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GEOPROCESSAMENTO APLICADO AO ESTUDO DE ESTRUTURAS LINEARES NA BACIA HIDROGRÁFICA DO RIO JAPARATUBA, SERGIPE, BRASIL

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Academic year: 2021

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159 Estudos Geológicos vol.27(1) 2017 www.ufpe.br/estudosgeologicos

Sanmy Silveira Lima¹ José Antônio Pacheco de Almeida² José Batista Siqueira³ 10.18190/1980-8208/estudosgeologicos.v27n1p159-170

¹,² Programa de Pós-graduação em Geociências e Análise de Bacias – UFS, sanmylima@gmail.com, pachecoalmeidaufs@gmail.com

³ Departamento de Geologia – UFS, oju296@gmail.com

RESUMO

Este artigo tem como objetivo aplicar técnicas de geoprocessamento para caracterizar estruturas lineares da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba (BHRJ), localizada no nordeste do estado de Sergipe. A metodologia empregada consiste no uso de dados SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) para a extração da drenagem de forma automática, como também do relevo sombreado que deram suporte aos métodos automáticos de extração de lineamentos geológicos e representação de linear de topos. Os métodos viabilizaram análises semiquantitativas na cartografia de estruturas geológico-geomorfológicas, onde os diagramas de roseta mostram que as três variáveis utilizadas na pesquisa (a drenagem, as estruturas lineares e a representação linear de topos) estão agrupadas de forma preferencial na direção NW-SE, e um trend subordinado na direção NE-SW, devido ao controle estrutural exercido pelas rochas do embasamento. O estudo serve como fonte de informações das formas do relevo presentes na região, bem como apresenta os riscos de erosão, e restrições para o uso e ocupação urbana da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba.

Palavras chave: geoprocessamento; SRTM; Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba. ABSTRACT

This article aims to apply geoprocessing techniques to characterize the linear structures of the Japaratuba River Basin (BHRJ), located in the northeast of the Sergipe state. The methodology employed is based on the use of SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) data to extract drainage automatically, as well as the shaded relief that supported the automatic methods of extraction of geological lineaments and representation of linear crests. The methods enabled semi-quantitative analyzes in the mapping of the geological-geomorphological structures, where the rosette diagrams show that three variables (drainage survey, the linear structures and the linear representation of crest) are grouped preferably in the NW-SE direction and a subordinate trend in the NE-SW direction, due to the structural control exerted by the basement rocks. The study serves as a source of information on the relief forms present in the region, as well as presents the risks of erosion, and restrictions for urban use and occupation of the Japaratuba River Basin.

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160 Estudos Geológicos vol.27(1) 2017 www.ufpe.br/estudosgeologicos INTRODUÇÃO

Esta pesquisa foi realizada na Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba (BHRJ) localizada no nordeste do estado de Sergipe (Fig. 1). O acesso principal se faz pela rodovia BR-101. A BHRJ é a única bacia hidrográfica totalmente inserida neste estado, possui uma área de aproximadamente 1685 km², apresenta um perímetro de 247,30 km e, seu rio principal, o Japaratuba, tem uma extensão de 135 km. Este rio nasce na Serra da Boa Vista, entre os municípios de Feira Nova e Graccho Cardoso, e desagua no Oceano Atlântico. Aragão et al. (2009) destacam, como principais afluentes que compõem a bacia, os rios Siriri, pela margem direita, e o Japaratuba Mirim, pela margem esquerda. Essa bacia hidrográfica abrange 18 municípios sergipanos.

As geotecnologias são o conjunto de tecnologias para aquisição, processamento, análise e ofertas de informações com referência geográfica. As geotecnologias são compostas por soluções em hardware, software e peopleware que juntos constituem poderosas ferramentas para tomada de decisões (Rosa, 2005). Dentre as geotecnologias podem-se destacar os sistemas de informação geográfica, o sensoriamento remoto e os dados geofísicos, que têm apresentado um rápido desenvolvimento graças aos avanços tecnológicos feitos nas ultimas décadas, e podem ser empregadas em diversas aplicações, a exemplo do estudo dos aspectos geológicos, geomorfológicos e ambientais (Batista et al., 2014; Bishop et al., 2011; Couto et al., 2011; Meer et al., 2011; Qari, 2010; Hayakawa et al., 2010; Leonowicz et al., 2008; Jha & Roy, 1985).

Neste trabalho, as geotecnologias foram empregadas na caracterização das estruturas lineares da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba.

