O fluxo de matria em suspenso na Amaznia ocidental como marcador da dinmica fluvial

Naziano FILIZOLA, Carlos BEISL, Jean Loup GUYOT, Fernando Pellon de MIRANDA

INTRODUO Os estudos das relaes entre tectnica, clima e processos erosivos facilitam a compreenso de formao das cadeias de montanhas. Em particular esses trs elementos exercem influncia na forma e na altura mxima das montanhas, alm do tempo necessrio para form-las ou destru-las (Allen, 2008). Muito da resposta ao desses elementos pode ser detectada atravs do transporte de material em suspenso atravs dos rios. Esse sedimento pode ser medido e sua concentrao em miligramas por litro de amostra de gua. Essa concentrao associada vazo do rio permite calcular o fluxo dessa matria. Assim, alguns autores (Espurt et al., 2007 & Hampel, 2002), tm sugerido que a entrada em subduco de uma ride ocenica pode gerar conseqncias importantes em termos de deformao e eroso na placa superior. Notadamente, Espurt et al (2007), coloca que a ride de Nazca interfere na evoluo geodinmica dos Andes h cerca de dez milhes de anos. Segundo os mesmos autores, registros morfolgicos e sedimentares da subduco desta ride tm sido analisados, principalmente, na zona de back-arc dos Andes no interior da Bacia Amaznica comprovando essa interferncia. Ainda segundo os mesmos autores esta bacia, apresenta na fronteira SW-Brasil/Peru, traos morfolgicos possivelmente ligados subduco horizontal da ride de Nazca. Eles propem uma compartimentao, na sua poro oeste, em duas sub-bacias subsidentes maiores: 1)PastazaMaraon e 2)Beni-Mamor, respectivamente a norte e a sul do arco tectnico denominado Fitzcarraldo, que se superpe parte subductada mais oriental, da ride de Nazca (Fig.1). Ainda segundo Espurt et al (2007) e Hampel (2002), o arco vem sendo submetido eroso recente e se constitui de sedimentos da regio de ante-pas, de idades que variam do mioceno ao plioceno. As dimenses (1100 x 900 km) e a idade relativamente recente deste arco, controlam atualmente uma boa parte da morfologia fluvial da bacia hidrogrfica Amaznica na regio supra-citada.

Bacia Pastaza-Maraon

Bacia Beni-Mamor

Rios Juru e Purus

Figura 1. Imagem da Amrica do Sul com a posio da Ride de Nazca, o Arco de Fitzcarraldo e a bacia Amaznica de ante-pas (Adaptado de Espurt inf. pessoal). Em territrio brasileiro a regio acima mencionada corresponde s cabeceiras dos formadores dos Rios Juru e Purus. Portanto, na rea sobreposta ao arco, as nascentes de dois importantes tributrios do Rio Solimes/Amazonas, situam-se respectivamente a oeste e a leste daquela estrutura. Dados recentes quanto ao fluxo de matria em suspenso (MES), indicam uma variao longitudinal significativa naqueles dois rios (Filizola e Guyot, 2009). Esta variao parece marcar o atual estgio de evoluo da morfologia fluvial, influenciada ou no pelo arco de Fitzcarraldo. Neste estudo aqueles dados de MES so revistos no sentido de uma avaliao preliminar quanto a uma possvel associao entre a tectnica e a dinmica fluvial dos rios Juru e Purus, utilizando-se principalmente de dados sedimentomtricos e dados de topografia por satlite. MATERIAIS E MTODOS Para o presente estudo foram tomados dados de Material Em Suspenso (MES) e de Vazes (Q) (interanuais) do Programa HIBAM (DNAEE/CNPq-IRD), nas estaes da Ag. Nacional de guas (ANA), ao longo dos Rios Juru e Purus, coletados, processados e analisados conforme indicado em Filizola (2003) e Filizola e Guyot (2009). Os dados da ANA advm de campanhas de medies realizadas a cada 3 ou 4 meses onde so realizadas medidas de vazes e coletas de MES segundo metodologia tradicionalmente utilizadas (DNAEE, 1970, USGS-Guy e Norman, 1976; WMO-Yuqian, 1989; WMO, 1994, Carvalho et al., 2000). Dessa base de dados foram analisados e calculados os fluxos de MES (QS), segundo (Filizola et al., 1999) em 6 estaes, 3 sobre o Rio Purus e 3 sobre o Rio Juru (Tabela 1). Tabela 1. Estaes utilizadas no estudo e informaes sobre os dados.

