UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIENCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E
GEOFÍSICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CARACTERIZAÇÃO SONOGRÁFICA E SISMOESTRATIGRÁFICA DE
ALTA RESOLUÇÃO DO ESTUÁRIO DO RIO POTENGI, NATAL - RN
Autor:
GUSTAVO RODRIGUES DA ROCHA
Orientadora:
Prof. Dr
aHelenice Vital
DG/PPGG/UFRN
Dissertação n°114 /PPGG
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIENCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E
GEOFÍSICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
CARACTERIZAÇÃO SONOGRÁFICA E SISMOESTRATIGRÁFICA DE
ALTA RESOLUÇÃO DO ESTUÁRIO DO RIO POTENGI, NATAL - RN
Autor:
GUSTAVO RODRIGUES DA ROCHA
Dissertação de mestrado apresentada em 10 de agosto de dois mil e doze, ao Programa de Pós-Graduação em Geodinâmica e Geofísica – PPGG, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte - UFRN como requisito à obtenção do Título de Mestre em Geodinâmica e Geofísica, com área de concentração em Geodinâmica.
Comissão Examinadora:
Prof. Dr. Helenice Vital (DG/PPGG/UFRN - Orientadora)
Prof. Dr. Luiz Antônio Pereira de Souza (IPT)
Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra (DG/PPGG/UFRN)
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE CIENCIAS EXATAS E DA TERRA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEODINÂMICA E
GEOFÍSICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Dissertação de Mestrado desenvolvida no âmbito do Programa de Pós-
Graduação em Geodinâmica e Geofísica da Universidade Federal do Rio Grande do
Norte (PPGG/UFRN), tendo sido subsidiada pelos seguintes agentes financiadores:
PQ- CNPq no, 303481/09-9
–
Projeto de Caracterização Geológica e Geofísica
de Áreas Submersas do estado do Rio Grande do Norte;
Estudo de Geologia e Geofísica Marinha no Sistema Potengi (Companhia Docas
do Rio Grande do Norte - CODERN
SUMÁRIO
Lista de figuras ... I
Lista de tabelas ... IV
Agradecimentos ... V
Resumo... VI
Abstract ... VI
CAPÍTULO 1
–
APRESENTAÇÃO, LOCALIZAÇÃO & OBJETIVOS... 12
1.1. APRESENTAÇÃO ... 12
1.2. OBJETIVOS ... 12
1.3. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 12
CAPÍTULO 2
–
CONTEXTO GEOLÓGICO... 14
CAPÍTULO 3 - CARACTERIZAÇÃO SONOGRÁFICA DAS FORMAS DE
LEITO DO SISTEMA ESTUARINO DO RIO POTENGI, NATAL (BRASIL)... 19
RESUMO E ABSTRACT ... 19
INTRODUÇÃO ... 19
MATERIAIS E MÉTODOS ... 20
ANÁLISE DO SISTEMA ESTUARINO ... 24
ASPECTOS FISIOGRÁFICOS ... 24
FÁCIES E APORTE SEDIMENTAR ... 25
ELEMENTOS ARQUITETURAIS E TECTÔNICA... 26
RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 27
MAPEAMENTO BATIMÉTRICO ... 27
MAPEAMENTO DAS FORMAS DE LEITO E DOS AFLORAMENTOS
ROCHOSOS DO SISTEMA ESTUARINO POTENGI ... 31
Identificação das formas de leito no estuário do rio Potengi
... 33
Campo de Dunas Subaquosas
... 34
Afloramentos Rochosos
... 36
CONCLUSÕES ... 39
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA... 40
CAPÍTULO 4 - CARACTERIZAÇÃO SISMO-ESTRATIGRÁFICA DO SISTEMA
ESTUARINO DO RIO POTENGI, NATAL (BRASIL). ... 43
RESUMO E ABSTRACT ... 43
INTRODUÇÃO ... 44
MATERIAIS E MÉTODOS ... 44
ANÁLISE DO SISTEMA ESTUARINO ... 46
ARCABOUÇO TECTÔNICO... 46
DISCUSSÕES E CONCLUSÕES... 47
IDENTIFICAÇÃO DOS ECOCARÁTERS ... 47
MAPEAMENTO EM SUBSUPERFÍCIE DO PACOTE SEDIMENTAR
ROCHOSO ... 48
Identificação das superfícies sismoestratigráficas, geometrias e sismofácies
... 48
ESTRATIGRAFIA DO VALE-ESTUARINO ... 52
CONCLUSÕES ... 53
CAPÍTULO 5
–
CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES. ... 55
i CAPÍTULO 1
Figura 1.1– Mapa de localização da área de estudo.. ... 13
CAPÍTULO 2 Figura 2.1– Mapa de Localização da Bacia Pernambuco-Paraíba (Barbosa & Lima Filho; 2006). ... 14
Figura 2.2– Carta estratigráfica da Bacia Pernambuco-Paraíba (ANP, 2010). ... 15
Figura 2.3– Rochas praiais paralelas à linha de costa, Natal-RN. Fotos: H. Vital. ... 17
CAPÍTULO 3 Figura 3.1– Mapa de Localização. ... 20
Figura 3.2 – – Mapa de pontos amostrais mostrando a disposição das sub-áreas modeladas do rio Potengi. ... 22
Figura 3.3– Equipamento utilizado no imageamento sonográfico (sentido horário): sonar de varredura lateral, cabo, processador montado em uma caixa amarela (Yellowbox), computador auxiliando na navegação e localização dos perfis e DGPS. ... 23
Figura 3.4– Mosaico sonográfico realizado ao longo do sitema estuarino do rio Potengi. ... 23
Figura 3.5– Mapa faciológico segundo a classificação de Folk (1974), gerado a partir da integração dos dados sonográficos com os dados sedimentológicos (Frazão, 2003). 25 Figura 3.6 – Mapa Geológico da planície costeira entre Natal e Parnamirim. Modificado de Bezerra et al, 2001... ... 26
Figura 3.7– Mapa batimétrica do estuário Potengi com efeito de imagem sobreada. Os blocos diagramas mostram detalhes da Foz do estuário (superior) e da região do Canal do Baldo.. ... 28
Figura 3.8– Bloco diagrama mostrando detalhes da Foz do estuário. ... 30
Figura 3.9– Bloco diagrama mostrando detalhes do Banco Jaguaribe.. ... 30
Figura 3.10– Bloco diagrama mostrando detalhes do Banco da Base... 31
Figura 3.11 – Campos de estabilidade das formas de leito identificadas a partir da relação entre o diâmetro médio do grão e a velocidade média da corrente (Ashley, 1990 modificado por Rocha, 2009. ... 32
ii variação abrupta das formas de leito. ... 34 Figura 3.14 – Figura esquemática mostrando os dois padrões de dunas 2-D (A) e 3-D (B), modificado de Della Fávera (2001).. ... 35 Figura 3.15– Em (A) campo de dunas de crista reta com dunas de cristas sinuosas sobrepostas; (B) Na porção mais central do estuário estão as dunas de crista sinuosa e um campo de dunas de crista reta de pequeno porte; e (C) um extenso campo de dunas bidirecionais variando de pequeno a médio comprimento de onda. ... 36 Figura 3.16 – Afloramentos rochosos caracterizados como arenitos da Formação Barreiras (A,B e C), com aplicação de máscaras negativas para ressaltar sombra e relevo dos afloramentos. Destaque para um extenso campo de ripples em C... 38 Figura 3.17 – A) Forma de leito plana destaque para as pequenas depressões geradas geralmente por turbilhões; (B) fundo plano numa região com predominância de sedimentos siltosos... 39
CAPÍTULO 4
iii sistema estuarino do rio Potengi ... 51
iv CAPÍTULO 3
v A confecção desta dissertação só foi concretizada através do apoio de diversas pessoas, entre colegas de trabalho, amigos e familiares, que juntas, contribuíram e muito para conclusão de mais uma etapa de minha vida acadêmica.
