TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

ANÁLISE EVOLUTIVA DA REDE DE DRENAGEM NAS PERIFERIAS DA SERRA DO CIPÓ, COM BASE EM PARÂMETROS MORFOMÉTRICOS E

MORFOTECTÔNICOS

João Vitor de Abreu e Castro

MONOGRAFIA n

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409

Ouro Preto, agosto de 2021

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS

DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA

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ANÁLISE EVOLUTIVA DA REDE DE DRENAGEM NAS PERIFERIAS DA SERRA DO CIPÓ, COM BASE EM

PARÂMETROS MORFOMÉTRICOS E MORFOTECTÔNICOS

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FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO

Reitora

Prof.ª Dr.ª Cláudia Aparecida Marliére de Lima Vice-Reitor

Prof. Dr. Hermínio Arias Nalini Júnior Pró-Reitora de Graduação Prof.ª Dr.ª Tânia Rossi Garbin

ESCOLA DE MINAS Diretor

Prof. Dr. Issamu Endo Vice-Diretor Prof. Hernani Mota Lima DEPARTAMENTODEGEOLOGIA

Chefe Prof. Edison Tazava

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MONOGRAFIA

Nº 409

ANÁLISE EVOLUTIVA DA REDE DE DRENAGEM NAS PERIFERIAS DA SERRA DO CIPÓ, COM BASE EM

PARÂMETROS MORFOMÉTRICOS E MORFOTECTÔNICOS

João Vitor de Abreu e Castro

Orientador

Prof. Cláudio Eduardo Lana

Monografia do Trabalho de Conclusão de curso apresentado ao Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito parcial para avaliação da disciplina

Trabalho de Conclusão de Curso – TCC 402, ano 2021.

OURO PRETO 2021

Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br Escola de Minas - http://www.em.ufop.br

Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/

Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita

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Ficha de Aprovação

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

TÍTULO: Análise evolutiva da rede de drenagem nas periferias da Serra do Cipó, com base parâmetros morfométricos e morfotectônicos.

AUTOR: João Vitor de Abreu e Castro

ORIENTADOR: Cláudio Eduardo Lana

Aprovado em: 01/09/2021

BANCA EXAMINADORA:

Prof. Dr. Cláudio Eduardo Lana________________________ DEGEO/UFOP

Prof. Dr. ª Maria Eugênia Silva de Souza________________________ DEGEO/UFOP

Prof. Me. Laís de C. F. L. Lopes ______________________________ PUC/MG

Ouro Preto, 01/09/2021

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Agradecimentos

Agradeço principalmente aos meus pais, minhas irmãs e toda minha família, que sempre esteve presente e apoiando este grande momento que é a graduação. Foi um apoio fundamental, principalmente agora nos tempos finais de curso. Juntamente, agradeço às amizades que sempre fizeram questão de ser como uma família para mim, sempre acompanhando minhas conquistas.

À Ouro Preto agradeço todas as oportunidades que me foram concedidas, desde acadêmicas a experiências únicas de vida. Poder contar com a estrutura de uma Universidade Federal como a da UFOP em uma cidade incrível como esta é um privilégio que poucos têm, o qual me sinto grato por poder ter experimentado.

À Universidade Federal de Ouro Preto sou grato pelas importantes oportunidades e experiências acadêmicas que me foram concedidas, especialmente ligadas à Escola de Minas e ao Departamento de Geologia. Projetos científicos, monitorias e grandes trabalhos acadêmicos foram desenvolvidos por mim enquanto alunos desta instituição, e o aprendizado adquirido será levado para o resto da minha vida com bastante carinho.

Ao Departamento de Geologia agradeço primeiramente a todos os professores que de alguma forma contribuíram para o meu desenvolvimento tanto na geologia como também profissional e pessoal.

Muitas vezes as relações com os docentes transcendiam as barreiras da sala de aula, o que é fundamental para a ótima relação que existe entre professores e alunos neste departamento. Em especial agradeço aos professores Cláudio Lana e Issamu Endo por todas as oportunidades acadêmicas e pessoais que me foram concedidas. Aos colegas de curso, agradeço a todos que sempre trabalharam juntos a mim nesta trajetória da geologia, tanto na sala de aula, quanto em campo, ou na sala da Geoconsultoria Jr. Em especial, agradeço aos amigos Caio Crelier e Alessandra Protzner pela ajuda essencial nesta reta final que é o trabalho de conclusão de curso.

Por fim, expresso meu eterno carinho e felicidade com todos os momentos que passei enquanto morei na República Sem Norte. Nesta casa conheci pessoas que levarei para o resto da vida, as quais também me ensinaram lições que vão se eternizar na minha memória. Os momentos vividos com vocês são inesquecíveis e incríveis, assim como as amizades e oportunidades que estes momentos me trouxeram.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ... 1

1.1 APRESENTAÇÃO ... 1

1.2 LOCALIZAÇÃOEVIASDEACESSO ... 2

1.3 OBJETIVOS ... 3

1.4 JUSTIFICATIVA ... 4

2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ... 5

2.1 OCRÁTONSÃOFRANCISCO ... 5

2.2 AFAIXAARAÇUAÍ ... 7

2.3 GEOLOGIADABACIADORIOCIPÓ ... 8

3 METODOLOGIA ...11

3.1 REVISÃOBIBLIOGRÁFICA ... 11

3.2 EXTRAÇÃOEANÁLISEDEDADOSEMSIG ... 11

3.3 ANÁLISESGEOMORFOMÉTRICASEMORFOTECTÔNICAS ... 12

3.4 INTERPRETAÇÃODOSRESULTADOSAPARTIRDOSMAPASGEOLÓGICOSDEESCALA1:100.000 ... 13

4 GEOMORFOLOGIA FLUVIAL E PADRÕES MORFOTECTÔNICOS ...14

4.1 GEOMORFOLOGIAFLUVIALEANÁLISEGERALDEBACIASHIDROGRÁFICAS ... 14

4.2 ANÁLISESLINEARES,AREAISEHIPSOMÉTRICASEMSIG ... 14

4.2.1 Análise Linear ... 14

4.2.2 Análise Areal ... 16

4.2.3 Análise Hipsométrica ... 17

4.3 PARÂMETROSGEOMORFOMÉTRICOSEÍNDICESMORFOTECTÔNICOS... 18

4.3.1 Índice RDE (Índice de Hack) ... 18

4.3.2 Índice de Razão Fundo/Altura do Vale (RFAV) ... 20

4.3.3 Fator de Simetria Topográfica Transversal (FSTT) ... 20

4.3.4 Fator de Assimetria da Bacia (FAB) ... 21

5 CÁLCULO DOS ÍNDICES NA BACIA DO RIO CIPÓ ...23

5.1 ANÁLISEGERALDABACIA ... 23

5.2 ANÁLISEDOSPADRÕESGEOMORFOMÉTRICOS ... 26

5.2.1 Análise Linear ... 26

5.2.2 Análise Areal ... 28

5.2.3 Análise Hipsométrica ... 30

5.3 ANÁLISEDOSÍNDICESMORFOTECTÔNICOS ... 31

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5.3.1 Índice de Hack (RDE) ... 31

