Autores
- ÉRIC ANDRADE REZENDEUFMGEmail: ear.88@hotmail.com
- RODRIGO WAGNER PAIXÃOUERJEmail: rodrigowpp1@gmail.com
- ANDRE ALGUSTO RODRIGUES SALGADOUFGEmail: aarsalgadoufmg@gmail.com
- PAULO DE TARSO AMORIM CASTROUFOPEmail: contact information paulo_de_tarso@ufop.edu.br
Resumo
Este trabalho investigou a ocorrência de um mega rearranjo de drenagem entre as
bacias hidrográficas dos rios Paraná e São Francisco. O método de pesquisa
baseou-se na identificação de anomalias de drenagem, em trabalho de campo e na
reconstrução paleotopográfica pela ferramenta Black Top Hat (BTH). Existe um
baixo divisor anômalo localizado a 25 km ao norte de um cotovelo que muda a
direção do rio Grande de norte para oeste (em direção à Bacia Sedimentar do
Paraná). Os resultados dos mapas BTH demonstram que próximo ao cotovelo de
drenagem o relevo era cerca de 400 m mais alto do que é agora, configurando um
antigo divisor de drenagem. Além disso, na porção norte do cotovelo, a
reconstrução topográfica manteve a morfologia do vale. Logo, as evidências
indicam que houve um rearranjo de drenagem entre as duas bacias hidrográficas,
onde as cabeceiras de um paleo rio Grande (Paraná) capturaram a paleo alto bacia
do rio São Francisco.
Palavras chaves
Captura Fluvial; Rio Grande; Paleotopografia; Cotovelo de drenagem; Brasil
Introdução
Processos de rearranjo de drenagem alteram a intensidade e direção dos fluxos de
matéria e energia e com isso modificam as taxas erosivas ao longo de bacias
hidrográficas. Além disso, permitem a migração de espécimes aquáticos (água
doce) entre diferentes bacias hidrográficas, causando grande impacto no meio-
ambiente (Lujan, 2008; Jarret et al., 2017; Lyons et al., 2020). Logo, situam-se
entre os processos geomorfológicos de maior relevância ambiental. Entretanto,
geralmente os rearranjos de drenagem ocorrem graças a capturas fluviais entre
canais de pequena dimensão, sendo mais comuns em áreas de cabeceiras ao longo do
divisor hidrográfico. Deste modo, são raras as capturas fluviais que causam
alterações na dissecação e sedimentação de extensas áreas continentais e ou que
permitam a migração de volumosa fauna aquática entre grandes bacias
hidrográficas vizinhas (Bishop, 1995).
Na porção oriental da América do Sul, entre os Andes e o Oceano Atlântico,
localizam-se algumas das maiores bacias hidrográficas do globo como, por
exemplo, as dos rios Orinoco, Amazonas, Tocantins-Araguaia, São Francisco e
Paraná, todas drenando mais de 500.000 km2. Porém, à exceção de pesquisas na
região amazônica (Hoorn et al., 1995; Hoorn et al., 2010; Hoorn et al., 2017;
Latrubesse et al., 2010; Stokes et al., 2018; Salgado et al., 2021), são raros
os trabalhos que investigaram processos de rearranjo de drenagem em macro-escala
na América do Sul. De fato, no território brasileiro, onde se localiza a maior
parte dos divisores hidrográficos das grandes bacias da América do Sul, quase
todos os trabalhos sobre o tema investigaram o escarpamento de margem passiva do
continente (Ab’Saber, 1957; Cherem et al., 2012; Salgado et al., 2014; Salgado
et al., 2016; Sordi et al., 2018, Sordi et al., 2022; Freitas et al., 2022).
Este escarpamento separa as grandes bacias hidrográficas continentais, destaque
para a do Paraná e São Francisco, das pequenas que vertem diretamente para o
Oceano Atlântico. Logo, muito pouco foi estudado nos divisores hidrográficos que
delimitam as grandes bacias da América do Sul entre si. Entretanto, a análise da
fauna aquática das principais bacias hidrográficas a leste dos Andes – Orinoco,
Amazonas, Tocantins, São Francisco, Paraná, Paraguai e Uruguai – comprova que já
houve inúmeras conexões entre elas (Albert and Reis, 2011). Sendo assim, os
rearranjos de drenagem ocorreram, apenas não foram ainda estudados e
identificados.
