OS FUNDAMENTOS DA GEOMORFOLOGIA ILUSTRADOS COM PAISAGENS DO RIO GRANDE DO SUL. Geomorfologia Histórica:Geomorfogênese e Superfícies de Erosão.

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1 OS FUNDAMENTOS DA GEOMORFOLOGIA ILUSTRADOS COM PAISAGENS DO RIO GRANDE DO SUL Capítulo III Geomorfologia Histórica:Geomorfogênese e Superfícies de Erosão. 1. Introdução. 2. Modelos conceituais de desenvolvimento das paisagens. 3. Superfícies de erosão. 4. Geomorfogênese e Superfícies de Erosão no Rio Grande do Sul.

2 1. Introdução A geomorfogênese é a parte da geomorfologia que estuda as paisagens do ponto de vista temporal, seqüencial ou histórico, procura estabelecer os grandes traços da história erosiva dos continentes. É um complemento da Geomorfologia Global. Ordena os estágios de desenvolvimento das paisagens que precederam as formas atuais, isto é, concentra a pesquisa na gênese das paisagens ao nível de megaformas e em longos prazos de desenvolvimento. Junto com a Tectônica de Placas, estas hipóteses, algumas de cunho seqüencial e cíclico, favorecem o razoável entendimento do desenvolvimento das megaformas da paisagem. O principal conceito relacionado à geomorfogênese é o de superfície de erosão, tão importante em Geomorfologia, como é a noção de discordância em Estratigrafia. Ambos significam planos de tempo referenciais onde os processos deposicionais não atuaram, no primeiro caso, no desenvolvimento das paisagens (superfícies de erosão), e no segundo, no das bacias sedimentares (discordâncias). São cinco os principais modelos conceituais geomorfológicos que sintetizam o desenvolvimento das paisagens. No passado estas concepções eram tidas como antagônicas, atualmente são encaradas como pontos de partida ideais que se complementam na tentativa de estabelecer a cronologia de denudação em determinada área dos continentes, objetivo principal da Geomorfologia Histórica. 2. Modelos conceituais de desenvolvimento das paisagens. 1. Modelo Cíclico de Peneplanação Davis (1899) 2. Modelo Acíclico de Penck (1924) 3. Modelo Cíclico de Pediplanação King ( 1940) 4. Modelo Acíclico de Etchplanação Budel (1966) 5. Modelo Acíclico de Equilíbrio Dinâmico Hack (1960) Modelo Cíclico de Peneplanação Nesta hipótese, elaborada pelo geógrafo americano Willian Morris Davis (1899), admite-se que, na medida em que os vales fluviais se alargam, há progressivo decréscimo da declividade das encostas, isto é, os processos de denudação causam gradual rebaixamento vertical, da paisagem, com o predomínio de formas convexas das vertentes, figura Fig Esquema ideal, ilustra em perfil os principais aspectos do desenvolvimento da paisagem por down wearing (rebaixamento vertical). Modificado de Summerfield (1991)

3 A paisagem inicial é originada por rápido soerguimento. Os processos de denudação são condicionados pelo nível de base (nível do mar). Há diminuição progressiva dos divisores de água e rebaixamento dos pisos dos vales. A forma final é uma superfície erosiva quase plana, o Peneplano. Predominam vertentes convexas. O desenvolvimento convexo das vertentes em paisagens do Rio Grande do Sul é comum principalmente no Planalto Médio, Depressão Periférica e Escudo. A figura 3.2 é uma paisagem do Escudo, o Cerro da Angélica, Caçapava do Sul, com vertentes convexas. Fig Paisagem desenvolvida por rebaixamento vertical e declínio progressivo dos ângulos das encostas, vertentes convexas. Cerro da Angélica, Escudo Sul Riograndense, Caçapava do Sul, RS. No estágio de juventude, após rápido episódio de soerguimento vertical de um setor do continente, a paisagem original está praticamente preservada, os vales são encaixados, predomina a erosão vertical dos rios, os divisores de água são largos e amplos. O estágio maduro é considerado quando ocorre alargamento dos vales por erosão lateral e movimentos de massa. Surgem muitos e miúdos divisores de água com topos arredondados, onde se verifica considerável rebaixamento vertical e pouco da paisagem original é preservada. Finalmente, durante largo espaço de tempo, ocorre a velhice, em que a paisagem é reduzida a uma planície erosiva ondulada, com alguns morros testemunhos residuais sustentados pelas rochas mais resistentes. Este relevo terminal do ciclo de erosão é denominado peneplano e os processos que levam a ele são denominados processos de peneplanação. Os perfis dos vales se desenvolvem ao longo do tempo com suavização das vertentes que adquirem progressivamente formas convexas A elaboração do modelo em estágios ideais de desenvolvimento das paisagens, proposto pela primeira vez por Davis, ordenados em um ciclo de erosão generalizado, ao longo do tempo e a longo prazo, é importante ponto de partida para o estudo e entendimento seqüencial das formas.

