Levantamento de drenagem e de feições estruturais lineares através de técnicas de geoprocessamento na microrregião de Boquim, Sergipe / Survey of drainage and linear structural feitions through geoprocessing techniques in the microrregião de Boquim, Sergi

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 10, p.81908-81922, oct. 2020. ISSN 2525-8761

Levantamento de drenagem e de feições estruturais lineares através de técnicas

de geoprocessamento na microrregião de Boquim, Sergipe

Survey of drainage and linear structural feitions through geoprocessing

techniques in the microrregião de Boquim, Sergipe

DOI:10.34117/bjdv6n10-572

Recebimento dos originais: 08/09/2020 Aceitação para publicação: 26/10/2020

Sanmy Silveira Lima

Mestre em Geociências

Instituição: Universidade Federal de Pernambuco

Endereço completo: Rua Guedes Pereira, 36, Apto. 1403, CEP: 52060-150, Recife-PE E-mail: sanmy_lima@hotmail.com

RESUMO

O uso de imagens de sensores remotos permite aplicações importantes nas Geociências. Neste artigo, a imagem do modelo digital de elevação (MDE) do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) foi empregada no estudo da drenagem e de estruturas lineares da Microrregião de Boquim, sul do estado de Sergipe. O objetivo principal do estudo é compreender as inter-relações geológico/geomorfológicas presentes na região. Com base no MDE, foi possível extrair a rede de drenagem, aplicar de filtros direcionais que contribuíram para a extração dos lineamentos de drenagem e relevo, bem como a produção de diagrama de rosetas e mapas de densidade. Os resultados mostram que a rede de drenagem e as estruturas lineares são complexas e variáveis, apresentando densidades e padrões distintos controlados pela litologia associada aos domínios do embasamento cristalino (Cráton do São Francisco), Faixa de Dobramentos Sergipana e Grupo Barreiras. A metodologia aqui usada compreende um meio rápido e eficiente que pode ser usado em diferentes escalas de análises para o aprimoramento da caracterização da Microrregião de Boquim e de áreas adjacentes.

Palavras-chave: Sensoriamento remoto, SRTM, filtros direcionais, diagrama de rosetas, mapas de

densidade.

ABSTRACT

The use of remote sensing images allows important applications in the Geosciences. In this article, the SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) DEM (digital elevation model) was employed in the study of drainage and linear structures of the Boquim Microregion, southern Sergipe state. The aim of the study is to understanding the geological/geomorphological interrelations present in the region. Based on the MDE, the extraction of the drainage was carried out, as well as the application of directional filters that contributed to the extraction of the drainage and relief lineaments, including the production of rose diagrams and density maps. The results show that the drainage network and the lineaments are complex and variable, presenting distinct densities and patterns controlled by lithology related to the crystalline basement (São Francisco Craton), Sergipano Fold Belt and the Barreiras Group. The methodology here used is a fast and efficient way can be used in different scale analysis to improve the geological and geomorphological characterization of the Boquim Microregion and nearby regions.

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Keywords: Remote sensing, SRTM, directional filters, rose diagram, density maps. 1 INTRODUÇÃO

De acordo com Rosa (2005), as Geotecnologias compreendem o conjunto de tecnologias para aquisição, processamento e análise de informações georreferenciadas. As Geotecnologias são compostas por soluções em hardware e software que constituem ferramentas para tomada de decisões. Dentre estas, podem-se destacar os sistemas de informação geográfica e o sensoriamento remoto, que têm apresentado um rápido desenvolvimento e podem ser empregados em diversas áreas do conhecimento (e.g., Souza Filho & Crósta, 2003).

Sabendo que osfatores condicionantes das unidades geológicas são a mudança de litologia e a presença de estruturas, tais como lineamentos, falhas, dobras, estratificação e xistosidade, Soares & Fiori (1976) e Batista et al. (2014) afirmam que as características da rocha definem a permeabilidade e a resistência ao intemperismo e, consequentemente, a suscetibilidade à erosão. Neste sentido, estudos de processos erosivos, geomorfológicos e tectônicos podem ser realizados com base em parâmetros associados a padrões de drenagem e relevo, e dos seus respectivos lineamentos fotointerpretados (e.g., Strahler, 1952, 1957; Howard, 1967; Boyd & Schumm, 1995; Spitz & Schumm, 1997).

Estudos nesse enfoque metodológico são estratégicos em regiões marcadas por complexa diversidade lito-estrutural, como é o caso da Microrregião de Boquim, situada no sul do estado de Sergipe (Figura 1). Esta microrregião possui área de 1.896,4 Km², e abrange os municípios de Arauá, Boquim, Cristinápolis, Itabaianinha, Pedrinhas, Salgado, Tomar do Geru e Umbaúba. O acesso se dá pela rodovia BR-101.

