Autores

Silva, F.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA) ; Moreira, J.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA) ; Marques Neto, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA) ; Barreto, J.C.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE JUIZ DE FORA)

Resumo

O presente trabalho lançou mão de dados geomorfométricos e estruturais com fins na interpretação do quadro neotectônico na bacia do rio Paraibuna (MG) e suas influências na evolução do relevo. Foi calculado o Índice Relação Declividade X Extensão do Canal (RDE), interpretado em consonância ao quadro litoestrutural vigente, e gerado um mapa de superfícies de base, sobre o qual foram inseridos ainda os lineamentos estruturais e feições morfotectônicas interpretadas em campo, nas bases planialtimétricas e em produtos de sensoriamento remoto. Foram constatadas evidências de atividade neotectônica em diversos setores da bacia, com destaque na passagem do médio para o baixo curso, setor de maior controle morfotectônico. A significativa agressividade erosiva da bacia do rio Paraibuna engendra um relevo mamelonizado de dissecação predominantemente homogênea, sendo que as evidências morfotectônicas circunstancialmente se sobrepõem às formas e estruturas erosivas preexistentes.

Palavras chaves

neotectônica; superfícies de base; bacia do rio Paraibuna

Introdução

Este estudo tem como principal objetivo melhor compreender os aspectos evolutivos da bacia hidrográfica do rio Paraibuna a partir da interpretação do arranjo morfoestrutural conjuntamente com as intromissões morfotectônicas sobrepostas às estruturas passivas. Fica assumido o intuito de investigar a conexão da emolduração recente do relevo a partir de processos denudacionais e tectônicos, com ênfase no papel da tectônica cenozoica, que, embora tenha sido consideravelmente estudada no contexto regional das faixas remobilizadas do Brasil Sudeste (RICCOMINI, 1989; RICCOMINI et al., 1989; SAADI, 1991, 1993; SANTOS, 1999; GONTIJO, 1999; SILVA e MELLO, 2011; MARQUES NETO, 2012; MOURA et al. 2013), ainda não são encontrados estudos mais específicos para a bacia do rio Paraibuna. Definida na região da Serra da Mantiqueira, na passagem de seu ramo meridional para o setentrional, a unidade de estudo é interceptada por uma série de zonas de cisalhamento sequencialmente reativadas, o que motiva a execução de estudos específicos em caráter preliminar. Saadi (1991) define como feições morfoestruturais aquelas em que as principais características denotam contundente controle exercido pelo arcabouço litoestrutural, sendo, portanto, uma dinâmica imposta por controle passivo, exercido pela litologia envolvida e delimitada por certa configuração tectônica, sendo as formas elaboradas predominantemente pelos agentes erosivos. As feições morfotectônicas seriam aquelas que têm sua gênese vinculada à um controle tectônico ativo. Para Hasui (1990), os processos neotectônicos podem ser classificados como uma tectônica ressurgente, sendo concebidos como um tipo de manifestação tectônica intermitente de falhas em episódios separados por intervalos de quiescência, onde as zonas de movimentações mais recentes coincidem com zonas de movimentações pretéritas. No concernente aos estudos morfotectônicos cabe destacar o vanguardismo de Sokolov, que na primeira metade do século XIX pioneiramente fazia referências a processos ligados a um tectonismo ativo (MARQUES NETO & PEREZ FILHO, 2014). Desse modo, o reconhecimento da importância dos processos geológicos ativos levou Obruchev (1948 apud SAADI, 1991) introduzir um novo campo no âmbito das Geociências, a partir da definição do termo neotectônica, ao referir-se aos movimentos mais recentes da crosta terrestre, compreendendo o final do Terciário e a primeira metade do Quaternário. Desde então o conceito tem passado por diversas modificações à medida que foram sendo logrados avanços na compreensão da dinâmica neotectônica dos diferentes contextos plataformais. Contudo, cabe ressaltar que em tais conceituações suas delimitações temporais não são rígidas, dado que os esforços deformacionais recentes se distribuem anacronicamente pela crosta terrestre, sendo consenso apenas considerar os últimos 3 Ma como um período claramente relacionado a uma intensa atividade neotectônica (MÖRNER, 1993 apud HIRUMA & RICCOMINI, 1999). De acordo com Hasui (1990), o marco temporal inicial da neotectônica no sistema brasileiro tem no Mioceno Médio sua referência, em função do soerguimento plataformal que teria interrompido a elaboração da Superfície Sul-americana e deflagrado o início da deposição da Formação Barreiras, e que adentrou o Quaternário. O quadro neotectônico da plataforma brasileira é marcado pela condição geodinâmica da placa litosferica em movimentação para WNW, com predomínio de movimentos epirogênicos comumente vinculados a falhas normais e menos expressivamente movimentos de subsidência; associada a estas movimentações ter-se-ia uma reativação, aproveitando antigas zonas de cisalhamento e suturas, através de falhas principalmente transcorrentes. Nesse sentido, em congruência com Missura (2013) compreende-se que o obstáculo posto para o estudo das formas e processos vinculados à morfotectônica reporta às dificuldades inerentes na distinção entre os eventos neotectônicos e aqueles produtos de uma tectônica pretérita.