Especificamente, este estudo aborda técnicas de tratamento digital de imagens de satélite multiespectrais e dados de modelo digital de elevação, com o objetivo de melhor compreender as interrelações geológico-geomorfológicas através das estruturas lineares na área estudada.

Contexto Geológico

O contexto geológico da área de estudo é representado pela Faixa de Dobramentos Sergipana (Bueno, 2008; Del Rey,1995, 1999; Oliveira, 2010) e a Bacia Sedimentar Sergipe-Alagoas (Campos Neto et al., 2007). Com base nos dados obtidos através de visitas técnicas ao campo e análise da literatura existente, pode-se apurar que a compartimentação geotectônica do território é, em grande parte, herdada da Orogênese Brasiliana/Pan-Africana, evento este registrado nas faixas de dobramentos que circundam os crátons (Uhlein et al., 2011).

Na Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba, como representantes da Faixa de Dobramentos Sergipana, tem-se os domínios Vaza-Barris e Macururé, amplamente estudados por Davison (1989).

O Domínio Vaza-Barris é composto por dois grupos: o Miaba e o Vaza-Barris. Este domínio foi deformado por diversos eventos ao longo do tempo geológico. Na área de estudo, o único representante deste domínio é o Grupo Vaza-Barris, composto pelas Formações Olhos D’Água, Palestina e Frei Paulo.

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161 Estudos Geológicos vol.27(1) 2017 www.ufpe.br/estudosgeologicos Figura 1- Mapa de localização da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba (BHRJ), no estado de Sergipe.

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162 Estudos Geológicos vol.27(1) 2017 www.ufpe.br/estudosgeologicos

A única formação aflorante do Grupo Vaza-Barris é a Formação Frei Paulo, descrita na literatura por Santos (2001) e Oliveira (2010). Esta formação é composta por filitos siltosos, metarenitos impuros e metarritmitos. Santos (2001) afirma que os contrastes e diferentes espessuras das rochas dessa formação possibilitaram o registro da tectônica compressional que afetou o Domínio Vaza-Barris.

O Domínio Macururé, por sua vez, é composto pelo Grupo Macururé, dominantemente metapelítico e com grande variação faciológica. Jardim de Sá (1994) interpreta seus litotipos como turbiditos de natureza flyschoide. Este grupo também apresenta deformação polifásica e o metamorfismo é da fácies amfiblito.

Na área de estudo, como rochas representantes do Grupo Macururé, ocorrem os micaxistos granadíferos, quartzitos metarenitos finos e metagrauvacas, sendo os micaxistos granadíferos a mais abundante associação litológica.

Parte da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba está inserida na Bacia Sedimentar Sergipe-Alagoas, e seu embasamento é composto por rochas de idades Proterozoicas associadas aos grupos Vaza-Barris e Miaba (Campos Neto et al., 2007).

Outras unidades estão relacionadas ao Grupo Perucaba, que caracteriza-se, segundo Souza-Lima et al. (2002), como um conjunto de rochas de idade juro-cretácea formado dentro do estágio de pré-rifte de sedimentação num contexto flúvio-lacustre. Especificamente, ocorrem as formações Bananeiras e Serraria n aárea de estudo.

Na fase rifte, foi depositado o Grupo Coruripe que, segundo Campos Neto et al. (2007), é configurado como um sistema deposicional alúvio-deltaico. Na área de estudo, afloram as rochas das formações

Barra de Itiúba, Penedo e Rio Pitanga, pertencentes ao Grupo Coruripe.

De acordo com Campos Neto et al. (2007), o Grupo Sergipe pertence à fase drifte da Bacia Sergipe-Alagoas, e é representado pelas formações Riachuelo, Cotinguiba e Calumbi. Na bacia hidrográfica estudada, estão presentes as formações Riachuelo (Membros Taquari, Maruim e Angico) e Cotinguiba (Membro Sapucari).

As formações superficiais continentais completam a sequência de deposição e, na área de estudo, são representadas pela Formação Barreiras, composta por depósitos flúvio-lacustres, eólicos litorâneos, de pântanos e mangues, além de depósitos aluvionares.

MATÉRIAIS E MÉTODOS

Foi realizada uma rotina de processamento de imagens digitais, envolvendo: modelo numérico do terreno (MNT), geração de relevo sombreado, extração automática de drenagem, extração automática de lineamentos de drenagem, e produção de diagrama de rosetas.