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Figura 1. Localização da área estudada no sul do estado de Sergipe, compreendendo a Microrregião de Boquim. Modificado de Atlas SRH (2011).

Especificamente, essa área é caracterizada por unidades geológicas do embasamento cristalino (Barbosa & Dominguez, 1996), da Faixa de Dobramentos Sergipana (Brito Neves et al, 1978; D’el Rey Silva, 1992; Fuck et al., 1993) e dos sedimentos recentes do Grupo Barreiras (Schaller, 1969; Souza-Lima et al., 2002; Campos Neto et al., 2007) (Figura 2).

Nesse cenário, o presente estudo aborda técnicas de tratamento digital de imagem orbital com o objetivo de levantar dados e compreender, em detalhe, o comportamento geológico-geomorfológico da Microrregião de Boquim, a partir da interpretação de estruturas lineares de drenagem e relevo.

2 CONTEXTO GEOLÓGICO

A área de estudo é caracterizada, no setor central, por rochas do embasamento relacionadas ao Cráton do São Francisco (complexos Santa Luz, Salvador-Esplanada, Rio Real), além de rochas da Faixa Sergipana (Grupo Estância) inseridas nos setores extremo sul e extremo oeste, e rochas sedimentares neogenas do Grupo Barreiras, na porção leste (Figura 2).

Considerações acerca dessas unidades geológicas e eventos tectônicos são apresentadas a seguir.

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Figura 2. Mapa da área de estudo (modificado de CPRM, 2014, e Atlas SRH, 2011).

2.1 EMBASAMENTO GNÁISSICO

O embasamento gnáissico compõe a maior parte da área de estudo (c.f. Figura 2), e está associado ao domínio do Cráton do São Francisco, sendo uma ramificação do Bloco Itabuna-Salvador-Curaçá que se encontra bifurcado na altura do paralelo de Salvador, sentido nordeste, e se prolonga até as proximidades da Faixa de Dobramentos Sergipana, na região centro-sul do estado de Sergipe (Silva Filho et al., 1977; Mascarenhas & Sá, 1982; Oliveira Jr., 1990; Barbosa & Dominguez, 1996). Segundo Barbosa & Sabaté (2003), esta ramificação do bloco exibe um importante episódio de formação de crosta, conforme demonstram datações em rochas graníticas e granodioríticas que variam entre 3,1 e 2,2 Ga. A tectônica da área foi regida pela colisão dos blocos arqueanos Gavião, Itabuna-Salvador-Curaçá, Jequié e Serrinha durante o final do Ciclo Transamazônico (Paleoproterozoico).

Na área de estudo, a unidade do embasamento mais antiga compreende o Complexo Santa Luz, abrangendo augen gnaisse e ortognaisse (Oliveira, 2014). Este complexo é representado por uma faixa contínua e extensa de rochas cristalinas aflorando nos municípios de Tomar do Geru e Itabaianinha.

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O augen gnaisse, por vezes, se encontra metamorfizado na fácies xisto verde e, cerca de 60% dos afloramentos exibem características deformacionais com planos (Sn) de baixo ângulo de inclinação (Oliveira, 2014).

O ortognaisse é representado, em larga escala, por biotita ortognaisses de composição granodiorítica-granítica. Constata-se que, na sua porção mais setentrional, prevalece a composição granítica. Oliveira (2014) registrou a presença de um conjunto de migmatitos em diferentes estágios de fusão parcial expostos no extremo sul da área de estudo.

O Complexo Salvador-Esplanada apresenta o formato de uma cunha que se estreita em direção ao estado da Bahia. É composto por ortognaisses charnoenderbíticos, gnaisses kinzigíticos, rochas calciossilicáticas, metanoritos e biotita gnaisses migmatizados, bem como níveis espessos de quartzito (Santos et al., 2001). São rochas de cor cinza-esverdeado, granulação média, com foliação, em geral, bem marcada.

O Complexo Rio Real corresponde uma faixa descontínua SW-NE com escassos afloramentos de uma associação ortognáissica ácido-básica, marcada por um processo de migmatização (Oliveira, 2014), em função do recobrimento por espesso pacote sedimentar do Grupo Barreiras. Santos et al. (2001), por meio do uso de dados geofísicos, afirmam que falhamento com direção SW-NE pode representar uma linha de sutura entre os complexos Rio Real e Salvador-Esplanada. Ainda, segundo Santos et al. (2001), o Complexo Rio Real ocorre como janelas erosionais, com afloramentos mais expressivos localizados na Bahia.