5.3.2 Índice de Razão Fundo/Altura Do Vale (RFAV) ... 33

5.3.3 Fator de Simetria Topográfica Transversal (FSTT) ... 35

5.3.4 Fator de Assimetria da Bacia (FAB) ... 38

6 DISCUSSÕES DOS RESULTADOS ...40

6.1 MORFOLOGIADABACIA ... 40

6.2 INTERPRETAÇÃOMORFOTECTÔNICA ... 44

7 CONCLUSÃO ...49

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INDÍCE DE FIGURAS

Figura 1.1: Mapa esquemático evidenciando a bacia do rio Cipó (em verde) dentro da bacia do rio São Francisco (em amarelo) ... 3 Figura 2.1: Representação esquemática litoestrutural do Cráton São Francisco, modificado de Uhlein (1991). Região foco de estudo desta monografia circulada em vermelho. ... 6 Figura 2.2 Mapa tectônico esquemático do Orógeno Araçuaí, enfatizando os seus compartimentos e grandes zonas de cisalhamento. SE: Cinturão de cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional;. .. 8 Figura 2.3: Disposição das folhas geológicas que abrangem a área da bacia hidrográfica. ... 9 Figura 2.4: Litologias e estruturas mapeadas na região da bacia do Rio Cipó, em escala 1:1.000.000 Modificado de Silva et al. (2020) Mapa Geológico do Estado de Minas Gerais. ... 10 Figura 4.1: Figura modificada de HACK, 1973 (figura 1), tendo os termos traduzidos para português para melhor compreensão... 19 Figura 4.2: Fórmula do índice RAFV e exemplificação em seção transversal de um vale. Modificado de Barbosa & Furrier (2011). ... 20 Figura 4.3: Bacia hidrográfica esquemática representando as medidas Da e Dd. O valor T se aproxima de 1 para rios assimétricos, e de 0, para simétricos. Modificado de Cox (1994) ... 21 Figura 4.4: Representação da rotação de regiões como agente modificador de drenagem. Na imagem da direita, a drenagem se encontra encurvada e com braços abandonados, referente ao basculamento. ... 22 Figura 5.1: Mapa de hierarquia fluvial da bacia do Rio Cipó ... 24 Figura 5.2: Principais padrões de drenagem observados na bacia do Rio Cipó. As 3 morfologias são: A dendrítico, B treliça, e C paralelo. ... 25 Figura 5.3: Representação do comprimento do canal principal, junto a uma hierarquia simplificada da região. ... 26 Figura 5.4: Representação da área e perímetro da bacia do Rio Cipó ... 29 Figura 5.5: Variação das altitudes do relevo dentro da bacia hidrográfica do rio Cipó. ... 31 Figura 5.6: Demonstração dos knickpoints (anomalias de 1ª ordem) calculados para a bacia do rio Cipó através da ferramenta Knickpoint Finder. ... 33 Figura 5.7: Mapa da bacia do rio Cipó com a representação das seções utilizadas para o cálculo do índice RFAV. ... 34 Figura 5.8: Mapa demonstrando as áreas e seções selecionadas para o cálculo do FSTT. ... 36

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Figura 5.9: Visualização em escala menor das áreas e seções de estudo do FSTT. ... 37 Figura 5.10: Mapa ilustrando as áreas da bacia compreendidas à esquerda (laranja) e direita (azul) do rio Cipó, tendo seu canal principal como referência. ... 39 Figura 6.1: Mapa litoestrutural da porção nordeste da bacia do rio Cipó, representado pelas folhas geológicas em escala 1:100.000 G. ... 42 Figura 6.2: Mapa de declividade de bacia do Rio Cipó com classificação segundo a Embrapa (1979) 44 Figura 6.3: Junção das folhas geológicas em escala 1:100.000 de Curvelo (SE-23Z-A-V) a esquerda no mapa, e de Presidente Kubitschek (SE-23-Z-A-VI), a direita ... 47

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LISTA DE TABELAS

Tabela 5.1: Quantidade de canais para cada ordem de hierarquia fluvial ... 23

Tabela 5.2: Cálculo do índice Razão de Bifurcação ... 26

Tabela 5.3: Cálculo do índice de relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem ... 27

Tabela 5.4: Cálculo da relação entre RLm e Rb ... 28

Tabela 5.5: Cálculo do índice RFAV ... 35

Tabela 5.6: Parâmetros do cálculo do FSTT ... 38

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LISTA DE SIGLAS

SIG – Sistema de Informação Geográfica CSF – Cráton São Francisco

TIFF – Formato de arquivo raster

SHP – Arquivos shapefile de SIG MDE – Modelo Digital de Elevação RDE – Relação Declividade/Extensão

RFAV – Razão Fundo/Altura do Vale FAB – Fator de Assimetria da Bacia

FSTT – Fator de Simetria Topográfica Transversal Rb – Relação de Bifurcação

RLm - Relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem RLb - Relação entre RLm e Rb

Is – Índice de Sinuosidade

L – Comprimento total do canal principal L

T

– Comprimento total de todos os canais

Dv - Distância vetorial entre as duas extremidades do curso principal A – Área da Bacia

P – Perímetro da Bacia Lb – Comprimento da Bacia IC - Índice de Circularidade Dh – Densidade Hidrográfica N – Número de rios da bacia Dd – Densidade de Drenagem Cm – Coeficiente de Manutenção Eps – Extensão Superficial

Hm – Amplitude Altimétrica Máxima

Rr – Relação de Relevo

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Resumo

A bacia hidrográfica do rio Cipó apresenta um notável distúrbio em sua morfologia devido à característica litoestrutural da região meridional da Serra do Cipó, a qual abrange rochas do Supergrupo Espinhaço, Orógeno Araçuaí e Grupo Bambuí – sendo este último leito da drenagem principal (rio Cipó). Para isso, uma caracterização morfométrica e morfotectônica foi conduzida a fim de estabelecer quais os principais pontos anômalos na bacia, em variados aspectos geomorfotectônicos. A metodologia deste trabalho teve como ponto de partida a revisão bibliográfica do contexto geológico regional e dos procedimentos de análise de bacias hidrográficas. Em seguida, foram obtidas, através do geoprocessamento em softwares de SIG (Sistema de Informação Geográfica), as variáveis para os cálculos geomorfométricos (linear, areal e hipsométrica) e morfotectônicos (Índice de Hack, Razão Fundo/Altura do Vale, Fator de Simetria Topográfica Transversal e Fator de Assimetria da Bacia). A distribuição dos três padrões de drenagem principais indicou como as características de cada litologia (calcários, filitos, quartzitos, e xistos arqueanos) se relacionam com a morfologia da rede hídrica. Os resultados dos índices calculados, em análise conjunta com as informações litoestruturais das folhas geológicas de escala 1:100.000 e com os dados geocronológicos de Cagnin (em preparação), revelaram uma bacia hidrográfica com alta densidade de canais, e que muitas vezes apresenta aspectos de relevo montanhoso – onde o escoamento superficial supera a infiltração – mesmo apresentando declividade majoritariamente de relevo suave. Através dos cálculos morfotectônicos, a ação da tectônica cenozoica pôde ser relacionada com os pontos de anomalia de relevo, que estão principalmente associados às rochas do Supergrupo Espinhaço (na Serra do Cipó), compondo a grande barreira estrutural no centro da bacia, de direção N-S. Por fim, uma breve análise sobre o entalhamento da drenagem revelou taxas de incisão fluvial de 1,6 milímetros/ano, e os fatores de simetria indicaram um caráter fortemente assimétrico para a bacia.

Palavras-chave: Tectônica cenozoica, incisão fluvial, morfometria, sensoriamento remoto, Serra do Cipó

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Abstract

The hydrographic basin of the Cipó river presents a remarkable disturbance in its morphology due to the lithostructural characteristic of the southern Serra do Cipó region, which includes rocks from the Espinhaço Supergroup, Araçuaí Orogen and Bambuí Group – the latter being the main drainage bed (River Cipó). For this, a morphometric and morphotectonic characterization was carried out in order to establish the main anomalous points in the basin, in various geomorphotectonic aspects. The methodology of this work had as its starting point the bibliographical review of the regional geological context and the procedures for analyzing hydrographic basins. Then, through geoprocessing in GIS (Geographic Information System) software, the variables for geomorphometric (linear, areal and hypsometric) and morphotectonic (Hack Index, Valley Bottom/Valley Height Ratio, Transverse Topographic Symmetry Factor, and Assymmetry Factor). The distribution of the three main drainage patterns indicated how the characteristics of each lithology (limestone, phyllites, quartzites, and Archean schists) are related to the morphology of the water network. The results of the calculated indices, in a joint analysis with the lithostructural information of the 1:100,000 scale geological sheets and with the geochronological data from Cagnin (in preparation), revealed a hydrographic basin with a high density of channels, and which often presents aspects of mountainous relief – where surface runoff surpasses infiltration – even though it presents a mostly smooth slope. Through morphotectonic calculations, the action of Cenozoic tectonics could be related to the relief anomaly points, which are mainly associated with rocks of the Espinhaço Supergroup (in Serra do Cipó), composing the great structural barrier in the center of the basin, in the NS direction. Finally, a brief analysis of the drainage notch revealed fluvial incision rates of 1.6 mm/year, and symmetry factors indicated a strongly asymmetrical character for the basin.