Gostaria de agradecer primeiramente a Deus, pois sem sua presença em minha vida eu não conseguiria realizar nada.
A Prof.(a) Dr.(a) Helenice Vital pelos ensinamentos repassados e amizade, além da grande paciência e compreensão nestes anos de convivência acadêmica.
A Universidade Federal do Rio Grande do Norte pelo ensino de qualidade e infraestrutura disponibilizada.
Ao projeto Caracterização Geológica e Geofísica de Áreas Submersas do estado do Rio Grande do Norte (PQ-CNPq no, 303481/09-9) e REDE RECIFES – Mapeamento e Caracterização de recifes da Plataforma Continental Jurídica Brasileira (CAPES/CGPE/CII/Ciências do Mar) pelo apoio financeiro ao desenvolvimento desta pesquisa.
Aos integrantes da banca, Prof. Dr. Luiz Antônio Pereira de Souza (IPT) e Prof. Dr. Francisco Hilário Rego Bezerra (DG/PPGG/UFRN) pela participação desta avaliação e por sugestões repassadas.
Aos colegas do GGEMMA-UFRN pelo suporte fornecido durante os levantamentos de campo bem como nos trabalhos de laboratório.
A meus amigos: Williame, Thiago Aquino, Rodrigo Rosa, Arthur Victor, Felipe Barbalho, Thales Jesus, Bruno Gadelha, Dalton, Camila, Moab, Bruno Pereira, Mirli, Isabelle, Isabel, Estanislau e Canindé pela colaboração nas aulas, relatórios, seminários e discussões.
A meu meio-irmão Diego D’ávila pela amizade sincera e ajuda nas horas de aperto e dúvidas.
A minha esposa Cintya (“minha vida”) pela enorme ajuda durante este período de correria, sempre me apoiando de maneira carinhosa e solidária, sendo meu porto seguro. Muito obrigado mesmo, pois sem você com certeza não conseguiria.
vi RESUMO
O presente estudo centra-se no sistema estuarino do Rio Potengi, onde o aporte fluvial é dominado por eventos sazonais, ao contrário de muitas bacias hidrográficas temperadas. A caracterização das fácies sísmicas, estratigráficas e sonográficas no estuário Potengi podem fornecer informações significativas para melhor compreensão da evolução estratigráfica rasa desta região. Através da sísmica de alta resolução (sonar de varredura lateral-SVL e perfilador de subfundo tipo x-star) associada à amostragens de sedimentos (Sondagem SPT e coleta de sedimentos) foi possível realizar o imageamento das feições subaquosas e em profundidade, auxiliando assim, na identificação das formas de leito bem como de afloramentos rochosos submersos, superfícies sismostratigraficas-chave, seus padrões geométricos e sismofácies, e por fim reconhecer os principais elementos estruturais. Foram identificados cinco grupos principais de formas de leito: dunas 2D e 3D de grande porte, ripples, fundo plano e afloramentos rochosos. Quanto a composição dos sedimentos holocênicos que preenchem o rio, estes são predominantemente arenosos (canal principal), variando de selecionados a bem selecionados, por vezes siltosos (margens do rio). De acordo com a análise de dados de poços foi possível definir quatro unidades litoestratigráficas principais no vale do estuário, descritas a seguir da base para o topo: (1) Unidade I – basal, uma camada de areia aluvionar argilosa com textura variada (fina a média), muito compacta, com espessura variando de 3m até 5m; (2) Unidade II - encontra-se sobre a unidade basal sendo representada por areia fina a média, silto-argilosa com intervalos de 5.6 a 2.9m de espessura; (3) Unidade III – composta de argila silto-arenosa com conchas marinhas, com espessura de até 2.4m, e (4) Unidade IV - posiconada no topo e constituída por areia fina a média, por vezes pouco argilosa, atingindo no máximo 5.8m de espessura. Através dos registros de sísmica rasa, foram reconhecidos quatro tipos distintos de ecocaráters classificados em: tipo 1, tipo 2A e 2B; e tipo 3. Nos perfis sísmicos foram bem identificados: 1) um refletor bem marcado, denominado Horizonte I; 2) sismofácies com padrão blanket, e 3) sismofácies plano-paralela.
Plavras chave: formas de leito, sonar, sísmica.
ABSTRACT
12
Capítulo 1 – Apresentação, localização & objetivos
1.1 - Apresentação
Este estudo trata da aquisição, processamento e interpretação de dados sísmicos de alta resolução no estuário do rio Potengi. Este estuário abriga a principal zona portuária do estado, localizada na margem direita do rio Potengi, constiutindo-se na rota mais intensa do Rio Grande do Norte de navios de passageiros, petroleiros e mercantes.
Embora existam várias definições para estuário, a mais frequentemente utilizada é a de que um estuário corresponde a um corpo de água semi-fechado onde ocorre a mistura de processos fluviais e marinhos (Fairbridge, 1980; Boyd et al., 1992; Dalrymple et al.,1992). Nos últimos anos, a aplicação de modernas técnicas de investigação da geologia e geofísica marinha tem sido uma ferramenta providencial capaz de determinar a história geológica recente dos sistemas estuarinos, além de estabelecer uma relação entre a sua evolução e a fisiografia estuarina, histórico de soterramento, regime hidrológico, e a variação do nível do mar (Freyand & Howard, 1986; Briggs et al., 2002; Davis et al., 2002; Boyd et al., 2006). A maioria dos estudos prévios a respeito do preenchimento estuarino foi realizada em áreas dominadas por marés (Allen 1990; Allen & Posamentier 1993; Dalrymple & Zaitlin, 1994) ou por ondas (Boyd & Honig 1992; Lessa et al.1998), ou em estuários caracterizados por grande aporte de sedimentos fluviais (Cooper 1993; Hori et al. 2001). O presente estudo centra-se no sistema estuarino do Rio Potengi, onde o aporte fluvial é dominado por eventos sazonais, ao contrário de muitas bacias hidrográficas temperadas. A caracterização das fácies sísmicas, estratigráficas e sonográficas no estuário Potengi podem fornecer informações significativas para melhor compreensão da evolução estratigráfica rasa e processos atuante nesta região. Desta forma este estudo é importante tanto do ponto vista cientifico, bem como para o desenvolvimento e crescimento das operações do Porto de Natal, já que este conhecimento é de fundamental importância para de dragagens.
13
1.2 - Objetivos
OBJETIVO GERAL
O objetivo geral do presente estudo é o de fornecer através da caracterização morfo-estratigráfica, utilizando-se a sísmica de alta resolução (sonar de varredura lateral e perfilador de subfundo tipo x-star) associada à amostragens de sedimentos (Sondagem SPT e coleta de sedimentos), informações significativas sobre a influência da morfologia estuarina nas recentes mudanças hidrológicas e os efeitos das variações do nível do mar sobre o potencial de conservação das sequências deposicionais.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Nesse sentido, os principais objetivos deste trabalho são:
(1) imageamento, interpretação e identificação de diferentes formas de leito, além de afloramentos rochosos submersos ao longo do estuário do Rio Potengi;
(2) análise da arquitetura sísmica estratigráfica do preenchimento sedimentar estuarino.
1.3 - Localização da área de estudo
O Estuário do Rio Potengi localiza-se no litoral oriental do Estado do Rio Grande do Norte, na cidade de Natal. Sua nascente está localizada no município de Cerro Corá, no interior do estado, distando 176 quilômetros da sua foz no município de Natal, onde desemboca no Oceano Atlântico. Os limites da área de estudo são definidos geograficamente entre as latitudes de 05º48’00” e 05º44’00” S e as longitudes de 35º15’16” e 35º10’24” W (Figura 4.1).
Figura 1.1 – Mapa de localização da área de estudo.
