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INSTITUTO DE AGRONOMIA - DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE GEOLOGIA
LEVANTAMENTO ESTRUTURAL APLICADO POR
IMAGEAMENTO E SENSORIAMENTO REMOTO
NA FOLHA DE ITAGUAÍ - RJ
GUSTAVO GROSSI ROBERTO
Orientador: Prof. Dr. Fernando Machado de Mello
Monografia submetida como requisito parcial para obtenção do grau de Geólogo.
UFRRJ
Dezembro de 2010
Obra para Consulta
2
1 – ROBERTO, GUSTAVO GROSSI
Levantamento Estrutural Aplicado por Imageamento e Sensoriamento
Remoto na Folha de Itaguaí - RJ
Curso de Geologia / Departamento de Geociências Instituto de Agronomia / Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro – UFRuralRJ [Seropédica] Ano 2010
Trabalho de Graduação
Monografia
Área de Concentração: Sensoriamento Remoto, Geologia Estrutural e Análise Ambiental
Obra para Consulta
3
INSTITUTO DE AGRONOMIA - DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE GEOLOGIA
Gustavo Grossi Roberto
Monografia APROVADA EM _____/_____/______ ( ___ de dezembro de 2010)
__________________________________________ Prof.Dr. Fernando Machado de Mello (UFRuralRJ)
(Orientador)
(Banca Examinadora)
__________________________________________ Décio Tubbs Filho (UFRuralRJ)
__________________________________________ Gustavo Mota de Sousa (UFRuralRJ)
UFRRJ
Dezembro de 2010
Obra para Consulta
4
AGRADECIMENTOS
Seria impossível listar em breves palavras todas as pessoas, seres ou
estruturas, que de alguma forma, escalaram essa montanha em minha
companhia.
Minha mãe, Maria Inês Guerra Grossi, onipresente, praticamente tão
Geóloga quanto eu. Sonhadora incansável e crítica presente. Pai, José Félix
Roberto, ouvido sábio em momentos turbulentos e companheiro fiel em horas
de alívio. Irmão, Felipe Grossi Roberto, amigo inseparável.
Vó Maria José Guerra Grossi, matriarca serena e confiante,
acompanhada de um Luar eterno e carinhoso em meio às estrelas. Família
indispensável. Aos tios e primos, espectadores ansiosos dessa jornada.
Amigos... aos que foram, aos que serão e aos que são. Alex Chavier
Silva, de tempos primordiais. Lara Carneiro Matos, amiga leal e Geóloga de
talento. Ao passado ouropretano e raízes espeleológicas, que me abriram um
sorriso geológico de que quem vê e compreende.
Ao orientador e amigo Profº. Fernando Machado de Mello, pelas horas
de dedicação.
Ao ensino público e gratuito, direito de todos.
Obra para Consulta
5
"Para o homem consciente só há um dever:
procurar a si mesmo, afirmar-se em si
mesmo e seguir sempre adiante o seu
próprio caminho, sem se preocupar
com o fim a que isso possa conduzí-lo."
Hermann Hesse
Obra para Consulta
6
ÍNDICE
RESUMO............................................................................................................ 9 ABSTRACT ...................................................................................................... 10 1. INTRODUÇÃO .......................................................................................... 11
1.1. Localização e Vias de Acesso ........................................................... 11 1.2. Materiais e Métodos ........................................................................... 13 1.3. Objetivos ............................................................................................ 13
2. ASPECTOS FISIOGRÁFICOS .................................................................. 15 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................... 19
3.1. Geologia Regional.............................................................................. 19 3.2. Geologia Estrutural ............................................................................ 21
4. GEOLOGIA LOCAL .................................................................................. 25 4.1. Complexo Rio Negro .......................................................................... 26 4.2. Suíte Serra das Araras ....................................................................... 27 4.3. Unidade Colúvio-Aluvionar ................................................................. 28 4.4. Geologia Estrutural ............................................................................ 29
5. SENSORIAMENTO REMOTO .................................................................. 32 5.1. Uso no levantamento de recursos naturais ........................................ 32
6. INTERPRETAÇÃO DAS IMAGENS GERADAS ....................................... 34 6.1. Composição RGB .............................................................................. 35
6.1.1. Composição 3 – 2 – 1 ................................................................. 37 6.1.2. Composição 4 – 5 – 7 ................................................................. 38 6.1.3. Composição 5 – 3 – 1 ................................................................. 39
6.2. Razão entre Bandas .......................................................................... 40 6.2.1. Razão 4/5 – 4/2 – 4/7 .................................................................. 40 6.2.2. Razão 5/7 – 4/3 – 4/1 .................................................................. 41
6.3. Modelo Digital de Terreno .................................................................. 43 6.4. Sombreamento Direcional .................................................................. 44 6.5. Filtros Direcionais............................................................................... 47 6.6. Principais Componentes .................................................................... 48 6.7. Principal Componente 1 (PC1) .......................................................... 49 6.8. Análise Estrutural ............................................................................... 50
7. ENTORNO DE SEROPÉDICA–RJ E IMPLICAÇÕES AMBIENTAIS ........ 57 CONCLUSÕES ................................................................................................ 59 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................ 61 ANEXOS .......................................................................................................... 66
Lista de Abreviações .................................................................................... 67
Obra para Consulta
7
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1: Articulação geográfica das cartas, área de estudo em destaque. ..... 12
Figura 2: Principais vias de acesso à área de estudo ...................................... 12
Figura 3: Mapa destacando principais feições geomorfológicas e geológicas
dos riftes terciários da região costeira do sudeste do Brasil ............................ 16
Figura 4: Perfil morfo-estrutural interpretado do Rifte do Paraíba do Sul (Gráben
de Taubaté) e do Rifte Litorâneo (Sub-Gráben de Paraty) ............................... 17
Figura 5: Imagem de satélite do Gráben da Guanabara .................................. 18
Figura 6: Porção continental da plataforma sul-americana .............................. 19
Figura 7: Esboço do mapa geológico – tectônico do estado do Rio de Janeiro.
Extraído de Silva et al. (2003). ......................................................................... 20
Figura 8: Esboço estrutural do Cinturão Paraíba do Sul .................................. 22
Figura 9: Croquis ilustrativos de famílias de juntas sistemáticas ...................... 23
Figura 10: Direção dos esforços obtidos, relacionados à transcorrências e
distensões, com compressão local NW-SE e extensão local NE-SW .............. 24
Figura 11: Trecho do mapa geológico do RJ.................................................... 25
Figura 12: Foto de afloramento em Japeri-RJ .................................................. 26
Figura 13: Foto de monzogranito com aspecto bandado, em Japeri-RJ. ........ 27
Figura 14: Figura de colinas aplainadas e os depósitos aluvionares ............... 28
Figura 15: Plano de falha com direção indicada aproximada E-W ................... 30
Figura 16: Foto mostrando foliação principal, com caimento para NE ............ 30
Figura 17: Composição 3 – 2 – 1, cena 217/76, satélite Landsat 7 . ................ 37
Figura 18: Composição 4 – 5 – 7, cena 217/76, satélite Landsat 7. ................ 38
Figura 19: Composição 5 – 3 – 1, cena 217/76, satélite Landsat 7 . ................ 39
Figura 20: Razão 4/5 – 4/2 – 4/7, cena 217/76, satélite Landsat 7 . ............... 41
Figura 21: Razão 5/7 – 4/3 – 4/1, cena 217/76, satélite Landsat 7 . ................ 42
Figura 22: Modelo digital de terreno e SRTM, cena 217/76, Landsat 7. .......... 43
Figura 23: Modelo digital de terreno e composição 4 – 5 – 7 ,cena 217/76,
satélite Landsat 7. ......................................................................................... 44
Figura 24: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento
direcional. ......................................................................................................... 45
Obra para Consulta
8
Figura 25: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento
direcional. ......................................................................................................... 45
Figura 26: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento
direcional .......................................................................................................... 46
Figura 27: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento
direcional. ......................................................................................................... 46
Figura 28: Imagem com filtro direcional S30°W, realçe de estruturas NW. ...... 47
Figura 29: Principais descontinuidades transversais na região do Rifte
Continental do Sudeste Brasileiro. ................................................................... 48
Figura 30: PC1 das bandas 3, 4 e 5. ................................................................ 49
Figura 31: Principais elementos estruturais na área de estudo. ....................... 51
Figura 32: Cartograma de intensidade de lineamentos estruturais .................. 52
Figura 33: Exemplos de integração em ambiente tridimensional .................... 55
Figura 34: Riftes (cinza) Cenozóicos e esforços transtensionais ..................... 56
Figura 35: Fotografia do local, mostrando o nítido abandono do lixo que não
recebe nenhuma seleção ou tratamento (Abril de 2010). ................................. 58
Obra para Consulta
9
RESUMO
Esta monografia propõe uma metodologia de levantamento de possíveis
lineamentos estruturais mascarados através de técnicas de sensoriamento
remoto, tendo como área alvo a região compreendida na Folha Itaguaí (SF 23 –
Z – A - VI), com especial atenção à Bacia do Rio Guandu.
O reconhecimento de prováveis lineamentos estruturais, fraturas e juntas
e os padrões em que estão dispostas além de outras relações que estas
possam apresentar, podem fornecer valiosas informações sobre uma região
em estudo.