Key words: Cenozoic tectonics, fluvial incision, morphometry, remote sensing, Serra do Cipó

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1 INTRODUÇÃO

1.1 APRESENTAÇÃO

O conceito de Neotectônica foi formalizado pela International Union For Quatenary Research (INQUA), principalmente através dos estudos da Comissão de Neotectônica desta instituição (Mörner 1978), como eventos deformacionais na crosta terrestre induzidos pelo alívio gravitacional pós tectônicos, iniciados aproximadamente no Pleistoceno (entre 2.58 Ma e 0.117 Ma) mas de ocorrência predominante no Holoceno, ou seja, de 11,5 mil anos atrás até o presente.

No Brasil, o conceito de neotectônica como agente modificador da paisagem já foi motivo de estudo em algumas regiões, como por exemplo no Nordeste por Maia & Bezerra (2011), e em sistemas fluviais do Norte (Souza Filho et al. 2017). Na região sudeste, especificamente nas estruturas sobre o Cráton São Francisco, foi estudada a ação da neotectônica em trabalhos como os de Saadi (1992) sobre a bacia terciária de Gongo Soco, e os de Sant'Anna et al. (1997) sobre a bacia cenozoica de Fonseca. A Serra do Cipó possui estruturas relacionadas com o contexto da formação da cordilheira do Espinhaço, serra cuja geomorfologia foi devidamente resumida e trabalhada por Saadi (1995), que pontuou os principais processos geológicos estruturais que interferem nos padrões de drenagens e no relevo, assim como o comportamento e arranjo de bacias da região.

Para este trabalho, foi realizado o geoprocessamento de imagens aéreas da região da bacia hidrográfica do rio Cipó, assim como a manipulação das camadas vetoriais de litologias e estruturas. A finalidade deste geoprocessamento é principalmente relacionar os resultados obtidos no estudo geomorfométrico da bacia com o contexto geológico na periferia meridional da Serra do Cipó, a partir das informações das folhas de mapeamento geológico em escala 1:100.000. Além disso, as conclusões e discussões também servirão para agregar os dados geocronológicos de depósitos previamente descritos por Lana (2010), estratigraficamente detalhados na monografia de Mateus Cagnin (em preparação).

Ferramentas de softwares de Sistema de Informação Geográfica, ou SIG, (ArcGIS e QGIS) oferecem ótimos dados qualitativos e quantitativos de drenagem, tais como divisão de sub-bacias, hierarquia de rios, direção e acúmulo de fluxo, e processamento de variáveis morfológicas úteis para o cálculo dos índices geomorfométricos e morfotectônicos selecionados para o estudo da área.

Uma vez identificadas as possíveis feições, uma correlação espacial e cronológica pode ser feita com informações geocronológicas e estratigráficas dos depósitos citados - que se encontram alçados em relação à drenagem atual - para analisar a influência dos eventos Cenozoicos, especialmente pleistocênicos, nas deposições aluviais e fluviais da região. Dessa forma, pretende-se chegar a uma conclusão sob a origem e efeito sobre o entalhamento das drenagens na porção meridional da Serra do Cipó.

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Castro, J. V. A. 2021, Análise evolutiva da rede de drenagem...

2 1.2 LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO

A região foco de estudo deste trabalho abrange a porção central do estado de Minas Gerais, a região da Serra do Cipó, mais especificamente nas proximidades do distrito de Santana do Riacho, drenado pelo Rio Cipó. A região fica a aproximadamente 170 km de distância da região metropolitana de Belo Horizonte.

O Rio Cipó é a drenagem principal da bacia que possui o mesmo nome, que na verdade é uma sub-bacia pertencente à Bacia Hidrográfica do rio São Francisco (BSF) - em amarelo na Figura 1.1 a seguir - que abrange parte dos estados de Minas Gerais, Bahia, Alagoas e Sergipe. A bacia do Rio Cipó por sua vez se localiza na porção sudeste da BSF, na área central do estado de Minas Gerais.

O cesso ao local, partindo de Ouro Preto, se dá saindo pela BR 356, seguindo por aproximadamente 80 quilômetros em direção a Belo Horizonte, onde se acessa a via BR 040. Após atravessar a capital mineira, toma-se a estrada MG-010 a partir da BR 381 em Belo Horizonte, percorrendo aproximadamente 120 quilômetros até a Serra do Cipó.

A Figura 1.1 mostra o mapa esquemático da localização da bacia, principais rios, e estradas que ligam Ouro Preto, Belo Horizonte e a região da Serra do Cipó.

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Trabalho de Conclusão de Curso, n. 409, 51p. 2021.

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Figura 1.1: Mapa esquemático evidenciando a bacia do rio Cipó (em verde) dentro da bacia do rio São Francisco (em amarelo), os seus rios importantes para este estudo (em azul claro e escuro), assim como as principais cidades e estradas também destacas na imagem menor do canto inferior esquerdo.

1.3 OBJETIVOS

Os objetivos deste trabalham podem ser definidos como:

• Calcular os parâmetros e índices geomorfométricos e morfotectônicos referentes à bacia do Rio Cipó.

• Interpretar os resultados calculados para a atual situação geomorfológica da drenagem, principalmente levando em consideração o contexto regional do Espinhaço Meridional.

• Correlacionar as interpretações com as folhas geológicas e pontos de estudo geocronológico e estratigráficos utilizados de referência.

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4 1.4 JUSTIFICATIVA

É importante ressaltar a neotectônica como importante agente geomorfológico que pode influenciar importantes transformações na paisagem ao longo do Cenozoico. Fomentar estudos que visam a ampliação da compreensão da neotectônica na região da Serra do Espinhaço pode revelar os processos por trás de transformações sofridas pela rede hidrográfica regional, anteriormente nebulosos devido ao baixo número de estudos geomorfológicos com este enforque na região.

Como a neotectônica interfere de forma evidente na paisagem, mas a compreensão de sua dinâmica é pouco aprofundada, comumente se atribui à ação antrópica mudanças morfossedimentares observadas nos cursos fluviais. Ao expor geologicamente os motivos para tais alterações nos padrões geomorfológicos, são criados subsídios para o esclarecimento de dúvidas a respeito de variações em padrões de drenagens, dentre outros fatores geológicos dúbios.

Especificamente para o interior da bacia, este trabalho fornece informações inéditas sobre o escoamento e morfologia das drenagens, e, ao fim, estabelece como esse comportamento é relacionado com o contexto geológico e estrutural regional. Com isso, é possível identificar como os diferentes litotipos interferem na distribuição hídrica superficial.

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CAPÍTULO 2 2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL

2.1 O CRÁTON SÃO FRANCISCO

O Cráton São Francisco (CSF), localizado na região leste do Brasil, englobando grande parte do estado da Bahia e uma porção centro-norte do estado de Minas Gerais - assim como pequenas áreas dos estados de Sergipe, Pernambuco e Goiás - é uma entidade geológica já estudada por diversos autores desde a década de 60, e coube a Almeida (1977) concretizar os estudos relativos aos seus limites tectônicos. Como explicado por tal autor, após o Ciclo de Wilson denominado Transamazônico (entre 2.26 Ga e 1.86 Ga), ocorreu o Ciclo Brasiliano (entre 850 Ma e 500 Ma), o qual teve o CSF como barreira de antepaís, gerando diversas faixas móveis limítrofes ao Cráton. Ao estudarem sobre as faixas móveis, perceberam que o limite não era brusco e nem homogeneamente definido de forma estrutural, mas era na verdade um limite que se dava de forma gradativa - e algumas vezes podendo ser inferido - fornecendo estruturas indicativas de vergência de movimento em direção ao Cráton.