14
Capítulo 2
–
Contexto Geológico
A área de estudo está inserida na Bacia de Pernambuco-Paraíba, onde é dividida em dois compartimentos, a Sub-bacia da Paraíba (SBPB) a norte, e a Sub-bacia de Pernambuco (SBPE) a sul, separados pelo Lineamento Pernambuco. Ao Norte essas sub-bacias são limitadas com a Bacia Potiguar, com a Plataforma de Touros; a sul, o Alto de Maragogi limita a Sub-bacia de Pernambuco com a Bacia Sergipe-Alagoas. A origem desta Sub-bacia, e suas congêneres da margem leste, está relacionada à abertura do Atlântico Sul, sendo considerada um dos últimos elos continental entre a América do Sul e a África (Matos, 1999).
Alguns autores (Mabesoone, 1995; 1996a, 1996b; Mabesoone e Alheiros, 1988, 1991, 1993) abordam a faixa costeira como uma rampa homoclinal com uma cobertura sedimentar rasa na zona costeira. Esses autores interpretaram toda a faixa, desde a Zona de Cisalhamento Pernambuco (ZCPE), na cidade de Recife, até o alto de Touros, como uma região com características tectono-sedimentares homogêneas que foi denominada como Bacia sedimentar costeira Pernambuco-Paraíba-Rio Grande do Norte. Porém de acordo com Barbosa & Lima Filho (2006) o trecho entre a ZCPE e a Zona de Cisalhamento Patos (ZCPA) corresponde à bacia costeira da Paraíba, e que a faixa que se estende desde a ZCPA, para norte, até o Alto de Touros corresponde a uma faixa distinta, sendo denominada como Plataforma de Natal (Figura 2.1). Essa interpretação leva em conta, principalmente, aspectos estratigráficos (Mabesoone e Alheiros, 1988, 1993; Lana & Roesner, 1999a, 1999b; Feitosa et al. 2002; Barbosa, 2004).
15 Estratigraficamente a bacia apresenta duas sequências (Figura 2.2):
i) Sequência Clástica Inferior: constituída por arenitos quartzosos e arenitos calcíferos, e correlacionáveis aos litotipos da Formação Açu da Bacia Potiguar, de acordo com dados de sub-superfície, de poços e dados geofísicos. Mabesoone et al. (1991) datou alguns polens encontrados nas camadas argilosas e atribuiu a esta sequência uma idade Turoniana a Santoniana.
ii) Sequência Carbonática Superior: constituída por calcários fossilíferos, aos quais Mabesoone et al. (1991) inferiu uma correlação petrográfica com os carbonatos da Formação Guamaré da Bacia Potiguar. Esta sequência representa um ciclo transgressivo-regressivo.
Figura 2.2 - Carta estratigráfica da Bacia Pernambuco-Paraíba (ANP, 2010).
16 Rochas da Formação Barreiras
Os artigos da literatura tratam esta unidade com relação à sua ocorrência, contexto estratigráfico, litotipos e, mais recentemente, sistemas deposicionais. A mesma já foi designada de série, grupo ou formação. Neste trabalho, a denominação “Formação Barreiras” (Mabesooneet al. 1991, Alheiros et al. 1988) será adotada para a sequência cenozóica correspondente, que aflora nas falésias ao longo do litoral estudado.
A primeira referência ao Grupo Barreiras foi feita por Branner (1902, apud Alheiros et al. 1988), Bigarella e Andrade (1964, apud Alheiros & Lima Filho 1991) definiram duas unidades separadas por desconformidade, denominado-as de Formação Guararapes (inferior) e Formação Riacho Morno (superior), caracterizando assim o Grupo Barreiras.
Mabesooneet al. (1972) propuseram a divisão do Grupo Barreiras em três unidades estratigráficas distintas, cada uma caracterizada por uma capa de intemperismo típico. Na revisão de dados elaborada por Alheiros et al. (1988) sugeriu-se que o Grupo Barreiras seja uma única unidade litoestratigráfica, constituindo assim uma formação com apenas diferenças faciológicas, decorrentes da ação de diferentes sistemas deposicionais.
Segundo Alheiros et al. (1988) e Alheiros & Lima Filho (1991), os sedimentos continentais da Formação Barreiras foram depositados em um sistema fluvial entrelaçado, associado com leques aluviais e depósitos litorâneos, de idade plio-pleistocênica. Ao longo do estuário Potengi a fácie predominante é fluvial de canais entrelaçados, sendo caracterizada por depósitos de canais e barras longitudinais, onde esses depósitos são geralmente recobertos por aqueles dos leques aluviais distais.
A Formação Barreiras, nomeada também de Formação Guararapes por Lucena (1999), é composta desde pelitos até conglomerados. Porém pode-se agrupá-las em duas fácies principais, uma areno-argilosa (basal) e outra conglomerática (topo), no entanto essa ultima é pouco observada. A fácies areno-argilosa possui uma coloração variando entre esbranquiçada, amarelada e avermelhada, apresentando também mudanças na granulometria, dependendo do teor de argila presente. A fácies conglomerática é composta por arenitos conglomeráticos a conglomerados de coloração avermelhada; esta fácies possui seu arcabouço constituído por seixos sub-angulosos a sub-arredondados de quartzo e limonita, distribuídos caoticamente em matriz areno-ferruginosa. Tal formação apresenta-se na forma de sedimentos bem litificados, de coloração escura, essas características ocorrem devido a alta precipitação de óxido de ferro.
Sedimentos Quaternários
Os sedimentos quaternários, predominantes na área de estudo, capeiam a Formação
Barreiras e são representados por rochas praiais “beachrocks”, dunas (fixas ou móveis), depósitos aluvionares, depósitos praiais, terraços fluviais e mangues.
Rochas Praiais “Beachrocks”
Também conhecidos como "recifes de arenitos", ocorrem desde o Estado do Rio de Janeiro até o Ceará (Suguio, 1999). São formados na zona de intermaré, podendo ser também formados em zonas sub-litorâneas (Scholten 1972; Alexanderson 1972), úteis como indicadores da variação do nível do mar em regimes de mesomaré (Hopley 1986; Bezerra et al. 1998). São compostos por areias silícicas puras e/ou areais carbonáticas biogênicas, enquanto que o cimento pode variar da aragonita a calcita magnesiana. Na área em estudo, aparecem adjacentes a linha de costa, presente em quase toda a extensão, podendo ser associados à paleo-praias.
17 A.P. (antes do presente) e o mais interior (ARN-2) cerca de 6.250 anos A.P. Posteriormente Bezerra et al. (1998, 2003) e Vieira (2006) dataram mais amostras e concluíram que estes depósitos foram formados preferencialmente entre ~ 7.460 - 4.240 anos A.P.
Figura 2.3 - Rochas praiais paralelas à linha de costa, Natal-RN. Fotos: H. Vital.
Dunas Fixas e Móveis
Esta unidade recobre praticamente toda a região, embora esteja em grande parte ocupada pela área urbana de Natal. São constituídas de areias quartzosas, bem selecionadas e com grãos arredondados. As dunas podem assumir diferentes formas, dependendo de alguns fatores, como: eficácia do vento, tipo e suprimento de areia, e natureza e densidade da cobertura vegetal. As formas mais comuns, na área em estudo são: barcanas, barcanóides e parabólicas (Barreto et al. 2004). Capeiam as rochas tércio-quaternárias e sedimentos recentes, onde, geralmente apresentam uma direção preferencial SE-NW, devido à direção dos ventos. Os sedimentos que constituem as dunas são provenientes das rochas sobrepostas a elas e da plataforma continental. Morfologicamente predominam as dunas tipo parabólica, porém, em certos casos, apresentam um progressivo estiramento, sugerindo uma transição para a morfologia longitudinal.
Depósitos Aluvionares
18 Sedimentos de Praias
19 Capítulo 3 - CARACTERIZAÇÃO SONOGRÁFICA DAS FORMAS DE LEITO DO
SISTEMA ESTUARINO DO RIO POTENGI, NATAL (BRASIL).