Material e métodos

A criação da base de dados (escala de 1/50.000) incorporou dados do IBGE, Serviço Geológico do Brasil (CPRM) e United States Geological Survey (USGS). A bacia do rio Paraibuna e suas sub-bacias foram delimitadas em formato vetorial, em software ArcGIS 10.3.1 (ESRI/2010), a partir das cartas topográficas de Bias Fortes (SF-23-X-C-VI-1), Ewbanck da Câmara (SF-23-X-C- VI-2), Ibertioga (SF-23-X-C-III-3), Juiz de Fora (SF-23-X-D-IV-1), Mar de Espanha (SF-23-X-D-IV-4), Matias Barbosa (SF-23-X-D-IV-3), Santos Dumont (SF-23-X-C-III-4) e São João Nepomuceno (SF-23-X-D-IV-2). Os parâmetros morfométricos mensurados foram o “Índice de Hack” (HACK, 1973), ou Relação Declividade x Extensão do Canal (RDE) (ETCHEBEHERE 2000, 2004), acompanhado da mensuração das superfícies de base e extração dos lineamentos estruturais. O RDE pode ser obtido pela seguinte expressão: RDE = (ΔH/ΔL) x L, onde: ΔH é a diferença altimétrica entre dois segmentos do canal entre duas curvas de nível, ΔL é a projeção horizontal da extensão do referido segmento e L é o comprimento total do canal fluvial a montante do ponto para o qual o RDE foi mensurado. A fórmula supramencionada é aplicada em cada trecho do canal a partir de desnivelamentos constantes de 20 metros. Os valores de RDE trecho foram relacionados com o RDE total, resultando em 3 situações: valores inferiores a 2 não indicam anomalias, valores entre 2 e 10 anomalias de 2ª ordem e os valores acima de 10 anomalias de 1ª ordem (SEEBER e GORNITZ, 1983). O RDE total pode ser obtido mediante a fórmula: RDE total = (ΔH/log L). As anomalias foram plotadas nos perfis longitudinais dos canais com extensão superior à 8 km. A espacialização do RDE se deu mediante procedimentos digitais de interpolação, conforme a proposição de Etchebehere (2000), utilizando-se o software ArcGis 10.3 Spatial Analyst/Interpolação/IDW (Interpolação do Inverso da Distância) para geração do documento cartográfico. Os RDEs totais foram plotados no ponto médio de seus respectivos canais, sendo o rio Paraibuna dividido em 3 seções de cálculo (alto, médio e baixo curso) em função destes segmentos apresentarem comportamentos hidrodinâmicos distintos. Associadamente ao RDE a mensuração das superfícies de base foi incorporada no plano metodológico. De acordo com Jain (1984), as isobases correspondem a uma superfície hipotética determinada pela intersecção entre a rede de drenagem de ordem similar com a superfície erosiva associada à reorganização da rede hidrográfica, oferecendo assim informações dos aspectos tectono- erosivos recentes que se distribuem sobre a superfície. Os procedimentos operacionais adotados estão em acordo com a rotina metodológica empreendida por Salvador & Pimentel (2009). O produto cartográfico foi obtido com auxílio do software ArcGis 10.3, onde se extraiu a rede de drenagem do modelo digital de elevação (MDE) com a hierarquia fluvial, segundo a proposta de Strahler (1952). Em seguida, selecionou-se apenas os canais de 2ª ordem, convertidos ao formato raster com valor 1; posteriormente se combinou esse arquivo com o MDE através de um processo de multiplicação, obtendo as altitudes locais. O passo seguinte foi a vetorização do arquivo, gerando um arquivo de pontos cotados que foram gridados através da interpolação pelo método IDW. No intuito de expandir a compreensão do quadro morfoestrutural e morfotectônico foram extraídos os lineamentos e as principais feições morfotectônicas, posteriormente incorporadas ao mapa de superfícies de base, sendo os procedimentos executados com auxílio do software ArcGis 10.3. Os lineamentos foram extraídos a partir da interpretação do MDE sobre relevo sombreado com ângulo azimutal de 315° com o uso da ferramenta “geometria zonal como tabela”, e o diagrama de roseta foi gerado no software GEOrient©. As feições morfotectônicas foram interpretadas diretamente nas cartas topográficas, sendo definidas a partir da base planialtimétrica e da rede de drenagem.