Como exibido no esquema de Uhlein (1991), na Figura 2.1: Representação esquemática litoestrutural do Cráton São Francisco, modificado de Uhlein (1991)Figura 2.1, o CSF é limitado por 4 grandes faixas móveis, sendo a Faixa Araçuaí aquela que diretamente interage de forma geoestrutural com a bacia hidrográfica do rio Cipó. A Serra do Cipó se encontra no limite da faixa Araçuaí com o CSF (circulado em vermelho na Figura 2.1), e nesta região afloram principalmente rochas do Supergrupo Espinhaço, grupo Bambuí e Grupo macaúbas, além dos depósitos de cobertura fanerozoica. Segundo ainda o trabalho de Almeida (1977), em Diamantina afloram os quartzitos do Grupo Espinhaço como cobertura da plataforma cratônica, enquanto na cidade próxima de Gouveia o embasamento é a rocha aflorante, composto por unidades distintas de rochas arqueanas.

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Figura 2.1: Representação esquemática litoestrutural do Cráton São Francisco, modificado de Uhlein (1991).

Região foco de estudo desta monografia circulada em vermelho.

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7 2.2 A FAIXA ARAÇUAÍ

Uma síntese da evolução tectônica do Orógeno Araçuaí-Congo Ocidental foi feita em 2007 por Alkmim et al. (2007), ressaltando o complexo arranjo estrutural desenvolvido durante a formação do supercontinente de Gondwana, formando expressivas feições de orientação N-S. Por se tratar de uma zona orogênica, falhas de cavalgamento são constantemente encontradas, inclusive é neste tipo de estrutura que comumente ocorre a reativação cenozoica em forma de basculamentos ou falhamentos normais de reativação.

Em parte da sua síntese, os autores focam na região de interesse deste trabalho quando fazem a descrição litoestrutural do cinturão de cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional. Após citar a estratigrafia e o trend estrutural principal N-S é mostrado que a direção de transporte tectônico das falhas de empurrão é dominantemente para a direção leste. Porém, a deformação de antepaís do orógeno Araçuaí foi caracterizada como epidérmica, ou seja, quando o embasamento não se envolve nos cavalgamentos.

A Figura 2.2 a seguir, retirada da síntese de Alkmim et al. (2007), exemplifica os diferentes setores geológicos que compõem o orógeno Araçuaí, suas principais estruturas tectônicas, e as litologias envolvidas na deformação. A parte destacada com a sigla SE representa a área foco deste estudo, denominada Cinturão de cavalgamento da Serra do Espinhaço Meridional pelos autores Alkmim et al.

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Figura 2.2 Mapa tectônico esquemático do Orógeno Araçuaí, enfatizando os seus compartimentos e grandes zonas de cisalhamento. SE: Cinturão de cavalgamentos da Serra do Espinhaço Meridional; CA: Zona de Cisalhamento da Chapada Acauã; S: Zona de dobramentos Salinas; MN: Corredor transpressivo de Minas Novas; RP: Saliência do Rio Pardo e Zona de interação com o Aulacógeno do Paramirim; BG: Bloco de Guanhães; DS: Zona de Cisalhamento de Dom Silvério; I: Zona de Cisalhamento de Itapebi; AC: Zona de Cisalhamento de Abre Campo;

M: Zona de Cisalhamento de Manhuaçu; G: Zona de Cisalhamento de Guaçuí; B: Zona de Cisalhamento de Batatal. Modificado de Alkmim, et al. (2007).

2.3 GEOLOGIA DA BACIA DO RIO CIPÓ

O contexto geológico da bacia do Rio Cipó está relacionado com a porção meridional do CSF, e o mapeamento da região abrange 8 folhas geológicas diferentes, de escala 1:100.000, sendo três delas de autoria da empresa federal “Serviço Geológico do Brasil” (CPRM), enquanto as outras cinco foram elaboradas pela empresa estadual “Companhia de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais”, ou

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CODEMIG. Apesar de todas as folhas não terem sido produzidas pela mesma fonte, as informações litoestruturais consultadas apenas para a área da bacia são suficientemente congruentes e não prejudicam a interpretação total da monografia. A Figura 2.3 a seguir exibe a disposição da área da bacia hidrográfica em relação às folhas geológicas.

Figura 2.3: Disposição das folhas geológicas que abrangem a área da bacia hidrográfica.

Para a análise prévia da geologia regional, o mapa de escala 1:1.000.000 elaborado também pela CPRM foi utilizado para exemplificar as principais litologias no interior da área da bacia, apesar de as informações estruturais não serem detalhadas como as das folhas geológicas de escala 1:100.000.

O mapa geológico de Silva et al. (2020) foi elaborado a partir de um projeto da CPRM denominado “Mapa Geológico do Estado de Minas Gerais” gerado a partir da compilação de mapas geológicos nas escalas 1:100.000 e 1:50.000, produzidos ou divulgados após 2013 pela CPRM, tanto em projetos institucionais quanto em parceria com Universidades (UFMG, UERJ, UFRJ, UFOP e UNESP), ou pela COMIG/CODEMIG/CODEMGE, também em parceria com universidades federais.

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A Figura 2.4 exibe os principais grupos litológicos que caracterizam a região da bacia do Rio Cipó de acordo com o mapeamento citado. O topo da estratigrafia conta com os depósitos cenozoicos de aluviões e terraços, seguido das rochas neoproterozoicas relativas ao Orógeno Araçuaí, sobrepostas às rochas da Bacia Sedimentar do São Francisco. Seguindo a estratigrafia, as rochas do Supergrupo Espinhaço revelam a porção meso-paleoproterozoicas do empilhamento estratigráfico, acima das rochas arqueanas do embasamento granito-gnáissico. As principais estruturas de falha da região se localizam na parte central da bacia, sob o contexto da Serra do Espinhaço meridional, e possuem vergência para leste.

Figura 2.4: Litologias e estruturas mapeadas na região da bacia do Rio Cipó, em escala 1:1.000.000 Modificado de Silva et al. (2020) Mapa Geológico do Estado de Minas Gerais.

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CAPÍTULO 3 3 METODOLOGIA

3.1 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

As referências utilizadas para esta monografia são artigos referentes à região meridional da Serra do Espinhaço, que são estudos focados nas descrições geomorfológicas, geológicas e estruturais da região. Autores como Alloua Saadi e E. C. Neves focaram parte de seus estudos em descrever a evolução geomorfológica e sedimentar (principalmente no Cenozoico) nas estruturas associadas à Serra do Espinhaço.

Além da pesquisa específica sobre a região, a busca de informações também foi feita em artigos relacionados aos reativamentos tectônicos Cenozoicos presente no CSF, de autores como por exemplo Fernando Flávio Marques de Almeida, Rubson Pinheiro Maia e Francisco H.R. Bezerra. Tais estudiosos classificaram as variações fluviais e geomorfológicas relacionadas aos reajustes tectônicos Cenozoicos nas principais estruturas de dobramento e de orogênese da região do CSF, como as faixas móveis e a província mineral do Quadrilátero Ferrífero, como exemplo. A busca também foi por estudos prévios sobre a neotectônica no Brasil, de forma geral, principalmente aqueles que focavam em bacias hidrográficas afetadas por tal agente estrutural.

Para as classificações e cálculos de parâmetros relacionados à drenagem e à bacia, Christofoletti (1980) apresenta uma boa síntese sobre caracterização geomorfológica. O autor exibe e discute além do seu conhecimento, o de outros importantes autores pioneiros na geomorfologia fluvial, como Alan Strahler e Keith C. Clarke. Os índices e fatores abordados neste trabalho são comumente utilizados em todo o mundo no estudo de bacia hidrográficas e seus atores, assim como seus trabalhos, são apresentados no item 3.3 deste capítulo.