BEDFORMS CHARACTERIZATION OF THE POTENGI RIVER ESTUARINE SYSTEM THROUGH A SIDE SCAN SONAR, NATAL (BRAZIL).
Resumo
Este estudo teve como principal objetivo o mapeamento do substrato do estuário do Rio Potengi (Natal-RN), utilizando dados batimétricos monofeixe e sonográficos associados à amostragem de sedimentos. O imageamento das feições subaquosas permitiu a identificação das formas de leito bem como de afloramentos rochosos submersos. Foram identificados quatro grupos principais de formas de leito: dunas 2D e 3D de grande porte, ripples e fundo plano, além de afloramentos rochosos. Quanto a composição dos sedimentos holocênicos que preenchem o rio, são predominantemente arenosos (canal principal), variando de selecionados a bem selecionados, por vezes siltosos (margens do rio). A caracterização morfológica, utilizando-se a sísmica de alta resolução (sonar de varredura lateral) associada à amostragem de sedimentos, forneceu informações significativas sobre a influência da morfologia estuarina nas recentes mudanças hidrológicas.
Palavras-chave: estuário, sonar, formas de leito.
Abstract
This study made possible the mapping of the Potengi estuary riverbed (Natal-RN, NE Brazil) using a high resolution seismic system (side-scan sonar, bathymetry) associated with sediments samples. The imaging of subaqueous features allow the identification of bed forms as well as submerged rocky outcrops. Among the bed forms, were identified four major groups: 2D and 3D large dunes, ripples and flat bottom. Rocky outcrops were also recognized. The estuarine channel is filled by Holocene sandy- to silt sediments, sandy in the main channel ranging from well-selected to selected grains; and silty in the river margins. The morphological characterization, using a high resolution seismic system (side-scan sonar) associated with sediments samples, provided significant information about the influence of estuarine morphology on recent hydrological changes.
Keywords: estuary, sonar, bed forms. Introdução
Estuários são encontrados ao longo de zonas costeiras em diferentes partes do mundo, independentemente da configuração geológica, regime de energia e ambiente deposicional (Perillo, 1995). Eles também representam um dos ambientes sedimentares mais dinâmicos da Terra, porque encontram-se na interface dos ambientes marinho e terrestre, tendo evoluido em resposta a interação de processos fluviais, costeiros (marés) e marinhos (ondas) (Knight et al., 2005). Estes ambientes constituem meios receptores de sedimentos por excelência, onde os processos evolutivos são rápidos, sendo assim importantes zonas de investigação da morfodinâmica atual, o que permite melhor entendimento da história geológica recente.
20 Apesar do sonar de varredura constituir-se em método consagrado de investigação de águas submersas, e amplamente utilizado (e.g. Quaresma et al., 2000; Belo, 2002; Lancker et al., 2004; Collier et al., 2005), exemplos de áreas tropicais são ainda escassos, notadamente no N e NE brasileiro.
Visando minimizar esta lacuna, o presente estudo centra-se no sistema estuarino do Rio Potengi, onde o aporte fluvial é dominado por eventos sazonais, ao contrário de muitas bacias hidrográficas temperadas. O principal objetivo é a caracterização morfológica deste estuário, através do imageamento, interpretação e identificação de diferentes formas de leito, além de afloramentos rochosos submersos ao longo do estuário. Contribuindo desta forma para a melhor compreensão acerca influência nos processos fluviais, marinhos e costeiros atuantes em estuários tropicais
O estuário do rio Potengi possui cerca de 18 km de extensão e esta localizado na porção litorânea Oriental do estado do Rio Grande do Norte (Figura 3.1). Este estuário abriga a principal zona portuária do estado, localizada na margem direita do rio Potengi, constiutindo-se na rota mais intensa do Rio Grande do Norte de navios de passageiros, petroleiros e mercantes. Geologicamente encontra-se inserido no contexto geológico da Bacia costeira Pernambuco Paraíba-Rio Grande do Norte, de idade Cretácea (Mabessone 1996). Nesta área são encontradas ainda uma sequência Miocênica (Formação Barreiras) e sedimentos quaternários recentes (dunas fixas ou móveis, aluviões, terraços fluviais e mangues).
Figura 3.1 – Mapa de Localização.
Materiais e Métodos
21 Os dados batimétricos utilizados consistiram de 503 perfis batimétricos transversais, com equidistância aproximada de 50 m, e 06 perfis batimétricos longitudinais ao eixo do canal, de verificação e controle, adquiridos com um ecobatímetro modelo HYDROTRAC, fabricado pela Odom Hydrographic Systems, e operado na frequência de 200 kHz, com resolução do feixe vertical de 0.01m. A calibração da ecossonda de feixe vertical foi realizada a cada início de operação, levando em consideração a velocidade do som de 1543.18 m/s para a região com base nos dados de temperatura e salinidade medidos com os CTD’s (Conductivity -Temperature-Depth) modelo 3231 da AANDERAA e modelo 108 MkIII da VALEPORT (Fig. 3.7), permitindo uma precisão de cinco centésimos de grau Celsius (0.05ºC), de condutividade (0.075 mS/cm) e de salinidade (0.04 psu). Os dados batimétricos foram adquiridos no formato analógico e digital através do software ComLog v. 2.0.24 da Odom Hydrographic Systems. Os arquivos digitais foram gravados na extensão (*.csv) e (*.txt), no seguinte formato: GGA (dados de coordenadas a cada 1 segundo), VTG (dados de velocidade e rumo a cada 1 segundo) e DBS (dados de profundidade a cada 1 décimo segundo). Estes dados foram coletados a uma frequência de 10 Hz, ou seja, a cada 1 segundo foram coletados 10 medidas de profundidade, permitindo assim o registro continuo dos dados batimétricos. Os dados de coordenadas (GGA) foram coletados com as projeções UTM e geográfica, ambas com o datum WGS84.
22 Figura 3.2 – Mapa de pontos amostrais mostrando a disposição das sub-áreas modeladas do rio Potengi
Tabela 3.1: Coordenadas limitantes das áreas modeladas do rio Potengi.
23 Figura 3.3 - Equipamento utilizado no imageamento sonográfico (sentido horário): sonar de varredura lateral, cabo, processador montado em uma caixa amarela (Yellowbox), computador auxiliando na navegação e localização dos perfis e DGPS.
Os registros sonográficos adquiridos digitalmente foram submetidos a um processamento pós-aquisição, através do software Discovery 4100, que consistiu no realce de contraste e do ganho variável de tempo (TVG - Time VariableGain) com a finalidade de amplificar o sinal acústico da imagem adquirida. Para a confecção do mosaico dos dados sonográficos foi utilizado o software SonarWiz.MAP 5 da Chesapeake Technology (Figura 3.4). O mosaico foi elaborado durante o processamento de pós-aquisição dos dados incluindo aumento de contraste, TVG e correção do ângulo de incidência do sinal acústico.
24 Análise do sistema estuarino
ASPECTOS FISIOGRÁFICOS, FÁCIES E APORTE SEDIMENTAR, ELEMENTOS ARQUITETURAIS E TECTÔNICA.
ASPECTOS FISIOGRÁFICOS - Clima, Vegetação, Hidrografia, Mecanismos de Marés, Condições de Ondas e Ventos
Na área em estudo predomina o "clima" do tipo "As", quente e úmido, sendo a estação seca do verão e chuvosa do inverno, segundo a classificação de Köppen (RADAMBRASIL, 1981). Encontra-se sob a ação da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT), responsável pelos ventos alísios provenientes dos hemisférios Norte e Sul (Nimer, 1972). Assim, a temperatura do ar, da região em estudo, permanece elevada durante todo o ano. Apesar disso, apresenta uma pequena variação, com valores mínimos entre 23°C e 25°C, e valores máximos entre 27°C a 29°C, podendo chegar ao pico de 32°C (nos meses mais quentes), portanto, com uma média de 26°C.
