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Type: Tese de Doutorado
Title: Rearranjo fluvial como mecanismo de evolução do relevo em escarpas de margem passiva: Serra Geral Catarinense, sul do Brasil
Authors: Michael Vinícius de Sordi
First Advisor: Andre Augusto Rodrigues Salgado
First Co-advisor: Julio Cesar Paisani
First Referee: Antonio Pereira Magalhaes Junior
Second Referee: Antonio Carlos de Barros Correa
Third Referee: Edison Fortes
metadata.dc.contributor.referee4: Luiz Fernando de Paula Barros
Abstract: A evolução de longo-prazo de escarpas de margem passiva e terrenos adjacentes a elas é um dos principais objetos de estudo na geomorfologia e das ciências da terra em geral. Apesar de avanços recentes terem sido feitos através de análises com nuclídeos cosmogênicos e termocronologia, ainda existem muitas áreas ao redor do globo, inclusive no Brasil, onde a evolução dessas áreas é pouco compreendida. No estado de Santa Catarina, sul do Brasil, a Serra do Mar, principal escarpamento marginal brasileiro, foi erodida pelo rio Itajaí-Açu como consequência da erosão remontante. Desta forma, as cabeceiras modernas do rio ItajaíAçu se localizam, cerca de 200 km a oeste da costa, na Escarpa da Serra Geral. Além disso, na área estudada a escarpa da Serra Geral corresponde ao divisor hidrográfico entre as três principais bacias hidrográficas do Sul do Brasil: Itajaí-Açu, Paraná (Iguaçu) e Uruguai. Na presente tese são demonstrados resultados baseados em dados de elevação provenientes de radar (SRTM e ALOS-PALSAR), fusão de imagens aéreas e Landsat, análises in-loco e taxas de denudação provenientes da concentração de 10Be cosmogênico em sedimentos fluviais (areias) com objetivo de compreender a evolução quaternária da área da Serra Geral. Oito (8) diferentes compartimentos geomorfológicos foram diferenciados, resultantes da ação diferencial do processo erosivo sobre substratos geológicos de diferentes composições, estruturas e gêneses e diferentes níveis de base regionais: Itajaí-Açu, Iguaçu (Paraná) e Uruguai. As oito unidades geomorfológicas mapeadas podem ser divididas em dois compartimentos: Depressão do Itajaí-Açu, onde os compartimentos são o Planalto intermediário no limite entre bacias oceânicas e continentais e a Depressão do Alto Itajaí-Açu; e o Planalto de Santa Catarina, onde foram delimitadas seis unidades: Planalto do rio Negro; Planalto do rio Canoinhas; Planalto intermediário interior; Planalto do divisor Uruguai/Iguaçu; Planalto de Caçador; Planalto do rio Canoas. A influência da morfoestrutura sobre os processos erosivos se manifesta por meio do direcionamento do processo de migração de canais, da elevada densidade de falhas/fraturas e knickpoints e pela direção dos canais de primeira ordem que se mostram orientados segundo sistemas de falhas bem conhecidos para a Bacia Sedimentar do Paraná: E W e N S. As áreas que apresentam maior densidade de elementos estruturais (knickpoints e lineamentos) coincidem com as áreas de maior intensidade do processo erosivo e que se mostram preferenciais para processos de rearranjos fluviais. Ainda, a rede de drenagem se caracteriza por exibir dois tipos de vales mais frequentemente: i) vales em V profundos, sem planície de inundação, onde geralmente os rios correm diretamente sobre as rochas e; ii) vales abertos, planos e com amplas áreas inundáveis. Na área estudada a morfologia dos vales é resultado das características estruturais das rochas, principalmente a atitude/fraturamento e o falhamento. A dissecação do relevo é comandada pela rede de drenagem a partir dos afluentes dos rios: i) Canoas e Peixe (afluentes do rio Uruguai) a sudoeste e ii) Itajaí-Açu a leste. Ainda é possível estabelecer uma hierarquização do grau de dissecação: (i) áreas pertencentes à bacia hidrográfica do Itajaí são as mais dissecadas, com maior amplitude altimétrica, maior densidade de drenagem e nível de base mais baixo; os perfis são mais íngremes e os valores de RDE elevados; (ii) porções menos dissecadas, de baixa amplitude altimétrica e densidade drenagem e nível de base mais elevado pertencem bacia hidrográfica do Iguaçu; os perfis topográficos são mais suaves e os valores de RDE mais baixos e (iii) áreas pertencentes à bacia hidrográfica do Uruguai, apresentam níveis de dissecação, amplitude altimétrica e densidade de drenagem intermediária, assim como seus perfis e os valores de RDE. Ao longo da Serra Geral, feições de drenagem como cotovelos, vales super-dimensionados, anomalias no perfil longitudinal e contraste nos valores de evidenciam processos de rearranjo fluvial, principalmente por decapitação, dos tributários do rio Itajaí-Açu (face oceânica) em detrimento as bacias interiores (Iguaçu e Uruguai). Taxas de denudação derivadas da concentração de 10Be em sedimentos fluviais entre 2,8 ± 0,3 e 58,8 ± 7,6 m/Ma, reforçam tal processo. Enquanto amostras do planalto de Caçador exibem de taxas de erosão da ordem de 3,1 ± 0,2 m/Ma (média ponderada) os outros planaltos a oeste da escarpa da Serra Geral tem média ponderada 6,5 ± 0,4 m/Ma. Por outro lado, as amostras da face escarpada da Serra da Geral mostram taxas de denudação cerca de 8 vezes maiores: 46,8 ± 3,6 m/Ma (média ponderada). Tal contraste nas taxas de denudação é explicado por características do relevo e o controle pelo nível de base. Deste modo, conclui-se que o principal processo de evolução do relevo regional é a erosão diferencial entre as bacias hidrográficas que, graças à erosão remontante dos afluentes do rio Itajaí, rebaixam todo o relevo e capturam áreas pertencentes às bacias hidrográficas interiores do rio Paraná e rio Uruguai que também capturam áreas entre si. Finalmente, a evolução do relevo em escala regional durante do Quaternário foi controlada pela interação entre níveis de base locais e regionais; processos hidrográficos de rearranjo fluvial e da estrutura (falhas e fraturas), a medida que a escarpa se desloca de leste para oeste. Esse processo se tornou predominante quando o rio Itajaí-Açu cortou a Serra do Mar e começou a erodir o Planalto de Santa Catarina.
