
fundeio em dois pontos sobre o banco arenoso, nota-se que ambos os valores
apresentam também uma orientação predominante de maré enchente.
Dessa forma, o fato de sobre o banco arenoso haver tendência de corrente
para enchente pode estar associado à morfologia do banco e à presença de
canais no mesmo, bem como a uma possível circulação ocorrida no local, que
pode promover uma armadilha dos sedimentos depositados na área.
8 CONCLUSÃO
Os resultados obtidos da aplicação das três metodologias (análise
granulométrica, análise do transporte sedimentar e análise da hidrodinâmica)
permitiram evidenciar a intensa dinâmica na região do banco arenoso presente
na desembocadura do Sistema Estuarino Piraquê-Açú e Piraquê-Mirím.
Os dados hidrodinâmicos demonstraram a predominância de uma maré
enchente na região. Fato este que, junto a dados de estudos anteriores,
permitiu inferir a presença de uma circulação na área, que possivelmente
influencia na permanência do banco arenoso.
48
Visando resultados mais abrangentes, no entanto, destaca-se que seria
conveniente avaliar a corrente no banco arenoso durante períodos mais longos,
bem como durante condições meteoceanográficas extremas (frentes frias)
Com relação ao transporte sedimentar, este se mostrou com direção
predominante para NNE/NE (vazante), não sendo possível, entretanto, afirmar
a confiabilidade total do modelo GSTA para as amostras avaliadas.
Com base nos resultados obtidos da análise dos parâmetros granulométricos
na porção estudada do banco arenoso foi possível, ainda, observar que existe
uma variabilidade de grãos de granulometria mais fina, média e grossa, com
faciologia predominantemente litoclástica à litobioclástica. Fato este que vai ao
encontro do esperado para a característica de Bancos Arenosos.
Os resultados da avaliação da assimetria e da curtose inferiram intensa
deposição na área, justificando, possivelmente, a conservação do banco.
A avaliação do desvio padrão (grau de seleção) permitiu inferir, ainda, que
provavelmente a composição do banco arenoso em estudo não seja oriunda
apenas de sedimentos fluviais ou apenas marinhos, já que os grãos
apresentaram-se em maioria pobremente selecionados.
Destaca-se, no entanto, que para a confirmação desta hipótese se faz
necessária uma análise mais específica com relação à morfoscopia dos
sedimentos da área de interesse bem como das possíveis áreas fonte
(SEPAPM e região marinha adjacente), visando validar a origem dos
sedimentos que compõe o banco arenoso.
Vale ressaltar que os resultados aqui obtidos poderão auxiliar estudos futuros
que visam tanto o entendimento a respeito da origem do banco arenoso,
quanto para conhecimento dos processos erosivos que atingem a praia
adjacente, e estudos de toda a influência da dinâmica da região que circunda o
banco arenoso nas diversas atividades econômicas e de lazer.
49
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aggregated grain-size distributions, with implications for sediment dynamics.
Continental and shelf research. 1997. Vol. 17. p. 367 – 390.
56
APÊNDICE A – Relatório PIBIC (Dinâmica Sedimentar do Banco
Arenoso do Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-Açú E Piraquê-Mirím
– Es)
Identificação:
Grande área do CNPq.: Ciências Exatas e da Terra
Área do CNPq: Oceanografia Geológica
Título do Projeto: Processos geoquímicos, sedimentares e modelagem em estuários com múltiplos usos do seu entorno.
Professor Orientador: Alex Cardoso Bastos
Estudante PIBIC/PIVIC: Larissa Cristina de Lima Neves
Resumo: Visando inferir a dinâmica sedimentar da região que circunda o Banco Arenoso
localizado no Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-Açú e Piraquê-Mirím (SEPAPM) - distrito de
Santa Cruz, município de Aracruz – ES, o presente trabalho analisa a sedimentologia,
granulometria e faciologia, dos grãos ali presentes, bem como a taxa de transporte dos
sedimentos.