Zircões de uma amostra de gnaisse da Pedreira Zoraide (município de Rio Real - BA) revelaram uma idade U-Pb (SHRIMP) de 2169±48 Ma (Silva, 2002). Esta idade é interpretada como a idade (Riaciana) de cristalização do magma que deu origem ao protólito do referido corpo, corroborando com os trabalhos de Oliveira Jr. (1990) e Barbosa & Dominguez (1996).

As rochas dos complexos Santa Luz, Salvador-Esplanada e Rio Real foram deformadas, segundo Barbosa & Sobaté (2003), em condições de metamorfismo de fácies anfibolito até xisto-verde no final do Ciclo Transamazônico. Este fato é corroborado com dados Rb/Sr de Silva Filho et al. (1977), que em rocha total obtiveram a idade de 1,75 Ga, correspondendo à fase final deste ciclo.

2.2 FAIXA DE DOBRAMENTOS SERGIPANA

As formações Lagarto e Palmares, pertencentes ao Grupo Estância, ocorrem na área de estudo, majoritariamente, nos setores oeste e extremo sul (Figura 2).

A Formação Lagarto compreende (i) siltitos e folhelhos vermelhos, com intercalações de arenitos vermelhos, (ii) arenitos vermelhos com discos de lama e clastos de carbonatos, e (iii) siltitos

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esverdeados com cristais de pirita. Com relação ao ambiente deposicional, esta unidade foi interpretada como uma planície de maré com exposições sazonais subaéreas (Santos et al., 2001).

A Formação Palmares é constituída por (i) arenitos líticos com lentes de conglomerado espaçadas, (ii) intercalações rítmicas de folhelhos, arenitos e siltitos, (iii) conglomerados polimíticos. Os contatos desta formação são, em grande parte tectônicos, com rochas do Complexo Santa Luz (Santos et al., 2001). Saes & Vilas Boas (1986) afirmam que as rochas foram depositadas em ambiente tectonicamente instável, provavelmente, sob a forma de leques aluviais retrabalhados em planícies costeiras.

Segundo Santos et al. (2001), na região estudada, a Formação Lagarto apresenta-se fracamente deformada, com registros de dobramentos suaves, além da preservação de estruturas sedimentares. No município de Tomar do Geru, onde a Formação Palmares aflora, a área encontra-se fraturada. De acordo com Saes & Vilas Boas (1986), este fato ocorre por conta de um ambiente tectonicamente instável de leque aluvial.

2.3 FORMAÇÕES SUPERFICIAIS CONTINENTAIS

O Grupo Barreiras ocorre nos setores nordeste e leste da área de estudo (Figura 2), sendo constituído por sedimentos terrígenos (cascalho, areia fina e grossa e níveis de argila), pouco ou não consolidados, de cores variegadas e estratificação irregular, normalmente indistinta (Schaller, 1969; Vilas Boas et al., 1996). Geralmente, formam planaltos ligeiramente inclinados em direção à costa, onde são comuns falésias inativas (Campos Neto et al., 2007).

3 MATERIAL E MÉTODOS

Para a realização da pesquisa, foi estabelecida uma rotina de processamento de imagem orbital, envolvendo o emprego de modelo digital do terreno (MDE), com consequente extração de drenagem, além da aplicação de filtros direcionais, extração de lineamentos de drenagem e relevo, bem como a produção de diagrama de rosetas e mapas de densidade.

Especificamente, empregou-se o MDE do SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), caracterizado por 30 metros de resolução espacial e obtido, gratuitamente, via o sítio <https://earthexplorer.usgs.gov/>. Esta imagem apresenta-se no sistema de coordenadas cartesianas bidimensionais UTM (Universal Transversa de Mercator), datum horizontal WGS-84, zona 24 sul.

A extração automática de drenagem foi feita no MDE do SRTM, a partir do aplicativo de software ArcGis 10.2. A rede de drenagem foi extraída utilizando-se a metodologia de Ros & Borga (1997). Esta metodologia consiste na combinação do reconhecimento de pixels côncavos como

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potenciais pontos de transmissão (Flow direction) na atribuição de um sentido de drenagem para cada célula do MDE, e a derivação posterior da rede de drenagem (Flow accumulation).

Os filtros direcionais aplicados na pesquisa são do tipo kernel 3x3, com diferentes azimutes (45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°), objetivando-se destacar os lineamentos e suas diferentes direções (Drury, 2001). Os dados obtidos através da técnica da filtragem direcional são fundamentais para a qualificação e quantificação das estruturas geológico-geomorfológicas, que são os principais fatores condicionantes da erosão (Batista et al., 2014).