Especificamente, empregou-e o MNT do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), caracterizado por 90 m de resolução espacial e obtidos, gratuitamente, via o sítio (https://www.cnpm.embrapa.br/projetos/rel evobr/download/index.htm). Esta imagem apresenta-se no sistema de coordenadas cartesianas bidimensionais UTM (Universal Transversa de Mercator), Datum Sirgas 2000, Zona 24S.

Para a elaboração da imagem sombreada, foram utilizados os dados SRTM reamostrados para 30 m, os quais foram processados a partir do aplicativo de software Spring 5.3. De acordo com a metodologia proposta por Smith & Clark (2005), se faz necessárias duas

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163 Estudos Geológicos vol.27(1) 2017 www.ufpe.br/estudosgeologicos composições com azimutes e iluminações

diferentes. Estas composições, por sua vez, devem ser perpendiculares à principal direção das principais estruturas, a fim de realçá-las melhor. Os Azimutes utilizados para a extração dos dados foram 49° com iluminação de 45° e 280° com iluminação de 55°.

A drenagem automática foi gerada através do MNT do SRTM no aplicativo de software ArcGis 9.3. A rede de drenagem automatizada foi extraída utilizando-se a metodologia de Ros & Borga (1997), que consiste na combinação do reconhecimento de pixels côncavos como potenciais pontos de transmissão (Flow Direction), na atribuição de um sentido de drenagem para cada célula do MNT, e a derivação posterior da rede de drenagem (Flow Accumulation).

Para a extração de lineamentos de forma automatizada, foi usada a metodologia desenvolvida por Conceição et al. (2013), que utilizaram imagens orbitais e o relevo sombreado para a extração dos lineamentos, através de um algoritmo implementado no aplicativo de software Geomática. O procedimento desenvolvido por Conceição et al. (2013) consiste em transformar feições lineares contidas nas imagens em um segmento vetorial de forma automática.

A extração de topos (elevações da área) foi obtida a partir dos pontos de máximo e mínimo das feições topográficas, empregando-se o aplicativo de software Global Mapper, onde um algoritmo calcula o valor de altitude correspondente a dois terços do máximo e gera isolinhas das altitudes dos topos. Estas isolinhas são armazenadas em um plano de informação temático (Blaszczynski, 1997).

A partir da obtenção dos lineamentos na imagem do MNT, foi confeccionada diagrama de roseta. Segundo Reeves et al. (1983) e Souza Jr. (1998), os diagramas de roseta podem apresentar formas circulares, semi-circulares ou em estrela. Estes diagramas indicam o número total de estruturas lineares nas direções, a sua frequência ou o seu comprimento acumulado. Geralmente, é utilizado para mostrar as direções estruturais dominantes e suas variações. Nesta pesquisa, o diagrama de rosetas foi usado para identificação das principais feições geológicas, como também a direção principal da drenagem e dos topos. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Com a aplicação da metodologia na área obteve-se o mapa de drenagem gerado de forma automática (Figura 2), o qual apresenta uma rede hídrica diversificada.

Segundo o modelo de Strahler (1957), é possível encontrar rios de primeira, segunda e terceira hierarquia. Através da análise da classificação de Strahler (1957), pode-se também compreender o nível de erosão dentro da bacia, bem como o grau de transporte de sedimentos e a ação fluvial no relevo, uma vez que, quanto maior a quantidade de drenagens maior será a ação fluvial no relevo. Neste contexto, pode-se verificar, na figura 2, uma maior presença de drenagens na zona central da bacia hidrográfica, sendo esta uma zona com alto índice de erosão e possível baixa permeabilidade do substrato, por conta das rochas da Faixa de Dobramentos Sergipana, induzindo ao fluxo superficial.

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164 Estudos Geológicos vol.27(1) 2017 www.ufpe.br/estudosgeologicos Figura 2 - Mapa de drenagem automática da Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba e imagem sombreada.

Segundo O'Leary et al. (1976), lineamentos são estruturas mapeáveis que apresentam características simples ou compostas de uma superfície, cujas partes são alinhadas apresentando-se de forma retilínea e diferindo dos padrões adjacentes. O mapa de lineamentos (Fig.

3), também foi obtido de forma automática, de acordo com a metodologia proposta por Conceição et al. (2013), apresentando uma população de 329 lineamentos com tamanhos variando de 342 m até 7741 m. A direção predominante é NW-SE (Figs. 3 e 4).

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Figura 3 - Mapa de lineamentos da BHRJ sobreposto à imagem sombreada.