Por meio da análise granulométrica ficou constatado que as maiores granulometrias estão
localizadas na região de menor abertura da desembocadura, sendo que em direção offshore o
tamanho dos grãos é reduzido gradativamente. Tal fato vai de encontro aos dados de
transporte sedimentar obtidos por meio do Modelo de Tendência Granulométrica (GSTA), em
que se observa maiores intensidades nas regiões de maior granulometria.
A análise faciológica detectou, ainda, que os grãos de maior granulometria são de origem
terrígena, enquanto que os sedimentos de menor granulometria, presentes nas regiões mais
offshore, são de origem marinha, com maiores teores de carbonado.
Destaca-se que o Sistema Estuarino estudado é uma região de intensas atividades costeiras, o
que tornam necessárias as pesquisas científicas em seu entorno. Adicionalmente, o banco
arenoso ali localizado atua como fonte dissipadora da energia das ondas e como fonte
sedimentar, enfatizando sua importância.
Palavras chave: sedimentologia, transporte sedimentar, dinâmica.
1 – Introdução
O ecossistema costeiro é caracterizado pela presença de desembocaduras estuarinas –
sistemas morfodinâmicos, que conectam o continente ao oceano proporcionando balanço
sedimentar entre ambos ambientes.
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A interação de três principais componentes proporciona o funcionamento das
desembocaduras: dinâmica dos fluidos, transporte de sedimento e mudanças morfológicas
(CASSIANO & SIEGLE, 2010). Isto porque, a altura da maré, em interação com o aporte de
sedimentos, aporte de água doce (descarga de rios), ação das ondas incidentes, correntes
locais e batimetria da região, promovem uma mudança constante no aspecto das
desembocaduras, erodindo, transportando e depositando sedimento (BIRD, 1996).
Tal transporte e deposição sedimentar podem refletir na criação de corpos sedimentares,
como os bancos arenosos (FRANÇA, 2006). Isto porque, quando ocorre convergência de
transporte de sedimento ou de deposição, ocasionada pelas correntes de maré de força
suficiente, em regiões com abundante fonte sedimentar, são criadas de armadilhas temporárias
ou permanentes de areia. Assim, a circulação em torno dos bancos assegura de que haja um
depósito sem elevada dispersão sedimentar (DYER & HUNTLEY,1999).
Os bancos arenosos, no entanto, por consequência de suas condições hidrodinâmicas
diversas, apresentam uma tendência natural de migração. (AUBREY & SPEER, 1984 apud
CASSIANO & SIEGLE, 2010). Por tanto, a disposição destes corpos na zona costeira não é
estável, de forma que influenciam variavelmente na distribuição da energia das ondas, e em
toda a hidrodinâmica da região, bem como no equilíbrio das praias e sistemas estuarinos
adjacentes (BARROSO, 2009).
A zona costeira possui diversos ecossistemas complexos e produtivos, além de
importantes fontes de recursos, o que a torna uma região de elevado índice populacional (70%
da população mundial habita estes ambientes ou seus arredores) (KOMAR,1998). Este fato
destaca a importância do estudo da dinâmica dos bancos arenosos e sua influência nesta
zona.
Os bancos arenosos são capazes de dissipar as ondas por refração, fazendo com que
sua presença seja crucial à proteção de alguns trechos do litoral, e à minimização da erosão
promovida pelos eventos de tempestade. Além disto, os bancos arenosos são de considerável
importância econômica, uma vez que podem ser úteis como fontes de sedimento (desde que
não hajam consequências ambientais da extração), ou ainda, serem fontes de petróleo, caso
as condições ambientais proporcionem a criação de reservatórios. Os bancos viabilizam, ainda,
a indústria pesqueira, já que diversas espécies de peixes os utilizam como berçário e local para
a alimentação (DYER E HUNTLEY,1999).
O estudo da estabilidade destes corpos arenosos e dos processos que ocorrem entorno
deles, também se destaca durante o planejamento de navegabilidade de uma região, haja vista
que a localização dos bancos normalmente se dá próxima à canais de navegação e portos
(GOODWIN, 1996).