Para a extração visual de lineamentos de relevo e drenagem, foi usada a metodologia desenvolvida por Chiang (1984, 1987) e, posteriormente, modificada para três etapas. Na primeira etapa, em ambiente SIG (Sistema de informação geográfica), foram carregadas as imagens devidamente filtradas do MDE do SRTM. Em seguida, foi observado o contexto regional, levando em conta os aspectos geológicos e geomorfológicos mais estáveis da área (Chiang, 1984). A escala de interpretação utilizada foi 1: 250.000. Na segunda etapa, os lineamentos, representados por vales, cristas retilíneas, falhas e outras estruturas, foram traçados. Chiang (1984) apresenta, em sua metodologia, o uso de lentes de aumento para a percepção das diferenças topográficas; os autores da presente pesquisa, todavia, adaptaram esta etapa feita em ambiente SIG, utilizando-se da alternância de escala para se obter a percepção necessária e distinguir tais diferenças topográficas. As escalas utilizadas nesta etapa variaram entre 1: 250.000 e 1: 100.000. Na última etapa, foi realizado o exame pontual de estruturas que levantaram dúvidas nas etapas anteriores, a partir da interpretação visual de estruturas lineares na escala 1: 75.000.

Após a compilação dos dados de estruturas lineares e da rede de drenagem, foi elaborada a análise estatística dos mesmos por meio da confecção de diagramas de roseta que indicam o número total de estruturas lineares em cada direção, a sua frequência e o seu comprimento acumulado (Reeves et al., 1983; Souza Jr., 1998).

Com a obtenção dos lineamentos e da drenagem, também foram estimadas as suas densidades, aplicando-se o estimador de densidade kernel presente na extensão Spatial Analyst do software ArcGis 10.2. Souza et al. (2013) explicam que o estimador de densidade desenha uma vizinhança circular ao redor da cada ponto amostral. Desta forma, é obtido um raio de influência e, assim, é aplicada uma função matemática que varia de 1 (na posição do ponto) a 0 (na fronteira da vizinhança). O valor final da célula do grid compreende a soma dos valores kernel sobrepostos e divididos pela área de cada raio de pesquisa (Silverman, 1986).

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4 RESULTADOS

4.1 DRENAGEM

A rede de drenagem na Microrregião de Boquim conta com 4850 canais perenes e intermitentes (Figura 3A). Os diagramas de roseta (Figura 3B) apresentam o comprimento absoluto e a frequência absoluta dos canais de drenagem.

Figura 3. (A) Drenagem da área de estudo, extraída automaticamente, e (B) respectivos diagramas de roseta acerca da frequência absoluta e do comprimento dos canais.

4.2 LINEAMENTOS

Com base na interpretação das imagens do MDE do SRTM filtrado (Figura 4), foi possível extrair manualmente 434 lineamentos de drenagem e relevo (Figura 5A). Os diagramas de roseta de frequência absoluta e de comprimento absolutos evidenciam o predomínio das estruturas lineares no sentido NE-SW (Figura 5B).

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Figura 4. Imagens do MDE do SRTM após a aplicação da filtragem direcional.

Figura 5. (A) Mapa de lineamentos interpretados a partir das imagens de MDE do SRTM filtrado, e (B) respectivos diagramas de roseta acerca da frequência absoluta e do comprimento absoluto.

4.3 MAPAS DE DENSIDADE

Foram elaborados mapas de densidade de drenagem e de lineamentos para a Microrregião de Boquim. Estes resultados estão apresentados, respectivamente, na Figura 6A e B.

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Figura 6. Mapas de densidade de drenagem (A) e de lineamentos (B).

5 DISCUSSÃO

De acordo com os resultados obtidos, observa-se que o comportamento da drenagem é variável e pouco orientado dentro da Microrregião de Boquim, sendo que o principal padrão dos canais é o dendrítico (Figura 3A).

Nas regiões onde ocorrem as rochas do embasamento, o número de drenagens é maior, uma vez que tais rochas apresentam pouca permeabilidade (c.f. Soares & Fiori, 1976). A Figura 3B apresenta os diagramas de roseta com duas direções predominantes. A direção principal, NW-SE, representa os fatores geomorfológicos exógenos e a direção secundária, NE-SW, está ligada à condicionante geológica retratada por fraturas e falhas. De acordo com Cristofoletti (1980) e Zink (2003), o peso do fator geomorfológico na drenagem é maior que o geológico. No caso do diagrama de roseta de lineamentos (Figura 5B), a componente geológica direção é retratada proeminentemente pela direção SW-NE, a partir da interpretação visual das feições lineares do terreno via imagens do MDE do SRTM (Figura 5A).

