9. Estrutura Geológica e Evolução Recente do Estuário 1

9. Estrutura Geológica e Evolução Recente do Estuário 1 9.1. Comentários à Execução do Trabalho Inicialmente, estava previsto realizar esta acção com equipamento a adquirir para o efeito, nomeadamente um sonar de pesquisa lateral e um sistema de reflexão sísmica ligeira (o qual, devido ao seu elevado custo, seria comprado em conjugação com outros projectos em execução). Todavia, os condicionalismos verificados na execução deste projecto, designadamente o atraso no seu início efectivo (o que impediu a conjugação de verbas para aquisição do equipamento aludido), conduziram à procura de outras soluções. A melhor solução encontrada, e que se revelou muito eficaz, foi a de utilizar equipamento e técnicos cedidos pelo Instituto Español de Oceanografia (instituição com que o CIACOMAR, desde há muito, mantém cooperação efectiva), pagando os serviços do técnico electrónico normalmente utilizado por este instituto. Assim, no decurso da campanha WADI ANA, promovida pelo projecto EMERGE, foi possível efectuar 250km de reflexão sísmica e de sonar de pesquisa lateral no interior do estuário do Guadiana, a bordo de uma embarcação alugada para o efeito, bem como 600km de reflexão sísmica na plataforma continental adjacente (designadamente no prodelta associado ao estuário), tendo para tal sido utilizado o navio Andrómeda, do Instituto Hidrográfico, cuja utilização foi possível devido à cooperação estabelecida no âmbito do projecto SIRIA. Os dados de índole geofísica adquiridos no decurso da campanha WADI ANA são de muito alta qualidade, muito superior ao que inicialmente se previa e rara a nível internacional. A informação está, actualmente, em plena fase de processamento. 9.2. Execução dos perfis de Reflexão Sísmica Ligeira A parte de geofísica da campanha WADI ANA, decorreu de 13 a 26 de Novembro do 2000, tendo sido promovida pelo CIACOMAR, e efectivada em cooperação entre a Universidade do Algarve, o Instituto Español de Oceanografia, o Instituto Hidrográfico e a Universidade de Cádiz. A prospecção geofísica no interior do estuário foi efectuada de 19 a 21 de Novembro, a bordo da embarcação Esmeralda Azul. Para a execução do trabalho utilizaram-se dois sistemas sísmicos, um de alta resolução (Uniboom, Geopulse ), e outro de muita alta resolução (3,5 khz ou mud penetrator). Os perfis sísmicos foram localizados paralelamente ao canal principal do estuário, tendo-se também obtido alguns perfis perpendiculares a esse canal, na parte mais inferior do estuário (fig. 9.1). No total, os perfis geofísicos obtidos no interior do estuário correspondem a mais de 100km. A análise dos perfis sísmicos revelou que, tal como se esperava, a informação proveniente do sistema 3,5 khz não revelava boas condições de penetração devido à elevada proporção de areias nos fundos do estuário, o que determinou uma resposta acústica muito reflectiva nestes perfis sísmicos. Pelo contrário, o sistema Uniboom (Geopulse) forneceu informação de qualidade excepcional. O sistema Uniboom (Geopulse) é um sistema sísmico de média-alta resolução e média penetração, que emite um impulso acústico de grande potência e curta duração (0,1 mseg), mediante um Boomer de desenho avançado. Os sinais acústicos são recebidos por um grupo de hidrofones ( streamer ) rebocado de forma paralela ao emissor. Os sinais acústicos recebidos, uma vez amplificadas e convenientemente filtrados, são impressos em papel especial. Obtêm-se, assim, perfis do fundo marinho, atingindo penetrações maiores a 100m. O sistema utilizado é composto por (Fig. 9.2 e 9.3): 1) Fonte de energia (modelo 5420S), que fornece ao emissor acústico um impulso eléctrico curto mas de grande energia (Fig. 7.3B); 2) Catamaran (modelo 5812A) com emissor acústico (modelo 5813B); 3) Cadeia de hidrofones (modelo 5110A); 4) Processador digital de sinal (Octopus 360), com compensador electrónico de ondas; 5) Registador de papel térmico (EPC GSP-1086). 1 por Francisco Lobo e J. Alveirinho Dias 9-1