4 Modelo Acíclico de Walter Penck (1924) O geólogo alemão Walter Penck (1924), argumentou, baseado em observações de campo, que a maioria das encostas não se suavizam ao se desgastarem pelos processos de denudação, como postulava a hipótese de peneplanação de Davis. Segundo Penck, as características geométricas das encostas são controladas principalmente pelas relações da taxa de soerguimento (variável) com os processos de denudação. Penck visualizou o soerguimento acompanhado de denudação, resultando uma superfície de nível ou Plano Primário. Em uma primeira fase, o soerguimento é mais rápido que a denudação, as formas das vertentes são convexas, os talvegues dos vales são fundos e estreitos, figura 3.4. Fig Acima, corte longitudinal em paisagem onde o soerguimento e denudação são síncronos, mas com taxas relativas variáveis. No centro, esquema de soerguimento dômico síncrono com os processos de denudação, vista panorâmica. Abaixo, secção transversal idealizada, interpretação cíclica de Davis (1932), das idéias de Penck. Modificado de Summerfield (1991) e Von Engeln (1948). Em um segundo estágio a taxa de denudação se equilibra com a taxa de soerguimento resultando vertentes retilíneas e talvegues dos vales mais abertos. Por fim, a denudação predomina sobre o soerguimento, os vales ficam bem abertos e as vertentes são côncavas. A superfície resultante é denominada Endrumpf. O limite entre as vertentes com formas diferentes, causadas por soerguimentos diferenciais, foi denominado por Penck como knikpunkten, diferente do nickpoint de Davis, este significando limites entre rochas de diferentes resistências. Modelo Cíclico de Pedimentação Pediplanação, King (1962). O modelo conceitual cíclico proposto por King (1962) é a primeira aproximação da Geomorfologia com a moderna Tectônica de Placas. A premissa fundamental do modelo conceitual de Lester King, baseado em observações das paisagens da África,

5 América do Sul e Austrália, é que rochas resistentes aos processos de denudação são consumidas lateralmente (back wearing ), formando escarpas com perfil característico, figura 3.5, particularmente nos grandes escarpamentos espalhados pelos continentes. Fig Modelo conceitual de denudação cíclica por recuo lateral paralelo de escarpas. Exemplo ilustrativo da margem passiva leste do Brasil, modificado de Maia e Bezerra (2014). Abaixo formas primitivas resultantes da ruptura do continente Gondwana, propostas por King (1962). Notar que neste modelo são incluídos os depósitos correlativos da denudação, junto à Costa, os quais possibilitam a datação absoluta dos eventos de denudação no Continente, bem como registam os processos denudacionais desenvolvidos no Continente. A hipótese de Lester King do recuo paralelo de escarpas, se ajusta razoavelmente às grandes escarpas de margens passivas em diferentes estágios de desenvolvimento que se espalham pelos continentes. É o modelo atual mais coerente com a Geomorfologia Global, associada às concepções geotectônicas desenvolvidas na teoria da Tectônica de Placas que vem sendo aperfeiçoada desde a década de 60 do século passado, quando surgiu e se firmou como paradigma fundamental da Geologia. A comparação da concepção cíclica de desenvolvimento das paisagens a longo prazo concebida por Lester King, com a concebida por Davis, em termos de relação forma do relevo com tempo, chega a resultados opostos aos propostos por Davis, ou seja, o estágio de velhice ou peneplanação do ciclo de Davis, coincide com o pediplano de idade mais recente no modelo de King e o estágio de juventude, com o pediplano cimeira de idade mais antiga, figura 3.6.