Além disso, este trabalho também objetiva identificar as imagens, bem
como as técnicas empregadas no desenvolvimento das mesmas, que melhor
expressam estes lineamentos. Para elaborar estes produtos, foram utilizadas
imagens do satélite Landsat ETM+.
Após o reconhecimento destes lineamentos, foi realizada uma análise
estrutural e uma relação temporal entre os campos de tensão e as estruturas
geradas por eles, comparando dados produzidos em outros trabalhos, que
foram revisados para o presente relatório.
A relação espacial entre o controle hidrológico no Sub-Gráben do
Guandu-Sepetiba, inserido no Gráben da Guanabara, e os lineamentos NE do
embasamento, falhas de transferência e falhas de borda da Província
Mantiqueira não são completamente compreendidos. A aplicação de
imageamento digital sobre determinadas áreas tem mostrado importantes
resultados no arcabouço geodinâmico e sua significância no controle
hidrológico-estrutural. Nesta área, a interpretação de imagens Landsat 7 e
MDE (Modelo Digital de Elevação), aliados com a revisão bibliográfica e dados
de campo, mostram que o Rio Guandu e seus tributários estão instalados ou ao
longo de zonas de cisalhamento NE, ou zonas secundárias de direção NW, que
consistem em ramificações de uma zona de cisalhamento possivelmente ligada
a zonas de transferência. Tal informação representa um importante passo no
entendimento da arquitetura crustal da região e seus possíveis problemas,
além de mostrar como as técnicas de sensoriamento remoto podem ser úteis
ferramentas, na identificação de lineamentos estruturais em áreas complexas.
Obra para Consulta
10
ABSTRACT
This monograph propose a methodology of structural lineaments survey
through remote sensing techniques on Itaguaí Map (SF 23 – Z – A - VI),
specially in Guandu-Sepetiba Subgráben (SGGS).
The recognition of structural lineaments, fractures, the pattern of joints which
they are disposed and other relationships, could provide valuable information
about a region.
Althoug, this report propose identify the best images, and the techniques
used in their development, to identify that structures. Landsat 7 imagery were
used to elaborate these products.
After lineaments recognition, a structural analysis were perfomed, and a
temporal relationship between stress and linked structures generate by them,
comparing data from others papers.
Guandu Basin is the most important supplier of metropolitan region of
Rio de Janeiro city. The spatial relationship between the hydrologic control in
Guandu Sub Graben of the GG and the crustal scale NE lineaments of the
basement (Mantiqueira Province) is not completely understood. The application
of digital imaging over an area in the has shown important results on the
structural framework and its significance as structural hydrologic . In this area
the interpretation of fused LANDSAT 7-TM and DEM (Digital Elevation Model)
images coupled with field papers reviews and field data have shown that the
Guandu River and his tributaries are settled along NW-trending subsidiary
shear zones that consist of ramifications of the largest NE crustal shear zones.
Such observation is an important step in the study of the crustal geodynamics of
the region and its possible problems shows how the techniques of remote
sensing can be an useful tool to the strutural lineaments in complex areas.
Elaborate research studies like this, are very usefull on environmental
and natural resources administration and urban planning.
Obra para Consulta
11
1. INTRODUÇÃO
O estudo que compreende o presente trabalho envolvendo as áreas de
geologia estrutural, sensoriamento remoto, geoprocessamento e com
aplicações em geologia ambiental, abrange principalmente o município de
Seropédica, região metropolitana da cidade do Rio de Janeiro-RJ, a UFRRJ,
principal ponto de referência, além de boa parte de Japeri e Queimados-RJ.
Pretende-se neste trabalho realizar o levantamento de possíveis
lineamentos estruturais e conjunto de fraturas a partir de imagens, de satélite
Landsat 7, MDT, sombreamentos e filtros direcionais além de levantamento
geológico-estrutural, associados a ferramentas de sensoriamento remoto, na
área da Folha Itaguaí (SF23 – Z – A – VI), com destaque para a área de
Seropédica-RJ e com implicações ambientais, focadas na localização de
depósitos de resíduos.
Esta região necessita de maiores investigações geológicas, visto que a
espessa cobertura quaternária, muitas vezes, impede a visualização de
estruturas em campo. Além disso, a Bacia do Guandu representa hoje o
principal fornecedor de água da região metropolitana da cidade do Rio de
Janeiro e, em seu controle de drenagem, o condicionamento estrutural é
evidente.
Inserida neste contexto, a elaboração de mapas geológico-estruturais é
parte fundamental no desenvolvimento de material técnico aos gestores e a
todos os outros segmentos envolvidos nestas questões.
A partir de mapas e imagens de satélite, é possível fazer análises
estruturais aplicadas a avaliações de risco e susceptibilidade de uma
determinada área, tendo como parâmetros aspectos físicos, econômicos e
sociais. Tais medidas permitiram dimensionar com melhor precisão os
possíveis riscos, custos, e suscetibilidade a riscos.
1.1. Localização e Vias de Acesso
A área abrange toda a parte superior direita da Folha de Itaguaí (SF23-
Z-A-VI), na escala 1: 100.000 do IBGE entre as coordenadas geográficas
Obra para Consulta
12
22°30/23°00’ S e 43°30’/44°00’ W (Figura 1).
As principais vias de acesso à área de estudo são a BR – 116 (Via
Dutra) que cortam toda a área transversalmente de leste a oeste, bem como a
antiga estrada Rio - São Paulo, BR- 465 que atravessa o município de
Seropédica-RJ e as vias de acesso secundárias, pavimentadas ou não, ligando
a estrada principal aos povoados e bairros existentes nas adjacências da
região. (Figura 2)
Figura 1: Articulação geográfica das cartas, com a área de estudo em destaque. (modificado de CPRM, 2007).
Figura 2: Principais vias de acesso à área de estudo. Modificado do DNIT (2009).
Obra para Consulta
13
1.2. Materiais e Métodos
O trabalho teve início com levantamento e revisão da bibliografia
disponível sobre os aspectos geológicos da região, como a evolução tectônica,
geologia estrutural e outros trabalhos relevantes de caráter ambiental.
Dando suporte ao trabalho, foram usadas imagens de satélites, que
auxiliaram nas saídas de campo, no reconhecimento de estruturas locais a
partir de outras estruturas de escala regional.
Finalmente, a partir de dados gerados em campo, foi confeccionado o
presente relatório, e com auxilio de softwares de sensoriamento remoto, edição
de imagens, e programas de geoprocessamentos, as imagens de satélites
foram processadas, conforme o objetivo deste trabalho, em escritório.
Foram utilizadas imagens de satélite SRTM 90m, NASA para extrair as
principais feições lineares.
Os materiais e programas usados durante a elaboração do relatório
foram:
GPS (Global Position System);
Bússola tipo Brunton;
Imagens de satélite Landsat 7, cena 217/076, 2003;
Mapa geológico do Estado do Rio de Janeiro, 2007 (CPRM);
Software ENVI®4.5 e Corel Draw 12.0
1.3. Objetivos
Ao elaborar este trabalho, vários foram os objetivos traçados durante o
seu desenvolvimento.
Com este relatório, propõe-se como objetivo principal, verificar através
da elaboração de imagens de satélites com auxilio de softwares de
sensoriamento remoto, quais as composições que são de melhor aplicação ao
levantamento de lineamentos estruturais e outros estudos relativos ao campo
da geologia estrutural.
Além disso, também objetivo secundário, derivado deste principal, o
desenvolvimento de novos dados, que possam porventura servir de suporte a
Obra para Consulta
14
futuros estudos, sejam eles de gestão territorial, avaliação ambiental ou
geológico, uma vez, que área de estudo abrange a Bacia do Guandu,
importante fonte de captação de água da região metropolitana da cidade do Rio
de Janeiro.
Obra para Consulta
15
2. ASPECTOS FISIOGRÁFICOS
A série de grábens de idade cenozóica que ocorre na região Sudeste do
Brasil, desde o Paraná até o norte do Rio de Janeiro, incluindo a presente área
de estudo, tem sido bastante estudada por pesquisadores de Geociências.
Denominações diversas têm sido utilizadas para nomeá-las coletivamente:
Sistema de Riftes da Serra do Mar (Almeida, 1976), Sistema de bacias
tafrogênicas do Sudeste Brasileiro (Melo et al. 1985) e Rift Continental do
Sudeste do Brasil (Riccomini, 1991). Sua área de ocorrência coincide com a
extensão da Serra do Mar e com a Serra da Mantiqueira.
A evolução geomorfológica no Sudeste brasileiro é resultado,
principalmente, de um processo iniciado durante o Mesozóico, de separação do
supercontinente Gondwana, devido a um regime distensivo. Esse regime foi
responsável por um soerguimento regional, no Mesozóico-Paleogeno, seguido
de grandes desnivelamentos de blocos através de falhas predominantemente
NE responsáveis pela individualização das serras ancestrais do Mar e da
Mantiqueira e pela geração dos grábens terciários (Hasui et al. 1998).
No Neogeno-Quaternário houve a compartimentação da região em
grandes domínios morfológicos com características transpressivas,
transtensivas ou extensionais. Os processos exogenéticos que atuaram no
Cenozóico deixaram suas marcas na paisagem através das feições erosivas e
sedimentares, além das características morfoestruturais e morfotectônicas
segundo Coelho Netto et al., 1994 e Coelho Netto, 1999 (Figura 3).
Obra para Consulta
16
Figura 3: Mapa destacando principais feições geomorfológicas e geológicas dos riftes terciários da região costeira do sudeste do Brasil. Fonte: Zalan. 2005.