Diante do supracitado, uma compreensão a par da dinâmica sedimentar do banco
arenoso presente na desembocadura do Sistema Estuarino dos Rios Piraquê-Açú e Piraquê-
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Mirím (SEPAPM), situado no distrito de Santa Cruz, pertencente ao município de Aracruz - ES,
proporcionará o conhecimento dos processos erosivos que atingem a praia adjacente, bem
como toda a influência da dinâmica desta desembocadura nas diversas atividades econômicas
e de lazer, contribuindo, dessa forma, para os estudos realizados pelo Projeto de Pesquisa:
“Processos geoquímicos, sedimentares e modelagem em estuários com múltiplos usos do seu
entorno”, financiado pelo CNPq.
2 – Objetivos
Os objetivos científicos do subprojeto estão listados abaixo:
Determinar a variação granulométrica do sedimento que compõe o banco arenoso e
seu entorno.
Avaliar o transporte sedimentar por meio da análise de tendência granulométrica.
Correlacionar os dados de transporte sedimentar e granulométricos a fim de investigar
a dinâmica sedimentar associada ao banco arenoso localizado na foz do Sistema
Estuarino Piraquê-Açú e Piraquê-Mirím (SEPAPM), presente no distrito de Santa Cruz –
ES.
3 – Metodologia
Visando alcançar os objetivos estabelecidos, foram desenvolvidas duas análises: Análise
Sedimentar, que engloba a avaliação granulométrica e química do sedimento, e a Análise de
Tendência do Transporte Sedimentar.
Vale ressaltar que, devido a falhas no funcionamento do equipamento Acoustic Doppler
Velocimeter (ADV), modelo Sontek Triton, a análise hidrodinâmica da área de estudo não foi
realizada. O fato, no entanto, não comprometeu a confiabilidade do trabalho, uma vez que as
outras ferramentas disponibilizadas na metodologia atenderam de forma clara os objetivos
previamente estabelecidos.
As amostras utilizadas na avaliação sedimentar foram coletadas por meio de um
amostrador de sedimento superficial do tipo Van-Veen, em 38 pontos, estrategicamente
escolhidos a fim de obter uma malha amostral com abrangência suficiente para avaliar a
composição sedimentar, e sua interligação com a hidrodinâmica no Banco Arenoso e em seu
entorno (Figura 1).
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Figura 1. Mapa das estações de amostras de sedimentos superficiais.
A análise granulométrica foi concretizada segundo a metodologia descrita por McManus
(1988), através da qual inicialmente prepara-se o sedimento, visando retirar componentes,
como lama, matéria orgânica e sal, aderidos às suas estruturas, e oriundos do local de origem,
os quais poderiam influenciar nos resultados.
Dessa forma, as amostras acondicionadas foram submetidas primeiramente a três
seções de lavagem com água corrente, visando retirar o sal agregado. Em seguida, foram
colocadas em béqueres para a secagem em uma estufa à 40ºC.
Sequencialmente, realizou-se o quarteamento da amostra visando reduzir a quantidade
de sedimento para a avaliação da granulometria, sem ocasionar selecionamento induzido.
Neste processo, foram obtidas 60g de sedimento de cada amostra para a análise
granulométrica e, ainda, 20g para análise de carbonato.
Posteriormente retirou-se a lama das amostras quarteadas em via úmida através de uma
peneira de malha 0,0625mm, a fim de evitar a agregação de siltes e argilas aos sedimentos
mais grossos e sua consequente retenção nas peneiras de malhas superiores. O peso do
sedimento lamoso retirado, adotado como teor de lama, foi calculado de acordo com fórmula
abaixo:
Teor de lama = Peso inicial da amostra quarteada - Peso final (após a
retirada da lama)
Em seguida, retirou-se a matéria orgânica das amostras de sedimento, para evitar
alteração do peso das mesmas. Esta etapa foi realizada pela técnica de gravimetria, onde
alíquotas de amostra são calcinadas em um forno mufla a uma temperatura de 550°C, durante
4 horas.
