MORFOLOGIA E DINÂMICA DE SEDIMENTOS DA BAÍA DE GUARATUBA, PR

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1 MORFOLOGIA E DINÂMICA DE SEDIMENTOS DA BAÍA DE GUARATUBA, PR Rafaela C. Zem 1 ; Soraya M. Patchineelam 1 ; Eduardo Marone 1 1 Centro de Estudos do Mar, Universidade Federal do Paraná (r.zem@ufpr.br). Abstract. Studies dealing with sediment distribution pattern and morphological subaqueos characteristics of marine environments provide insight about their evolution and sedimentary dynamics through the evaluation of the magnitude of the erosional and depositional processes. In this research, grain size analysis of the Guaratuba Bay PR bottom sediments were performed in order to relate its distribution to the system bathymetry as well as the local hidrodynamic. Based upon bathymetric and sedimentary maps it was possible to identify distinct morphological and hydrodynamic areas. The bay was divided in two morphological compartments: a shallow region (M1) and a deep region (M2). With respect to its hydrodynamic, the bay was divided in three regions: a fluvial and inner section (H1), a medium section (H2) and a high energy sector near the bay mouth (H3). These results allow a better understanding of the bay sedimentary dynamics and thus, can provide suitable data for the environmental assessment of the anthropic pressure. Therefore, it seems to be a powerful instrument for coastal management and protection of the estuary and adjacent areas. Key-words: sedimentary dynamics, bathymetry, Guaratuba Bay. 1. INTRODUÇÃO A Baía de Guaratuba localiza-se na porção sul da planície costeira do Estado do Paraná (25º 52 S, 48º 38 W), possuindo uma área de 50,19 Km 2 e apresentando seu eixo principal orientado no sentido leste-oeste. A comunicação com o Oceano Atlântico é feita por uma única e estreita desembocadura (aproximadamente 500m), limitada por pontais rochosos do extremo meridional da Serra da Prata, ao norte, e do Morro de Guaratuba, ao sul. O estuário recebe as águas das bacias hidrográficas dos rios São João e Cubatão, sendo esta a área que contribui com o maior aporte de água doce no sistema. A margem norte contém 2/3 dos rios e canais de maré que deságuam no sistema, além de bancos de gramíneas e bosques de manguezais bem preservados. A margem sul apresenta afluentes de menor porte e é onde se situa a cidade de Guaratuba. O turismo, a pesca artesanal e esportiva, maricultura e a agricultura (principalmente lavoura de banana e cítricos na Serra do Mar e à montante da baía) são as principais atividades realizadas na região. Tais atividades caracterizam o crescente desenvolvimento urbano das regiões costeiras, como o uso e ocupação do solo e da coluna d água, interferindo na dinâmica natural do sistema estuarino e praias adjacentes. Neste trabalho foram realizadas análises granulométricas dos sedimentos superficiais da Baía de Guaratuba, relacionando sua distribuição com a configuração batimétrica atual da baía. Estes estudos visam contribuir para o entendimento da dinâmica sedimentar deste sistema, bem como fornecer dados para um diagnóstico ambiental que possa avaliar a intensidade da pressão antrópica, servindo como instrumento para programas de Gestão Ambiental Costeira na prevenção de problemas ambientais

2 potencialmente irreversíveis no estuário e áreas adjacentes. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Amostragem dos sedimentos Em 2003, foram coletadas 144 amostras de sedimentos superficiais de fundo na Baía de Guaratuba (Figura 1), aplicando-se uma malha amostral regular assimétrica com perfis ortogonais ao eixo leste-oeste da baía e com distância aproximada de 500m entre si. A amostragem dos sedimentos foi realizada utilizando GPS autônomo, embarcação e dragas busca-fundo dos tipos Petite Ponar e Van Veen. O material coletado foi submetido à análise granulométrica, com determinação das frações finas pelo método da pipetagem e das frações grossas por peneiramento a seco conforme descrito por Suguio (1972), com modificações (Zem et al., 2005). O diâmetro médio dos grãos foi calculado pelo método de Folk e Ward (1957) com o software SysGran 2.4 (Camargo, 1999) Dados Batimétricos Devido à carência de dados batimétricos nas regiões mediana e interna do estuário, foram efetuadas medições da profundidade com auxílio de cabo graduado, em cada ponto de coleta de sedimento. Por não existirem dados de amplitude de maré simultâneos às coletas para a Baía de Guaratuba, os valores de correção da profundidade em relação à da maré foram determinados com a aplicação da correlação do momento do produto de Pearson (α =0,01) e regressão linear (Noernberg, com. pess.). Utilizou-se uma série temporal de 100 dias de dados de maré da Baía de Guaratuba, coletados pela Equipe do Grupo de Física Marinha do Centro de Estudos do Mar (GFM-CEM) a cada 15 min por um sensor de pressão STD (Salinity, Temperature and Depth), e uma série temporal, das mesmas datas, de dados de maré da Ilha da Galheta, localizada na desembocadura sul do Complexo Estuarino da Baía de Paranaguá (dados obtidos dentro do convênio, entre a Administração dos Portos de Paranaguá e Antonina APPA e o Centro de Estudos do Mar CEM ). A análise do momento do produto de Pearson, para a correção da profundidade em relação à maré, apresentou uma correlação linear positiva (r = 0,97 para α =0,01) entre as marés da Baía de Guaratuba e da Ilha da Galheta. A partir da equação de regressão linear obtiveram-se os valores de amplitude de maré Figura 1. Mapa da Baía de Guaratuba com localização dos pontos de coleta de sedimentos.