O registro de imponentes escarpamentos com desnivelamentos, por
vezes superiores a 2.000m, alternados com depressões e bacias sedimentares,
reflete uma marcante influência da tectônica na compartimentação do relevo do
estado do Rio de Janeiro incluindo a região de estudo. Essa tectônica ligada ao
rifteamento continental da borda do sudeste brasileiro, com maior intensidade
entre o Cretáceo e o Terciário Inferior (Almeida, 1976), mas com reflexos em
uma neotectônica recente, registrados até o Quaternário (Ricomini, 1989).
As rochas das falhas reativadas e mesmo das zonas de cisalhamento
antigas, devido à baixa resistência à erosão diferencial, controlam o traçado da
rede de drenagem. Em adição, Ricomini et al. (1989) descrevem evidências de
falhamento tectônico em camadas sedimentares de idade pleistocênica ou até
mesmo mais novas.
O gráben da Guanabara formou-se no Paleoceno no interior do Planalto
Atlântico. Nessa ocasião este se estendia bem mais para sudeste. O recuo
erosivo de suas escarpas durante meia centena de milhões de anos fez com
que se aproximasse da borda sul do gráben, desfazendo-a em morros e serras
Obra para Consulta
17
que constituem os Maciços Litorâneos. Este gráben foi analisado
estruturalmente por Ferrari (1990, 2001), sendo posteriormente subdividido
Zalán (2005) nos sub-grábens da Baía da Guanabara, Guandu-Sepetiba e
Paraty; separados por um divisor de águas (Zona de Transferência Tinguá-
Tijuca) e pela região em ilhotas que separam as baías de Sepetiba e da Ilha
Grande (Zona de Acomodação de Ilha Grande-Sepetiba). O perfil dos grábens
é invariavelmente assimétrico com a borda falhada sempre próxima a Serra do
Mar, com desnível variando de 1 200 m – 2 200 m. O estilo tectônico em
dominó é reconhecido em perfis (Figuras 4 e 5).
Figura 4: Perfil morfo-estrutural interpretado do Rifte do Paraíba do Sul (Gráben de Taubaté) e do Rifte Litorâneo (Sub-Gráben de Paraty). Perfil típico de tectônica dominó, ambos grábens assimétricos com bordas falhadas a norte (nas serras da Mantiqueira e do Mar, respectivamente). Por uma questão de simplificação, nem todas as falhas do mapa foram indicadas no perfil. Linha vermelha representa uma interpretação da atitude atual da Superfície de Aplainamento Japi, segundo Zalan (2005).
Obra para Consulta
18
Figura 5: Imagem de satélite (Landsat 7, S-23-20_2000.sid, webpage Nasa Applied Sciences Directorate) com a interpretação estrutural detalhada do Gráben da Guanabara; subdividido em sub-grábens da Baía, Guandu-Sepetiba e Paraty, pelas Zona de Transferência Tinguá-Tijuca e Zona de Acomodação de Ilha Grande-Sepetiba, segundo Zalan, 2005.
Estudos desenvolvidos na região sudeste indicam uma superfície de
aplainamento, sendo identificada como Superfície do Japi (Almeida, 1964 e
1976) identificado ao norte da área adjacente a região em pauta.
Estas depressões tectônicas foram preenchidas por sedimentos
normalmente eocênicos-miocênicos (Melo et al., 1985), que não chegam a
alcançar 1000 m de espessura na Bacia de Taubaté, a maior delas. Sua fácies
sedimentar é típica de bacias intermontanas (predominânciade fanglomerados
e ambiente fluvial a lagos rasos), refletindo alta energia oriunda da criação
constante de relevos pela movimentação vertical diferencial das montanhas
circundantes. (Hackspacher et al. (2003) apontam para um soerguimento
acentuado a partir de 10 Ma até o Plioceno relacionado a reativações
tectônicas. Sugere-se que tal movimento possa ter sido o gerador do Gráben
do Rio Santana, calha tectônica desenvolvida imediatamente ao norte do
Gráben da Guanabara.
Obra para Consulta
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3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1. Geologia Regional
A Plataforma Sul-Americana tem aproximadamente 15 milhões de km2 e
cerca de 40% dessa área está exposta e é representado por 3 escudos pré-
Cambrianos: os escudos da Guiana, Brasil - Central (Guaporé) e Atlântico
(Figura 6).
Figura 6: Porção continental da plataforma sul-americana, modificado de Almeida et al .(1976).
A Província Mantiqueira (Almeida et al. 1981), é constituída de um
sistema orogênico complexo, reunidos sob a denominação de Brasiliano / Pan
– Africano. Os terrenos presentes (em predominância) podem ser reunidos em:
A - Embasamento Arqueano e / ou Paleoproterozóico mais velho que 1,7
Ga;
B - Seqüências metassedimentares depositadas em bacias intracontinentais
Paleoproterozóicas a Mesoproterozóicas;
C- Seqüências metassedimentares e metavulcano – sedimentares
Neoproterozóicas que incluem seqüências de margem passiva (abertura
oceânica), seqüências relacionadas ao fechamento de oceanos (bacias
Obra para Consulta
20
de ante – arco e retro – arco) e ao estágio da colisão continental (bacias
molássicas e de antepaís);
D- Granitóides Neoproterozóicos pré – colisionais, gerados em arco
magmático intra – oceânico ou de margem continental ativa, portanto
contemporâneos ao processo de subducção;
E- Granitóides Neoproterozóicos sincolisionais;
F- Coberturas Neoproterozóico – Cambrianas associadas a bacias tardi –
orogênicas e magmatismo pós – colisional.
Os processos relacionados acima, denominados de Orogênese Brasiliana,
ocorridos entre 880 Ma. e 520 Ma., foram subdividos por Silva (2001) em
Brasiliano I, Brasiliano II e Brasiliano III, devido a longa duração desta colagem.
O Cinturão Paraíba do Sul (CPS) (Ebert 1955, 1968) ou Faixa (ou
Cinturão) Ribeira (Almeida et al. 1973) no Estado do Rio de Janeiro,
compreende um segmento com orientação NE-SW deformado e metamorfizado
no Neoproterozóico, sendo constituído por rochas ígneas e metamórficas de
alto-grau,que bordejam a extremidade SE do Cráton São Francisco (CSF)
(Silva et al. 2003) (Figura 7).
Figura 7: Esboço do mapa geológico – tectônico do estado do Rio de Janeiro. Extraído de Silva et al. (2003).
Obra para Consulta
21
3.2. Geologia Estrutural
No arcabouço tectônico da Faixa Paraíba do Sul três padrões de
lineamentos estruturais principais são reconhecidos: NE-SW, NW-SE, e E-W.
Os dois primeiros padrões são considerados os mais importantes e
representam descontinuidades pré-existentes no embasamento da bacia, que
foram reativadas sucessivamente durante a sua evolução e podem
corresponder a falhas simples ou extensas zonas de falhas (comprimento de
centenas de km e largura de poucas dezenas de km), por vezes associadas à
estruturas em flor, dobras e falhas reversas escalonadas ou grandes falhas
normais. Cabe salientar que as direções estruturais NW e NE são as que
apresentam o mais alto índice de concordância entre os elementos dos mapas
gerados por diferentes fontes de dados, enquanto as demais direções
apresentam índices baixos. Durante a ruptura continental do Gondwana,
ocorrida no Juro-Cretáceo, o padrão estrutural NW sofreu reativação, enquanto
o padrão NE, encontrado no embasamento adjacente e relacionado com
movimentação normal, não teria sido reativado e, ao contrário do padrão NW,
não estaria associado à colocação de diques básicos (Zalán et al., 1987). No
embasamento pré-Cambriano ressaltam-se lineamentos com direções
estruturais dominantes NE e NNE e direções isoladas NW.
A geologia estrutural da área assim como ao longo da Faixa Ribeira-
Paraíba do Sul é composta por diversos tipos de macro e micro estruturas.
As macroestruturas são diversas, estrutura em flor (Figura 8), sistemas
de sinformes e antiformes e aquelas associadas a intrusões que afetaram toda
região. Foliação principal (Sn) apresenta caimento principalmente para NW e
algumas medidas para nordeste. Falhas foram identificadas por análise de foto
aérea e em campo e possuem na maior parte das vezes trend NE e algumas
falhas NW todas condicionadas por drenagens (ex: Rio Guandu). Além destas,
grandes diáclases foram mapeadas e descritas de vários tamanhos e famílias.
Obra para Consulta
22
Figura 8: Esboço estrutural do Cinturão Paraíba do Sul (CPS) no Estado do Rio de Janeiro (Modificado de Machado & Demange 1994 e Silva et al. 2000).
Hartwig & Ricomini (2009), fizeram um levantamento sistemático de
medidas de um conjunto amplo de falhas, fraturas e juntas na região da Serra
dos Órgãos no estado do Rio de Janeiro. Neste trabalho os autores,
subdividiram essas medidas em famílias, conforme a direção e freqüência de
cada uma destas. Das oito classes possíveis, as famílias NE-SW, NW-SE, E-W e
WNW-ESE representam 90% das estruturas medidas pelos autores (Figura 9).
Obra para Consulta
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Figura 9: Croquis ilustrativos das relações identificadas entre as famílias de juntas sistemáticas
de direções NE-SW, NW-SE, WNW-ESE e NNE-SSW (Hartwig & Ricomini, 2009).