Cdigo ANA Estao ANA Rio Latitude Longitude

rea de Drenagem

(km)

No. Amostras

13750000 Seringal Fortaleza Purus -7,6833 -66,9333 153.016 01/92 08/00 24 07/67 11/0013870000 Lbrea Purus -7,2500 -64,8000 220.351 07/92 11/00 27 07/67 06/0013962000 Arum - Jusante Purus -4,6833 -62,1167 359.853 07/83 10/00 52 11/75 10/0012500000 Cruzeiro do Sul Jurua -7,6167 -72,6667 38.537 06/81 08/00 60 08/67 11/0012550000 Eirunepe - Montante Jurua -6,6833 -69,9000 77.136 04/92 09/00 27 02/79 06/0012840000 Gavio Jurua -4,8333 -66,7500 162.000 06/85 11/00 41 06/73 06/00

Perodo dos dados de MES

Perodo dos dados de Q

Os dados foram avaliados luz de uma anlise regional da topografia da regio tomada a partir de modelo digital de elevao obtido a partir da Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) no quadrante, 610W/030S, 610W/110S e 750W/030S, 750W/110S (Figura 2), seguindo a sistemtica proposta por Almeida Fo et al. (2005). Sobre as cartas digitais SRTM, foram analisadas, em escala regional, as direes preferenciais e os padres das drenagens como indicado em Bravrad e Petit (1997). Sobre as imagens SRTM foram traados perfis transversais e paralelos s duas drenagens principais. A anlise dos perfis fixou-se sobretudo ma variao altimtrica e nas linhas gerais de tendncia da declividade do relevo. Com os dados de fluxo sedimentar, um estudo de balano de massa foi realizado em funo do aumento do fluxo hdrico ao longo de cada curso principal sem levar em considerao as contribuies laterais dos tributrios de forma direta. Analisou-se, tambm, a produo especfica de sedimentos para cada rea de drenagem relacionada a cada estao, atravs da razo entre QS e a rea total da bacia a montante. Na anlise dos dados hidrolgicos, optou-se por um procedimento de anlise considerando uma abordagem interanual independente do perodo de dados adotado, isso tanto para dados de MES, quanto para dados de Q. Consideraram-se apenas as estaes que tivessem um conjunto de dados maior ou igual a 20 amostras de MES coletadas. Para aos dados de vazo foram utilizadas sries a partir dos anos 1970 para o estudo de regimes hidrolgicos e para os clculos de QS consideraram-se os perodos compatveis onde houve concomitncia entre medidas de Q e coletas de MES. Deste modo se pretende que os resultados sejam estatisticamente mais representativos e gerem o menor comprometimento do ponto de vista de erros, numa anlise em escala regional. Maiores informaes quanto aos critrios de avaliao podem ser obtidas em Filizola (1999) e em Filizola e Guyot (2009).

Figura 2. Detalhe da regio do estudo em imagem SRTM, com a indicao da localizao das estaes utilizadas e os rios Juru e Purus, ambos desaguando no Rio Solimes. Observar a variao topogrfica forte a SW cuja indicao de Espurt et al e Hampel, 2002, descrevem como sendo o Arco de Fitzcarraldo). Finalmente, os resultados dos dados de Q e QS foram comparados s anlises dos perfis realizados nas imagens SRTM. As perfilagens do relevo foram realizadas longitudinalmente e transversalmente (Figura 3). No primeiro procedimento, 3 perfis foram selecionados, sendo o primeiro trao (1) localizado sobre o que os autores Espurt et al (2007) e Hampel (2002) consideram como a poro central do Arco de Fitzcarraldo e os demais traados a oeste (2) a leste (3) deste trao central, todos com aproximadamente 100km de distncia entre si. No sentido transversal s drenagens dos rios Purus e Juru, foram realizados 8 perfis alinhados sucessivamente de montante para jusante (AA, BB, CC, DD, EE, FF, GG, HH), espaados de aproximadamente 100km entre si, sendo o primeiro localizado no Peru, prximo fronteira entre os territrios brasileiro e peruano, sobre a poro da estrutura destacada na poro SW da rea e cuja altitude mxima de aproximadamente 500m.

Figura 3. Posio dos cortes longitudinais e transversais feitos sobre a imagem SRTM para obteo de perfis de relevo analisados.

