O LIMITE DE REMOBILIZAÇÃO SIGNIFICATIVA DE SEDIMENTOS DE FUNDO EM UMA PLATAFORMA RASA DOMINADA POR TEMPESTADES NO LITORAL CENTRAL DO ESTADO DO PARANÁ. Fernando A. Veiga1, Rodolfo J. Angulo2, Frederico P. Brandini3, Maria C. de Souza1 & Carlos R. Soares3. 1 Universidade Federal do Paraná, Laboratório de Estudos Costeiros, Rua Evaristo Berleze, 119, Curitiba-PR, CEP 82600-630, email: ferveiga@ufpr.br, fone 55-41-32561720. 2 Universidade Federal do Paraná, Departamento de Geologia. 3 Universidade Federal do Paraná, Centro de Estudos do Mar. Abstract: The relevance of morphodynamic inner shelf studies in the evolutional processes of coastal sectors was increased in the last two decades. Large time scale studies have to consider a detailed knowledge of barrier systems. This paper try to established the closure depth (Dc) in the shoreface profile, or the maximum depth that the currents generated by orbital wave movement could significantly erode bottom sediments in the inner shelf of Paraná state. Bathymetry, grain size analyses, bedform measurement, sedimentary structures and evolutional models of the adjacent Holocenic coastal plain were used in this work. The gradient variation between 8 and 10 meters depth could be substantially expressive to suggest that the Dc could be at 10 meters water depth, that coincide with the paleo-shoreface limits of the regional Holocenic coastal plain models. The fine sediments occurrence beyond 8 meters depth could indicates the decreasing of the fluid rework power and also indicates the Dc limit. Considering the changing nature of the wave energy and the tide amplitude, emerge here the proposal of a closure sector (Sc) instead a closure depth that, in this case, lies between 8 and 10 meters water depth. This kind of approach could be useful to coastal management programs to indicate sand exploitation areas where beach nourishment programs can find sand sediments sources without the risk of interfere in the coastal depositional systems. Palavras Chave: profundidade de fechamento, morfologia costeira, gradiente da plataforma. Introdução A importância do conhecimento da plataforma rasa no processo evolutivo de setores costeiros vem crescendo nas últimas duas décadas. Estudos evolutivos sobre barreiras em larga escala de tempo (Holeceno-Pleistoceno), têm que considerar o conhecimento detalhado desta região. Em menor escala de tempo, estudos relacionados a acreção e erosão de praias, devem considerar a modelagem da dinâmica atuante no ambiente de plataforma rasa. Projetos de alimentação artificial de praias ou explotação de jazidas submersas de areia também necessitam embasar-se em estudos aprofundados sobra a dinâmica e a morfologia do ambiente de plataforma rasa, sem os quais, danos consideráveis podem ser desencadeados nos setores costeiros adjacentes. Portanto, é fundamental o estudo de áreas submersas rasas próximas à costa, muito pouco conhecidas em escala de detalhe no Estado do Paraná. Com esse intuito foi escolhida a área de estudo deste trabalho na plataforma continental interna rasa paranaense, sendo o objetivo deste trabalho tentar determinar a profundidade máxima onde há movimento significativo de sedimentos durante eventos episódicos de maior energia ou seja, a profundidade de fechamento do perfil (closure depth - Dc) (BRUNN, 1962; SCHWARTZ, 1967; DEAN 1991). Esta condição é válida para plataformas cuja dinâmica é dominada por ondas ou tempestades, não podendo ser considerada em ambientes onde correntes geradas por outros fatores possam ser
predominantes (GRUBER, 2002). A área de estudo abrange a plataforma continental interna rasa do litoral do Estado do Paraná, em frente à costa compreendida entre o Pontal do Sul e a Ponta de Matinhos num trecho de aproximadamente 32 km (Fig.1). Este trecho da costa foi primeiramente definido por ANGULO & ARAÚJO (1996) como dominada por ondas e, posteriormente, por VEIGA(2004) como dominada por tempestades. segundo metodologia descrita por FOLK & WARD (1957). Para a caracterização da formas e fundo, estruturas sedimentares e sondagens, foi utilizado equipamento de mergulho autônomo. Para as formas de fundo foram medidas a simetria, amplitude, direção e altura das cristas. As estruturas sedimentares foram identificadas a partir de testemunhos retirados com auxílio de box-corer desenvolvido pelo Laboratório de Estudos Costeiros da UFPR. Resultados e Discussões Na ausência de um monitoramento detalhado dos perfis batimétricos na área de estudo, pode-se considerar, baseando-se nos dados disponíveis, que há duas variações importantes nos gradientes medidos. Uma próxima á isóbata de 8 metros onde o gradiente passa de 1:60 para cerca de 1:200, outra próxima à isóbata de 10 m onde os gradientes médios passam de 1:300 a 1:600 (Fig.2). Como a partir dos 10 metros o registro sedimentar indica a presença de sedimentos palimpsésticos, é muito provável que nesta faixa o gradiente seja mais dependente da herança geológica do que do equilíbrio hidrodinâmico. Figura 1 - Localização da área de estudo e cobertura sedimentar do substrato marinho. Materiais e Métodos Os sedimentos de fundo foram coletados a partir de embarcação com equipamento de busca a fundo tipo Petite Ponar em pontos georreferenciados preestabelecidos ao longo de perfis transversais à linha de costa. As análises granulométricas foram processadas segundo o método descrito por SUGUIO (1973) para o peneiramento com peneiras a intervalos de 0,5 Φ e pelo método de CARVER (1971) para a pipetagem com intervalos de 1 Φ. Posteriormente foram processadas com o auxílio do software SysGran 2.4 (CAMARGO, 1999) para o cálculo dos parâmetros granulométricos Figura 2 - Características batimétricas da área do estudo.