3.2 EXTRAÇÃO E ANÁLISE DE DADOS EM SIG

Dados de bacia hidrográfica da região foram extraídos através de ferramentas do ArcTool Box©, um componente do ArcGis©, e através destes dados foi possível criar mapas hipsométricos, de drenagem, e dos demais parâmetros apresentados a seguir. A manipulação em raster – análise pixel a pixel – fornece também um imageamento mais complexo como os de Modelos Digitais de Elevação, ou MDE, o tipo de arquivo ideal para a melhor compreensão espacial do desenvolvimento de drenagens com a estruturação geológica regional. Esse tipo de mapa permite uma avaliação mais profunda sobre como variações bruscas de relevo podem estar relacionadas a anomalias nos cursos fluviais, facilitando

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a busca de vales mais encaixados e de frequente, ou até mesmo recente, migração lateral. Tais modelos também podem auxiliar na compreensão dos perfis longitudinais de relevo, facilitando a busca por altitudes anômalas ao longo dos leitos de drenagem.

3.3 ANÁLISES GEOMORFOMÉTRICAS E MORFOTECTÔNICAS

Neste trabalho, os resultados de análise geomorfométricas foram construídos através do uso de índices e fatores já utilizados em outros estudos também relativos à tectônica cenozoica e evolução de paisagens. Porém, antes de quantificar as variáveis necessárias, uma análise dos padrões visuais de drenagem deve ser feita com a finalidade de guiar a atenção para pontos anômalos de escoamento superficial.

A análise geral e inicial da bacia leva em consideração seus parâmetros de feições lineares, de área, e de relevo (ou hipsométricas). Os padrões lineares revelam informações sobre os canais, comprimentos, larguras e distâncias variadas relativas ao desenvolvimento do escoamento superficial da bacia. Os parâmetros de área indicam a distribuição espacial da área da bacia hidrográfica e seus componentes, relacionando seus parâmetros unidimensionais com os bidimensionais a fim de classificar a forma da bacia e da distribuição de suas águas. Por fim, a hipsometria avalia como a altitude varia dentro da área da bacia, focando na análise do MDE a fim de analisar como o relevo e os leitos hídricos se relacionam.

A seguir, serão apresentados os quatro índices morfotectônicos selecionados, através da comparação das análises deste trabalho com as referências estudadas. Estes índices, diferente dos demais parâmetros calculados, indicam diretamente os resultados da ação tectônica sobre a paisagem, que, quando analisados em conjunto, fortalecem as evidências do reativamento estrutural cenozoico.

O índice de Hack, conhecido também como índice da Relação Declividade-Extensão (RDE), é recorrentemente utilizado na pontuação de zonas anômalas em drenagens diversas do Brasil, como por exemplo em estudos na bacia do rio Ipojuca, em Pernambuco (Monteiro et al. 2014), e no rio Tracunhaém, também no mesmo estado (Monteiro et al 2010). Em ambos os trabalhos, os autores concluem quais regiões as feições geológicas - tanto estruturais quanto litológicas - afetaram o curso dos rios.

O segundo índice a ser explorado é calculado através da razão entre o fundo e a altura do vale (RFAV), e já foi utilizado em estudos de drenagens para indicar a atuação de barreiras tectônicos no encaixamento de vales incisos. Como referência, tem-se o trabalho na Bacia Hidrográfica do Rio Guruji (Paraíba) por Barbosa & Furrier (2011), o qual utilizou de alguns aspectos morfométricos somados ao RFAV para indicar movimentações crustais cenozoicas interferentes no curso do rio e dos riachos associados ao rio. Tal trabalho, assim como outros que fizeram uso do índice, mostram como resultados

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cartográficos somados aos índices aqui citados podem aflorar novas visualizações de como a paisagem está se desenvolvendo durante o Cenozoico.

Dois fatores também auxiliam nos estudos deste trabalho, e são eles o Fator de Assimetria da Bacia (FAB), desenvolvido por Hare & Gardner (1985), e o Fator de Simetria Topográfica Transversal (FSTT), proposto por Cox (1994). Ambos os cálculos possuem o objetivo de evidenciar se a região da bacia hidrográfica está sob áreas basculadas ou, pelo menos, levemente rotacionadas em um sentido, como já foi avaliado em demais trabalhos no país. Como exemplo entre vários estudos desta natureza, o cálculo destes fatores foi realizado para a bacia do rio São João, em Minas Gerais, o que revelou um intenso deslocamento do canal relacionado à falhamentos que dividiram a bacia em duas porções de diferentes padrões altimétricos (Passarella et al. 2016). Informações semelhantes são os alvos de estudo para o rio Cipó.

3.4 INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS A PARTIR DOS MAPAS GEOLÓGICOS DE ESCALA 1:100.000

Como exibido na Figura 2.3, o mapeamento geológico da região abrange 8 folhas geológicas em escala 1:100.000. Suas informações, como shapefiles litoestruturais, notas explicativas, e mapa em PDF estão disponibilizados tanto no site da CPRM (disponíveis em GeoSGB (cprm.gov.br)) quanto no site dos projetos da CODEMIG (disponíveis em Portal da Geologia - Parceria com Codemig (portalgeologia.com.br).

Como etapa final, tem-se a interpretação dos resultados dos cálculos morfotectônicos mencionados no item anterior, junto com a interpretação do mapa litoestrutural desenvolvido para a área da bacia através dos dados do mapeamento em escala 1:100.000. Este tipo de investigação permite avaliar quais unidades litológicas e estruturais, relacionadas aos contextos do Orógeno Araçuaí e Supergrupo Espinhaço, interagem com a bacia hidrográfica. Esta informação é de suma importância para se concluir como a morfologia das drenagens está em constante mudança devido às características litoestruturais de uma determinada região, principalmente no que se diz respeito aos reajustes tectônicos cenozoicos.

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CAPÍTULO 4 4 GEOMORFOLOGIA FLUVIAL E PADRÕES MORFOTECTÔNICOS

4.1 GEOMORFOLOGIA FLUVIAL E ANÁLISE GERAL DE BACIAS HIDROGRÁFICAS

Segundo as informações dos capítulos 3 e 4 do livro de Christofoletti (1980) - sobre análise de bacias hidrográficas - a base da análise geomorfométrica fluvial está nas características físicas dos rios e bacias, como nos tipos de canais, de leito, e nas interações com os diferentes contextos geológicos.

Para isso, a análise primária constitui na classificação da hierarquia fluvial e nos principais padrões de drenagem existentes nos canais da bacia.

Para o cálculo dos índices e fatores é necessário informações espaciais da sub-bacia do Rio Cipó, tais como área, formato, extensão, densidade de rios e de drenagens, hipsometria, entre outros. Os capítulos da referência citada acima sintetizam as principais informações úteis para esse tipo de análise, com o auxílio das investigações pioneiras sobre geomorfologia de bacias hidrográficas, como os trabalhos de Clarke (1966), Horton (1945), e Strahler (1952, 1957, 1958). É importante identificar a distribuição espacial das drenagens e seus detalhes, uma vez que os padrões geológicos muitas vezes podem ser ressaltados conforme o traçado das drenagens. No caso do rio Cipó, os pequenos rios que fluem e desaguam nele apresentam peculiares padrões em certos pontos próximos de estruturas geológicas previamente mapeadas.

4.2 ANÁLISES LINEARES, AREAIS E HIPSOMÉTRICAS EM SIG

Conforme estabelecido por Horton (1945), e em demais trabalhos dessa mesma natureza, a análise inicial pode ser compartimentada em 3 classes que avaliam separadamente os cursos fluviais de forma linear, areal e hipsométrica – também denominada altimétrica. Cada um desses blocos de análises é constituído por parâmetros equacionais distintos, e alguns inclusive são utilizados como variáveis para cálculos geomorfométricos mais complexos. A seguir, estão listados os parâmetros alvo desta monografia.