Embora os divisores hidrográficos entre as grandes bacias da América do Sul
nunca tenham sido sistematicamente investigados, Rezende et al. (2018) aponta
existirem fortes indícios de que no passado os canais fluviais da alta bacia
hidrográfica do rio Grande, o principal formador do rio Paraná, fluíam em
direção ao rio São Francisco. Estes indícios incluem a configuração dos
divisores hidrográficos do planalto sudeste do Brasil, um cotovelo no próprio
rio Grande localizado próximo a um anômalo baixo divisor e a própria
distribuição espacial das províncias geotectônicas enquanto determinantes do
formato e orientação de grandes bacias hidrográficas. Se este rearranjo de
drenagem realmente ocorreu, aquela que foi a principal nascente e o principal
curso da bacia hidrográfica do rio São Francisco, foi pirateada e passou a ser a
principal nascente e o principal curso da bacia hidrográfica do rio Paraná
(Figura 1).
O presente trabalho aprofunda o estudo desse possível rearranjo de drenagem.
Baseia-se na análise conjunta de (i) anomalias de drenagem identificadas pela
análise do arranjo espacial da rede hidrográfica em conjunto com modelos
digitais de elevação, (ii) de trabalhos de campo e (iii) da técnica Black Top
Hat (BTH) que constitui uma ferramenta computacional para reconstrução da
paleotopografia.
Material e métodos
Esta pesquisa se baseou nos seguintes métodos: (1) Identificação de feições
anômalas como, por exemplo, cotovelos de drenagem e baixos divisores (Bishop,
1995) através da análise de modelos digitais de elevação e do arranjo espacial
da rede hidrográfica; (2) conferência das principais feições indicativas de
rearranjos de drenagem através de observações de campo e; (3) utilização da
técnica computacional Black Top Hat (BTH) para reconstrução da paleotopografia
regional.
As anomalias de drenagem foram, em um primeiro momento, identificadas pela
análise integrada do arranjo espacial da rede hidrográfica, de modelos digitais
de elevação e de mapas geológicos. Posteriormente, em trabalho de campo, foi
realizada a conferência das principais feições indicativas de rearranjos de
drenagem previamente interpretadas nos trabalhos cartográficos. Tanto as
análises cartográficas quanto os trabalhos de campo também procuraram
identificar patamares topográficos da área, bem como traçar relações entre
feições anômalas e a configuração da rede de drenagem.
Para reconstituição paleotopográfica da área de estudo, foi utilizado a técnica
Black Top Hat (BTH) que através de análise de vizinhança e definição de janelas
móveis de observação, recria a topografia baseada na extração dos maiores
valores altimétricos de cada área. Os tamanhos das janelas de observação possuem
relação direta com a idade da paleotopografia, uma vez que janelas grandes
possibilitam uma extrapolação maior da superfície e, com isso, a representação
de uma superfície antiga. Tem sido utilizado em diferentes estudos
geomorfológicos, destacando-se na estimativa de incisão fluvial recente
(Rodriguez et al., 2002), no cálculo de denudação do relevo à longo-termo
(Riquelme et al., 2008), na identificação de paleosuperfícies (Silveira, 2019) e
até para extrair volumes de erosão em outros planetas como, por exemplo, em
Marte (Luo et al., 2015).
Os procedimentos para elaboração do BTH foram realizados no software ArcGIS
10.5, através da análise de vizinhança pela ferramenta Focal Statistics. Para
tanto, foi utilizado modelo digital de elevação com informações altimétricas da
área de estudo e resolução espacial de 30 m disponibilizado pelo Serviço
Geológico Americano (USGS, 2022). O tamanho da janela móvel de observação
definida foi de 5 x 5 km, que de acordo com Silveira (2019) permitiria a
reconstituição de um cenário paleotopográfico com idade aproximada entre 5 e 10
Ma. Dessa forma, foi possível identificar o possível posicionamento de
paleodivisores e paleovales nas imediações do atual baixo divisor.