Fig. 9.1 Localização dos perfis sísmicos (a tracejado vermelho) obtidos no decurso da campanha WADI ANA. Os perfis reproduzidos neste relatório estão assinalados a amarelo. As letras ASA indicam os afloramentos do soco acústico 1, 2, 3 e 4. 9-2

Fig. 9.2 Sistemas sísmicos de alta resolução. A) Principio de funcionamento da reflexão sísmica marinha; B) Funcionamento do sistema de Geopulse. 9-3

Fig. 9.3 Alguns elementos do equipamento do Geopulse: A) Equipamento geral de Geopulse; B) Fonte de energia.: C) Emissor acústico; D) Registador de papel térmico. Na configuração utilizada na campanha WADI ANA, o catamaran localizou-se a estibordo da esteira do barco, a 10m da popa, e a cadeia de hidrofones situou-se a bombordo da mesma, praticamente à superfície (Figura 9.2). Utilizou-se esta disposição geométrica do equipamento para optimizar a recepção do sinal e maximizar a atenuação do múltiplo. A potência utilizada foi de 280 joules, sendo a cadencia de disparo de 500ms. A escala utilizada nos registos foi de 200ms. 9.3. Resultados 9.3.1. Comentários Prévios O estudo do preenchimento sedimentar dos sistemas estuarinos utilizando perfis sísmicos de alta resolução é geralmente dificultado por uma série de factores, entre os quais podem ser destacados: 1) Baixa penetração da sinal acústico; 2) Resposta acústica muito reflectiva devido à existência de grande quantidade de sedimentos grosseiros; 3) Existência de múltiplos que, devido à baixa profundidade, se localizam muito próximo da superfície, nos registos, mascarando a informação útil (o que, no trabalho efectuado, foi extremamente minimizado, de tal forma que pode ser considerado inovador). A análise dos trabalhos publicados revela que o estuário do Guadiana não tem sido encarado como um sistema compreensivo, abarcando tanto as margens, como o canal submarino e os sedimentos deltáicos emersos e submersos existentes quer no estuário senso stricto, quer na plataforma continental adjacente. 9-4

A maior parte dos estudos efectuados até ao momento tem-se concentrado no estudo da evolução recente da faixa litoral deltáico-estuarina (p.ex.: Morales, 1997; González et al., in press) e na evolução durante o Quaternário superior com base em perfurações (sondagens) efectuadas na parte emersa da margem portuguesa (p.ex.: Santos et al., 2000). As sondagens realizadas na margem direita do estuário permitem conhecer a coluna estratigráfica aí existente e deduzir a evolução post-glaciária. Segundo Boski et al. (1998), Moura et al. (2000) e Santos et al. (2000), o preenchimento sedimentar é caracterizado pelas seguintes sucessão estratigráfica: a) nível basal de sedimentos grosseiros (cascalheiras) de origem fluvial; b) espessa sequência argilosa acumulada em ambiente de planície intermarés durante a inundação do estuário; c) fases de progradação do estuário em ambientes de barras e por acreção lateral. É possível definir, assim, uma fase fluvial inicial, correspondente ao último glaciário, uma fase de transgressão pós-glaciária, complexa, e uma última fase evolutiva verificada em condições de relativa estabilidade do nível médio do mar. De acordo com Dabrio et al. (1998, 2000), no Golfo de Cádiz a máxima inundação ocorreu há 6500 anos. A maior parte do fornecimento sedimentar fluvial acumulou-se na parte axial dos estuários e em corpos deltáicos, indo também promover a acreção vertical das planícies mareais e favorecer o crescimento de restingas arenosas litorais. Neste contexto, a análise dos perfis de reflexão sísmica obtidos, pela primeira vez, no estuário do Guadiana revestem-se de especial interesse, pois que permitem definir pormenorizadamente as sequências que constituem o preenchimento sedimentar estuarino, facultam o conhecimento da geometria e da profundidade de grande parte do substrato (bedrock) do vale fluvial, e viabilizam o estudo de falhas presumivelmente activas. Na exploração dos perfis obtidos durante a campanha WADI ANA adoptaram-se os princípios da estratigrafia sísmica, os quais têm sido utilizados com sucesso noutros sistemas estuarinos poucos profundos (p.ex.: Dalrymple e Zaitlin, 1994; Lessa et al., 1998). Para a determinação de espessuras, e na ausência de dados específicos sobre a impedância acústica das formações sedimentares que constituem a coluna estratigráfica do preenchimento do vale em que se localiza o estuário do Guadiana, considerou-se, para a propagação do som nos sedimentos, e à semelhança do que tem sido adoptado noutras zonas semelhantes (p.ex.: Dalrymple e Zaitlin, 1994), a velocidade média de 1500m/s. 6.3.2. Estratigrafia Sísmica O preenchimento sedimentar do estuário apresenta uma estrutura complexa (Figura 9.4). Em secção longitudinal, diferencia-se uma série de pequenas bacias sedimentares limitadas por afloramentos do soco acústico, a localização dos quais está assinalada na figura 1 com as letras ASA. Definem-se, assim, 4 zonas intermédias (bacias), designadas, de montante para jusante, pelas letras A, B, C e D. Fig. 9.4 - Esquema geral da estratigrafía sísmica do estuário do rio Guadiana, em que se mostra a configuração geral das unidades sísmicas (US) e horizontes sísmicos (HS). 9-5