6 Fig Concepção do desenvolvimento do relevo a longo prazo em escarpas de margens passivas, por recuo paralelo destas. Acima é colocada a nomenclatura dos estágios de desenvolvimento do relevo a longo prazo proposta por Davis. Notar que os resultados são opostos aos de Lester King, no que se refere às idades relativas das superfícies de erosão. Modificado de Summerfield (1991) As correspondentes declividades das encostas dependem das propriedades físicas dos materiais componentes. As escarpas retrocedem paralelamente a estas declividades, figura, 3.7. Fig Elementos de uma escarpa recuada em rochas resistentes, segundo a concepção de recuo lateral back wearing, King (1962). Rochas resistentes, capazes de desenvolver face livre são susceptíveis a processos de pedimentação pediplanação com recuo paralelo das vertentes, geram pedimentos e pediplanos a partir de um relevo escarpado inicial com os seguintes elementos: A. Encosta superior de lavagem ou crista de forma convexa suave, onde predominam processos de intemperismo e movimentos de massa lentos do tipo rastejo. B. Face livre ou escarpa, sub vertical formada por rocha dura onde predominam processos rápidos de queda e rolamento de rochas e regolito C. Encosta constante ou vertente de detritos, formada por material proveniente da encosta superior de lavagem e da face livre. O ângulo de pendente desta encosta depende do tipo de material detrítico. É em torno de quarenta e cinco graus quando ocorrem depósitos de tálus. Neste setor predominam movimentos de massa rápidos como fluxos de detritos, escorregamentos rotacionais e transacionais

7 D. Encosta inferior de lavagem ou pedimento contígua a vales aluviais de rios, superfície erosiva quase plana onde predominam processos de intemperismo e movimentos de massa lentos do tipo rastejo. E. A atuação conjunta destes processos leva a um perfil final de vales com forma côncava. A forma fundamental gerada pelo recuo paralelo de encostas dos vales é o pedimento e ocorre frontalmente aos maiores escarpamentos. Cada pedimento, à medida que o relevo é consumido pode juntar-se a um seu vizinho, para formar extensas superfícies erosivas quase planas, denominadas pediplano, com ocasionais testemunhos de rochas mais resistentes, denominadas inselbergues ou morros ilha, figura 3.8. Fig.3. 8 À esquerda insebergue ou morro ilha sobrante em pedimento. Ao lado, insebergue com vertentes côncavas em pediplano resultante do recuo paralelo das escarpas do Planalto. Manuel Viana, RS. Abaixo, fases de desmantelamento do relevo por recuo paralelo de escarpas. Modelo Acíclico de Etchplanação. O geólogo Julius Budel (1966) elaborou hipótese do desenvolvimento a longo prazo das paisagens que é satisfatória para entender os processos que ocorrem no setor denominado por King, encosta superior de lavagem ou crista, onde predominam os processos de intemperismo, A, figura 3.7. A figura 3.9 representa espesso regolito em divisor de águas passível de desenvolvimento por processos de etchplanação.

8 Fig Superfície de intemperismo, na encosta superior de lavagem, (A, figura 6). Espesso regolito desenvolvido no granito Viamão, Viamão, RS. A noção fundamental desta concepção é o de dupla superfície de aplainamento, composta pela superfície atual do relevo e pela superfície basal de intemperismo, no contato inferior do regolito com a rocha basal, figura Fig Espesso regolito desenvolvido pela alteração de vulcanitos ácidos na encosta superior de lavagem, Planalto dos Campos Gerais, Bom Jesus, RS. Notar a superfície basal de intemperismo abrupta e irregular, contato regolito rocha. Em regiões mais ou menos planas, cobertas por espessos regolitos residuais onde predominam grandemente os processos de intemperismo químico, principalmente em extensos planaltos de rochas cristalinas plutônicas ou vulcânicas, expostas a climas tropicais úmidos, os processos de denudação ocorrem simultaneamente, através dos eventos erosivos de remoção de material detrítico da superfície e por dissolução química pela água subterrânea, no chamado front de intemperismo ou superfície basal de intemperismo, situado no contato inferior do regolito com a rocha inalterada. A combinação dos processos de superfície com os que atuam no front de intemperismo em sub superfície, produz um etchplano ou uma etchsuperfície. Os processos que atuam neste modelo de desenvolvimento do relevo são chamados processos de etchplanação, figura