A vegetação predominante na área é do tipo restinga, a qual recobre as dunas e vegetação de mangue, ambas em avançado estado de degradação antrópica.As dunas mais antigas apresentam-se parcialmente ou totalmente cobertas por vegetação, que ora é herbácea, escassa e rasteira. O Planalto Costeiro, disposto nas superfícies aplainadas dos sedimentos terciários, é constituído de dois estratos: um arbustivo e outro herbáceo.
A Bacia Hidrográfica Potengi drena uma área de aproximadamente 7,7% da superfície do estado do Rio Grande do Norte, o que corresponde a 4.093 km², recebe no seu estuário contribuição dos riachos: da Quintas, que possui uma extensão total menor que 500m, do riacho do Baldo que drena uma área de aproximadamente 4,7 km² entre outros. Possui uma vazão média de 2,1 m³/s (SERHID, 2000). Esta descarga é fortemente dependente das chuvas e, consequentemente, tem uma grande variabilidade sazonal e anual. A bacia do Potengi percorre três mesorregiões do estado do Rio Grande do Norte. Os afluentes formadores do seu principal rio estão situados numa zona típica de sertão, logo alguns são temporários. Formado, o rio passa
pela zona do agreste (ainda “semi-árido”, de transição), até chegar a zona litorânea, onde se junta aos rios Jundiaí e Doce, formando assim seu estuário, desaguando no oceano Atlântico (SERHID, 2000).
As marés que ocorrem no estuário Potengi e áreas adjacentes são de natureza semi-diurna (apresentam duas marés altas e duas marés baixas durante um dia lunar, com período de maré de 12 hs e 25 min), com a variação média das marés de sizígias de cerca de 2.30m e das marés de quadratura, de cerca de 0.85m e amplitude máxima em torno de 2.83m, caracterizando um regime de mesomaré segundo a classificação de Davis (1977). As velocidades máximas registradas foram mais altas durante a maré de sizígia, no período de maré enchente. De acordo com Frazão (2003) comparando-se os valores das velocidades medidas com a amplitude da maré, durante a maré de sizígia, verifica-se que no estuário Potengi as velocidades em enchente são maiores do que em vazante. Os valores máximos atingidos na situação de enchente são de cerca de 1,08 m/s.
25 FÁCIES E APORTE SEDIMENTAR
A fácie sedimentar dominante, composta de areia e areia com cascalho esparso capeia a maior parte da área de estudo (Figura 3.5). Os sedimentos holocênicos, que preenchem o canal estuarino, são predominantemente arenosos, variando de selecionados a bem selecionados, por vezes siltosos. A sedimentação é controlada pelas condições hidrodinâmicas do ambiente, sendo reconhecidas duas fácies texturais importantes: Fácie Lamosa e Fácie Arenosa. A distribuição destas fácies texturais aparentemente oscila em função da periodicidade das marés e intensidade das correntes.
A distribuição do transporte de fundo ao longo do ano é bastante irregular, com o aporte concentrado totalmente no primeiro semestre, quando as vazões são mais importantes. No segundo semestre, com a diminuição da vazão, os aportes para a praia são muito pequenos, com valores negativos nos meses de agosto a setembro, o que faz que o balanço sedimentar para este período seja nulo, sendo inclusive negativo nos anos com menores precipitações, quando o estuário funciona como uma armadilha de sedimentos. Cunha (2004) estimou as taxas potenciais de material transportado por arraste de fundo, durante um ano de grande vazão (por exemplo, 1000 m³/s), mostrando que este estuário poderia aportar a deriva litorânea até 18.661 m³/dia de sedimentos, com tamanho equivalente ao material presente na praia. Contudo, para situação atual, o baixo aporte de sedimentos e a quantidade de material arenoso transportado pelo fundo não pode ser considerado significativo em modificações morfológicas.
26 ELEMENTOS ARQUITETURAIS E TECTÔNICA
O estuário é relativamente raso, raramente excedendo a 30 m de profundidade, sua configuração geométrica da seção transversal tem a forma de V. Em geral, a razão largura/profundidade é grande, embora ela esteja na dependência do tipo de rocha em que o vale do rio foi escavado. Um domínio fisiográfico típico caracteriza o estuário do Potengi: (1) O estuário sensu stricto ou vale estuarino, caracterizado por um complexo de interações entre os processos fluviais e marinhos.
As zonas de maiores profundidades se encontram junto às margens côncavas do estuário, enquanto nas margens convexas um avançado preenchimento sedimentar contribui para o crescimento lateral, em direção ao canal estuarino. O preenchimento do canal está relacionado às intensas correntes de maré, que remobilizam os sedimentos erodidos nas margens opostas e formam os bancos arenosos. Estes bancos arenosos são geralmente capeados por sedimentos finos, resultando numa extensa superfície plana, emersa durante a baixa-mar. Estas feições ocorrem no segmento meandrante e próximo à foz do estuário Potengi, na parte côncava dos meandros, as margens são erosivas e na parte convexa ocorrem os depósitos de barra em pontal.
O litoral oriental do Rio Grande do Norte é marcado por uma série de vales estruturais de direção NE a ENE, os quais são controlados por feições tipo graben que aprisionam, em seu assoalho, os sedimentos areno-argilosos da Formação Barreiras (Mioceno), capeados por aluviões e outros depósitos recentes (Bezerra et al. 1998). Bezerra et al. (2001), com base em dados de poços e de geofísica, concluíram que a bacia do estuário do rio Potengi apresenta a forma de um semi-graben, estendendo-se por no mínimo 20km a partir do litoral até Macaíba, e limitada pela falha do Jundiaí de direção preferencial de 60º (NE), localizada na margem direita do rio Potengi (Figura 3.6).
27 Resultados e Discussões
MAPEAMENTO BATIMÉTRICO
O processamento e a análise dos dados batimétricos são aqui apresentados em um mapa batimétrico com efeito de imagem sombreada (Figura 3.7). Para efeito de melhor visualização, são apresentados ainda dois blocos diagramas, que mostram a morfologia do fundo do rio Potengi, possibilitando a visualização e interpretação em 3D das principais feições de fundo. As interpretações a seguir, foram obtidas a partir desses produtos, conjuntamente com dados observados em campo.
As zonas de maiores profundidades se encontram junto às margens côncavas do estuário, enquanto nas margens convexas um avançado preenchimento sedimentar contribui para o crescimento lateral, em direção ao canal estuarino.
Este preenchimento está relacionado às intensas correntes de maré na zona do canal principal, que remobilizam os sedimentos erodidos nas margens opostas e formam os bancos arenosos. Estes bancos arenosos são geralmente capeados por sedimentos finos, resultando numa extensa superfície plana, emersa durante a baixa-mar. Estas feições ocorrem no segmento meandrante e próximo à foz do estuário Potengi, sobre o qual desenvolve-se a planície de inundação colonizada por mangue e gramíneas. Na parte côncava dos meandros, as margens são erosivas e na parte convexa ocorrem os depósitos de barra em pontal.
Canais secundários, de dimensões bastante reduzidas em relação ao principal, são também encontrados e parecem ocorrer em resposta à atuação das correntes de marés, formando pequenos bancos longitudinais e canais conjugados. Isto é confirmado pelos seus perfis em forma de V e pelas suas associações com as saídas das gamboas onde as correntes são mais intensas.
Ao longo do estuário, o comportamento morfológico se modifica caracterizando zonas distintas como demonstrado em mapeamento de menor detalhe por Frazão (2003). A profundidade, largura e a forma dos canais mostram diferentes níveis de atuação dos mecanismos dinâmicos do ambiente.