Figura 9.5 - Perfil de reflexão sísmica localizado na transição entre as zonas A e B; observa-se o ASA 2 (ver localização na figura 9.1). 9-6

O soco acústico é identificável em locais específicos do estuário (figuras 9.5 e 9.6), caracterizando-se por uma resposta acústica típica, em que não se diferenciam reflectores internos. Como se referiu, é aflorante nalguns locais, onde origina morfologias positivas do fundo estuarino (com alturas inferiores a 10m), encontrando-se a parte mais superficial a profundidades variáveis entre 5 e 12m, sendo a extensão lateral reduzida (<150 m). Fig. 9.6 - Perfil sísmico situado na parte montante da zona D, em que se observa parcialmente o ASA 4 (ver localização na figura 9.1). A continuidade destes afloramentos, em secção transversal ao canal do estuário, é difícil de determinar, mas é provável que seja reduzida. Efectivamente, embora os afloramentos do soco acústico designados pelos números 3 e 4 sejam identificáveis em dois perfis longitudinais, não têm, aparentemente, continuidade lateral. Por vezes, junto a estes afloramentos, é possível identificar canais submarinos constituídos pela perturbação que estes relevos induzem no fluxo hídrico. As principais características dos afloramentos do soco acústico (de montante para jusante) identificados nos perfis analisados estão expressas na tabela XSI. Tabela XSI Afloramentos do Soco Elevação Profundidade Extensão lateral Canais laterais Acústico (ASA) mínima 1 3 m 7 m 100 m Não 2 9 m 5 m 150 m Sim 3 (afloramento duplo) 4 m e 6 m 12 m e 8 m 100 m e 50 m Não 4 (afloramento duplo) 5 m em ambos casos 5 e 9 m 50 m em ambos casos Sim 9-7