Braga et al. (2005) afirmam que o cruzamento de produtos oriundos do Sensoriamento Remoto e Geoprocessamento pode caracterizar de forma satisfatória uma região. Seguindo este conceito, optou-se pela integração dos mapas aqui gerados e análise setorizada da Microrregião de Boquim.

O setor sul, formado pelos municípios de Tomar do Geru e Cristinápolis, é caracterizado pela diversidade geológica e por altas densidades de drenagem e lineamentos (Figura 6), principalmente no extremo sul dos municípios. As unidades litológicas caracterizadas por alta densidade de drenagem

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e relevo pertencem aos complexos Rio Real, Santa Luz e Salvador-Esplanada, que foram deformadas no Paleoproterozoico. Na região central do município de Cristinápolis, nota-se um abrandamento da densidade de lineamentos (Figura 6A) devido à presença de rochas sedimentares do Grupo Barreiras (Figura 2) que, de acordo com Santos et al. (2001) e Vilas Boas et al. (1996), não sofreram deformações significativas durante o Neogeno.

Os municípios de Arauá, Itabaianinha, Pedrinhas e Umbaúba compõem o setor central que, por sua vez, é marcado por densidade de drenagem e relevo heterogênea. Destaca-se a região sul do município de Itabaianinha, caracterizada por alta densidade de lineamentos e drenagem, refletindo a ocorrência de rochas do embasamento (complexos Santa Luz e Salvador-Esplanada). Adicionalmente, o setor central da área de estudo também é marcado por grande recobrimento superficial de rochas sedimentares do Grupo Barreias. Este recobrimento é verificado, principalmente, na região dos municípios de Arauá e Pedrinhas, corroborado pelo decréscimo de densidade de lineamentos de drenagem e relevo (c.f. Figura 6B), em função da maior permeabilidade das rochas do Grupo Barreiras.

O setor norte da Microrregião do Boquim é constituído pelos municípios de Boquim e Salgado. A região centro-sul deste setor apresenta rochas do embasamento (Figura 2) e, consequentemente, altas taxas de drenagem e estruturas lineares decorrentes de intensos eventos deformacionais ocasionados pelo choque dos blocos Arqueanos do Cráton São Francisco no final do Ciclo Transamazônico. A parte norte deste setor, por sua vez, abrange o município de Salgado e o domínio do Grupo Barreiras, sendo caracterizado, de forma geral, por baixas densidades de drenagem e lineamentos (c.f. Figura 6), exceto na porção noroeste onde afloram o Complexo Esplanada e a Formação Lagarto (Grupo Estância) da Faixa de Dobramentos Sergipana, criando uma auréola positiva de densidade de lineamentos.

6 CONCLUSÕES

O uso integrado de dados do MDE do SRTM e de técnicas de Geoporcessamento se mostrou uma importante ferramenta para a caracterização das estruturas lineares e da drenagem na Microrregião de Boquim. Com base na metodologia usada, foi extraído um total de 4850 canais de drenagem, além de interpretados 434 lineamentos (de relevo e de drenagem) na área estudada.

O critério de variabilidade da permeabilidade de diferentes rochas torna evidente que o aumento da densidade de drenagem está ligado às condições litológicas e estruturais da região. Especificamente, na região dos municípios de Tomar do Geru, Itabaianinha e Boquim, onde se concentram as maiores densidades de drenagem, observa-se que os eventos deformacionais que

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ocorreram nas rochas do embasamento, bem como suas características litológicas, são os fatores condicionantes para a elevação da densidade de drenagem.

De acordo com os diagramas de rosetas, os lineamentos possuem direção preferencial SW-NE e estão de acordo com a literatura (e.g., Santos et al., 2001). A maior densidade de estruturas lineares ocorre nos setores sul, oeste e norte, onde a exposição ou ocorrência de rochas do embasamento e da Faixa de Dobramentos Sergipana é predominante, refletindo a compartimentação tectônica estruturada afetada por eventos deformacionais no paleo e neoproteozoico.

Para fins geológicos e geográficos, os resultados aqui obtidos podem auxiliar o entendimento dos processos geológicos e geomorfológicos presentes na área de estudo numa escala de maior detalhe (e.g. Oliveira Jr., 1990; Oliveira, 2014; Santos et al., 2001). A metodologia aplicada neste estudo de caso compreende um meio rápido e eficaz de geração de dados e mapas para investigações de cunho geológico dessa microrregião e áreas das adjacências.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem o apoio institucional da Universidade Federal de Pernambuco e ao CNPq por conceder bolsa de doutorado ao primeiro autor.

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