3 dos dias de coleta e o valor do nível de redução das baixa-mares de sizígia (0,44m), com os quais pode-se corrigir os dados de profundidade coletados durante as campanhas amostrais na área de estudo. Para a análise dos resultados foram elaborados mapas de distribuição do diâmetro médio dos grãos e das cotas batimétricas, gerados a partir de matrizes regulares de valores interpolados. O método de interpolação utilizado foi o de Triangulação com Interpolação Linear (Triangulação de Delaunay) disponível no programa Surfer 7.0 da Golden Software Inc. (1999), que considera os pesos das amostras como tendências lineares às dos pares mais próximos. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Batimetria da Baía de Guaratuba De modo geral, observa-se no mapa batimétrico da Baía de Guaratuba (Figura 2) a predominância de cotas inferiores a 2,5m ocorrendo geralmente próximos às margens, principalmente nas regiões mediana e interna do estuário. Cotas iguais ou superiores a 2,5m são somente encontradas nas proximidades da desembocadura dos rios São João e na área adjacente à foz do Rio Descoberto. Regiões pouco profundas, de cota inferior a 1,0m, podem ser observadas principalmente no setor mediano e interno da Baía de Guaratuba. Estes fundos rasos ocorrem próximos às margens do estuário na forma de baixios e planícies de maré, que chegam a ficar parcialmente ou totalmente expostos durante a baixa-mar de sizígia. Estas feições foram identificas por meio de tratamento digital da Imagem de Satélite ETM-7 Landsat (datada do ano de 2002), por Maurício Noernberg, e gentilmente cedidas pelo Laboratório de Oceanografia Costeira e Geoprocessamento (LOCG CEM). A margem sul, região a leste da foz do Rio Boguaçú e onde se localizam os clubes náuticos e marinas da cidade de Guaratuba, caracteriza-se por profundidades mínimas de 2,5m junto à linha de costa que passam rapidamente a 7,5m e 10,0m ao se afastar das margens em direção ao centro do estuário. As profundidades mais expressivas na Baía de Guaratuba são observadas na estreita boca estuarina, onde os valores medidos ultrapassam os 20,0m de profundidade. A região mediana-central da baía apresenta pouca profundidade, associada com os sistemas de ilhas localizadas nesta região. Já na região compreendida entre a foz do Rio Boguaçú e a foz do Rio das Ostras, a isóbata de 2,5m foi escolhida para Figura 2. Mapa batimétrico da Baía de Guaratuba, elaborado com dados do levantamento de 2003.