29 a) Zona do Canal Principal
O canal principal apresenta em média 170 m de largura e profundidades entre 8 e 10 m, constituindo-se claramente na continuação da linha de talvegue do rio Potengi que acompanha sua margem. Pequenas depressões, entre 9 e 11 metros de profundidade, marcam o fundo do canal (Figura 3.7). Estas depressões seguem continuamente o eixo do canal, mantendo-se numa distância que diminui progressivamente em direção à sua foz, estando provavelmente associadas a zonas de interferência de correntes em regime turbilhonar. Um vale amplo, limitado por taludes abruptos junto às margens, pode ser observado próximo à foz, onde a influência marinha é mais acentuada e no banco arenoso localizado em frente a Base Naval de Natal (Figura 3.7). Em direção ao interior do estuário, a região do canal principal de navegação vai diminuindo sua largura e adquirindo formas mais estáveis, em resposta tanto a um maior aporte sedimentar proveniente dos rios Jundiaí e Potengi, quanto à menor influência das correntes de maré.
b) Alto Fundo Estuarino
Esta zona contorna toda a margem do rio Potengi, e pode ser definida a partir das isóbatas menores que 4m. Desta forma, os altos fundos ao longo do estuário são caracterizados pelos bancos arenosos e planícies lamosas. Quatro bancos principais destacam-se nesta zona. O primeiro banco ocorre na margem direita próximo à foz do rio Potengi, denominado de Banco das Velhas (Figura 3.8), com aproximadamente 526m de comprimento e 180m de largura, apresentando um declive suave em direção ao canal principal de navegação.
Próximo à foz do rio Potengi na margem direita também ocorre à deposição de sedimentos formando um banco arenoso próximo ao espigão do 17º G.A.C. O bloco diagrama da figura 3.8 mostra em 3 dimensões o Banco do 17º G.A.C, gerado aparentemente pelo espigão com aproximadamente 120m de comprimento, construído como anteparo artificial para conter a erosão ao longo da margem. Atualmente, este espigão está provocando a acumulação de sedimentos devido a forçantes turbilhonares. Analisando-se os dados de direções e intensidades das correntes medidos em 2002 por Frazão (2003), observamos que o vórtice gerado pelo espigão forma uma depressão fazendo com que os sedimentos oriundos do mar e remobilizados da praia da Redinha migrem em direção ao canal principal.
30 Figura. 3.8 - Bloco diagrama mostrando detalhes da Foz do estuário.
O Banco Jaguaribe (Figura 3.9) encontra-se na margem esquerda do estuário, na confluência da Gamboa Jaguaribe com o rio Potengi, em frente ao Porto de Natal. Apresenta aproximadamente 800m de comprimento e 300m de largura. É possível observar a migração do banco em direção ao canal principal, reduzindo a largura do canal principal de navegação nesta região para 100m de largura.
31 A partir do Canal do Baldo (detalhe na figura 3.7), são lançados dejetos no rio Potengi. Os dejetos acumulam-se na saída deste canal, provocando o assoreamento do canal principal de navegação. Na margem esquerda, em frente ao canal, ocorre sedimentação natural, sendo esta a continuação do Banco da Base. Desta forma, a intensa contribuição de material sólido proveniente dos dejetos do esgoto da Cidade de Natal e do assoreamento provocado pela obra de urbanização da comunidade Passo da Pátria, localizada na margem direita, associada à sedimentação natural na margem esquerda, tende a assorear e preencher a zona do canal principal, como pode ser observado na Figura 3.7.
O último e maior banco observado acompanha a margem esquerda do estuário localizado em frente à Base Naval (Figura 3.10). Apresenta cerca de 2 km de comprimento por 350m de largura, com forma semicircular, localizado no segmento meandrante do estuário. A formação do banco, provavelmente, é conseqüência da diminuição da energia das correntes de maré. Análise granulométrica realizada neste banco indica que o mesmo é capeado por sedimentos arenosos.
Figura. 3.10 - Bloco diagrama mostrando o Banco da Base.
MAPEAMENTO DAS FORMAS DE LEITO E DOS AFLORAMENTOS ROCHOSOS DO
SISTEMA ESTUARINO POTENGI
A integração dos dados batimétricos e sonográficos permitiu a identificação de formas de leito de diferentes tipos e escalas, impressas em diferentes tipos de fundo, bem como a presença de afloramentos rochosos.
32 movimento é vencida, possibilitando assim a formação das primeiras estruturas de fundo. Desta forma, o desenvolvimento das formas de leito encontra-se relacionado a três parâmetros principais: granulometria do material sedimentar, profundidade do fluxo e sua respectiva velocidade, onde a extensão e características do fundo são produto direto do balanço existente entre a erosão e deposição em diferentes partes do leito (Della Fávera, 2001). Segundo Ashley (1990), as grandes formas de leito são geradas em ambientes arenosos recentes que tenham profundidade maior que 1m, com granulometria superior a 0,15mm (areia muito fina) e velocidades de correntes médias maiores que 0,4 m/seg (Figura 3.11).
A classificação de formas de leito adotada neste estudo segue as indicações de Ashley (1990), incluindo as revisões de Dalrymple & Rhodes (1995) baseadas na morfologia. De acordo com esta classificação, todas as formas de leito transversais em larga escala (excluindo os ripples e antidunas) ocupam uma posição similar na seqüência do regime de fluxo inferior, que posteriormente é modificada por dados tais como granulometria, forma e sobreposição. A ampla variedade de formas reflete as várias condições hidrodinâmicas, assim como o tipo de sedimentos.
Figura 3.11 - Campos de estabilidade das formas de leito identificadas a partir da relação entre o diâmetro médio do grão e a velocidade média da corrente (Ashley, 1990 modificado por Rocha, 2009).
33 Identificação das formas de leito no estuário do rio Potengi
A fácie sedimentar dominante, composta de areia e areia com cascalho esparso capeia a maior parte da área de estudo. Em termos gerais, o leito do estuário Potengi é caracterizado por dunas pequenas a grandes, com comprimentos de onda na razão de 2.87 - 95.12m, alturas de até 4.3m e com variada sinuosidade e sobreposição.
Aplicando-se o diagrama log-log da altura (H) versus comprimento de onda (L), proposto por Flemming (1988), foi possível diferenciar entre as formas de leito tipo ripples e dunas, ambas de regime de fluxo inferior com base em uma série de 40 formas de leito, com comprimentos >1m e <100m (Figura 3.12). Os dados variaram desde águas muito rasas de 3m até 16m, com fluxo bidirecional. Analisando-se o gráfico da Figura 3.12 foi observado que ao longo do canal estuarino do rio Potengi, as menores formas de leito foram identificadas como dunas com pequeno comprimento de onda.
34 A maioria das dunas registradas pelo levantamento sonográfico revelou fortes assimetrias que são indicativas da dominância de correntes de enchente e vazante da maré. A assimetria das formas de leito ao longo do canal estuarino é um forte indicativo da influência marinha no estuário, sendo assim o principal controlador da sedimentação ao longo destes ambientes dominados por maré.
O levantamento sonográfico revelou mudanças abruptas com relação à morfologia das formas de leito no estuário Potengi; levando em consideração o comprimento de onda das dunas além de sua altura, que variam em tamanho ao longo de distâncias de alguns metros, como também a sinuosidade das dunas. A figura 3.13 mostra claramente mudanças da morfologia da forma de leito revelando dunas com pequenos comprimentos de ondas, seguidas por dunas com médio e grande comprimento de ondas, e fundo plano. As mudanças na morfologia das formas de leito estão relacionadas com mudanças na batimetria. Na zona do canal principal, as dunas registradas foram principalmente de médias a grandes em relação ao comprimento de onda e altura, além de apresentarem outras feições de sobreposição simples e compostas.
Uma mudança também significativa, mas com relação ao tipo de sedimentos, pode ser revelada pelas intensidades de tons escuros e claros no registro sonográfico, com tons mais escuros representando sedimentos lamosos compactados e as intensidades de tons mais claros os sedimentos arenosos mais finos.