4.2.1 Análise Linear

A análise linear avalia o fluxo de toda a rede de drenagem, envolvendo a interação individual entre cada canal, a relação entre seus comprimentos médios, e suas morfologias individuais. Abaixo estão listadas as análises lineares realizadas para este trabalho.

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• Relação de Bifurcação (Rb)

Segundo Horton (1945) a interação entre os canais pode ser avaliada através da quantidade de canais pertencentes a uma certa ordem, relacionando-os aos canais de ordem imediatamente superior. O valor varia entre 2 para bacias planas ou levemente irregulares, 3 para bacias em regiões montanhosas, e 4 para bacias com alto escoamento superficial das águas. A equação pode ser escrita como a Rb sendo a razão entre a quantidade de segmentos de uma determinada ordem (Nu) dividido pela quantidade de segmentos da ordem imediatamente superior (Nu + 1):

Equação 4.1 𝑅𝑏 =_𝑁𝑢+1^𝑁𝑢

• Relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem (RLm)

Como enunciado por Christofoletti (1980) os comprimentos médios dos canais de cada ordem se orientam de acordo com uma série geométrica direta, semelhante à Rb. Neste parâmetro, se analisa RLm como sendo a razão entre comprimento médio dos canais de uma determinada ordem (Lmu) dividido pela mesma grandeza, porém dos canais de ordem imediatamente inferior (Lmu – 1). O resultado deste cálculo é utilizado de base para o índice descrito no item a seguir.

Equação 4.2 𝑅𝐿𝑚 = ^𝐿𝑚𝑢

𝐿𝑚𝑢−1

• Relação entre o índice do comprimento médio dos canais e o índice de bifurcação (RLb) Este índice, estabelecido também por Horton (1945) indica a relação da composição das drenagens com as características fisiográficas da bacia. Quando a razão entre os valores de RLm e Rb (dividendo e divisor, respectivamente) se aproxima de 1, interpreta-se que o tamanho médio de todos os canais de uma dada ordem variará na mesma proporção que a bifurcação. Logo, números maiores que 1, indicam que o RLm aumenta progressivamente em relação à quantidade de bifurcações de uma mesma ordem. Já valores menores que 1, revelam que o comprimento médio diminui progressivamente seguindo os mesmos parâmetros.

• Índice de Sinuosidade (Is)

Este índice é descrito por Christofoletti (1980) para classificar se os canais da bacia tendem ao traçado retilíneo ou ao sinuoso. Para se chegar ao resultado, o cálculo envolve a divisão do comprimento total do canal principal (L) pela distância vetorial entre as duas extremidades do curso principal (Dv).

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Valores próximos de 1 indicam canais retilíneos, enquanto valores superiores a 2 indicam canais com mais trechos curvos.

4.2.2 Análise Areal

A análise da área da bacia, como diz o próprio nome, lida com os números relativos à área da bacia, indicando suas dimensões, além de importantes informações sobre a distribuição dos vales e canais na paisagem. Os principais índices aqui estudados são citados a seguir.

• Área e Perímetro da Bacia (A e P)

Este valor refere-se à medida espacial da área da bacia, calculada no software SIG, tratada principalmente na unidade de km² devido à grande extensão da bacia. O perímetro é o valor do comprimento da geometria periférica da bacia, ou seja, seu contorno, e será expressa aqui nesse trabalho também em unidades métricas.

• Comprimento da Bacia (Lb)

O comprimento é medido em linha reta, ao longo do seu canal principal, até seu divisor no limite da bacia, como a variável Dv no cálculo do parâmetro Is.

• Índice de circularidade (IC)

O índice revela o quanto o formato da bacia se aproxima de uma forma circular. O valor tende a 1 quando o perímetro da bacia é circular, enquanto tende a 0 quando a forma é alongada. A equação foi escrita por Cardoso et al. (2006), envolve os valores de A e P, e é dada por:

Equação 4.3 𝐼𝐶 =^{12,57 × 𝐴}

𝑃²

• Densidade Hidrográfica (Dh)

Como definido por Christofoletti (1969), o cálculo da Dh envolve os números de rios da bacia (N) dividido por A, e reflete a quantidade de canais existentes na determinada área.

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• Densidade de Drenagem (Dd)

Segundo Christofoletti (1969), a densidade de drenagem é apresentada através da divisão de L por A, e revela a quantidade de drenagens máximas que podem existir em uma unidade de área da bacia.

Como revelado pelo autor, valores menores que 7,5 km/km² indicam baixa Dd, enquanto valores entre 7,5 e 10 km/km² apresentam média densidade. Para resultados acima de 10 km/km², apresentam alta densidade hidrográfica.

• Coeficiente de Manutenção (Cm)

Definido por Schumm (1956), o coeficiente indica a área mínima que a bacia requer para a manutenção de um metro de escoamento superficial, que permite o canal possuir um regime perene. Seu valor calculado resulta na unidade de m²/m, a partir da equação a seguir:

Equação 4.4 𝐶𝑚 = ¹

𝐷𝑑× 1000

• Extensão Superficial (Eps)

Segundo Christofoletti (1980) a extensão superficial é calculada como sendo a distância média percorrida por um fluxo hídrico até o leito da drenagem. Seu valor é calculado como o inverso do dobro de Dd, segundo a seguinte equação:

Equação 4.5 𝐸𝑝𝑠 = ¹

2𝐷𝑑

4.2.3 Análise Hipsométrica

Como mencionado por Christofoletti (1980), “A hipsometria se preocupa em estudar as interrelações existentes em determinada unidade horizontal de espaço no tocante a sua distribuição em relação as faixas latitudinais, indicando a proporção ocupada por determinada área da superfície terrestre em relação às variações altimétricas a partir de determinada isolinha base”. Ou seja, avalia-se a quantidade e qualidade da matéria que a bacia ocupa em cada seção de altitudes consecutiva. Os dois índices estudados estão destacados abaixo.

• Amplitude Altimétrica Máxima da Bacia (Hm)

Como definido por Strahler (1952), a amplitude altimétrica é o valor da diferença de cota entre o ponto mais alto (P1) e o ponto mais baixo (P2) da bacia.

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• Relação de Relevo (Rr)

Este índice relaciona Hm com sua maior medida em extensão, no caso o parâmetro L. A relação de relevo pode ser obtida dividindo Hm pelo valor de L. O cálculo foi definido por Schumm (1956), e conforme estabelecido pelo autor, o desnível entre a cabeceira e o exutório da bacia é considerado alto quanto menor o valor de Rr, o que remete a uma maior declividade média ao longo da área da bacia. Os valores base indicam números entre 0.1 e 0.2 para ambientes colinosos com alta declividade enquanto valores menores que 0.1 tendem a relevos mais planos e suaves.

4.3 PARÂMETROS GEOMORFOMÉTRICOS E ÍNDICES MORFOTECTÔNICOS

As informações geomorfométricas serão obtidas através de cálculos e alguns índices e fatores que relacionam propriedades das bacias, assim como dos rios individualmente. O índice RDE (Hack 1973) desenvolve dados sobre a erosão relacionada à declividade do leito, o que indica bons alvos na procura de anomalias na direção de drenagem, formadas por barreiras geológicas. Os parâmetros FAB (Hare & Gardner 1985) e FSTT (Cox 1994) revelam características da posição da drenagem principal em relação à bacia a qual pertence. Terrenos basculados, ou pelo menos levemente rotacionados, podem possuir influência tectônica suficiente para deslocar o traçado da drenagem principal, o que pode ser avaliada por imagens de satélite a fim de estabelecer a intensidade - pelo menos que visual - destas influências. Por fim, o índice RFAV (Barbosa & Furrier 2011) será estudado a fim de caracterizar a forma dos leitos dos rios, já que drenagens encaixadas se presentam sob formas mais entalhadas do que drenagens de vales abertos.