Abstract: Long-term relief evolution of passive margin escarpments and its vicinities is a major subject on geomorphology and earth surface sciences in general. Although recent advances through nuclide cosmogenic analysis have been made in the past decades there are few parts of the Globe, and it includes Brazil, that remains poorly understood. In central Santa Catarina State, Southern Brazil, Serra do Mar, main Brazilian escarpment was eroded by Itajaí-Açu river as a consequence of headward erosion and Itajaí-Açu headwaters today locates 200 km inland at Serra Geral escarpment. Additionally, Serra Geral escarpment correspond to water divide between three of main fluvial systems of southern Brazil: Itajaí-Açu, Paraná (Iguaçu) and Uruguay. In the present thesis we present results from radar elevation data (SRTM and ALOS-PALSAR) and aerial imagery data (Landsat/aerial imagery fusion), coupled with terrain data and denudation rates derived from 10Be concentrations measured in sand-sized river-born sediment in order to understand Quaternary relief evolution in Serra Geral escarpment. Eight different compartments were mapped and result from differential action of erosion processes over geological substrata of different composition, structure and genesis; different regional base-levels: Itajaí-Açu, Iguaçu (Paraná) and Uruguai. Eight geomorphological units were mapped divided into two compartments: Depressão do ItajaíAçu, where the compartments are the Planalto intermediário no limite entre bacias oceânicas e continentais and the Depressão do Alto Itajaí-Açu; and the Planalto de Santa Catarina, where 6 units were delimited: Planalto do rio Negro; Planalto do rio Canoinhas; Planalto intermediário interior; Planalto do divisor Uruguai/Iguaçu; Planalto de Caçador; Planalto do rio Canoas. Morphostructural influence over erosive process is noticed through the directing of channel migration process, the high density of faults/ fractures and knickpoints, and direction of first order-streams that shows guidance by faults systems well known in Paraná Sedimentary Basin: E-W and N-S. Areas that presented high structural elements density area (knickpoints and lineaments) are coincident with areas of higher intensity of erosion process and show preference for drainage rearrangement process. Still, drainage network is characterized by two shapes of valleys more frequently: i) V shaped profound valleys, without floodplains, where generally river runs over bedrocks and ii) wide-open valleys, with flat bottoms, and great flooded areas. In the studied area valley morphology is a result of structural characteristics of rocks, mainly attitude/fracturing and faults. Therefore, the present study shows the importance of considering litho-structure as controller factor of valley morphology for better understanding morphogenesis and morphodynamics of sedimentary basins edge areas, especially under humid subtropical climate. Reliefs striping is captained by drainage net from river tributaries of: Canoas and Peixe (Uruguai River tributaries) in southwest and Itajaí-Açu, in the east. Yet, we can stablish different denudation levels where, in general: (i) areas belonging to Itajai river hydrographic basin are the most dissected, with higher altimetric amplitude, higher drainage density and lower base level; the profiles are steep and RDE values are elevated; (ii) portions less dissected, with low altimetric amplitude e drainage density e lower base level belong to Iguaçu (Paraná) river hydrographic basin; topographic profiles are smoother and RDE values lower and (iii) areas belonging to Uruguai river hydrographic basin show intermediary dissection, altimetric amplitude and drainage density, as its profiles and RDE values. Along Serra Geral escarpment, drainage features such as elbows, under-fitted valleys, river profiles anomalies and contrast in values evidence rearrangement process, mainly beheading, by ocean-facing tributaries of the ItajaíAçu River conversely to the inland catchments (Iguazu and Uruguay). 10Be derived denudation rates, from 2.8 ± 0.3 to 58.8 ± 8 m/Ma, reinforced such process. While samples from the Caçador and Araucárias Plateaus yield weighted means of 3.1 ± 0.2 m/Ma and 6.5 ± 0.4 m/Ma, respectively, samples from along the escarpment yield a weighted mean of 46.8 ± 3.6 m/Ma, almost 8 times higher. Such significant denudation rate differences are explained by relief characteristics and base-level control. In this way, we conclude that main process of regional relief evolution is headward erosion between the watersheds that, thanks to headward erosion of Itajaí river tributaries, downgrade all the relief and capture areas belonging to inland watersheds Iguazu and Uruguay rivers that also capture areas each other. Finally, regional scale relief evolution during quaternary was controlled by regional and local baselevel interaction, drainage rearrangement process and lithostructure (faults and fractures) as the escarpment moves from E-W. Such process became dominant where Itajaí-Açu broke through Serra do Mar and started to erode Santa Catarinas Plateau.
Subject: Geomorfologia Santa Catarina
Sedimentos fluviais Santa Catarina
Tempo geologico
Relevo Santa Catarina
Solos Erosão Santa Catarina
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B7LFQK
Issue Date: 3-Apr-2018
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