9 Fig Modelos ideais de diversas situações de etchplanos na superfície superior de lavagem, modificado de Thomas (1960). Onde predomina o intemperismo sobre a erosão formam-se etchplanos com regolito laterítico. A superfície basal de intemperismo não aflora, (A). Onde predominam os processos erosivos de superfície, em fase inicial, ocorrem etchplanos parcialmente dissecados com raras exposições da rocha basal (B). A medida que os processos erosivos continuam, pode-se passar para etchplanos dissecados, com exposição da superfície basal de intemperismo (C), etchplanos dissecados com incisões da drenagem no regolito(d) e superfície basal de intemperismo com incisões da drenagem e resíduos do etchplano, (E). Modelo Acíclico de Equilíbrio Dinâmico Hack (1960) Paisagem independente do tempo. O modelo de equilíbrio dinâmico de Hack foi uma reação ao pensamento evolucionista impregnado na noção de Davis de Ciclo de Erosão. As paisagens podem ser melhor entendidas em termos de equilíbrio dinâmico. Rejeitando a ideia da mudança progressiva da forma da paisagem através do tempo, Hack retomou a idéia de Gilbert focada no ajustamento contínuo entre força e resistência. Ele argumentou que em paisagens que sofreram longo período de denudação deverá haver um ajustamento contínuo entre os controles litológicos e processos de superfície predominantes. No caso ideal em que o nível de base, processos e litologias permanecem constantes através do tempo, a forma da superfície não muda e toda a paisagem é rebaixada a uma taxa constante. Relevos, ângulos de encosta são ajustados de tal maneira que cada unidade de área descarrega a mesma carga de sedimentos. Regiões de rochas resistentes têm relevo enrugado e escarpado, enquanto que litologias não resistentes tem relevos rebaixados e encostas suaves. É um modelo de equilíbrio estável, figura 3.12.

10 Fig Esquema ideal do equilíbrio dinâmico, paisagem independente do tempo. Rochas duras ressaltam na paisagem, rochas friáveis aparecem rebaixadas na paisagem. Modificado de Casseti (2000). Avaliação dos modelos de desenvolvimento das paisagens a longo prazo Os modelos são generalizações abstratas ideais que auxiliam a visualização do desenvolvimento histórico das paisagens. Devem ser considerados como pontos de partida ou guias para estudos concretos de geomorfologia e tomados como complementares, antes que excludentes. O modelo de recuo paralelo de escarpas por processos de pedimentação pediplanação é o mais abrangente, pode ser aplicado sempre que o relevo residual apresentar escarpas. O modelo de rebaixamento vertical do relevo e suavização progressiva das vertentes por processos de peneplanação é apropriado para análise de paisagens onde ocorre ausência de escarpas e afloram rochas e regolitos de baixa resistência. O modelo que leva em conta processos de etchplanação é viável para análise de paisagens esculpidas em rochas cristalinas cobertas por espessos regolitos em climas tropicais. O modelo de equilíbrio dinâmico é adequado para o estudo de paisagens independentes do tempo, por exemplo, no mapeamento de rochas a partir de suas propriedades geomorfológicas, usando a Aerointerpretação. As superfícies de erosão mais antigas, são policíclicas e poligenéticas, provavelmente foram modeladas com a participação do conjunto dos processos evocados nos três principais modelos de desenvolvimento das paisagens,( Davis, e King, Budel). 3. Superfícies de erosão O conjunto de peneplanos, pediplanos e etchplanos que ocorrem concretamente em diversos níveis topográficos da paisagem são denominados genericamente de Superfícies de Erosão. Estas superfícies de erosão são fatos da paisagem, (impossível nega-las). Assumem importância em geomorfologia por representarem planos de tempo. Funcionam nas paisagens como as discordâncias nas bacias sedimentares. Nestas, as discordâncias mais antigas estão na parte inferior do empilhamento das rochas da bacia enquanto que, as superfícies de erosão mais velhas geralmente ocorrem na parte