De forma genérica, a penetração obtida no estuário do Guadiana não tem permitido a detecção de horizontes sísmicos a mais de 40-45m de profundidade. Não entanto, em determinadas locais é possível identificar reflectores a maior profundidade, especialmente na zona mais próxima à foz (zona D), onde se detectaram horizontes sísmicos a mais de 60m de profundidade (Figura 9.7). Estes reflectores apresentam um padrão estratificado, diferenciando-se, também, algumas superfícies de erosão que delimitam unidades sísmicas, embora estas superfícies não revelem, nos perfis, boa continuidade lateral. Fig. 9.7 Perfil sísmico situado na parte intermédia da zona D (ver localização na figura 9.1). As superfícies de erosão aludidas são sub-horizontais e apresentam carácter irregular, com morfologias com 2 a 3m de altura. Internamente, as unidades sísmicas apresentam configurações sísmicas agradantes, com reflectores que mostram continuidade lateral, por vezes com carácter irregular. Contudo, estes reflectores apresentam, localmente, incrementos da inclinação (0,6 ), associados à deformação existente na adjacência de falhas mais recentes. Normalmente, a espessura destas unidades é relativamente pequena (<10 m). Nalguns casos identificaram-se, também, paleo-canais preenchidos, o mais significativo dos quais revela uma incisão máxima de 11m, forma de V e extensão lateral aproximada de 200m, localizando-se o tecto a profundidade superior a 30m (Figura 9.7). Estas unidades mais profundas também tem sido reconhecidas na zona mais setentrional (zona A indicada na figura 7.1), onde apresentam características sísmicas semelhantes, embora seja aí possível distinguir alguns reflectores internos com maior inclinação (>1 ). A análise dos perfis de reflexão sísmica obtidos no decurso da campanha WADI ANA permitiu o reconhecimento de cinco unidades sísmicas na área de estudo (Figura 9.4), as quais foram designadas, da mais antiga para a mais recente, pelo dígitos 5 a 1 (US 5 a US 1). As descontinuidades sísmicas que estabelecem os limites destas unidades 9-8

foram denominadas como horizontes sísmicos 5 a 1, também desde o mais antigo até o mais recente (HS 5 a HS 1). De forma geral, o horizonte sísmico X representa o limite inferior da unidade sísmica X. a) Horizonte sísmico 5 (HS 5). Esta descontinuidade sísmica apresenta-se como um reflector com uma amplitude moderada-alta, que ocasionalmente não apresenta boa continuidade lateral devido a perda do sinal acústico. Relativamente aos reflectores inferiores, dispõe-se, na maior parte da área estudada, em concordância, embora localmente possa constituir superfície de truncação erosiva. Relativamente aos reflectores superiores, estes também se dispõem, geralmente, em concordância. Todavia, quando este horizonte sísmico origina depressões morfológicas, são observáveis terminações onlap. Ocasionalmente pode, também, representar superfícies de downlap. Na adjacência dos locais onde o soco acústico é aflorante, este horizonte une-se com as descontinuidades mais recentes (figura 9.5). Fig. 9.8 Perfil sísmico transversal situado na zona C (ver localização na figura 9.1). A profundidade a que se localiza o horizonte sísmico HS5 parece apresentar tendência para ser maior a jusante do que a montante; na zona A localiza-se a 20-25 m de profundidade, mas na zona D localiza-se perto dos 30 m (figura 9.7). Na zona A este horizonte apresenta-se como uma superfície bastante regular e sub-horizontal na parte montante, mas na parte jusante tem carácter muito mais irregular, caracterizando-se por alternância de elevações e depressões morfológicas (figuras 9.5 e 9.8). Por essa razão, pode encontrar-se a maior profundidade (35-38 m), onde é afectado por falhas mais recentes, e nas depressões morfológicas. A depressão mais setentrional está influenciada pela presença de falhas com rejeito vertical de 2 a3 m. Para sul desenvolve-se uma depressão morfológica, com profundidade aproximada de 10m e extensão superior a 1 km (figura 9.8). Na zona B o HS 5 também apresenta relevo negativo (com profundidade máxima de 12m e extensão lateral de 900m), mas lateralmente é bastante regular. A tendência geral vê-se interrompida na zona C, onde a profundidade a que se localiza o HS5 decresce para sul (de 33 para 17m). Nesta zona volta a apresentar relevo muito irregular (figura 9.9), parcialmente controlado pela actividade de falhas com rejeitos verticais que podem atingir 5m (figura 9.10). Existem, também, pequenos altos e baixos morfológicos com 5 a 6m, de natureza erosiva (figura 9.9). Na adjacência do ASA4 este horizonte sísmico tem comportamento especialmente irregular, com alternância de elevações de 5 a 6 m e zonas mais deprimidas. 9-9