Resultado e discussão

Os valores de RDE variam em função de contatos litológicos (Figura 1) e também de controle morfotectônico. Os RDEs totais apresentaram variação entre 22 e 90 (Figura 2). As áreas de maior controle que repercutem nos valores mais elevados correspondem às serras rebaixadas, aos conjuntos de morros alongados que interceptam o rio principal à jusante do sítio urbano de Juiz de Fora e, principalmente, às porções de escarpas herdadas de falha presentes nas nascentes do mesmo, sendo esta última situação previsível e típica do quadro morfodinâmico em zona de cabeceiras, onde o canal disseca degraus escalonados em energia elevada. Os menores valores evidenciados são correlatos aos setores próximos ao exutório e às porções onde se desenvolvem planícies flúvio-lacustres antropogênicas, segmentos estes nos quais possíveis soleiras foram encobertas pela lâmina d’água, acortinando os dados morfométricos necessários ao cálculo de RDE. Ao averiguar o perfil longitudinal do rio Paraibuna conjuntamente às anomalias é salutar frisar que dois setores do rio apresentaram valores mais agudos (67,6 e 121,8), sendo que em apenas um trecho de 30 metros o canal entalha 40 metros, configurando um encachoeiramento bem marcado no espelho de falha. É inequívoco o caráter anômalo destes valores, que vêm à tona à jusante da área de urbanização mais adensada de Juiz de Fora, onde o canal sofre inflexão para E em resposta a uma falha transcorrente de orientação E-W, que antecipa sua reorientação segundo o sistema NE-SW, e que controla confluências de baixo curso dadas por canais anomalamente retilíneos. Tais estruturas foram reativadas durante o rifte continental do sudeste brasileiro (RICCOMINI, 1989) e remobilizadas em reativações neogênicas, com campos de tensão instaurados durante o Quaternário, conforme apontado em outras áreas do Brasil Sudeste e Oriental. Evidências geomorfológicas sinalizam controle morfotectônico sobreposto às estruturas preexistentes, quais sejam: supressão das morfologias agradacionais do rio Paraibuna; encaixe pronunciado com ruptura de declive abrupta; confluência de canais de curta extensão e pronunciadamente encaixados em adaptação às estruturas remobilizadas. O mapa de RDEs gerado assinala veementemente uma zona alaranjada demonstrativa de real alteração na morfologia fluvial, na organização erosiva e nos processos hidrodinâmicos, provavelmente vinculada a um controle tectônico. As zonas vermelhas da alta bacia, entretanto, possuem significado mais de ordem estrutural, posto que aparecem nos interflúvios erodidos dissecados pelas menores ordens da hierarquia fluvial, sendo assim previsíveis os valores de RDE mais elevados. Foram encontradas correlações estreitas entre o mapa de RDE e o mapa de superfícies de base, que possibilita, a partir das linhas de isobases, delimitar blocos com diferentes propriedades erosivas, estando esses blocos relacionados aos estágios erosionais do relevo ou a eventos tectono-erosionais. Nesse sentido, apresenta-se o mapa de superfície de bases conjuntamente com os lineamentos e feições morfotectônicas da bacia (Figura 3). A interpretação das isobases permite diferenciar quatro contextos definidos nos seguintes intervalos: a) de 1200 a 1000 metros identifica-se a maior concentração das curvas ajuntadas, sendo essa porção correspondente ao contexto serrano do alto curso, estando em coerência com os maiores valores encontrados de RDE; b) de 1000 a 700 metros tem-se um arranjo de isobases espaçadas, ligadas em grande parte a um contexto onde impera uma dinâmica erosiva, configurando morfologias ligadas a uma dissecação homogênea em morros e morrotes; c) de 700 a 600 metros tem-se novamente uma maior concentração das curvas de superfície de bases, correspondente aos setores nos quais mais claramente se nota o ímpeto da tectônica ressurgente, a exemplo da reorientação do rio principal para NE-SW atendendo à reativação de falhas preexistentes; d) de 600 a 450 metros instaura-se novamente uma