4.3.1 Índice RDE (Índice de Hack)

O índice foi proposto pela primeira vez no Journal of Research of the U.S. Geological Survey (Hack 1973), com a intenção de fornecer cálculos que quantificam e relativizam a competência do fluxo com o comprimento e desnível da drenagem ao longo de um perfil. Na publicação, o autor usa de exemplo a região de Grandfather Mountain no estado de Carolina do Norte, nos Estados Unidos, e através do mapa topográfico da região em escala 1:24.000, ele apresenta como podem ser obtidos os valores necessários na equação do índice. Foram desenvolvidas duas fórmulas, mas a mais aplicável neste trabalho é dada por 𝑆𝐿 = ^{∆𝐻 ×𝐿}

∆𝐿 onde SL representa o índice gradiente; L é definido pelo comprimento da drenagem, contabilizado da região de estudo até a confluência com outra drenagem relevante da bacia; ∆H representa a diferença altimétrica entre ambas as extremidades da região selecionada; e ∆L é a distância entre duas extremidades do trecho de drenagem em questão. Para ilustrar tais valores, a Figura 4.1 exibe o esquema desenvolvido no próprio trabalho de Hack, porém modificado para melhor entendimento.

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Figura 4.1: Figura modificada de HACK, 1973 (figura 1), tendo os termos traduzidos para português para melhor compreensão

Os resultados permitiram ao autor identificar, em alguns rios da bacia, uma heterogeneidade de competência ao longo dos seus cursos, relacionada com as tramas estruturais das litologias aflorantes.

Em certos exemplos de drenagens, o autor relaciona depósitos aluvionares com o índice, mostrando os valores de índice que se relacionam com determinadas formas de deposição de quartzo, dentre outros sedimentos.

Hack (1973) também esclarece como diferenças climáticas e geomorfológicas podem influenciar no índice ao justificar que seus estudos foram realizados nas regiões temperadas do leste dos Estados Unidos, logo, em regiões áridas o índice talvez apresente algumas divergências devido à diferença de pluviosidade entre tais climas. No caso desta monografia, a região percorrida pelo rio Cipó é suficientemente úmida para que o índice se aplique sem comprometer a validade dos valores observados e calculados. Portanto, objetiva-se conclusões semelhantes à de Hack (1973), que esclarecem como rio Cipó pode também ser um sistema de drenagem ajustado sob uma complexa região litoestrutural.

O cálculo das anomalias de Hack (1973) foram feitas a partir de uma ferramenta do software ArcGIS, que será mais bem detalhada ao fim desta seção. O índice é calculado variando o ponto determinado como “centro de área de estudo” ao longo das várias ramificações da drenagem, calculando o valor do índice para cada variação de interesse. Ao fim, conforme os padrões inseridos no pré- processamento da ferramenta, é gerado um mapa de pontos acima da drenagem, fornecendo os respectivos pontos de anomalia altimétrica do tipo 1 identificados pelos cálculos. Para essa complexa iteração matemática, foi utilizada no ArcGIS a toolbox “Knickpoints Finder” desenvolvida por Salamuni et al. (2013), a qual processa o MDE da bacia e resulta em uma shapefile de pontos da anomalia desejada.

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20 4.3.2 Índice de Razão Fundo/Altura do Vale (RFAV)

Este índice foi desenvolvido por Bull & McFaden (1988), segundo Wells et al (1988), e é um ótimo auxiliador na distinção entre leitos incisos em formato de “V”, e leitos mais suaves em formato de “U”.

Barbosa & Furrier (2011) utilizaram o índice para calcular possíveis atividades tectônicas na bacia hidrográfica do rio Guruji. Os autores mostram a equação estabelecida por Bull & McFaden (1988) que definem a razão, a qual envolve a largura do fundo do vale (Lfv), a elevação do divisor esquerdo do vale (Ede), a elevação do divisor direito do vale (Edd), e a elevação do fundo do vale (Efv). Estes valores são obtidos através de perfis transversais extraídos dos mapas topográficos dos leitos de drenagem, em ArcGis. A Figura 4.2 exibe a fórmula e o esquema de aquisição das variáveis em um perfil transversal de um vale.

Figura 4.2: Fórmula do índice RAFV e exemplificação em seção transversal de um vale. Modificado de Barbosa

& Furrier (2011).

Os valores resultantes deste índice estão intimamente relacionados com o entalhamento de bacias hidrográficas, e estudos em regiões montanhosas com tectônica expressiva (Silva et al. 2003) revelam valores interessantes. O trabalho indica que, quanto mais montanhoso e encaixado é o vale da bacia, mais os valores de RFAV se aproximam de zero. A escala do índice não possui um limite superior máximo, porém os estudos revelam que valores entre 2 e 3 indicam vales em erosão constante, afetadas pelo início do processo de entalhamento da paisagem, e valores como 4 e 5 indicam redes de drenagem em relevo mais suave.

4.3.3 Fator de Simetria Topográfica Transversal (FSTT)

Cursos d’água afetados pelo reativamento tectônico têm o traçado principal de drenagem encurvado devido à diferença topográfica que pode se configurar nas duas extremidades da bacia, deslocando o fluxo atual em relação a uma linha central que secciona a bacia ao meio – da nascente à foz – representando teoricamente um vale ideal. Este elemento é representado na Figura 4.3 como

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“BASIN MIDLINE” O índice FSTT proposto por Hare & Gardner (1985) já foi utilizado em demais localidades para evidenciar tal deslocamento das drenagens como na bacia sedimentar de Curitiba (Salamuni et al. 2004) ou na planície aluvial do rio Mississippi nos Estados Unidos (Cox 1994).

A Figura 4.3, modificada de Cox (1994), representa a relação das variáveis de estudo em uma drenagem. Nela o fator - denominado “T” - é a razão entre os valores “Da” (distância do braço meandrante do rio até o basin midline) e “Dd” (distância entre o divisor de bacias e o basin midline). O valor de FSTT varia entre 0 e 1, sendo que quando a razão tende a 1 significa que a drenagem principal está se aproximando da periferia da bacia e afastando do basin midline. Em contrapartida, quando o valor se aproxima de 0, significa que o rio está mais próximo do basin midline do que da borda da bacia.

Figura 4.3: Bacia hidrográfica esquemática representando as medidas Da e Dd. O valor T se aproxima de 1 para rios assimétricos, e de 0, para simétricos. Modificado de Cox (1994)

4.3.4 Fator de Assimetria da Bacia (FAB)

Os terrenos afetados por neotectônica comumente podem apresentar basculamento devido a reativação de falhas mais antigas. Tal rotação influencia diretamente nas drenagens que escoam na superfície, podendo encurvar o traçado principal dos rios e causar o abandono de meandros em uma direção preferencial de migração. Hare & Gardner (1985) desenvolveram o estudo de assimetria de

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bacias para regiões de reajustes neotectônicos associado a movimentos convergentes passados, na Península de Nicoya, na Costa Rica. Os cálculos do fator de assimetria da bacia são medidos ao comparar o arqueamento da bacia com o traçado da drenagem principal, como mostrado pelos autores no trabalho citado.

Quando o fator é calculado em bacias mais estáveis e com poucos acidentes estruturais, o fator tende a 50, o que é lógico uma vez que a drenagem principal apresentaria áreas de bacia iguais em ambos os lados do seu curso. Portanto, quanto mais discrepante de 50 for o valor de FAB, mais assimétrica a bacia será, sendo que o valor tende a 1 para drenagens principais que migram para a borda direita da bacia, e tende a 100 quando ocorre migração para a borda esquerda.

Na Figura 4.4 é exibido o desenho esquemático produzido com a finalidade de representar como o basculamento de uma região pode influenciar no traçado de drenagens, como explicado pelos autores.

O valor calculado para o fator de assimetria (Fa) é dado pela equação:

Equação 4.6 100 × (^𝐴𝑑

𝐴𝑡)

Onde Ad é a área da bacia a direita do rio principal, tomando seu sentido de fluxo como referencia, equanto At é a área total da bacia.