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Finalizados os procedimentos iniciais, as subamostras foram despejadas no topo de uma
torre de peneiramento, montada sobre um agitador mecânico, cujas peneiras que a compõem
possuíam uma diferença entre as malhas de 0,5 φ. Este peneiramento, via seca, segundo Dias
(2004), é a metodologia mais adequada para amostras predominantemente arenosas, como
pôde ser observado visualmente no sedimento coletado na região que cerca o Banco Arenoso
em estudo.
As amostras ficaram sob a ação do agitador durante um período de 15 min, para cada
amostra (Folk e Ward, 1957). Assim foi possível obter a quantidade de sedimento relativa a
cada granulometria, por meio de pesagem em balança analítica.
Visando quantificação do carbonato de cálcio total, realizou-se ainda a análise química
do sedimento. Para tal adicionou-se ácido clorídrico (HCl) diluído em água (piceta com 70% de
água e 30% de ácido) com concentração de 36%, às alíquotas de cerca de 20g da amostra
total. Em seguida agitou-se a mistura com auxilio de um bastão, aguardando a reação e os
respectivos produtos do processo (representados na equação abaixo).
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
A amostra ficou sob a ação do ácido até a ausência de qualquer reação química entre o
sedimento e o líquido, traduzida sob a forma de espuma. Após esse processo a amostra foi
lavada e o sedimento restante levado à estufa para secagem à 40º C. Depois de secas, as
amostras foram pesadas e armazenadas, sendo que o teor de carbonato total pôde ser
calculado pela fórmula:
Teor de CACO3 = Peso inicial do sedimento com carbonato - Peso após queima do
carbonato de cálcio
Posteriormente à obtenção dos resultados das análises supracitadas, os dados das
análises granulométrica e química foram inseridos e tratados no programa computacional de
análises granulométricas, livre, GRADISTAT (Grain Size Distribution and Statistics) (BLOTT &
PYE, 2001). Este fornece a classificação textural do sedimento proposta por Folk & Ward
(1957), o qual determina a composição granulométrica de cada amostra.
Além disto, o programa infere os parâmetros estatísticos de distribuição granulométrica,
como a granulometria média, grau de seleção (desvio padrão), assimetria, entre outros. Os três
primeiros são utilizados para a determinação do transporte sedimentar, por meio de tendência
granulométrica.
Com relação à faciologia dos sedimentos que compõem as amostras, a classificação
utilizada foi de acordo com Larsonneur (1977), modificada por Dias (1996), a qual estabelece 4
categorias em função do teor de carbonato: litoclásticos (< 30% carbonato), litobioclástico (30 a
50% de carbonato), biolitoclástico (50 a 70 % de carbonato) e bioclástico (> 70% carbonato).
61
Esta classificação, segundo Bastos & Moscon (2005) pode indicar a variação nos processos de
sedimentação e no padrão de aporte sedimentar.
Para a confecção dos mapas representativos dos parâmetros acima, o conjunto de dados
calculados no software GRADISTAT, bem como os dados resultantes da classificação segundo
Larsonneur (1977), foram plotado no software SURFER 9.0, com o método de interpolação em
superfícies contínuas de dados pontuais.
A determinação do transporte sedimentar foi realizada através de um método de
tendência granulométrica, desenvolvido por Gao and Collins (1992), chamado Grain Size
Trends Analysis, e conhecido como GSTA.
As tendências usadas pelo programa são as tendências do Tipo 1 e 2 da Tabela 1, já que
segundo GAO (1996) estes dois tipos são os mais apropriados para análise de tendências.
Neste método, os parâmetros granulométricos de cada estação são comparados com os
parâmetros das estações vizinhas, na qual são consideradas apenas aquelas em que a
distância entre cada é menor que a distância característica. Um pequeno vetor é criado para a
estação “central” (estação que esta sendo observada) caso exista algumas tendências
granulométricas entre a estação central e as estações vizinhas, sendo que este vetor possui
uma unidade de comprimento.
Após, os vetores são somados para produzir um único vetor, para cada uma das
estações nas quais ocorreram mais de uma tendência granulométrica (Figura 2).