RESULTADOS E DISCUSSO A tabela 2 abaixo resume os resultados obtidos para os 4 principais parmetros gerados a partir da base de dados utilizada. Pelo que ali se observa, nas 3 estaes do Rio Purus h um incremento na ordem de grandeza das vazes entre Lbrea e Arum Jusante, enquanto no Rio Juru isso ocorre, relativamente, mais para montante, entre Cruzeiro do Sul e Eirunep. Tabela 2. Resultados de vazo lquida, vazo slida, balano do fluxo slido e a produo especfica de sedimentos em suspenso.

Estao ANA Q (m3.s-1) QS (ton.ano-1) Balano (%)Prod. Especfica (ton.km-2.ano-1)

Seringal Fortaleza 3,6E+03 1,03E+08 671Lbrea 5,5E+03 6,84E+07 -33% 310Arum - Jusante 1,1E+04 4,72E+07 -31% 131Cruzeiro do Sul 9,1E+02 1,24E+07 321Eirunepe - Montante 1,8E+03 1,18E+07 -5% 153Gavio 4,8E+03 2,54E+07 116% 157

Analisando-se os fluxos de MES percebe-se, que no Rio Purus h uma mudana, ainda que pequena, na ordem de grandeza entre Seringal Fortaleza e Lbrea, enquanto no Rio Juru no se observa tal fato. Em termos de balano de fluxo de MES o que se percebe uma tendncia de sedimentao ao longo dos trechos do Rio Purus com uma taxa aproximadamente igual (em torno de 30%), enquanto que no Rio Juru observa-se o inverso; de uma estabilidade ( -5% - valor pouco representativo para indicar deposio) para uma forte produo (+115%) no ltimo trecho estudado (entre as estaes de Eirunep e Gavio). Do ponto de vista da produo especfica, por sua vez, o que se percebe uma forte produo no alto-mdio Purus (Seringal Fortaleza - estao mais a montante analisada). Tal produo representa mais que o dobro da registrada na estao mais a montante do Rio Juru ( Cruzeiro do

Sul). Na seqncia, o Rio Purus registra uma diminuio sucessiva na produo especfica da ordem de 40% nas estaes analisadas. J o Rio Juru, registra no primeiro trecho, aproximadamente, a mesma tendncia e ordem de grandeza que o Rio Purus, porm na ltima estao registra uma produo especfica (157 ton.km-2.ano-1) quase idntica a da estao de montante (153 ton.km-2.ano-1). Regime hidrolgico e padro da rede de drenagem Do ponto de vista dos regimes hidrolgicos, as estaes estudadas apresentam caractersticas muito semelhantes exceo daquela de Arum-Jusante. Pelo que se observa na Figura 4, considerando-se no eixo das abscissas os 12 meses do ano e no eixo das ordenadas a intensidade das vazes com escala aqui diferenciada para evidenciar melhor a variabilidade intra-anual em cada estao, temos um regime predominantemente tropical austral. Segundo Filizola et al. (2002), esse tipo de regime na Bacia Amaznica representativo dos principais tributrios margem direita do Rio Solimes/Amazonas e caracteriza-se por vazes mais altas na primeira metade do ano civil, notadamente nos meses de maro a abril, e por vazes mais baixas na segunda metade do ano civil, de modo mais destacado o perodo entre os meses de agosto e setembro. A tendncia geral por conta das caractersticas de regularidade geradas do clculo da razo entre os valores extremos nas vazes, de que se tenha para montante um destaque maior dos meses em que os picos de cheia ocorrem com maior freqncia. O caso de Arum-Jusante, a exceo ao regime acima identificado, nitidamente o de um regime do tipo equatorial, refletindo o regime clssico do Rio Solimes, com um pico de vazes na poro central do ano civil e vazes menores entre os meses de outubro e novembro. Esse reflexo em Arum-Jusante fruto do efeito de remanso (barragem hidrulica) do Rio Solimes sobre o Rio Purus. O efeito sentido, mesmo em face de a estao de Arum-Jusante se localizar a mais de 100km da foz do Rio Purus, porm ainda sob a influncia da vasta plancie de inundao do rio principal. Avaliando o macro-padro de drenagem das duas bacias hidrogrficas, se percebe ainda uma complexidade refletindo o que se tem numa escala de maior detalhe. No aspecto regional a drenagem do Rio Purus apresenta-se segundo uma padro dendrtico, este padro normalmente associado a rochas sedimentares com baixa declividade. Apresenta-se, a montante, alinhada lateralmente estrutura elevada de destaque no relevo (Arco de Fitzcarraldo), sofrendo desta influncia e em alguns trechos registra alterao em sua orientao regional principal (SW/NE) para S/N. No entanto, a rede de tributrios da margem esquerda mostra ntidas mudanas de padro de jusante para montante passando de um padro dendrtico, para a um padro entre o retangular e o anelar, em geral mais associados a terrenos controlados por falhas e domos ou altos estruturais, respectivamente. Em alguns trechos, na poro frontal da rea de topografia acentuada (visivelmente destacada na poro central da Figura 4) percebem-se feies indicativas de captura fluvial iminente, logicamente que a ocorrer num horizonte de tempo compatvel com a velocidade de soerguimento da crosta, em especial a advogada por Espurt et al. (2007) e Hampel (2002). O Rio Juru, por sua vez apresenta um macro-padro que tambm acompanha a estrutura do arco em seu curso superior de direo praticamente N45E. Porm no curso mdio e da para o curso inferior passa a uma direo praticamente para Norte. No entanto, no se observa nos seus tributrios da margem direita, semelhana dos tributrios da margem esquerda do Rio Purus, a mesma intensidade de mudana de padro em relao ao curso principal como indicativo de uma