Pelas observações de níveis erosivos em box-cores, pode-se inferir que a deposição pós-tempestades atinja até 20 cm de espessura entre 8 e 11 metros de profundidade e até 15 cm a 14,5 metros. As formas de fundo observadas foram marcas de ondas com cristas simétricas formadas por correntes bidirecionais geradas pelo movimento oscilatório das ondas, não indicando direções de correntes predominantes. O fato das medições terem sido tomadas durante períodos de bom tempo certamente impediu que o registro sedimentar de episódios de alta energia pudesse ser observado. Segundo GRUBER (2002), a profundidade de fechamento do perfil na região de Tramandaí (Rio Grande do Sul) situa-se próxima da isóbata de 20 m, onde ocorrem mudanças significativas no perfil topográfico e na distribuição dos sedimentos de fundo. NICHOLS et al.(1998) indicam uma profundidade de fechamento entre 9 e 10 metros em monitoramentos de perfis realizados na costa da Carolina do Norte (EUA). Porém, BEAVERS (1999) destaca o caráter da profundidade de fechamento ser interdependente dos eventos extremos de tempestades com base em dados coletados em Duck na Carolina do Norte durante a passagem do furacão Felix em 1995. 6 A mudança do gradiente entre 8 e 10 metros de profundidade poderia ser suficientemente expressiva para sugerir que o limite inferior da shoreface estivesse próximo dos 10 metros, coincidindo com os modelos de LESSA et al. (2000), SOUZA et al. (2003) e SOUZA (2005) para a paleo-shoreface na planície costeira adjacente à área (Fig.03). Um perfil transversal à linha de costa, ao sul do Arquipélago de Currais demonstra que esta quebra não fica tão evidente (Fig.04). A ocorrência de sedimentos mais finos pode ser um indicativo da diminuição do poder de retrabalhamento das ondas a partir dos 8 metros de profundidade porém, VEIGA et al. (no prelo) comentam que os teores de finos entre 10 e 40% e a grande população de organismos bentônicos que habitam esta região, aumentam consideravelmente a coesão deste material, aumentando, consequentemente, a resistência do sedimento à ação das ondas. Estes sedimentos seriam provenientes das baías de Paranaguá e Guaratuba, ao norte e ao sul da área respectivamente, e estariam sendo mantidos próximo à costa pela cerca de energia litorânea, sendo depositados atualmente em condições de baixa energia de ondas. Rio Guaraguaçu 4 2 Face praial 0 NMM Face litorânea superior -2-4 Face litorânea média -6-8 Face litorânea inferior -10 Plataforma rasa Substrato pleistocênico -12-14 -16 0 1km Barreira pleistocênica Isócrona Depósitos de meandramento do rio Sedimentos lagunares do Holoceno Depósitos de planície aluvial atual Superfície de ravinamento Barreira regressiva holocênica Figura 03 - Modelo evolutivo da barreira regressiva holocênica na parte central da planície costeira adjacente à área (SOUZA 2005, depois de SOUZA et al., 2003).