4 definir um limite morfológico para o fundo do estuário, separando-o em duas regiões: a região rasa M1 (sentido Ilha das Garças-montante-oeste) e a região profunda M2 (sentido Ilha das Garças-jusanteleste). Este limite morfológico ocorre, possivelmente, devido às características peculiares das condições hidrodinâmicas em cada região, que parecem interagir diferentemente com o fundo, contribuindo enormemente para a atual configuração do leito estuarino, sendo isto relacionado com o sistema de propagação diferenciada da onda de maré assim como o regime de aporte de água doce Distribuição dos sedimentos de fundo. O mapa de distribuição de diâmetro médio de 2003 (Figura 3) mostra o predomínio da fração areia em quase todo o fundo estuarino. Os sedimentos são compostos predominantemente por areia fina (32 %), areia muito fina (28,4%) e silte grosso (22,2%). As areias grossas e médias juntas, compõem 9,8 % das amostras coletadas e os siltes médios perfazem os 7,6% restantes. Areias grossas (0,5φ) e médias (1,5φ) ocorrem nas desembocaduras dos rios São João e o Rio Cubatão, e na região da boca do estuário, caracterizando regiões de alta energia hidrodinâmica. No primeiro caso a hidrodinâmica é influenciada pelo elevado volume de água fluvial e, no segundo, pela extrema velocidade das correntes de maré. Segundo Marone et al. (2005), o afunilamento na boca da Baía de Guaratuba, intensifica as velocidades das correntes de maré (enchente e vazante), chegando a atingir valores superiores a 2,0 ms -1. Desse modo, a intensidade das correntes neste setor impede a deposição de sedimentos finos e transporta parte do sedimento de granulometria mais fina que 2,0φ (areia fina) para áreas adjacentes. Além disso, as areias grossas e médias existentes em depósitos na região da desembocadura possivelmente estão associadas a fontes litorâneas próximas, como praias e a plataforma continental rasa. Estas areias são, provavelmente, transportadas pelas correntes de maré e de deriva litorânea. Sedimentos de origem biológica (conchas, fragmentos de conchas e corais) também foram encontrados nesta região. Areias muito finas (2,5φ) e siltes (4,5φ) foram observadas em grande parte dos setores interno e mediano da baía. No setor interno, estas frações distribuem-se do centro até ambas as margens do estuário, possivelmente relacionadas a pouca energia das águas nesse setor. As areias finas (2,0φ) aparecem margeando a linha de Figura 3: Mapa de distribuição do diâmetro médio dos sedimentos de fundo da Baía de Guaratuba em 2003.

5 costa entre a foz do Rio Descoberto e a Ponta do Cedro, na margem sul, e entre a Ilha da Corda Grande e o Rio dos Patos, na margem norte. Na região mediana, as areias muito finas (2,5φ) e siltes (4,5φ) ocorrem abundantemente próximas à margem norte do estuário até as proximidades da Ilha do Capinzal. Nesta região ocorre uma ampliação efetiva da largura do corpo de água e um aumento da superfície de área inter-maré. Isto é evidenciado, principalmente na margem norte, pela presença de inúmeros rios e canais de maré, com extensas áreas de manguezal e bancos de gramíneas. Desse modo, a hidrodinâmica parece estar condicionada principalmente pelas correntes de maré, correntes residuais e as oscilações do nível do mar, tornando-se um ambiente calmo o suficiente para favorecer deposição dos sedimentos mais finos. Ainda nesse setor, uma faixa de sedimentos finos, principalmente silte grosso (4,5φ), atravessa de uma margem à outra do estuário, podendo estar relacionada ao processo de floculação dos finos em suspensão de origem fluvial, induzido pela intrusão salina da maré, na região conhecida como zona de máxima turbidez. A ampla distribuição de sedimentos finos no setor mediano da baía - silte grosso (4,5φ) e silte médio (5,5φ) - possivelmente está relacionada ao decréscimo da velocidade das águas dos rios e da maré ao penetrarem no sistema, perdendo a capacidade de transportar os sedimentos por saltação e arrasto, além de possibilitar a deposição de sedimentos finos. A classe areia fina (2,5φ) predomina no fundo estuarino a partir da região a leste da Ilha das Garças, distribuindo-se até as proximidades da boca da baía. Isto se deve, possivelmente, a pouca variabilidade espacial na intensidade das correntes predominantes e ao regime de propagação da onda de maré. 3.3 Batimetria e distribuição dos sedimentos de fundo. O mapa batimétrico da Baía de Guaratuba, elaborado com os dados obtidos simultaneamente ao de sedimentos de fundo, possibilitou identificar e localizar feições como canais principais e secundários, poços profundos, baixios e planícies de maré. Além disso, as informações observadas permitiram realizar algumas interpretações sobre a dinâmica sedimentar da baía. De maneira geral, os valores de diâmetro médio dos sedimentos e a profundidade decrescem de jusante para montante, mas podem variar lateralmente estuário adentro. Fundos rasos e lamosos