suposta influncia do arco tectnico. O que se percebe uma alinhamento paralelo a dendrtico das drenagens dos tributrios no curso superior da bacia.

Figura 4. Regimes hidrolgicos das estaes estudadas. No eixo x tm-se os meses de janeiro a dezembro e no eixo y a variao das vazes. Notar diferena significativa na estao de Arum (Rio Purus), na qual reflete influncia do regime do Rio Solimes.

Perfilagem longitudinal e transversal do relevo O resultado das perfilagens realizadas foram resumidos aqui nas Figuras 5 e 6. A Figura 5, mostra o resultado para os perfis 1, 2 e 3, longitudinais. No perfil 1 na poro central do arco, se percebe um ponto de mxima acima dos 500 metros de onde se desce abruptamente por mais de 500km em linha reta. A partir deste ponto a declividade se torna mais suave. O coeficiente a da equao da linha de tendncia traada indica uma declividade com uma taxa de -0,37. No entanto, os demais perfis, 2 e 3, apresentam-se muito semelhantes entre si, mais do que em relao ao perfil central, tanto na forma quanto na taxa de declividade (-0,32, para os perfis 2 e 3). A posio da concavidade mais pronunciada do perfil, que naquele de nmero 1 se d por volta dos 260 km, em direo foz das bacias estudadas, nos perfis 2 e 3 se d por volta dos 400km. A partir dos 700km em relao ponto de partida dos 3 perfis se pode afirmar que os mesmos se harmonizam a apresentam praticamente a mesma declividade. Vale destacar que o perfil 3 na poro superior (at 200km) apresenta maior irregularidade, acima dos 300 metros de altura, que o perfil 2. No entanto, o que se tem basicamente uma estrutura que j se pode dizer no mnimo semi-dmica, com arrefecimento na sua altitude no sentido SW/NE.

SEES SW-NE OBTIDAS COM DADOS SRTM NA AMAZNIA OCIDENTAL

y = -0,32x + 346,32

y = -0,32x + 324,85

y = -0,37x + 387,8

0

150

300

450

600

0 250 500 750 1000

DISTNCIA (km)

ALT

UR

A (m

)