Resultado e discussão
Conforme já ressaltado por Rezende et al. (2018), a configuração topográfica da
alta Bacia Hidrográfica do Rio Grande (Paraná) se assemelha a de um grande
anfiteatro voltado para NNW com os cursos fluviais drenando em direção a Bacia
Hidrográfica do Rio São Francisco (Figura 1). Os mesmos autores chamam ainda a
atenção para uma segunda anomalia: o fato de que topograficamente a Bacia
Hidrográfica do Rio Grande (Paraná) drenar patamar altimétrico aproximadamente
150 metros mais elevado do que aquele drenado por seu tributário, o Rio Sapucaí.
Por fim, apontam ainda mais duas anomalias. A primeira faz referência a
existência de um anômalo baixo divisor hidrográfico entre as bacias dos rios
Grande (Paraná) e São Francisco na região do lago de Furnas (Figura 2A). Este
baixo divisor localiza-se 25 km a norte do cotovelo de 90° que muda sua direção
preferencial do Rio Grande de NNW (em direção ao baixo divisor e a Bacia
Hidrográfica do Rio São Francisco) para oeste. Após esse cotovelo o Rio Grande
flui entre uma série de gargantas nas serras quartzíticas separadas uma das
outras por largos vales (Figura 2B e 2C) antes de adentrar a Bacia Sedimentar do
Paraná.
As duas primeiras anomalias identificadas por Rezende et al. (2018), devido ao
tamanho da área de estudo, só são perceptíveis através da análise do material
cartográfico (Figura 1). Entretanto, as duas últimas – baixo divisor e cotovelo
– são claramente reconhecíveis em trabalho de campo. De fato, o atual divisor
hidrográfico é imperceptível no terreno devido à sua baixa proeminência (Figura
2A). Por outro lado, as três gargantas quartzíticas (Figura 1) são claramente
visualizadas na paisagem, inclusive a mais à montante onde localiza-se o
cotovelo do Rio Grande (Figura 2C).
O mapa paleotopográfico da área de estudo sugere que a garganta e o baixo
divisor são feições relativamente recentes no contexto da evolução
geomorfológica regional durante o Cenozoico (Figura 3). Na área próxima ao
cotovelo, percebe-se que as gargantas existentes nas serras quartzíticas (Figura
3A) não são identificadas, sendo substituídas por relevos mais elevados que
preenchem o vale atual (Figura 3B). Ao analisar o perfil topográfico elaborado
para a área de estudo, a paleotopografia apresenta um relevo, aproximadamente,
400 m mais elevado no vale do rio Grande. Isto indica alta possibilidade de que
a atual garganta (Figura 2C) constituía um paleodivisor entre as bacias
hidrográficas ancestrais dos rios Paraná e São Francisco (Figura 3B e 3C). Além
disso, no local do atual baixo divisor (Figura 2A), a reconstituição
paleotopográfica aponta para a existência de um paleovale que permitia a conexão
entre as duas bacias hidrográficas. Logo, o método BTH indica que o atual alto
curso do rio Grande, à montante do atual cotovelo, drenava em direção e
constituía a ancestral alta bacia hidrográfica do rio São Francisco. Vale
ressaltar que a diferença altimétrica entre a paleotopografia de 5 x 5 km
(Figura 3B) e a topografia atual (Figura 3A) variou entre 1 m e 690 m, sendo que
a maior frequência de valores altimétricos está em torno de 80 m (Figura 3C) e
que a maior diferença altimétrica entre a paleotopografia e a atual localiza-se
exatamente na garganta (Figura 3B e 3C).
Apenas duas hipóteses explicam a gênese da garganta quartzítica atravessada pelo
Rio Grande (figuras 1 e 3): (1) antecedência ou (2) superimposição. A primeira
hipótese implica em uma configuração da rede de drenagem sem ocorrência de uma
grande captura fluvial durante ou após o soerguimento das cristas. Neste caso, a
Bacia Hidrográfica do Rio Grande já deveria ter uma orientação principal de
leste para oeste há milhões de anos e, por consequência, seu “anfiteatro”, seus
divisores e cursos fluviais deveriam estar completamente organizados nessa
direção. Logo, não faria sentido haver nem um cotovelo, nem um baixo divisor na
área de estudo.