Salvador (1994), realizou um levantamento estrutural na região entre os
municípios de Itatiaia (RJ) e Cruzeiro (SP). A autora fez uma análise estrutural
mais apurada das estruturas, como falhas/fraturas e juntas, e verificou a
relação temporal entre estas, num cenário neotectônico. Através de relações
de campo e análise de estereogramas, foi possível dividir essas estruturas em
duas classes geocronológicas: estruturas geradas/reativadas durante o
Cenozóico e numa fase neotectônica. Além disso, determinou os campos de
tensão atuantes e as estruturas produzidas em cada regime, que variou entre
fases extensionais, transcorrentes e compressivas (Figura 10).
Obra para Consulta
24
Figura 10: Direção dos esforços obtidos, relacionados à transcorrências e distensões, com compressão local NW-SE e extensão local NE-SW. 1- embasamento pré-cambriano; 2- rochas alcalinas (MPQ- Maciço de Passa-Quatro, MIT- Maciço de Itatiaia); 3- sedimentos da Formação Resende; 4- sedimentos quaternários; 5- falha, falha inferida; 6- principais localidades (IT- Itatiaia, CR- Cruzeiro); 7- Barragem do Funil; 8- Rio Paraíba do Sul; 9- direções de esforços compressivos (Modificado de Salvador,1994).
Obra para Consulta
25
4. GEOLOGIA LOCAL
O levantamento realizado na área de estudo (Figura 11), foi realizado
com fins de reconhecimento geral da região que é composta em grande parte
por depósitos de planície aluvionar (60%), que estão situados na maioria das
vezes em cotas inferiores ou iguais a 40 metros. Os outros 40% área são
compostos por maciços rochosos que estão alinhados conforme a estrutura
regional NE-SW.
Figura 11: Trecho do mapa geológico do RJ retirado do mapa da CPRM-2007 destacando a área em estudo.
Nos levantamentos de campo foi possível a identificação de 3 tipos
litológicos, representados pelos granitos do Complexo Rio Negro, granitos da
Suíte Serra das Araras e uma cobertura colúvio-aluvionar da Formação
Piranema. Estas unidades serão melhores descritas a seguir.
22°30’ / 43°30’
23º00’/44º00’
Obra para Consulta
26
4.1. Complexo Rio Negro
O Complexo do Rio Negro é constituída por uma associação de rochas
gnáissicas a migmatíticas, de características híbridas, representados seja por
litotipos de alto grau metamórfico, seja, por variados litotipos ígneos. Desta
forma, são variadas as estruturas relacionadas ao processo de migmatização
identificados na área.
As rochas de alto grau metamórfico foram descritas na maior parte por
rochas gnáissicas com acentuado bandamento que variam em bandas de
menos de 2 centímetros até mais de 50 cm, com uma de alternância de cores
claras e escuras sucessivas e sem padrão no tamanho (Figura12).
Figura 12: Foto de afloramento em Japeri-RJ, rocha de característica híbrida (migmatito), com litotipos metamórficos de alto grau e variados litotipos ígneos intercalados.
O bandamento de cor clara (branca) é constituído principalmente por
minerais félsicos (quartzo, plagioclásio e muscovita) e o bandamento de cor
escura é formado de minerais máficos (biotita, piroxênio e anfibólio). Em
Obra para Consulta
27
algumas partes megacristais de K-feldspato (3 a 7cm) são identificados no
gnaisse.
Os litotipos ígneos desta unidade são bem variados e demonstram ter
sua gênese no próprio processo metamórfico com a fusão parcial e local
(anatexia) de parte destes gnaisses possibilitando a formação de granitos
nebuliticos, dioritos e também em diversos tipos e estilos de veios e bolsões.
Além das estruturas de gnaissificação e nebulítica já descritas, a que
mais evidencia se tratar de uma rocha migmatítica são estruturas pitgmáticas
aonde é possível destacar tanto o neosoma (característica félsica) e o
paleosoma (característica máfica) de variados tamanhos e padrões. Outras
estruturas identificadas foram foliações, lineação mineral, planos de falhas,
fraturas e degraus cinemáticos.
4.2. Suíte Serra das Araras
É constituída por uma rocha ígnea de cor acinzentada, mesocrática e
textura fanerítica, homogêneo, composta mineralogicamente quartzo (25%), K-
feldspato (40%), plagioclásio (25%) e biotita(10%), podendo assim ser
classificada como um monzogranito, que exibe relações intrusivas em outras
unidades (Figura 13).
Figura 13: Foto de monzogranito com aspecto bandado, em Japeri-RJ.
Obra para Consulta
28
4.3. Unidade Colúvio-Aluvionar
O sistema de baixada é caracterizada pelo ofuscamento de paisagens
originais, provocadas pela intensa ocupação humana. Observa-se uma
expansão urbana desordenada, onde cidades como Engenheiro Pedreira e
Japeri ampliam sua periferia, através das baixas e médias encostas das
Colinas Aplainadas, principalmente, e das Colinas Estruturais, pré-Cambrianas
(Batólito Serra dos Órgãos). São nestas planícies que Pastagem e Sítios
Rurais ocuparam a área. Nos setores mais próximos ao Sistema Serrano, onde
predominam as altas Colinas Estruturais, ainda observa-se uma cobertura
vegetal mais densa e residual da Mata Secundária e se distribuem em suas
encostas.
Esta unidade é composta de sedimentos quaternários de origem colúvio-
aluvionar, depósitos de sistemas fluviais, como barras de pontal, meandros
abandonados, sedimentos de preenchimento de canal, que em sua maioria
margeiam o atual curso do Rio Guandu na área de estudo. Os sedimentos
apresentam características imaturas, pouco selecionados, cor avermelhada a
amarelada (Figura14).
Figura 14: Figura evidenciando as colinas aplainadas e os depósitos aluvionares geralmente encobertos na cidade de Japeri-RJ.
Obra para Consulta
29
4.4. Geologia Estrutural
A interpretação de imagens de sensoriamento remoto constitui
ferramenta básica para estudos tectônicos e geomorfológicos, notadamente
para a identificação de feições lineares tais como fraturas, falhas, traços de
foliação, bandamento, contatos litológicos e zonas de cisalhamentos, bem
como de feições circulares e de áreas de bacias sedimentares. Neste contexto,
desenvolveu-se aqui um estudo para o reconhecimento estrutural, tectônico e
geomorfológico no continente, com o intuito de identificar principalmente as
feições lineares que se projetam para dentro do Sub Graben do Guandu-
Sepetiba (SGGS), o que se fez através do processamento de imagens digitais.
A imagem SRTM 90m (Shuttle Radar Topography Mission) é um tipo de
produto de sensoriamento remoto que permite gerar um modelo topográfico
tridimensional da superfície, vem sendo aplicado para estudos geológicos, em
especial para a identificação de feições geomorfológicas (vales lineares, linhas
de cristas, facetas triangulares etc.), condicionadas pelas principais estruturas
tectônicas (foliação, zonas de cisalhamento dúctil e rúptil, estruturas
vulcânicas, grandes fraturas e outras) e também para destacar as bacias
sedimentares. Com base nessas informações, foram utilizadas imagens de
SRTM 90m obtidas na webpage do U.S. Geological Survey (USGS) cobrindo a
folha estudada.
Através da integração e comparação dos resultados com os obtidos a
partir da imagem de Landsat 7ETM+ e com outras informações, este trabalho
pretende contribuir para a melhor caracterização geológica, estrutural e
geomorfológica das falhas, fraturas e suas densidades.
Sistemas de sinformes e antiformes causados por diversas intrusões
graníticas que afetaram toda região. Foliação principal (Sn) apresenta caimento
principalmente para NW e algumas medidas para nordeste. Falhas foram
identificadas por análises de imagens e em campo (Figura 15). Possuem na
maior parte das vezes trend NE e algumas falhas NW todas encaixando
drenagens (ex: rio Guandu). Além destas, grandes diáclases foram mapeadas
e descritas de vários tamanhos e famílias (Figura 16).
Obra para Consulta
30
Figura 15: Plano de falha com direção indicada aproximada E-W, via Dutra, próximo ao trevo de Japeri-RJ.
Figura 16: Foto mostrando foliação principal, com caimento para NE, corte de ferrovia, estrada Japeri-Paracambi-RJ.
E-W
Obra para Consulta
31
Além das falhas normais sintéticas e antitéticas próprias do regime
distensivo atuante na instalação do Gráben da Guanabara, o seu
desenvolvimento normalmente envolve outras importantes falhas, de
transferência e compartimentais, de movimentação lateral. Elas influenciam
muito na configuração geométrica da bacia, erosão e acumulação sedimentar.
As falhas reconhecidas na margem continental têm sido correlacionadas com
lineamentos tectônicos presentes na faixa costeira da região Sudeste. Estes
lineamentos são de direção predominantemente NE-SW e relacionados com as
estruturas pré-existentes. Ocorrem falhas transversais, reconhecidas neste
trabalho, NW-SE e WNW-ESE que as interceptam e se projetam para dentro
da bacia, podendo corresponder a possíveis zonas de transferência. As falhas
de transferência são falhas transcorrentes, cujas direções são praticamente
perpendiculares à direção geral da faixa tectônica em que se situam,
deslocando segmentos de falhas normais ou inversas. Essas falhas deslocam
blocos de um lado da bacia para outro e a movimentação principal pode ocorrer
em ambiente tectônico puramente distensivo ou compressivo.