Figura 2. Aproximação bi-dimensional de Gao & Collins (1992). Os vetores são desenhados para cada estação, e os resultados são filtrados a partir da soma dos vetores de todas as
estações vizinhas. Fonte: Lê Roux & Rojas.
Por fim, uma operação de filtragem é aplicada para remover ou reduzir qualquer ruído
remanescente (vetores que não estão de acordo com o padrão geral), sendo as que estações
vizinhas são identificadas novamente com base na distancia característica.
Esse processo resulta em vetores residuais formando um padrão geral que representa o
padrão do trajeto do transporte de sedimentos. O procedimento do programa pode ser
observado na Figura 3.
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Figura 3. Tratamento dos dados no programa de aproximação em 2D: A) Vetores do transporte obtidos a partir de contagem estatística; B) Soma dos vetores; C) Operação de filtragem; e D) A
direção do transporte líquido definido. Fonte: Gao & Collins (1990).
Ao final, os resultados foram plotados usando o software SURFER 9.0.
4 – Resultados
A Análise Sedimentar da área de estudo permitiu a verificação do padrão granulométrico
e faciológico ali dominante.
A fim de representar de forma clara a tendência textural das amostras, a granulometria
média, classificada segundo Folk & Ward (1957), foi plotada em um gráfico usando o software
SURFER 9.0.
No gráfico (Figura 4) é possível notar que a composição da área é predominantemente
de sedimentos grossos, variando de areia muito grossa à areia média. Em alguns pontos
aleatórios da amostragem, observa-se, ainda, a presença de areia fina e/ou muito fina, e em
apenas um ponto verificou-se a presença de lama.
Com relação ao Teor de Lama das amostras em geral, os valores se mantiveram em
quase todos os pontos, abaixo de 2%.
Na região exata da desembocadura do rio, os sedimentos mostraram-se
predominantemente grossos, enquanto que o banco arenoso apresentou dominância de areia
média. Já a região mais offshore foi aquela na qual os sedimentos de granulometria mais fina
prevaleceram.
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Figura 4. Mapa de distribuição espacial do diâmetro médio, em Fi (Φ), do sedimento superficial da região que cerca o Banco Arenoso, presente na desembocadura do Sistema Estuarino dos
rios Piraquê-Açú e Piraquê-Mirím.
Visando ilustrar a faciologia na região estudada, os resultados obtidos na análise de
quantificação de carbonatos das amostras (Classificação de Dias 1996) foram da mesma
forma, plotados em um gráfico (Figura 5) por meio do software SURFER 9.0. Neste os
sedimentos foram classificados em litoclástico (teores de carbonato menores que 30%),
litobioclástico (teores de carbonato entre 30 a 50%), biolitoclástico (teores de carbonato entre
50 a 70 % de carbonato) e bioclástico (teores de carbonato maiores que 70% carbonato).
Figura 5. Mapa da concentração de carbonato na área de estudo.
A classificação faciológica demonstrou uma predominância de sedimentos litobioclásticos
em quase toda a área estudada, com a presença de pontos aleatórios de sedimentos
litoclásticos e biolitoclásticos. Apenas na região, da malha de amostragem, mais offshore
notou-se a presença de sedimentos bioclásticos, com teores de carbonato superiores a 70%.
Em ambas as análises (textural e faciológica) destaca-se a modificação do padrão dos
sedimentos com a abertura da desembocadura do estuário, em direção offshore.
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O mesmo ocorreu com os dados de Transporte Sedimentar (Figura 6) que demonstraram
uma tendência de acumulação de sedimento na região do Banco Arenoso, com maiores
intensidades de transporte na área mais estreita da desembocadura do Sistema Estuarino dos
rios Piraquê-Açu e Piraquê-Mirim. A batimetria da região, também visualizada na Figura 6,
torna ainda mais nítido à presença do transporte sedimentar do canal para o banco arenoso,
uma vez que são encontradas profundidades menores no banco e maiores no Canal Afogado
Figura 6. Mapa dos vetores do padrão de transporte de sedimento criados pelo programa, sobrepostos à batimetria local.