No entanto, ocorre o contrário, pois a estrutura da bacia hidrográfica é de um
anfiteatro voltado para norte (Figura 1). Em paralelo, a existência do cotovelo
no Rio Grande logo à leste da garganta, bem como de um baixo divisor 25 km ao
norte (Figura 2A), reforçam a segunda hipótese, ou seja, a de superimposição
associada a um rearranjo de drenagem por recuo de cabeceira. Sendo assim, as
evidências geomorfológicas também apontam para a segunda hipótese. Por fim, a
primeira hipótese também não é compatível com a reconstituição paleotopográfica
da região (Figura 3). Por outro lado, a segunda hipótese, a do grande rearranjo
de drenagem, não é só compatível, como é ajustável às evidências oriundas da
modelagem computacional.
O conjunto de resultados apresentados demonstra haver evidências morfológicas e
de modelagem computacional que apontam para um amplo rearranjo de drenagem na
região. Estas evidências só não permitem datar com maior exatidão a idade desta
captura fluvial, embora ela tenha provavelmente ocorrido entre 5 e 10 milhões de
anos segundo a estimativa de idades indicadas pelo modelo computacional BHT
(Silveira, 2019).
No entanto, conforme ressaltado por Rezende et al. (2018), existem outras
gargantas na região e o vale do Rio Sapucaí está mais dissecado do que o do Rio
Grande (Figura 1). Este fato, aliado aos amplos vales existentes entre as
gargantas (Figura 2B), indicam que o Rio Sapucaí também foi capturado e, por ter
seu vale mais dissecado, o foi antes do Rio Grande. Logo, tudo indica que o que
houve na região é um contínuo avanço das cabeceiras da proto Bacia Hidrográfica
do Rio Paraná para leste. Este avanço fez com que cursos fluviais que antes
drenavam em direção à Bacia Hidrográfica do Rio São Francisco fossem, um a um,
capturados e integrados à Bacia Hidrográfica do Rio Paraná. Sendo assim, toda a
alta bacia hidrográfica do Rio Grande, no passado, compunha a Bacia Hidrográfica
do Rio São Francisco. Logo, este conjunto de capturas fluviais significou a
pirataria de mais de 50.000 km2 e que a ancestral nascente do Rio São Francisco
se tornou a nascente do Rio Paraná. Uma troca de nascentes entre dois dos
maiores rios do mundo.
Localização e contexto topográfico da alta Bacia Hidrográfica do Rio Grande
Fotografias do (A) Atual Baixo divisor; (B) Amplo vale entre a primeira e segunda grande garganta do Rio Grande e; (C) Visão parcial da garganta
(a) Topografia atual; (b) Reconstituição paleotopográfica com janela móvel de 5 x 5km; (c) Perfil topográfico com a topografia atual e paleotopografia
Considerações Finais
Processos de rearranjo fluvial que envolvam grandes rios são raros de ocorrer.
Entretanto, os resultados apresentados neste trabalho deixam pouca margem de
dúvida para o fato de que a ancestral alta bacia hidrográfica do Rio São Francisco
foi capturada e se tornou a atual alta bacia do Rio Grande - principal formador do
Rio Paraná – em um processo que envolveu a pirataria de uma área com mais de
50.000 km2. Isto também significa que a nascente de um dos cinquenta maiores
cursos fluviais do mundo – Rio São Francisco - se tornou a nascente de outro entre
os cinquenta maiores rios do mundo – Rio Paraná. Neste contexto, o desafio para o
futuro é buscar possibilidades de datação desta captura e, em paralelo, estudar os
limites entre outros grandes sistemas hidrográficos da América do Sul, pois
grandes rearranjos de drenagem provavelmente ocorreram em todo o continente.
Agradecimentos
Referências
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