Quanto as microestruturas, foram evidenciadas estruturas de sigmóide,
com lineação de estiramento mineral de megacristais de k-feldspato em média
45/5 NE, contidos no plano de foliação milonítica e indica direção de
movimento nas Zonas de Cisalhamento Dúctil.
Obra para Consulta
32
5. SENSORIAMENTO REMOTO
Sensoriamento remoto é uma importante fonte de dados para o SIG
(Sistema de Informação Geográfica), permitindo uma interpretação visual e
análise de numerosos dados espaciais, seja sob a forma analógica (através de
fotografias aéreas) ou digital (através de imagens orbitais), buscando a
identificação de feições impressas nas imagens e a determinação de seu
devido significado. Como resultado, a interpretação dessas imagens consiste
em um processo para a obtenção de mapas temáticos através dos dados
obtidos pelo sensoriamento remoto.
Os alvos na superfície terrestre emitem radiação registrada pelos
sensores, sendo que para cada alvo, este possui uma curva espectral particular
(assinatura espectral), suas características biofísicas podem ser analisadas e
interpretadas.
5.1. Uso no levantamento de recursos naturais
Os dados de sensoriamento remoto têm-se mostrado extremamente
úteis para estudos e levantamentos de recursos naturais, principalmente por:
Resolução temporal que permite a coleta de informações em diferentes
épocas do ano e em anos distintos, o que facilita os estudos dinâmicos
de uma região;
Resolução espectral que permite a obtenção de informações sobre um
alvo na natureza em distintas regiões do espectro, acrescentando assim
uma infinidade de informações sobre o estado dele;
Resolução espacial, que possibilita a obtenção de informações em
diferentes escalas, desde as regionais até locais, sendo este um grande
recurso para estudos abrangendo desde escalas continentais, regiões
até um quarteirão.
Após o advento destes satélites os estudos ambientais deram um salto
enorme em termos de qualidade, agilidade e número de informações.
Obra para Consulta
33
Principalmente os países em desenvolvimento foram os grandes beneficiados
desta tecnologia, pois através de seu uso é possível:
Atualizar a cartografia existente;
Desenvolver mapas e obter informações sobre áreas minerais, bacias de
drenagem, agricultura, florestas;
Melhorar e fazer previsões com relação ao planejamento urbano e
regional;
Monitorar desastres ambientais tais como enchentes, poluição de rios e
reservatórios, erosão, deslizamentos de terras, secas;
Monitorar desmatamentos;
Estudos sobre correntes oceânicas e movimentação de cardumes,
aumentando assim a produtividade na pesca;
Estimativa da taxa de desflorestamento da Amazônia Legal;
Suporte de planos diretores municipais;
Estudos de Impactos Ambientais (EIA) e Relatórios de Impacto sobre
Meio Ambiente (RIMA);
Levantamento de áreas favoráveis para exploração de mananciais
hídricos subterrâneos;
Monitoramento de mananciais e corpos hídricos superficiais;
Levantamento Integrado de diretriz para rodovias e linhas de fibra ótica;
Monitoramento de lançamento e de dispersão de efluentes em domínios
costeiros ou em barragens;
Estimativa de área plantada em propriedades rurais para fins de
fiscalização do crédito agrícola;
Identificação de áreas de preservação permanente e avaliação do uso
do solo;
Implantação de pólos turísticos ou industriais;
Avaliação do impacto de instalação de rodovias, ferrovias ou de
reservatórios.
Obra para Consulta
34
6. INTERPRETAÇÃO DAS IMAGENS GERADAS
Através de técnicas de sensoriamento remoto, foi possível um estudo
indireto da área por meio de imagens obtidas por sensores remotos.
Com o auxílio de programas livres como Google Earth 4.0 e World
Wind/NASA, escolhidos por serem de fácil manejo e alta resolução, foi feito
uma análise preliminar, permitindo uma melhor localização e ambientação com
a área de estudo. Posteriormente foram utilizadas imagens obtidas pelos
satélites Landsat 5 e 7, através de sensores TM (Thematic Mapper) e ETM+
(Enhanced Thematic Mapper Plus).
As cenas utilizadas para a execução deste trabalho foram: cena 217/76,
obtida em 18/01/1988 pelo satélite Landsat 5 e em 28/10/2001 pelo satélite
Landsat 7; e cena 218/76, obtida pelo satélite Landsat 5 em 22/06/1984 e
Landsat 7 em 15/05/2002. Segundo o INPE – Instituto de Pesquisas Espaciais -
, as características na aquisição das imagens são:
Cena 217/76 – datum SAD 69, elipsóide de referência SAD 69; unidade
em metros, sistema cartográfico UTM, zona -23 sul, e Product Framing
Method (Método de quadro do produto), Path 217 e Row 076;
Atividades de campo visaram reconhecer feições estruturais imageadas
e medição de atitudes de feições estruturais, através de bússolas e GPS.
As demais atividades de escritório deste trabalho foram realizadas
através da utilização de programas tais como ENVI® 4.5, Stereonett®,
AutoCAD 2007® e AutoCAD Map.
Foram desenvolvidas para este trabalho diversas imagens, cada qual
com suas características específicas e finalidades distintas, listadas a seguir:
Composições RGB (Red, Green and Blue);
Razões entre bandas;
Modelo Digital de Terreno (MDT);
Sombreamento direcional;
Filtros Kernel Direcionais;
Principais Componentes.
Obra para Consulta
35
6.1. Composição RGB
Trata-se de um dos artifícios de maior utilidade na interpretação das
informações do Sensoriamento Remoto. Ela é fundamental para uma boa
identificação e discriminação dos alvos terrestres. O olho humano é capaz de
discriminar mais facilmente matizes de cores do que tons de cinza. A
composição colorida é produzida na tela do computador, ou em outro
dispositivo qualquer, atribuindo-se as cores primárias (vermelha, verde e azul),
a três bandas espectrais quaisquer. Este artifício é também conhecido como
composição RGB (do inglês: Red, Green and Blue). Associando, por exemplo,
a banda 3 à cor vermelha (R), a banda 4 à cor verde (G) e a banda 5 à cor azul
(B), produz-se uma composição colorida representada por 345 (RGB).
As interpretações das imagens com diferentes arranjos da composição
em RGB, alternando as bandas nesses canais e explorando as possibilidades
de combinações que ressaltem / refletem diferentes atributos dos solos, das
rochas, da água, estrutural e vegetação. Estará indicado também, junto às
interpretações, o que de melhor é ressaltado na combinação usada, ou seja,
para que fim pode ser usado tal composição.
Todas as imagens abaixo são coloridas e obtidas através dos satélites
Landsat 7 com os respectivos sensores TM e ETM+. Estas imagens permitem
que se faça uma comparação, por vezes, ao longo do tempo, de uma mesma
área, para diversos aspectos como crescimento urbano, desmatamento,
poluição marinha, estudos das correntes marítimas, dentre outros estudos.
A chave de interpretação (Tabela 1) utilizada no presente estudo é
modificada de Netto (1993) e tem como objetivo classificar, identificar, e
individualizar áreas para futuras quantificações.
Obra para Consulta
36
Tabela 1: Chave geral de interpretação de imagens de satélites. Modificado de Netto (1993).
Neste estudo foram aplicadas um conjunto de composições coloridas no
sistema RGB, dentre as quais as 3/2/1, 4/5/7 e 5/3/1 forneceram os melhores
resultados. A análise de imagens digitais Landsat 7 e MDT, conjuntamente,
tem mostrado que a arquitetura crustal na região é dada por uma mosaico
complexo de lineamentos estruturais gerados durante o Brasiliano.
Obra para Consulta
37
6.1.1. Composição 3 – 2 – 1
Esta composição, das composições elaboradas neste estudo, é aquela
que representa com maior fidelidade ao visível ao olho humano (Figura17).
Nesta imagem, pode-se fazer uma boa classificação de parâmetros
como ocupação urbana, representada na mesma por cores claras (branco),
além de uma razoável diferenciação entre áreas de maiores altitudes daquelas
de mais baixa altitude.
Complementando o este quadro interpretativo, podemos individualizar
corpos d’água, conforme sua natureza: rios, represas, areais e o próprio
oceano.
Figura 17: Composição 3 – 2 – 1, cena 217/76, satélite Landsat 7 .
22°30’/43°30’
23°00’/44°00’
Obra para Consulta
38
6.1.2. Composição 4 – 5 – 7
Das composições RGB desenvolvidas durante a elaboração do presente
trabalho, esta foi considerada como a melhor imagem para fins de
levantamentos de lineamentos estruturais preliminares (Figura 18).
Nesta imagem, estas feições são realçadas com bastante clareza e
expressam nitidamente a orientação principal destes lineamentos (NE/SW),
representantes de um trend Brasiliano, além de outras classes de lineamentos
com outras direções.
As regiões serranas inseridas nesta imagem são bem reconhecidas pelo
contraste entre as cores desta composição, bem como áreas de ocupação
urbana e corpos de água presentes na região.
Figura 18: Composição 4 – 5 – 7, cena 217/76, satélite Landsat 7.
22°30’/43°30’
23°00’/44°00’
Obra para Consulta
39
6.1.3. Composição 5 – 3 – 1
A composição 5/3/1 destacou o sistema de lineamentos NE e NW ao
longo dos quais se instalam as principais drenagens na área estudada Tal
arranjo pode ser observado a partir da análise da composição RGB 5/3/1.