Figura 04 - Perfil batimétrico representativo com a granulometria do fundo na porção central da área estudada (1)Areia muito fina; (2)Areia fina; (3) Areia média; (4)Areia grossa. (Exagero vertical aproximado = 35X). Conclusões Durante as tempestades, a energia de ondas é maior e o registro deposicional irá preservar o retrato destes eventos episódicos de maior energia, podendo erodir em parte ou totalmente os registros da deposição ocorrida durante períodos de menor energia de ondas. Após estes eventos, com a gradual diminuição na energia, formam-se estruturas formadas por deposição gradacional que ficam preservadas quando atingem a zona de soterramento permanente do leito oceânico. A profundidade desta zona está diretamente relacionada com a intensidade das tempestades, sendo por isso tão frequente a ocorrência de inconformidades erosivas nas camadas sedimentares da área de estudo. Este caráter episódico de deposição é de extrema importância para a interpretação de camadas sedimentares e também indica que a profundidade de fechamento do perfil varia de acordo com clima de ondas. Além disso, uma variação significativa no volume de sedimentos retrabalhados é um conceito empírico e mutável, sendo o balanço sedimentar e o regime hidrodinâmico da região os fatores que irão ditar qual a capacidade e a velocidade de recuperação de um perfil costeiro frente a um episódio de alta energia. Considerando-se a natureza mutável das condições de energia de ondas e a amplitude de marés, propõe-se aqui determinar não uma profundidade de fechamento mas um setor de fechamento de perfil, sendo uma faixa iniciando em uma quebra visível no gradiente onde ocorre sedimento mais fino, neste caso 8 metros de profundidade e a ocorrência de material palimpséstico a 10 m de profundidade na área estudada. Uma aplicação prática do estabelecimento deste setor é estabelecer em programas de gerenciamento costeiro, um zoneamento de áreas fonte para a explotação de areia para programas de alimentação artificial de praias com problemas erosivos. Adicionando-se uma margem de segurança de 1 ou 2 metros, poder-se-ia delimitar a região onde a areia poderia ser retirada sem riscos de causar um desequilíbrio no ambiente costeiro. Agradecimentos Ao Laboratório de Estudos Costeiros LECOST pelo apoio logístico e financeiro e a CAPES pela bolsa de estudos. Bibliografia citada ANGULO, R.J. & ARAÚJO, A.D.,1996. Classificação da costa paranaense com base na sua dinâmica, como subsídio à ocupação da orla litorânea. Boletim Paranaense de Geociências. Curitiba. 44: 7-17. BEAVERS, R. L., 1999. Storm sedimentation on the surf zone and inner continental shelf, Duck, North Carolina. Tese de doutorado. Duke University. 115p. BRUUN, P., 1962. Sea-level rise as a cause of shore erosion. American Society of Civil Engineers Proceedings, Journal Waterways & Harbors Division, 88: 117-130. CAMARGO, M. G., 1999. SysGran para windows: sistema de análises
granulométricas. Pontal do Sul. Paraná. CARVER, R. E., 1971. Settling analysis. In: Procedures in sedimentary petrology. Wiley -Interscience, New York, p.427-452. DEAN, R. G., 1991. Equilibrium Beach Profiles: characteristics and applications. Journal of Coastal Research 7:1:53-58. FOLK, R. L. & WARD, W. C., 1957. Brazos River Bay: Study of the significance of grain size parameters. Journal of Sedimentary Petrology, 27: 3-27. GRUBER, N. L. S., 2002. A antepraia na região de Tramandaí - RS. Tese de doutorado. UFRGS. 207p. LESSA G. C., ANGULO R. J., GIANNINI P. C. F., ARAÚJO A. D. 2000. Stratigraphy and Holocene evolution of a regressive barrier in south Brazil. Marine Geology, 165:87-108. NICHOLS, R. J., BIRKEMEIER, W. A., LEE, G. 1998. Evaluation of depth closure using data from Duck, NC, USA. International Journal of Marine Geology, Geochemistry and Geophysics. 148:179-201. SCHWARTZ, M. L., 1967. The BRUUN theory of sea-level rise as a cause of shore erosion. Journal of Geology, 75: 76-92. SOUZA, M. C., Estratigrafia e evolução das barreiras holocênicas paranaenses, sul do Brasil. Tese de doutorado. UFPR. 185p. SOUZA, M. C., ANGULO, R. J., ASSINE, M., DISARÓ, S. T., PESSENDA, L. C. R., ARAÚJO, A. D., ODRESKY, L. L. R., VEIGA, F. A., SOUSA, S. H. M. 2003. Evolução da barreira holocênica no litoral do Estado do Paraná, sul do Brasil. 2003. IX Congr. da Ass. Bras. de Estudos do Quaternário, ABEQUA. Recife-PE. Boletim de resumos, p. 85. SUGUIO, K., 1973. Introdução à Sedimentologia. Editora Edgard Blucher/EDUSP, São Paulo, 317 p. VEIGA, F. A., 2004. Sedimentologia, morfologia e dinâmica da face da costa no litoral central do estado do Paraná. Dissertação de mestrado. UFPR. 127p. VEIGA, F. A., ANGULO R. J., SÁ, ODRESKI L. L. R., LAMOUR M. R., DISARÓ S. T., (no prelo). Origin of mud deposits in a wave dominated shallow inner continental shelf of the State of Paraná coast, southern Brazil. Journal of Coastal Research. SI 39.