organização de curvas de isobases espaçadas, sendo relativas a um relevo mais dissecado com predomínio de morrotes e colinas. Ainda com relação aos aspectos tectônicos da área, pode- se averiguar que mesmo nos setores predominantemente erosivos, a neotectônica contribuiu na reorientação dos processos geomórficos, sobretudo aqueles ligados à dinâmica fluvial, conforme se verifica entre 1000 a 700 metros, faixa que congrega expressiva concentração de deflexões abruptas de drenagem, porções de canais retilíneos e a maioria das capturas fluviais mapeadas. Com relação a tais aspectos, cabe destacar que no setor entre 600 e 450 também apareceram feições anômalas, como capturas fluviais, assim como inúmeras quebras de ângulos na drenagem. A Figura 4 apresenta as rosáceas de frequência e comprimento dos lineamentos identificados no relevo e na drenagem, o que ressalta o predomínio do componente E-W, reforçando a interpretação do tectonismo ativo ligado a falhas transcorrentes. Essa informação é correlata ao regime de esforços neotectônicos identificados na Plataforma Brasileira, conforme o Word Stress Map, apresentado por Heidbach e Höhne (2008). Alguns elementos de subsuperfície averiguados em campo, como falhas e juntas, forneceram elementos importantes para a interpretação da dinâmica neotectônica na área, sendo a extensão de maior anomalia que marca a passagem do médio para o baixo curso figura como setor preferencial de investigação. Nesse trecho o rio Paraibuna vence uma soleira, à montante da qual se desenvolve a maior parte de área urbana, primordialmente edificada nas planícies e terraços evoluídos acima da ruptura de declive, feição esta reconhecida por Ab’Sáber (2007) já na sua tese de doutoramento. À jusante o rio encaixa e entalha com veemência os enderbitos que passam a aflorar no fundo do vale, aportando coberturas superficiais argilosas dispostas discordantemente aos afloramentos de base. Falhas interceptam o rio Paraibuna em distanciamentos decamétricos e provocam sequências de corredeiras em zona na qual a energia da corrente é assaz elevada, veementemente marcada no aumento dos valores de RDE e na aproximação das isobases, falhas estas com orientação geral NE-SW que sinalizam provável reativação de estruturas mais antigas. A incisão expressiva do canal se impõe como estilo fluvial dominante no baixo curso, até a confluência com o rio do Peixe, determinada por forte controle pelo qual alinhamentos NE-SW são interceptados por estruturas NW-SE e E-W. O fundo raso do canal, que não se aprofunda mesmo mediante entalhe agressivo, e a quase ausência de estocagem sedimentar no baixo curso são elementos que denotam movimento ascensional deste bloco; os afloramentos conspícuos favorecem o represamento de sedimentos de barras de canal e a formação de efêmeras ilhas fluviais. Resultados obtidos por Silva e Mello (2011) corroboram a atuação de esforços neotectônicos para área em estudo. Os autores supracitados identificaram contundentes evidências de tectônica ressurgente a partir da reativação de planos de falhas preexistentes estudados em trecho de afloramento correspondente a um corte de estrada localizado no km 780 da BR-040. Os autores constataram dois conjuntos de falhas, sendo um deles formado por falhas sinistrais normais de orientação WNW-ESE e ENE-WSW, falha dextral normal NNE-SSW, e falhas normais de direção NE-SW associadas à compressão NE-SW e distensão NW-SE; o segundo conjunto, associado à compressão NNW-SSE e distensão ENE-WSW, é representado por falhas transcorrentes dextrais de direção variando de WNW-ESE a ENE-WSW e NW-SE, e falhas normais NNW-SSE e NW-SE. Nesse ponto são verificáveis planos de juntas e falhas que se projetam em ambos os lados da rodovia. Compreendendo tal arranjo como morfotectônico, fica notória a estreita relação entre a tectônica ativa e a fragilidade da área, engendrando linhas de fraqueza e processos físicos de superfície e subsuperfície que repercutem em constantes remoções e movimentos do regolito.