Esta composição (Figura 19) mostrou uma boa resposta no realce dos
lineamentos, fato que pode ser explanado pelas propriedades das bandas
escolhidas, especialmente as bandas 5 e 3 que mostram boas respostas para
óxido de ferro e umidade. Devido aos processos de acúmulo de umidade e
oxidação serem mais intensos ao longo dos cisalhamentos, é justificada esta
resposta desse triplete. No triplete 5/3/1 a imagem é expressa com cores de
vermelho, que tornam-se mais intensos em direção ao cisalhamentos
facilitando a determinação da continuidade dessas estruturas
.
Figura 19: Composição 5 – 3 – 1, cena 217/76, satélite Landsat 7 .
22°30’/43°30’
23°00’/44°00’
Obra para Consulta
40
6.2. Razão entre Bandas
A razão entre bandas permite discriminar diferenças sutis existentes no
comportamento espectral de diferentes alvos. Em bandas originais apenas as
diferenças mais grosseiras são notadas. Observando-se o comportamento
espectral dos alvos de interesse, selecionaram-se as bandas nas quais aplicou-
se a razão, selecionando-se as bandas que cobrem valores máximos e
mínimos de reflectância (bandas pouco correlacionadas) e que expressassem
o gradiente da curva espectral dos objetos de interesse, proporcionando,
assim, o realce desses objetos.
A razão entre bandas tem a desvantagem de causar o exagero de ruídos
e perda de textura devido à atenuação do sombreamento. Esta ocorre porque o
sombreamento é altamente correlacionado em todas as bandas sendo esta
correlação suprimida quando se efetua a razão, o que provoca perda de
informação relativa à topografia. Outra desvantagem da razão entre bandas é a
não distinção entre alvos com comportamento espectral similar. Se alvos
possuem albedos diferentes (expressos na imagem pela intensidade de brilho
do nível de cinza) mas propriedades espectrais inerentes similares, ao se fazer
a razão de bandas esses alvos acabam por serem expressos de forma
semelhante ou igual, tornando-se indistintos, ao passo que nas bandas
originais são perfeitamente distinguíveis devido à diferença no albedo (Mather,
1987; Crosta,1993; Drury, 1993).
6.2.1. Razão 4/5 – 4/2 – 4/7
Para a figura 23, foi usado a Razão entre Bandas, onde a banda 4 passa
por numerador em todas as composições RGB, e as bandas 5, 2 e 7 atuam
como denominadores, ficando a composição: 4/5 – 4/2 – 4/7, todas do satélite
Landsat 7 ETM+ de 2001 (Figura 20).
Esta imagem é bem diferente das descritas anteriormente, pois as áreas
de pastagens assumem cores bem mais quentes do que em qualquer
composição descrita anteriormente. As regiões de cores mais claras
representam regiões de Mata Atlântica, ficando bem evidente aonde estas
ocorrem.
Obra para Consulta
41
Os aglomerados urbanos não obtiveram uma boa resposta espectral,
pois se confunde muito com as cores verdes das áreas de pastagem.
As respostas espectrais dos corpos d’água assumiram coloração
vermelha e alguns cursos d’água que não apareciam em outras composições
pode ser identificado nesta imagem como na parte noroeste da imagem um rio
de grande extensão que não aparecia em outras composições e ficou bem
evidente. Esta imagem se mostrou bem eficiente para a distinção de áreas de
pastagens de áreas de Mata Atlântica na região, devido ao grande contraste
dessas duas.
Figura 20: Razão 4/5 – 4/2 – 4/7, cena 217/76, satélite Landsat 7 .
6.2.2. Razão 5/7 – 4/3 – 4/1
Nesta composição, foi usada a razão entre bandas, onde a banda 4
passa por numerador nas composições Green e Blue, e as bandas 7, 3 e 1
22°30’/43°30’
23°00’/44°00’
Obra para Consulta
42
atuam como denominadores, ficando a composição: 5/7 – 4/3 – 4/1, todas do
satélite Landsat 7 ETM+ de 2001 (Figura 21).
Esta imagem permite uma boa distinção de aglomerados urbanos,
evidenciados por tons de roxo e áreas alagadas e confinadas onde existem
sedimentos em suspensão como regiões de areais (parte central da figura) e
em locais adjacentes a Restinga da Marambaia (regiões de mangue). As
regiões serranas são destacadas por tons claros, próximo ao branco.
Esta imagem não produziu uma boa resposta, para estudos de
levantamento de lineamentos estruturais.
Figura 21: Razão 5/7 – 4/3 – 4/1, cena 217/76, satélite Landsat 7 .
22°30’/43°30’
23°00’/44°00’
Obra para Consulta
43
6.3. Modelo Digital de Terreno
Nestas representações do terreno realizadas no ENVI® 4.5 a partir do
MDT e composição RGB 4 – 5 – 3 com o modelo de elevação gerando um
modelo em 3 dimensões (Figuras 22 e 23).
Com imagens desse tipo é possível a visualização das estruturas e
outras feições em diversos ângulos e direções, conforme o objetivo do estudo.
Através dessa imagem, o Gráben de Santana, na porção nordeste da
área, bem como lineamentos encaixados neste vale. Além dessas, tem-se uma
boa visão das principais estruturas que controlam a drenagem da Bacia do
Guandu.
Figura 22: Combinação Modelo digital de terreno e SRTM, cena 217/76, satélite Landsat 7.
22°30’ / 43°30’
23°00’ / 44°00’
Obra para Consulta
44
Figura 23: Combinação Modelo digital de terreno e composição 4 – 5 – 7 ,cena 217/76, satélite Landsat 7.
6.4. Sombreamento Direcional
Por meio desta técnica de sensoriamento, pode-se variar o ângulo de
iluminação da imagem, bem como, a direção azimutal dessa iluminação
(Figuras 24 a 27).
Com isto tem-se a possibilidade de ressaltar estruturas, ou até mesmo o
registros de novas feições que não tenha sido eventualmente fotointerpretadas,
segundo outra direção e ângulo de iluminação.
Obra para Consulta
45
Figura 24: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento direcional com ângulo de iluminação 45° de inclinação e direção azimutal de iluminação 0°(N).
Figura 25: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento direcional com ângulo de iluminação 45° de inclinação e direção azimutal de iluminação 180°(S).
Obra para Consulta
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Figura 26: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento direcional com ângulo de iluminação 45° de inclinação e direção azimutal de iluminação 270°(W).
Figura 27: Combinação de Modelo Digital de Terreno com sombreamento direcional com ângulo de iluminação 45° de inclinação e direção azimutal de iluminação 90°(E).
Obra para Consulta
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6.5. Filtros Direcionais
A aplicação de filtros Kernel 3x3 do ENVI® 4.5 do tipo passa-altas
direcional de alta frequência foi exclusivamente utilizada para a identificação de
feições lineares (Figura 28).
Com a interpretação das imagens e a análise de Souza (2008) obteve-
se nesta monografia indicações de duas possíveis zonas de transferência
associadas a falhas NNW e NW sinistrais (Figura 29).
Figura 28: Imagem tratada com filtro direcional S30°W, realçando as estruturas NW.
23°00’ / 44°00’
22°30’ / 43°30’
Obra para Consulta
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Figura 29: Principais descontinuidades transversais na região do Rifte Continental do Sudeste Brasileiro, com a área de estudo em destaque (Modificado de Souza, 2008).
6.6. Principais Componentes
Vários métodos estatísticos e matemáticos são direcionados para
aplicação em sensoriamento remoto, entre eles, a análise por principais
componentes (ACP), que é um método estatístico que pode ser usado
facilmente para fazer correlações entre imagens de satélite.
O método de análise por componentes principais elimina essa repetição
de dados resumindo as informações de interesse em um conjunto menor. A
análise por componentes principais que também é conhecida como
transformação por principais componentes. Em um conjunto de N imagens de
entrada, depois de processadas pela ACP, vai produzir um outro conjunto de N
imagens de saída com nenhuma correlação entre si. O primeiro conjunto de
saída será chamado de primeira componente principal ou CP1, o segundo
conjunto de saída será chamado de CP2, o terceiro, de CP3, e assim por
diante. A primeira componente principal ou CP1 irá conter a informação que é
comum a todas as bandas N originais. A CP2 conterá a feição espectral mais
significante do conjunto. As CPs seguintes conterão feições espectrais cada
vez menos significantes, até a ultima CP, que conterá a informação que sobrar,
Obra para Consulta
49
ou seja, a menos significante (Crosta, 1992). Para a aplicação da ACP não há
necessidade da utilização de um conjunto com todas as bandas da imagem,
podendo-se selecionar e compor apenas as bandas de interesse para o objeto
da pesquisa, que no referido trabalho se resume às bandas que melhor
expressam as respostas dos alvos solo e vegetação.
6.7. Principal Componente 1 (PC1)
A primeira Principal Componente tem a maior variância (maior
contraste), contém a informação de brilho associada às sombras de topografia
e às grandes variações da refletância espectral geral das bandas. Esta
componente principal possui a maior parte da variância total dos dados,
concentrando a informação antes diluída, em várias dimensões. (Figura 30)
Figura 30: PC1 das bandas 3, 4 e 5.
Obra para Consulta
50
Através da presença desse sombreamento presente na PC1 das Bandas
3 4 e 5, as feições topográficas da região ficam muito clara ressaltando todas
as feições regionais com trend NE-SW, e característica geomorfológicas,
destacando o domínio de baixada e de serra predominantes na área de estudo.