Figura 3.13 – Sonograma ao longo do estuário do Rio Potengi, mostrando a variação abrupta das formas de leito.
Campo de Dunas Subaquosas
35 Figura 3.14 - Figura esquemática mostrando os dois padrões de dunas 2-D (A) e 3-D (B), modificado de Della Fávera (2001).
Dunas de Crista Reta (2D), de Crista Sinuosa (3D) e Bidirecionais
As dunas de crista reta foram visualizadas em grande parte da área com tamanhos variando de pequeno a médio (Figura 3.15). A destruição das cristas foi observada na região próxima à foz, onde o estuário recebe influência significativa das correntes de maré. Ao aproximar-se da foz as dunas 2D estão geralmente sofrendo sobreposição de dunas de crista sinuosa (Figura 3.15). Nesta região existem apenas dunas com grande comprimento de onda variando de 65 - 90 metros e altura de 2 - 2.8 metros. Por vezes é difícil a separação do padrão de dunas 2D dos padrões de dunas 3D.
36 Figura 3.15 – Em (A) campo de dunas de crista reta com dunas de cristas sinuosas sobrepostas; (B) Na porção mais central do estuário estão as dunas de crista sinuosa e um campo de dunas de crista reta de pequeno porte; e (C) um extenso campo de dunas bidirecionais variando de pequeno a médio comprimento de onda.
Fundos planos também foram observados, geralmente próximos a margem do rio, compostos por sedimentos arenosos finos, provavelmente depositados em velocidades de fluxo baixo, ou por lamas bastante coesas. Entretanto, em algumas porções do canal principal, as formas de leito estão ausentes, provavelmente decorrente das mudanças de correntes que não permitem a preservação destas feições de fundo. Extensa área deste padrão relativamente plano foi observada na região do Canal do Baldo, caracterizado por sedimentos finos provenientes, típico de assoreamento do canal principal de navegação por partículas de resíduos sólidos lançados no rio Potengi. Nestas porções mais planas foram identificadas ainda pontuais depressões provocadas provavelmente em decorrência de turbilhões (Figura 3.17). Ao longo dos perfis foram reconhecidas sobreposição de marcas onduladas (ripples) em dunas de médio comprimento de onda, dunas de crista reta e sinuosa (Figura 3.16.C).
Afloramentos Rochosos
37 ao Baldo (Bloco Diagrama da Figura 3.7 e Figura 3.16A), é denominado na carta náutica nº 802
(Marinha do Brasil) de “Pedra do Oitizeiro”. Próximo ao Iate Clube de Natal, foi observado um grande afloramento com aproximadamente 5 metros de altura em relação ao leito. A Formação Barreiras constitui o embasamento acústico observado em registros símicos e apresenta um considerável controle na deposição dos sedimentos, formando vales preenchidos por sedimentos Quaternários.
Afloramentos de menor extensão na foz do estuário, com feição típica de assinatura
acústica de rochas praiais (“beachrocks”), foram obtidos por meio de dragagem realizada pela
39 Figura 3.17 – (A) Forma de leito plana destaque para as pequenas depressões geradas geralmente por turbilhões; (B) fundo plano numa região com predominância de sedimentos siltosos.
Conclusões
A integração de dados batimétricos e sonográficos adquiridos neste estudo, associados a coleta de amostras, possibilitou um detalhamento da disposição do substrato estuarino, permitindo uma visualização em mapa da distribuição das formas de leito e afloramentos rochosos. Fatores como mudanças do tipo de sedimento, irregularidade do substrato, profundidade e tamanho do grão dos sedimentos, são responsáveis pelas variações texturais e morfológicas visualizadas nos registros sonográficos.
Os sedimentos arenosos são predominantes, a fácie sedimentar principal é arenosa, sendo as áreas mais profundas do canal estuarino capeadas por sedimentos mais grossos, tipicamente seixos e areia com cascalho, juntamente com fragmentos de conchas calcáreas e as áreas mais rasas por sedimentos finos.
As principais formas de leito encontradas foram as dunas com pequenos comprimentos de ondas entre 2 e 3 m, seguidas por dunas com médio comprimento de ondas de aproximadamente 6 m e alturas variando de 0.4 a 1.6 m, e dunas com grandes comprimentos de ondas variando de 65 a 90 m, com alturas de 2 a 2.8 m. Na zona do canal principal foram registradas principalmente dunas de médias a grandes em relação ao comprimento de onda e altura, além de apresentarem outras feições de sobreposição simples e compostas.
40 durante o estágio de maré de enchente no estuário Potengi fazem com que ocorra uma redistribuição dos sedimentos para o interior do estuário. Estas correntes são em parte responsáveis pela formação de grandes formas de leito na foz do estuário, onde a fácie sedimentar dominante é arenosa. As zonas com maiores profundidades se encontram junto às margens côncavas do estuário, enquanto nas margens convexas ocorre um avançado preenchimento sedimentar que contribui para o crescimento lateral, em direção ao canal estuarino. Em suma na parte côncava dos meandros, as margens são erosivas e na parte convexa ocorrem os depósitos de barra em pontal. Estas barras em pontal foram encontradas próximo aos meandros com superfície plana cobertas por sedimentos finos.
A ampla variedade de formas aqui encontradas reflete as várias condições hidrodinâmicas a que está submetida o Rio Potengi, assim como o tipo de sedimentos que compõe o leito do rio. A maioria das dunas registradas pelo side scan sonar revelou fortes assimetrias que são indicativas da dominância de correntes de enchente e vazante da maré. A assimetria das formas de leito ao longo do canal estuarino é um forte indicativo da influência marinha no estuário, sendo assim o principal controlador da sedimentação ao longo destes ambientes dominados por maré.
O levantamento com o sonar de varredura lateral revelou algumas mudanças abruptas na morfologia das formas de leito em um curto espaço, além da sinuosidade das dunas. Estas mudanças estão relacionadas com as mudanças das cotas batimétricas.
Grandes afloramentos rochosos submersos foram observados e caracterizados como arenitos da Formação Barreiras. Os afloramentos rochosos de menor porte foram relacionados a rochas praiais.
A combinação da ecossonda de feixe vertical com o sonar de varredura lateral desempenha um papel importante na interpretação da assinatura acústica das formas de leito do tipo duna e na determinação dos limites das principais fácies texturais. A integração desses dois tipos de sensores também é uma ferramenta fundamental para auxiliar as operações de dragagem do canal principal de navegação de acesso ao Porto de Natal
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43 Capítulo 4 - CARACTERIZAÇÃO SISMO-ESTRATIGRÁFICA DO SISTEMA
ESTUARINO DO RIO POTENGI, NATAL (BRASIL).
SISMO-STRATIGRAPHY CHARACTERIZATION OF THE POTENGI RIVER ESTUARINE SYSTEM, NATAL (BRAZIL).
Resumo
Este estudo apresenta a caracterização sismo-estratigrafica do estuário do Rio Potengi localizado na cidade de Natal-RN. Os conceitos de estratigrafia sísmica foram aplicados para a análise estratigráfica, após a sua aplicação bem-sucedida para outros estuários rasos e em sistemas de vales preenchidos (Dalrymple e Zaitlin 1994; Lessa et al 1998). Através da sísmica de alta resolução (perfilador de subfundo tipo x-star) associada à sondagens (SPT) foi possível obter informações significativas a respeito da influência dos efeitos das variações do nível do mar sobre o potencial de conservação das seqüências deposicionais. A análise sísmica de alta resolução foi realizada para: (1) identificar as superfícies sismostratigraficas-chave; (2) analisar o corpo de sedimentos no que diz respeito a seus padrões geométricos e sismofácies e (3) reconhecer os principais elementos estruturais, com foco na tectônica sinsedimentar. De acordo com a análise de dados de poços foi possível definir diferentes unidades lito-faciológicas no vale do estuário, sendo as quatro principais unidades litoestratigráficas: (1) uma camada de areia aluvionar argilosa com textura variada (fina a média), muito compacta (Unidade I - basal), espessura variando de 3m até 5m; (2) sobre a unidade basal tem-se uma areia fina a média, silto-argilosa com intervalos de 5.6 a 2.9m de espessura (Unidade II), (3) unidade de argila silto-arenosa com conchas marinhas, a espessura da unidade III chega a atingir até 2.4m, (4) e por fim no topo areia fina a média, por vezes pouco argilosa, atingindo no máximo 5.8m de espessura. Através dos registros de sísmica rasa, foram reconhecidos quatro tipos distintos de ecocaráters classificados, de acordo com a proposta adotada por Baptista Neto (1993) e Baptista Neto et al. (1996), em: tipo 1, tipo 2A e 2B; e tipo 3.