11 superior, cimeira do relevo, por isto estas também são chamadas Superfícies de Cimeira. Superfícies erosivas enterradas e exumadas são consideradas discordâncias. A principal característica das velhas superfícies de erosão, além de situarem-se na cimeira do relevo, é serem policíclicas, isto é, foram moldadas em mais de um ciclo de erosão e poligenéticas, foram objeto de diferentes climas. A nível mundial, Lester King foi o precursor do mapeamento, empilhamento seqüencial e correlação das superfícies de erosão. Desenvolveu principalmente o seu trabalho na África do Sul, figura Mapeou superfícies de erosão na costa e interior do Brasil Oriental, King (1956) Coerente com o esquema de desenvolvimento das paisagens, relacionado à teoria da deriva dos continentes, correlacionou as superfícies de erosão do Brasil com as correspondentes no continente africano. Fig Superfícies de erosão da África do Sul. Modificado de Holmes (1970). A superfície mais antiga, Gondwana tem sua idade inicial anterior ao rift do Atlântico, as demais têm idade inicial posterior a este evento de referência e têm como nível base de erosão, os Oceanos Atlântico e Índico. No Brasil o estudo regional das superfícies de erosão, em sua fase inicial, foi feito principalmente por Fernando de Almeida e Aziz Ab Saber e João José Bigarella.

12 O segundo pesquisador estabeleceu o esquema da geomorfogênese e superfícies de erosão do Rio Grande do Sul em um de seus trabalhos referência, Participação das Superfícies de Aplainamento nas Paisagens do Rio Grande do Sul (1969). 4. Geomorfogênese e Superfícies de Erosão do Rio Grande do Sul A história de denudação no Rio Grande do Sul está registrada nas paisagens por um esquema de superfícies de erosão com distribuição geográfica, posição topográfica e compartimentação bem definidos. A sua cronologia relativa foi elaborada, pela primeira vez, pelo geomorfólogo brasileiro Aziz Nacib Ab Saber em (1969) A figura 3.14, vide localização, é uma secção morfo lito - estratigáfica esquemática que ilustra as superfícies de erosão desenvolvidas no Rio Grande do Sul. O relevo do Estado é compartimentado em duas superfícies de erosão cimeira Planálticas mais antigas, policíclicas e poligenéticas, desenvolvidas a partir da formação da margem passiva da Placa Sul Americana, no Soerguimento do Uruguai, denominadas respectivamente por Ab Saber Superfície de Vacaria, no flanco deste e Superfície de Caçapava no seu núcleo, ver figura 2. 32, capítulo Geomorfologia Global. Embutida nestas e mais nova, ocorre a Superfície Inter Planáltica da Campanha, dominante nas paisagens do Rio Grande do Sul e, principalmente na Depressão Periférica, formada pelo consumo das antigas superfícies cimeira. As superfícies originadas por deposição sedimentar, Planícies Fluviais e Planície Costeira são as mais recentes das paisagens do Rio Grande do Sul Fig. 14 Secção Esquemática NE SW,( ver localização) ilustrando as superfícies de erosão do Rio Grande do Sul, antigas Planálticas de Cimeira e novas Interplanálticas Embutidas. Modificado de Ab Saber (1969). Além de posições altimétricas características estas superfícies de aplainamento apresentam localizações específicas relativas à mega estrutura Domo Uruguai SW da África, figura 3.15.

13 Fig Superfícies de erosão e deposição do Rio Grande do Sul e seu posicionamento em relação ao Mega Domo Uruguai SW da África. A Superfície de Vacaria ocorre no flanco do meio Domo Uruguai cujo limite é o rio Uruguai o qual apresenta padrão regional semi anelar e características de drenagem disruptiva. Esta superfície de erosão cimeira, a mais velha que ocorre no Rio Grande do Sul, com idade Paleógina ou pré Paleógina (Ab Saber 1969) foi parcialmente consumida por recuo paralelo de escarpas através de processos erosivos e de movimentos de massa rápidos por Pedimentação - Pediplanação, a partir das escarpas primitivas cujo paleo espaço atualmente são a Superfície de Vacaria degradada, as superfícies mais novas, da Campanha, Planícies Fluviais e Planície Costeira. Na encosta superior de lavagem, reverso da momoclinal correspondente ao flanco do meio domo, foi e está sendo degradada principalmente por rebaixamento vertical por processos de peneplanação etchplanação com predomínio de intemperismo e movimentos de massa lentos. Os processos de denudação atuam sobre rochas vulcânicas, basaltos e riolitos, figura 3.16.