5 – Discussão e Conclusões
Em análise às características sedimentares do Espírito Santo, Kowsmann e Costa (1979)
afirmam que grande parte de sua plataforma continental é composta por sedimentos
carbonáticos, derivados de algas calcárias e corais. Os mesmos acrescentam, ainda, que em
locais próximos às desembocaduras de rios (tais como Rio Doce, Rio Piraquê-Açu e Rio São
Mateus), os sedimentos são predominantemente terrígenos de granulometria grossa e
morfoscopia subangular, abrangendo areias e cascalhos. Em estudo específico da região do
SEPAPM, Silva (2012) observou no entorno da desembocadura a passagem de um ambiente
de domínio terrígeno, representado pelas classes areia litoclástica e litobioclástica, para um
ambiente de domínio marinho, representado pelas classes areia biolitoclástica e bioclástica.
Ambos os estudos confrontam com o encontrado na presente pesquisa, uma vez que a
modificação do padrão sedimentar em direção offshore é notória nas Figuras 4 e 5.
Segundo Komar (1977), o aumento do tamanho dos grãos de sedimento está relacionado
à maior velocidade da corrente, que possibilita o transporte pelo fundo. Da mesma forma,
Jones & Desrochers (1992) argumentam que sedimentos ricos em partículas finas, como silte e
argila, são acumulados em regiões mais abrigadas, ao contrário de sedimentos mais grossos,
como areias e cascalhos, que refletem um ambiente mais dinâmico e energético.
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Este fato condiz com a granulometria média (Areia Grossa) encontrada na região mais
estreita do canal da desembocadura, uma vez este é o local de maior intensidade da corrente
do rio. O citado também explica a diminuição granulométrica em direção offshore, conforme a
largura da desembocadura aumenta.
Em uma avaliação específica a par dos Bancos Arenosos, Barroso (2009) constata em
seus estudos que os mesmos são formados a partir de areia média ou grossa, fato que
também vai de encontro com os dados.
DYER & HUNTLEY (1999), afirmam, ainda, que a acumulação de areia responsável pela
criação dos bancos se deve a duas principais razões: A existência de um gradiente na taxa de
transporte do sedimento, de modo que haja mais areia transportada para a área do que areia
retirada e; A presença de uma circulação em torno do banco que assegure que os grãos não
fiquem amplamente dispersos.
O gradiente na taxa de transporte do sedimento pode ser observado nos resultados do
modelo de Tendência Granulométrica, uma vez que os grãos se direcionaram para a região do
banco. Além disto, Boni (2010) em estudo preliminar do transporte sedimentar no banco
arenoso do SEPAPM, identificou um forte dinamismo sedimentar com construção, destruição e
migração das formas de fundo (marcas de onda e dunas subaquosas) a cada ciclo de maré.
Amine (2011), durante pesquisas na área de estudo do presente trabalho, observou
ainda a instabilidade da coluna d’água na região, com presença de um vórtice, na borda norte
da desembocadura (região onde se encontra o banco) em quase todos os cenários por ela
estudados, corroborando com os resultados.
Os dados do modelo de Tendência Granulométrica, juntamente com os dados
sedimentares, inferem ainda que a maior contribuição sedimentar para o banco arenoso é
fluvial, proporcionando ao mesmo a função de aporte sedimentar para toda a desembocadura,
ainda que em pequena escala.
A importância do estudo se fundamenta, então, no conhecimento da desembocadura do
SEPAPM, bem como do banco arenoso ali presente. Fato este que contribuiu para a
confirmação da relevância do banco como agente estabilizador e fonte sedimentar da região
costeira de Santa Cruz.
Além disto, a avaliação da variação do diâmetro dos grãos e seu grau de
retrabalhamento podem ser utilizados como parâmetro para a determinação de processos
atuantes em cada ambiente, uma vez que as forçantes hidrodinâmicas litorâneas, como ondas,
marés e correntes, desempenham um papel determinante no retrabalhamento e distribuição
desses sedimentos, os quais são posteriormente depositados e incorporados aos previamente
existentes.