Palavras-chave: estuário, sísmica, sismo-estratigráficas.
Abstract
This study shows the seismic-stratigraphic characterization of the Potengi River estuarine system, Natal-RN. The concepts of seismic stratigraphy were applied to the stratigraphic analysis, after the successful application to other shallow estuaries and valleys filled systems (Dalrymple and Zaitlin 1994; Lessa et al 1998). Through high resolution seismic (sub bottom profiler/x-star) associated with well data (SPT) was possible to obtain significant information about the influence of the changing sea level effects on the potential conservation of depositional sequences. The high-resolution seismic analysis was conducted to: (1) identify the sismo-stratigraphic keys, (2) analyze the sediments with respect to the geometric patterns and sismofácies (3) recognize the major structural elements, focusing in sinsedimentar tectonic. According to the analysis of well data has been possible to define different litho-facies units in the valley of the estuary: (1) a layer of sand alluvial clay with varied texture (fine to medium), very compact (unit I - baseline), a thickness ranging from 3 m to 5 m, (2) on basal unit has an average fine sand, silt-clay at intervals 5.6 to 2.9m thickness units (unit II), (3) unit sandy-silty clay with shells, the thickness of unit III reaches up to 2.4m, (4) and finally at the top with fine to medium sand, sometimes little clay, reaching up to 5.8m thick. The shallow seismic records, we identified four distinct types of ecocaráters classified according to the proposal adopted by Baptista Neto (1993) and Baptista Neto et al. (1996) in: type 1, type 2A and 2B, and type 3.
44 Introdução
Nos últimos anos, a aplicação da estratigrafia de seqüências tem sido uma ferramenta providencial capaz de determinar a história geológica recente dos sistemas estuarinos, além de estabelecer uma relação entre a sua evolução e a fisiografia estuarina, histórico de soterramento, regime hidrológico, e a variação do nível do mar (Freyand & Howard, 1986).
A maioria dos estudos prévios a respeito do preenchimento estuarino foi realizada em áreas dominadas por marés (Allen 1990; Allen and Posamentier 1993; Dalrymple and Zaitlin 1994) ou por ondas (Boyd and Honig 1992; Lessa et al.1998), ou em estuários caracterizados por grande aporte de sedimentos fluviais (Cooper 1993; Hori et al. 2001). O presente estudo centra-se no sistema estuarino do Rio Potengi, onde o aporte fluvial é dominado por eventos sazonais, ao contrário de muitas bacias hidrográficas temperadas. A integração entre a caracterização das fácies sísmicas e estratigráficas no estuário Potengi podem fornecer informações significativas para melhor compreensão da evolução estratigráfica rasa desta região.
Neste contexto, o presente trabalho pretende avançar no conhecimento do sistema estuarino do Rio Potengi, Natal - RN, através da caracterização sismo-estratigráfica. O estuário do rio Potengi está localizado na porção litorânea Oriental do estado do Rio Grande do Norte e inserido no contexto geológico da Bacia costeira Pernambuco-Paraíba-Rio Grande do Norte (Figura 4.1), de idade Cretácea (Mabessone 1996).
Figura 4.1 – Mapa de Localização.
Materiais e Métodos
45 aquisição funcionam segundo o mesmo princípio: a emissão, propagação e reflexão de ondas acústicas entre dois ou mais meios físicos de propriedades elásticas distintas (coluna d'água, camadas sedimentares, etc.) (Neto, 2000). Neste trabalho foi utilizado um perfilador sísmico da Edgetech modelo X-Star 3200-XS (Figura 4.2), operando na faixa de amplitude de 0.5 - 6.0 kHz e 0.5 - 7.2 kHz.
Figura 4.2 – Conjunção dos equipamentos utilizados na perfilagem sísmica do sistema estuarino do rio Potengi.
Os perfis sísmicos de alta resolução foram coletados no interior do estuário do rio Potengi sendo obtidos em todo o vale do estuário (Figura 4.3).
46 A velocidade sísmica pode variar entre 200 - 2000 m/s em substratos inconsolidados saturados de água. Por isso, a velocidade do som na água (~ 1500 m/s) foi usada tanto para a água como para os sedimentos a fim de se calcular a profundidade de penetração e a espessura das diferentes camadas. A profundidade máxima de penetração conseguida foi ~65 m abaixo do atual nível do mar (onde o fundo do mar estava a 25 m de profundidade) e a resolução vertical entre as diferentes camadas foi de 0.3 m.
O posicionamento foi obtido por um DGPS (Differential Global Positioning System), posicionado na popa da embarcação e o offset foi calculado a fim de corrigir as coordenadas extraídas. Para a navegação da embarcação e posicionamento dos perfis sísmicos foi utilizado o software GPS TrackMaker PRO. A navegação foi feita com base em uma carta batimétrica elaborada em 2001 pelo Laboratório GGEMMA 1:25.000 (Frazão, 2003).
Os dados de sísmica rasa foram processados utilizando os softwares Discover e Reflexw, passando pelo fluxo de processamento adotado por Gomes (2009) com o objetivo da aplicação de filtros para retirada de múltiplas e de ruídos.
Os dados de sondagem à percussão ou sondagem de simples reconhecimento, foi realizada durante o ano de 1988 com o intuito de se obter subsídios na definição do tipo e do dimensionamento das fundações para a edificação da primeira ponte construída sobre o Rio Potengi. Foi colocado a disposição três perfis de sondagem, onde dois foram realizados pelo Departamento de Estradas e Rodagem (DER) e um pela Companhia de Desenvolvimento de Recursos Minerais do Rio Grande do Norte (CDM/RN).
Análise do sistema estuarino Potengi
ARCABOUÇO TECTÔNICO
O litoral oriental do Rio Grande do Norte é marcado por uma série de vales estruturais de direção NE a ENE, os quais são controlados por feições tipo graben que aprisionam, em seu assoalho, os sedimentos areno-argilosos da Formação Barreiras (Mioceno-Pleistoceno), capeados por aluviões e outros depósitos recentes (Bezerra et al. 1998).
As rochas praiais, que ocorrem ao longo do litoral são boas ferramentas para caracterizar a neotectônica da região (Caldas 1996). Devido à natureza dos corpos arenosos, os indicadores cinemáticos, principalmente estrias, são pouco desenvolvidos nos mesmos; porém, a morfologia e arranjo dos sistemas de fraturas pode suprir, pelo menos em parte, essa deficiência (Pereira 1999). De acordo com Pereira (1999) que estudou as principais direções de lineamentos na Formação Barreiras e nas rochas praiais, na Formação Barreiras foram observados campo de tensões com extensão N-S e compressão E-W, sendo que este campo de tensões pode se reportar a um evento mais antigo (pleistoceno inferior), compatível com o campo regional atual (compressão E-W e extensão N-S). Os lineamentos preferenciais observados nas rochas praiais, segundo Pereira (op. cit), foram nas direções N-S, E-W e pares conjugados NE e NW, oblíquos à orientação preferencial do cordão de arenito de praia.