Figura 4 – Diagrama de roseta de lineamentos.

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De acordo com a definição de Guerra (2008), topos são as partes mais elevadas de um morro e, por vezes, pode ser usado como sinônimo de cume. A partir deste conceito básico, foi elaborada uma representação linear dos topos (Figura 5), e tal representação vetorial foi obtida de forma automática. Observa-se na figura 5 que a Bacia Hidrográfica do Rio Japaratuba possui relevo suave, com

poucos altos estruturais. É importante salientar que o maior número de representações lineares de topos foi encontrado na borda noroeste desta bacia hidrográfica, onde se encontra a Serra da Boa Vista, local da nascente do Rio Japaratuba. A figura 6 apresenta o diagrama de roseta de topos, observando-se o trend principal NW-SE e, subordinadamente, o trend NE-SW.

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Figura 6 - Diagrama de roseta de topos. Braga et al. (2005) afirmam que a

integração de produtos geológico-geomorfológicos caracteriza de forma satisfatória uma região. Assim, com a sobreposição das informações aqui obtidas, foi possível individualizar três setores: SW, central e SE.

O setor NW, topograficamente o mais alto, compreende parte da Serra da Boa Vista, local da nascente do Rio Japaratuba. Nesta região, a drenagem é, geralmente, encaixada nas estruturas com direção predominante NW-SE. O setor apresenta alta densidade de lineamentos (Fig. 3) correspondendo a pequenas fraturas, falhas e outros tipos de descontinuidades.

O setor central, geologicamente diversificado, é composto por rochas da Faixa de Dobramentos Sergipana e rochas sedimentares da sub-bacia de Sergipe. Apresenta alta densidade de lineamentos (Fig. 3), associada a fraturas e falhas. A drenagem é diversificada devido à baixa permeabilidade das rochas do Grupo Macururé. Com isto, observa-se, na figura 2, uma alta densidade de drenagem neste setor.

Já o setor SE está completamente inserido da Bacia Sedimentar Segipe-Alagoas, e apresenta baixa densidade de lineamentos (Fig. 3), de drenagens (Fig. 2) e de topos (Fig. 4), devido às

características litológicas e estruturais e compõem esta região sedimentar.

Adicionalmente, pode-se verificar que tanto o diagrama de roseta de lineamentos (Fig. 4) quanto o diagrama de roseta das representações lineares de topos (Fig. 6), apresentam a mesma direção principal (NW-SE). Entretanto, o diagrama de roseta das representações lineares de topos (Fig. 6) também realça um trend NE, os quais refletem as foliações presentes nas rochas da área de estudo.

A partir dos dados obtidos pelo mapa de drenagem e pelo diagrama de lineamentos, verifica-se que o rio principal da BHRJ tem o curso na mesma direção dos lineamentos. Todavia, por ser apenas um rio, a frequência é menor que a dos demais rios de segunda e terceira ordem, caracterizados por direções diferentes (Fig. 7). Devido à quantidade de rios de terceira ordem encontrados na região, as direções de drenagem não se encontram em total conformidade com os demais diagramas de roseta (lineamentos e representação linear de topo). Mesmo assim, é possível notar uma frequência na direção NE/SW, assim como a mesma direção se encontra presente na roseta de direção de topos de maneira mais destacada, deixando evidente as interrelações entre a drenagem, a geomorfologia e a geologia.

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Figura 7 - Diagrama de roseta da drenagem.

CONCLUSÕES

O emprego de dados SRTM e as metodologias aqui empregadas viabilizaram análises semiquantitativas na cartografia de estruturas geológico-geomorfológicas na BHRJ, evidenciadas por diagramas de roseta que mostram que três variáveis utilizadas na pesquisa (drenagem, estruturas lineares e representação linear de topos) estão agrupadas de forma preferencial na direção NW-SE, além de um trend subordinado na direção NE-SW. Estas direções refletem o controle estrutural exercido por rochas do embasamento. Os resultados aqui obtidos corroboram com a correlação existente entre a geomorfologia e a geologia, bem como a importância do estudo integrado das mesmas.

É importante ressaltar que os resultados obtidos por esta pesquisa podem auxiliar no ordenamento territorial da BHRJ, pois os mapas servem como fonte de informações tais como: formas do relevo, riscos de erosão, restrições de uso e ocupação urbana. Os dados são gerados de forma rápida e podem ser atualizados ao longo do tempo, para o aprimoramento dos estudos da bacia hidrográfica, bem como para gestão de uso.

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