Outra característica bem evidente é o contraste de área com floresta
e/ou vegetação para áreas desmatadas e com pastagem.
A delimitação de corpos d’água é muito facilitado nesta imagem como o
caso da represa de Ribeirão das Lajes.
Indicação: Destacar as principais feições locais e regionais bem como
distinção de áreas com vegetação e sem, e delimitação de corpos d’água.
6.8. Análise Estrutural
Aplicou-se o modelo de fotointerpretação de Amaral (1994) e Liu (1984)
para a identificação dos principais elementos estruturais, dentro das seguintes
categorias: linhas de cristas, vales estruturais, linhas de drenagem, escarpas e
depressões. Esses elementos indicam feições estruturais significativas para a
análise de zonas de cisalhamento, falhas e fraturas. Para uma melhor
visualização, o programa ENVI 4.5 permite variar os ângulos de azimute e de
elevação da iluminação simulada do sol sobre a superfície da imagem,
realçando as direções perpendiculares ao azimute do sol. Cita-se, como
exemplo, que o azimute do sol na direção N, destaca as feições S.
Uma vez que a região em estudo está inserida entre a Serra dos Órgãos
e Itatiaia-RJ, foi feita uma extrapolação dos dados gerados por Hartwing &
Ricomini (2009) e Salvador (1994), para a mesma, para verificar as principais
estruturas presentes, suas direções principais, relações temporais entre estas
estruturas e o regime tensional a que estava submetida (Figura 31).
Obra para Consulta
51
Figura 31: Principais elementos estruturais interpretados na área de estudo.
Reis (2009) efetuou análises de intensidade de lineamentos e produziu
catogramas de intensidade de lineamentos (Figura 32). Neste tipo de análise o
mais importante é verificar a extensão dos lineamentos que indiretamente,
remetem à intensidade dos eventos. Seguindo o mesmo o modelo de análise
efetuado nas densidades, as 10 classes geraram as tendências de lineamentos
de maiores extensões, para dados serranos e dados de baixada.
Obra para Consulta
52
Com relação às estruturas na Bacia do Guandu, Reis (2009) distinguiu
duas regiões semelhantes, com concentrações de lineamentos de maiores
extensões associados às regiões transicionais, fronteiriças entre o
Compartimento Serrano e de Baixada, mais ao norte. Este autor identificou à
sudoeste da região, outra concentração de valores. Em termos geológicos, a
primeira descrição possui contato entre materiais do Complexo Rio Negro com
Depósitos Colúvio-aluvionares, de idade Quaternária, a segunda descrição
relaciona-se aos Depósitos Colúvio-aluvionares e como um fator de interesse,
a localização do Rio Guandu que corre sobre esta unidade.
Figura 32: Cartograma de intensidade de lineamentos estruturais região de baixada, no qual se analisa a densidade de lineamentos em uma determinada área (Modificado de Reis, 2009).
A partir da interpretação das imagens foram extraídas feições lineares,
tendo sido também elaborado um mapa de lineamentos tectônicos. A análise
revelou, em ordem decrescente, as seguintes direções principais:
- NE-SW. Os lineamentos são anostomosados, curvilíneos e extensos,
às vezes curtos e retilíneos. Coincidem com as principais estruturas tais como
as zonas de cisalhamento dúctil, contatos e foliação metamórfica principal do
embasamento e parecem se interceptar com o sistema NNE (duas modas,
N50-60 e o N60-70). Fraturas por vezes preenchidas por quartzo,
(Neoproterozóico-Cambriano) associados a tensões E-W com SHmax NE,
Obra para Consulta
53
depois com SHmin NW distensionais no Eocretáceo (Sigma 1 horizontal para
N, numa transcorrência sinistral) junto a alcalinas. A esse sistema se acham
encaixadas as bacias Cenozóicas, o Rio Paraíba do Sul e seus principais
afluentes. Essas estruturas foram reativadas em falhas, que efetivamente
exercem o controle das orientações dessas feições e estão listadas a seguir:
NNE-SSW, Os lineamentos são de curto comprimento e retilíneos, com
alguns quilômetros de extensão. Em algumas áreas, essa direção
intercepta as principais estruturas do sistema anterior;
NW-SE. Os lineamentos são de curto comprimento e retilíneos. Eles
coincidem com as direções de juntas e falhas observadas na região. As
falhas (normal do Eocretáceo com 2 modas) deslocam (transcorrência
sinistral predomina) lineamentos NE-SW, bem como feições geológicas,
estruturais de fraturas mais antigas do pré-Cambriano deslocadas pelas
NE, com drenagens ao longo do Rio Paraíba do Sul e seus afluentes;
ENE-WSW - São lineamentos curtos e retilíneos. Expressados por vales
estruturais que alojam rios encaixados em linhas de fraturas e falhas.
Nesta direção também ocorre como lineamentos de menor comprimento
e retilíneos, interceptando algumas estruturas NW-SE;
NNW-SSE - São lineamentos extensos e retilíneos. Expressados por
vales estruturais que alojam rios rejuvenescidos encaixados em linhas
de fraturas e falhas. Nesta direção também ocorre como lineamentos de
menor comprimento e retilíneos, interceptando algumas estruturas NE;
N-S, de direção entre N0-5E e N0-5W. Os lineamentos são os menos
expressivos na região e aparecem como traços curtos e retilíneos;
E-W. Os lineamentos são curtos e retilíneos. Algumas direções
acompanham as curvaturas das zonas de cisalhamento anastomosadas
e, na evolução geomorfológica, condicionam certas escarpas de falhas
menores na Serra do Mar.
Analisando em conjunto o mapa de lineamentos (Figura 31), foram
correlacionadas idades de eventos que influenciaram a estruturação, a
geomorfologia e a evolução da área de estudo:
Obra para Consulta
54
Cretáceo Inferior – Ligado a um primeiro campo distensivo que levou à
ruptura do Gondwana Ocidental, indicando que aquela estruturação foi
controlada pelas descontinuidades pré-cambrianas, afetando mais a
região da Serra da Mantiqueira e a ele se associando uma proto-Serra
do Mar (Macedo, 1989), em relação com um primeiro soerguimento
regional;
Cretáceo Superior – relaciona-se com um segundo pulso da tectônica
distensiva, que se desenvolveu mais na Serra do Mar, envolvendo
deslocamentos de blocos por falhas normais ao longo das estruturas do
embasamento Pré-Cambriano (NE-SW). Na região da Serra da
Mantiqueira, uma reativação parece marcar o limite K/T, diferentemente
da Serra do Mar;
Paleogeno – associado a um segundo soerguimento da ombreira do
rifte mais para o interior. A ele se relacionam os últimos registros do
magmatismo alcalino e o soerguimento final das serras do Mar e da
Mantiqueira. Relacionada a intrusões alcalinas e início da estruturação
das bacias do Sistema Rifte Continental do Sudeste (Riccomini, 1989),
que se encontram alinhadas e encaixadas ao longo das zonas de
cisalhamento dúctil reativadas, com sigma 1 na vertical, e sigma 3 na
direção NWW. Pode ser observado através dos lineamentos
interpretados, pois estes apresentam a mesma direção NE a ENE das
feições lineares da fase rifte da bacia, com falhas de borda em half
grabens assimétricos, a borda flexural para NW, falhas WNW, e
transferentes NNW. Essa reativação também influenciou a
compartimentação geomorfológica da Serra do Mar e a evolução da
Bacia de Santos, a qual durante esse período foi responsável pelo
rejuvenescimento da drenagem e, supostamente, desviou o aporte de
sedimentos clásticos da Bacia de Santos para de Campos. Falhas
Transferentes na Bacia de Santos tem sido projetadas para a região do
SGGS, como apontado na por Souza et al (2007) (Figura 33);
Eoceno - Transcorrências Sinistrais ao campo compressional, sigma 1
em NE e falhas NE sinistrais
Obra para Consulta
55
Mioceno-Quaternário – 3 eventos, Ligando lineamentos seccionando as
bacias terciárias e quaternárias . As feições lineares no interior dos sub-
grabens Cenozóicos do GG apresentam direções NW destrais, com
sigma 1 NW, depois extensão EW com falhas ENE sinistrais e vales
NS, compressão EW no Holoceno, com falhas conjugadas com ângulos
de 20 a 80 graus com Sigma 1. Isto sugere atividade tectônica mais
jovem que os respectivos sedimentos (neotectônica). Nesta última são
descritas falhas do par NE-SW e NW-SE, e do par ENE-SSW e WNW-
ESE (Ricomini, 2000). Essas diferenças entre as direções de lineamento
do embasamento e das bacias indicam que os campos de tensão
sucessivos ao longo da evolução geológica da área, podendo estar
associados a novos planos de fraqueza independentes do
embasamento, sob campos de tensão competitivos da placa de Nazca
e originários da dorsal Meso - Atlântica.
Figura 33: Exemplos de integração em ambiente tridimensional (Gocad): A) topografia do continente; intervalos estratigráficos e falhas interpretadas em seções sísmicas (strike); e projeção das possíveis falhas de transferência. Area de estudo marcado em preto. Modificada de Souza et al., (2007).