ocorrem predominantemente nas regiões interna e mediana, bem como nas margens do estuário, sob condições de baixa energia hidrodinâmica. Apresentam-se geralmente na forma de feições deposicionais - como, por exemplo, baixios, planícies de maré e cones de sombra, caracterizados pela pouca profundidade (< 1m) e por sedimentos compostos principalmente por areias muito finas e siltes. Os canais das regiões interna e mediana caracterizam-se por profundidades máximas de 2,5m com predomínio de depósitos de sedimentos arenosos finos. Canais com profundidades de 5 a 15m são observados a partir da região a leste da Ilha das Garças, onde os sedimentos são compostos por areia fina. Sedimentos grossos e profundidades superiores a 2,5m ocorrem próximos à cabeceira do estuário, onde localizam-se as desembocaduras dos principais rios que drenam para a baía, os rios São João e Cubatão, bem como na região da boca estuarina, onde as cotas batimétricas são superiores a 20,0m. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Os mapas batimétrico e de distribuição dos sedimentos de fundo demonstram que a Baía de Guaratuba possui características sedimentológicas e morfológicas espacialmente diversificadas, resultado da complexa interação entre a hidrodinâmica, a geomorfologia e o leito estuarino. A partir dos resultados das análises e da interpretação dos dados coletados podem ser identificados três compartimentos distintos, do ponto de vista hidrodinâmico, na Baía de Guaratuba:

6 (H1) Setor interno ou de domínio fluvial, inserido no M1, que compreende desde a foz dos rios São João e Cubatão até as proximidades do extremo leste da Ilha da Corda Grande, na margem norte, as proximidades da foz do Rio Descoberto, na margem sul. Neste, os processos de transporte e sedimentação, bem como a conformação do fundo parecem estar sendo influenciados principalmente pela descarga fluvial; (H2) Setor mediano ou de amortecimento (inserido no M1), do limite do setor anterior até a região da foz do Rio Boguaçú. Neste setor, os padrões de distribuição dos sedimentos e das profundidades são resultado do decréscimo das correntes, relacionado tanto à diminuição do aporte de águas fluviais quanto à necessidade das águas se redistribuírem numa maior superfície de inundação. A forma assimétrica de propagação da onda de maré ao adentrar esta região também deve ser um fator coadjuvante na dinâmica local. Nesta área os fundos são rasos e são representados por baixios e planícies de maré, que progradam lateral e longitudinalmente ao eixo principal da baía. Obstáculos naturais que interferem na dinâmica das correntes de maré, como a Ponta do Cedro e as Ilhas da Corda Grande e do Araçá, parecem também controlar a sedimentação, favorecendo a gênese de ambientes de baixa energia onde predominam os processos de sedimentação e a progradação das feições de fundo; (H3) Setor de domínio da desembocadura ou de alta energia (inserido no M2): compreendido das proximidades da foz do rio Boguaçú até a boca da baía propriamente dita. Esta região é caracterizada canais profundos (variando entre 5m e 20,0m) e depósitos arenosos formados por processos de arrasto e saltação, caracterizando um ambiente de alta energia hidrodinâmica. Neste setor possivelmente ocorra o predomínio de processos erosivos, evidenciados pelas grandes variações de profundidade, predominância de depósitos de sedimento não coesivos e aumento progressivo do tamanho de grão dos sedimentos. AGRADECIMENTOS Este trabalho faz parte do Projeto Dinâmica e Fluxos Hídricos da Baía de Guaratuba-PR (Banpesq/Tales: ) financiado pelo Conselho Nacional de Pesquisa e Tecnologia (CNPq). Os autores agradecem ao Laboratório de Oceanografia Geológica (CEM-UFPR) pela disponibilização dos equipamentos de coleta e de análise granulométrica. Ao Iate Clube de Caiobá, pelo apoio logístico durante os trabalhos de campo. Nossos sinceros agradecimentos aos colegas Joaquim P.B. Netto Jr. e Pietro S. Moro pela inestimável ajuda nas coletas de sedimento. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CAMARGO, M.G SysGran para Windows: Sistema de análises granulométricas. Pontal do Sul,. 2 disquetes de 5 ¼. FOLK, R. and W. WARD Brazos river bar: A study in the significance of grain size parameters. Journal of Sedimentary Petrology, 27: GOLDEN SOFTWARE INC User s Guide. Colorado, USA. 619 p. MARONE, E.; M. NOERNBERG; L. LAUTERT; I.. DOS SANTOS, O. ANDREOLI; H. BUBA and H. FILL Hidrodinámica de la bahía de Guaratuba - PR, Brasil. XXV Congreso de Ciencias del Mar de Chile y XI Congreso Latino Americano de Ciencias Del Mar, Viña Del Mar, Chile. p.165. SUGUIO, K Introdução à Sedimentologia. Universidade de São Paulo, São Paulo, 316 p. ZEM, R.; E. MARONE and S. PATCHINEELAM Síntesis comparativa de métodos de análisis granulométrico de sedimentos. XXV Congreso de Ciencias del Mar de Chile y XI Congreso Latino Americano de Ciencias Del Mar, Viña Del Mar, Chile. p.211.