Figura 1.

Mapa geológico da bacia do rio Paraibuna.

Figura 2.

Mapa de RDEtotais e perfil longitudinal do rio Paraibuna.

Figura 3.

Mapa de superfície de base com feições morfotectônicas da drenagem e suas relações com os principais lineamentos da bacia do rio Paraibuna

Figura 4.

Diagrama de frequência e comprimento dos lineamentos da bacia do rio Paraibuna.

Considerações Finais

A rotina metodológica empreendida se mostrou adequada para a compreensão de elementos referentes à dinâmica morfoestrutural e morfotectônica da área, posto que os resultados da aplicação do Índice de Hack e das superfícies de base se mostraram coerentes, apresentando fortes vínculos entre si. Notadamente, se evidencia forte correlação dos setores anômalos com as alterações das curvas de isobases. Dessa forma, cabe destacar que os resultados obtidos reportam claramente para um quadro de tectônica recente na área, evidenciando reativações de falhas preexistentes. Como a bacia do rio Paraibuna apresenta considerável agressividade erosiva e consequente obliteração das morfologias estruturalmente controladas, tal como ocorre em outros sistemas hidrográficos diretamente conectados ao nível de base geral do Oceano Atlântico, a drenagem avulta, dessa forma, como atributo do meio físico de grande relevância na interpretação de elementos neotectônicos atuantes na evolução do relevo. O presente trabalho logra ainda alguns avanços na compreensão da distributividade dos esforços neotectônicos em relevos cristalinos, calcado fundamentalmente na integração dos elementos lito-estruturais presentes na área de estudo, na interpretação dos esforços tectônicos predominantes, no mapeamento de feições morfotectônicas sincronicamente com interpretações in loco, que consubstanciaram a averiguação dos setores anômalos e permitiram conceber a dinâmica dos eventos neotectônicos mesclando-se com as estruturas pretéritas.

Agradecimentos

Ao CNPq e a UFJF pelo apoio financeiro para o desenvolvimento do presente estudo.

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