Figura 4.4: Representação da rotação de regiões como agente modificador de drenagem. Na imagem da direita, a drenagem se encontra encurvada e com braços abandonados, referente ao basculamento.

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CAPÍTULO 5 5 CÁLCULO DOS ÍNDICES NA BACIA DO RIO CIPÓ

Neste capítulo serão apresentados os cálculos de cada índice individualmente, a partir das informações da bacia do Rio Cipó para posteriormente se discutir as proposições deste trabalho no próximo capítulo.

5.1 ANÁLISE GERAL DA BACIA

O primeiro passo para se caracterizar a bacia foi estabelecer a hierarquia entre as drenagens e localizar seus principais padrões de distribuição. A hierarquia fluvial extraída no geoprocessamento é baseada nos estudos de Strahler (1954). A quantidade de canais por nível de hierarquia foi dada como na Tabela 5.1 abaixo:

Tabela 5.1: Quantidade de canais para cada ordem de hierarquia fluvial

A Figura 5.1 a seguir exibe a hierarquia fluvial da bacia do Rio Cipó em forma de mapa. A simbologia das drenagens varia de espessura fina a mais grossa e de cor branca a azul escuro, sendo as drenagens de hierarquia 1 as brancas e finas, e as de hierarquia 8, mais grossas e azuis escuras.

HIERARQUIA FLUVIAL

Ordem de Hierarquia Quantidade de Canais

1 9.227

2 1.989

3 611

4 132

5 29

6 8

7 2

8 1

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24 Figura 5.1: Mapa de hierarquia fluvial da bacia do Rio Cipó

O segundo passo da análise inicial foi identificar os principais padrões de drenagem que caracterizam a distribuição dos canais. Três tipos principais de padrões foram identificados, conforme a Figura 5.2 a seguir.

O padrão destacado na porção A da imagem pode ser descrito como dendrítico, caracterizado pelo espalhamento dos canais em uma forma que se assemelha a galhos de plantas. Na parte destacada como B, o padrão observado é em treliça uma vez que as confluências formam ângulos retos entre si, caracterizando canais paralelos com canais menores ramificados perpendicularmente. Esse efeito ocorre já que as drenagens nesta poção estão fluindo sobre as rochas da Serra do Espinhaço com maior altitude

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na região, o que confere essa tendência visual de orientação NW-SE, coincidente com a direção geral do acamamento. Por fim, a área destacada como C apresenta drenagens cujo escoamento é feito por canais que se encontram paralelos entre si, até a drenagem principal.

Figura 5.2: Principais padrões de drenagem observados na bacia do Rio Cipó. As 3 morfologias são: A dendrítico, B treliça, e C paralelo.

O canal principal foi traçado manualmente, seguindo as definições de Strahler (1954), e está indicado na Figura 5.3 abaixo, junto com uma rede fluvial mais simplificada com apenas canais de terceira a oitava ordem.

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Figura 5.3: Representação do comprimento do canal principal, junto a uma hierarquia simplificada da região.

5.2 ANÁLISE DOS PADRÕES GEOMORFOMÉTRICOS 5.2.1 Análise Linear

O primeiro item calculado nas análises geomorfométricas é o Rb e os valores resultantes da Equação 4.1 estão listados na Tabela 5.2 a seguir.

Tabela 5.2: Cálculo do índice Razão de Bifurcação

RAZÃO DE BIFURCAÇÃO (Rb)

Ordem 1 2 3 4 5 6 7 8

Nu 9227 1989 611 132 29 8 2 1

Rb=Nu/(Nu+1) 4,64 3,26 4,63 4,55 3,63 4,00 2,00 -

As drenagens de ordem 8 não possuem resultado da razão uma vez que não existe ordem superior a esta para se obter o valor de Nu+1. É possível observar que os valores de Rb variam entre 3 e 4 majoritariamente, com exceção dos canais de ordem 7, os quais conferiram valor de Rb igual a 2.

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Posteriormente, a partir da Equação 4.2 foi calculado o parâmetro RLm conforme os valores mostrados na Tabela 5.3 a seguir. É notável que para a bacia do rio Cipó este índice resultou em próximo de 1 para todas as ordens de drenagem.

Tabela 5.3: Cálculo do índice de relação entre o comprimento médio dos canais de cada ordem (RLm)

RELAÇÃO ENTRE O COMPRIMENTO MÉDIO DOS CANAIS DE CADA ORDEM (RLm)

Ordem 𝑪𝒐𝒎𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒊𝒔 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝒄𝒂𝒏𝒂𝒊𝒔

RLm

1 530,79 -

2 1.109,03 2,09

3 1.979,03 1,78

4 4.422,12 2,23

5 9.815,03 2,22

6 19.983 2,04

7 100.933 5,05

8 47.080 0,47

*RLm de canais de 1ª ordem é nulo pois não há ordem imediatamente inferior para a fórmula Com ambos os índices RLm e Rb calculados, é possível então descrever a relação entre eles, o que confere o parâmetro de análise RLb demonstrado na Tabela 5.4 a seguir.

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28 Tabela 5.4: Cálculo da relação entre RLm e Rb

RELAÇÃO ENTRE RLm E Rb (RLb)

Ordens RLm Rb RLb

1ª - 4,64 -

2ª 2,09 3,26 0,64

3ª 1,78 4,63 0,38

4ª 2,23 4,55 0,49

5ª 2,22 3,63 0,61

6ª 2,04 4 0,51

7ª 5,05 2 2,52

8ª 0,47 -

*RLb para canais de 1ª ordem é nulo pois não há valor de RLm para drenagens de 1ª ordem

*RLb para canais de 8ª ordem é nulo pois não há valor de Rb para drenagens de 8ª ordem

Por fim, a última análise linear a ser feita é do parâmetro Is, e o valor foi obtido dividindo o valor de L, que foi medido como 285,83 quilômetros, pela grandeza Dv, mensurada no valor de 110,86 quilômetros. A razão ^𝐿

𝐷𝑣 resultou no valor de 𝐼𝑠 = 2,57, indicativo de rios bastante curvos e meandrantes.

5.2.2 Análise Areal

Os primeiros parâmetros de área calculados foram a área e o perímetro da bacia, demonstrados na Figura 5.4 a seguir, com uma hierarquia simplificada para a representação.

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Figura 5.4: Representação da área e perímetro da bacia do Rio Cipó

A segunda medida de área é Lb, que por definição é diretamente equivalente a Dv, utilizado para o cálculo do índice de sinuosidade, com valor de 110,86 quilômetros. Posteriormente, foi possível calcular IC a partir da Equação 4.3. Portanto obteve-se o seguinte valor do IC:

𝐼𝐶 = ^{12,57 ×𝐴}

𝑃² = 12,57 ×4.517,21

(656,51)² = 𝑘𝑚/𝑘𝑚²

Em terceiro lugar, foi obtido o valor de Dh, a qual representa a quantidade média de drenagens distribuídas por determinada unidade de área – quilômetros quadrados no caso deste trabalho. Portanto, a quantidade total de drenagens “N” foi obtida somando os valores da coluna “Quantidade de Canais”

da Tabela 5.1, resultando em 11.999. Este valor dividido pela área (4.517,21 km²) resultou em uma Dh, igual a 2,65 drenagens por km².

Posteriormente, foi calculado o parâmetro Dd, que representa o comprimento total dos rios (LT) dividido pela área total da bacia (A). A variável LT da razão foi extraída através do geoprocessamento da imagem de satélite, resultando em 9.589,8 km de comprimento total dos canais da bacia. Ao se dividir pela área, tem-se Dd no valor de 2,12 km/km², o que sugere uma tendência maior de escoamento superficial incluindo a possibilidade de enxurradas e inundações. O parâmetro Cm, calculado a partir da Equação 4.4, resultou em 471 m² de área necessária para a manutenção de 1 metro de escoamento superficial (m²/m), um valor que remete à uma baixa permeabilidade do substrato da bacia hidrográfica.