14 Fig Superfície Cimeira Vacaria esculpida em rochas ígneas vulcânicas, riolítos e basaltos. Planalto dos Campos Gerais, São Francisco de Paula, RS. Esta superfíce está preservada a leste e degradada a oeste, no flanco do Soerguimento do Uruguai. Acima, à direita, vista aérea generalizada da Superfície de Vacaria. Notar a escarpa que corresponde ao limite atual de erosão da margem passiva em Ombreira de Rifte, início da Serra do Mar. Imagem Google Earth. À esquerda vista panorâmica de campo da Superfície de Erosão Vacaria. A Superfície Cimeira de Caçapava foi e está sendo consumida no núcleo do Soerguimento do Uruguai - SW da África, principalmente por processos erosivos e de movimentos de massa Pedimentação Pediplanação a partir das bordas dos relevos e por Peneplanação Etchplanação, na encosta superior de lavagem onde predominam processos de intemperismo e movimentos de massa lentos. O seu paleo espaço é ocupado pelas superfícies mais novas, da Campanha, Planícies Fluviais e Planície Costeira. Os processos de denudação atuaram e atuam sobre variados tipos de rochas ígneas, sedimentares e metamórficas do Escudo, mas principalmente sobre rochas ígneas plutônicas, granitos, no núcleo do meio Domo Uruguai, figura Fig No horizonte Superfície Cimeira de Caçapava preservada em rochas ígneas plutônicas, granitos. Em primeiro plano Superfície Interplanáltica da Campanha escavada pelo consumo da Superfície de Caçapava. Planalto Sul Riograndense, Caçapava do Sul, RS. Ao lado, vista aérea geral da Superfície de Caçapava. Imagem Google Earth.

15 A idade inicial da superfície cimeira de Vacaria é aventada como Cretácio Superior (120 milhões de anos) e a de Caçapava como Terciário Inferior (60 milhões de anos), Ab Saber (1969). Os restos destas duas velhas superfícies cimeira policíclicas e poligenéticas formam o teto topográfico atual das paisagens do Rio Grande do Sul. A partir do consumo destes relevos primitivos formou-se uma superfície interplanáltica mais nova, a Superfície da Campanha cuja idade inicial é colocada no Terciário Médio, a partir de 40 milhões de anos, Ab Saber (1969) subdividida em dois níveis Superfície da Campanha Nova e Superfície da Campanha Velha (Ab Saber 2000). A grande parte das paisagens atuais do Rio Grande do Sul é representada por esta superfície erosiva. Pela ampla predominância de vertentes convexas sem faces escarpadas e pelo seu desenvolvimento preferencial, mas não absoluto, em rochas sedimentares mais ou menos friáveis, possivelmente predominam processos de peneplanação e etchplanação na gênese das paisagens da Superfície da Campanha. O grande evento associado ao desenvolvimento desta superfície de erosão, onde ela é mais característica, foi e está sendo a escavação da Depressão Periférica Gaúcha, associada principalmente ao desenvolvimento das bacias de drenagem dos rios Jacuí e Ibicuí. Circunda o núcleo do meio Domo Uruguai e delimita-o do seu flanco, este ocupado principalmente pelo Planalto Vulcânico da Formação Serra Geral. Embutidas na Superfície da Campanha ocorrem Superfícies de Deposição Aluviais e Planície Costeira, pleistocênicas e holocênicas, associadas aos depósitos atuais e sub atuais dos sistemas de drenagem e da dinâmica litoral figura Fig No horizonte Superfície Interplanáltica da Campanha esculpida em rochas sedimentares, arenitos. Em primeiro plano, Superfície Aluvial de Deposição Recente embutida na Superfície da Campanha. Rio Ibicuí, Manuel Viana, RS,. Ao lado, vista aérea geral da Superfície da Campanha. Imagem Google Earth. A idade inicial das superfícies deposicionais recentes é colocada a partir do Pleistoceno (1 milhão de anos).

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