Alternativamente, Zálan (2005) postula que o regime tectônico atuante
durante o Cenozóico foi o distensional predominantemente perpendicular
(mecanismo de deformação por cisalhamento puro) a ligeiramente oblíquo
Zona de Transferência
provável
Obra para Consulta
56
(mecanismo de deformação por cisalhamento simples de 15º), que acabou
implantando uma suave transtensão sinistral que moldou rombo-grábens e
escalonou sutilmente à direita os grábens mais orientais e mais offshore
(Figura 34).
Figura 34: Riftes (cinza) desenvolveram-se durante o Cenozóico por colapso gravitacional da SMC, segundo uma orientação (S51E) oblíqua ao alongamento N54E da mesma. Esforços transtensionais sinistrógiros resultantes levaram à orientação escalonada à direita dos grábens mais orientais
Obra para Consulta
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7. ENTORNO DE SEROPÉDICA–RJ E IMPLICAÇÕES
AMBIENTAIS
A área apresenta diversas estruturas, dúcteis e rupteis, sistemas de
sinformes e antiformes, estruturas em flor e outras relacionadas por diversas
intrusões igneas que afetaram toda região. A Foliação Principal (Sn) apresenta
direção de mergulho principalmente para NW e algumas medidas para
nordeste. Falhas foram identificadas por análise de imagens de fusão e em
trabalhos de campo e possuem na maioria das vezes trend NE e algumas
falhas NW todas condicionando drenagens (ex: Rio Guandu). Além destas,
diáclases e suas concentrações foram mapeadas, descritas e classificadas
conforme o tamanho e famílias a que pertencem.
É neste contexto de ambiente de falhas de borda, transferentes e em
ombreira de Rifte (Rift Shoulder) que se inserem tanto o futuro Aterro e o Lixão
de Seropédica, área de deposito de resíduos de todos os tipos, como chorume,
dejetos, carcaças de animais p.e., sem qualquer seleção, podendo causar
danos ambientais severos.
De acordo com Beli et al. (2005) no Brasil, estima-se que a maior parte
do lixo é jogado a céu aberto, gerando uma ameaça constante de epidemias,
muitos estudos têm sido feitos acerca dos impactos ambientais provocados
pelas áreas de disposição final do lixo urbano e industrial. Estas áreas não têm
infra-estrutura adequada para evitar os danos causados por essa atividade. Os
principais impactos são vistos no solo, água e ar. Um sério problema que
ocorre nos aterros sanitários é a formação de chorume, que é o líquido
produzido pela massa orgânica do lixo durante o processo de degradação
biológica do mesmo (Nascimento Filho et. al., 2001). O chorume é o maior
poluidor do solo e da água quando se fala em depósito de lixo. De acordo com
Serafim et al. (2003), este chorume gerado pela degradação dos resíduos em
lixões, em contato com a água da chuva, que percola a massa do aterro possui
altos teores de metais pesados dissolvidos e amônia.
Este caso não é diferente de tantos outros lixões que crescem
desordenadamente no entorno de grandes metrópoles e surgem como um dos
grandes vilões nas questões ambientais, tornando indispensável o
Obra para Consulta
58
desenvolvimento e aplicação de novas tecnologias, ferramentas e métodos nas
decisões tomados relativas ao meio ambiente.
Entre os principais impactos observados pelo lixo acumulado, pode-se
citar: a poluição/contaminação de nascente, rios, lençol freático, aqüíferos e
seus locais de recarga, poluição visual, contaminação do solo pela formação do
chorume, presença de vetores de doenças, poluição do ar através da queima
constante do lixo, e os impactos sociais devido a presença de pessoas vivendo
da coleta do lixo em condições insalubres.
O lixão em Seropédica merece especial atenção devido a este estar
localizado na Bacia do rio Guandu-RJ, principal abastecedor de água para o
município do Rio de Janeiro e da região metropolitana (Figura 35).
Figura 35: Fotografia do local, mostrando o nítido abandono do lixo que não recebe nenhuma seleção ou tratamento (Abril de 2010).
Na etapa de campo realizada no local e na fotografia obtida é notória a falta
de tratamento adequado para o lixo, que além de estar instalado em uma área
de relativo declive, o chorume se acumula na parte mais baixa colocando em
risco a qualidade da água da região.
Obra para Consulta
59
CONCLUSÕES
Na execução e desenvolvimento deste trabalho foi destacada a
importância do uso e aplicação do sensoriamento remoto para estudos de
diversos ramos das geociências, incluindo a análise das imagens com
interesse na parte estrutural aplicada ao estudo ambiental.
Aliado a estas novas tecnologias, o mapeamento geológico foi de
extrema importância, visando reconhecer principais litologias, feições
estruturais e reconhecimento geral da região e alvos de interesse. Foi
elaborada uma revisão da literatura sobre a geologia das áreas vizinhas,
comparando-se estruturas similares.
Assim, esta contribuição visou preencher lacunas de estudos em
sensoriamento remoto aplicado na região, seja com o interesse considerado
estutural e geoambiental.
A análise dos mapas de relevo sombreado ressaltou lineamentos em
escala regional, observáveis em escalas menores do que 1:100.000,
destacados nas imagens de satélite mas de difícil visualização no terreno. Foi
gerado inicialmente um mapa contemplando esses lineamentos e os da
vizinhança.
Destacam-se, em comprimento, as direções NE e NW e,
subordinadamente, NNE, EW e WNW, que atravessam a área, englobando
praticamente todas as unidades geológicas. São estruturas geradas em grande
parte por reativação de estruturas anteriores presentes tanto na sucessão
sedimentar das bacias do Rifte Continental do Sudeste, como no seu
embasamento pré-cambriano.
A direção da estrutura principal (NE-SW) é fruto do padrão estrutural do
embasamento (falhas e zonas de cisalhamento anastomosadas) e condiciona
as principais zonas de fraqueza da área, que se associam ao curso das
principais drenagens e são, potencialmente as áreas mais susceptíveis a
problemas ambientais por contaminação da água.
Os resultados aqui obtidos evidenciaram as vantagens do uso de mapas
de relevo sombreado e imagens de satélite LANDSAT-TM no estudo estrutural
de regiões de relevo aplainado e de baixa exposição de rochas, em particular
Obra para Consulta
60
na investigação de estruturas regionais e sua expressão local. Na área do
Lixão de Seropédica são estas estruturas que estão mascaradas pela
cobertura de solo; lixo e aterros, o que nos levou a extrapolar observações
realizadas na circunvizinhança, nas rochas e no padrão geomorfológico. No
controle da contaminação desta área, a componente geológico-estrutural
necessita de estudos mais aprofundados, sugerindo-se uma investigação
geofísica. No entanto, estes primeiros resultados aqui apresentados mostram
que possíveis falhas ou fraturas podem ser responsáveis pelo agravamento e
intensificação desta dispersão de contaminantes. A ferramenta de análise aqui
apresentada pode ser utilizada para sugerir locais adequados em futuras áreas
de disposição de resíduos, o mais distante possível de áreas de deformações
(principalmente do domínio rúptil) muito intensas.
O produto final obtido a partir do processamento digital das imagens
Landsat 7-ETM+ e MDT, mostra a importância do sensoriamento remoto como
ferramenta no mapeamento geológico por diferentes razões: a relativa
facilidade de sua aplicação e o destaque de lineamentos subsidiários como
bons condutos de fluidos em geral mineralizantes. A constatação dos controles
de drenagem por cisalhamentos NE e NW consiste em um passo importante no
estudo das relações entre o arcabouço tectônico do SGGS e os possíveis
problemas ambientais associados. Essa relação também é importante do ponto
de vista de modelagem do gráben, pois abre novas perspectivas para o
controle estrutural destas ocorrências minerais vizinhas na Bacia de Santos e
reforça a necessidade de conhecimento sobre a geometria e a cinemática dos
cisalhamentos e a evolução rúptil terciária ao longo dos quais se encontram
alojados estes grábens.
Obra para Consulta
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Obra para Consulta
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ANEXOS
Obra para Consulta
67
Lista de Abreviações
Geologia
GG – Gráben da Guanabara
CSF- Cráton São Francisco
CPS - Cinturão Paraíba do Sul
ZCPS - Zona de Cisalhamento Paraíba do Sul
SGGS – Sub-gráben Guandu - Sepetiba
Instituições
IBGE- Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
INPE – Instituto de Pesquisas Espaciais
DNIT – Departamento Nacional de Infra – Estrutura de Transporte
FLONA- Floresta Nacional Mário Xavier
NASA – National Aeronautics and Space Administration
UFRuralRJ – Universidade Federal Rural do Estado do Rio de Janeiro
USGS – United States Geological Survey
Outros
EIA-estudos de Impactos Ambientais
Landsat – (Land Remote Sensing Satellite) Satélite de Detecção Remota da Terra
RIMA- Relatórios de Impacto sobre Meio Ambiente
RJ – Rio de Janeiro
Programação
CP1-Primeira Componente Principal
DTM ou MDT – Modelo Digital de Terreno
ENVI – Ambiente para Visualização de Imagens
ERTS -Earth Resource Technology Satellite
ETM+ – (Enhanced Thematic Mapper Plus) Mapeador Temático Mais Realçado
IHS – Intensidade, Matiz e saturação
MSS-Multispectral Scanner
ACP-Análise por Principais Componentes
RGB – Red, Green and Blue
SIG -Sistema de Informação Geográfica
SR-Sensoriamento Remoto
SRTM- Shuttle Radar Topography Mission
TIR-infravermelho térmico
Obra para Consulta