Perfil longitudinal 2

Perfil longitudinal 3

Perfil longitudinal 1

Figura 5. Perfis longitudinais 1, 2 e 3 com as respectivas linhas de tendncia e equaes lineares. Analisando-se os perfis transversais em escala regional se percebe que existem 3 domnios bem marcados quanto variabilidade altimtrica. Um primeiro domnio marcado pela variao entre o perfil AA e o perfil BB, outro entre os perfis CC e EE e um terceiro entre FF at HH. Percebe-se tambm da referida figura que o curso superior do Rio Purus encontra-se em posio altimtrica mais elevada que o do Rio Juru. Isso permite justificar a maior produo especfica de sedimentos na poro superior do curso do Purus, do que na mesma poro relativa no curso superior do Juru. Um estreitamento na distncia lateral entre os dois cursos principais ocorre no nvel do perfil EE, porm sendo mais larga a montante do que a jusante deste perfil. Percebe-se tambm que a variabilidade lateral em escala regional do curso do Rio Purus, aparenta ser menor que a do Rio Juru. Ademais de tudo o que j foi observado, as elevaes do relevo geral na poro superior da bacia do Rio Purus se apresentam mais acentuadas e distribudas numa rea maior do que na bacia do Rio Juru. No entanto, a inclinao da vertente direita da alta bacia do Rio Juru (Domnios 1 e 2) muito mais pronunciada que na Bacia do Rio Purus em mesma situao geogrfica relativa, o que por si favorece a uma ao erosiva bem mais pronunciada naquele do que neste rio. Percebe-se nos domnios de relevo superiores, a existncia de um jogo entre uma energia potencial maior lateralmente no Rio Juru e uma energia potencial longitudinal maior no Rio Purus. Os dados de produo especfica indicam uma aparente prevalncia de uma maior energia de transporte do Rio Purus, longitudinalmente, em relao ao Rio Juru. Porm, os dados do

balano dos fluxos de QS associados aos resultados das anlises dos perfis longitudinais e transversais, indicam que a alta declividade relativa das vertentes do Rio Juru (margem direita), influenciada pela borda do alto estrutural, pode justificar a grande taxa de aumento de QS no ltimo trecho de jusante deste rio, entre as estaes de Eirunep e Gavio. Outra possibilidade contar com algum fenmeno causador de grande re-suspenso, o que pode ser estudado aumentando a freqncia amostral, bem como o nmero de estaes de coleta.

Figura 6. Os 8 perfis transversais de AA at HH com a posio do curso dos dois rios vista de forma simplificada de modo a possibilitar uma viso da distncia lateral entre eles (pontilhado) Ainda em tempo, analisando-se os dados hidrolgicos conjuntamente com os dados altimtricos, para o Rio Purus, percebe-se que longitudinalmente a energia potencial/cintica maior traduzida por uma rea maior da bacia e um fluxo tanto hdrico quanto slido maior do que o encontrado no Rio Juru. No entanto, a energia potencial/cintica lateral, em especial das vertentes da alta bacia do Rio Juru apresenta-se mais importante no contexto geral comparativo, para justificar o antagonismo nos fluxo de MES refletido, sobretudo na poro mais a jusante das duas bacias (domnio 3). Os resultados aqui apresentados tm o carter de uma anlise preliminar. Mais ainda tem que ser feito, sobretudo trabalho de campo e levantamento bibliogrfico. Uma anlise biogeogrfica, geocronolgica da rea pode ajudar a entender a situao do alto estrutural e sua influncia. Tambm ser necessria uma anlise mais profunda da bibliografia geolgica com relao aos trabalhos de mapeamento realizados na regio, marcada por alguns gelogos brasileiros como aparentemente contraditrio em relao existncia do Arco de Fitzcarraldo (Edgardo Latrubesse, Inf. Pessoal). Assim, diante do aqui observado, podemos dizer que:

O presente estudo uma iniciativa pioneira e preliminar quanto ao uso de dados de Q, MES e

o comparativo (Figura 7) entre o

s

efetivo de matria em suspenso atravs dos Rios Purus

IBLIOGRAFIA Allen, P. A 2008 From landscapes into geological history. Nature, Reprinted from Vol.451, no.

SRTM para anlise das duas bacias em pauta no que diz respeito elaborao de um quadro comparativo do ponto de vista hidrossedimentolgico.

Os dados estudados permitem elaborar um quadrfuncionamento hidrolgico dos Rios Purus e Juru, na busca de justificar as diferenas em termos de fluxo de MES (QS) detectada a partir dos dados da Agncia Nacional das guas.

Um comportamento antagnico entre as duas bacias, identificado ao se elaborar balano dofluxos slidos e o clculo de produo especfica, aparenta estar relacionado situao geogrfica de uma estrutura aparentemente semi-dmica descrita por diferentes autores como um alto estrutural tectonicamente ativo desde o mioceno (Arco de Fitzcarraldo), conforme pode ser visto na figura 7.

Os processos de eroso e o transporte e Juru, aparentam forte relao com processos tectnicos impostos geologia da regio SW do estado do Amazonas e cortando o estado do Acre no sentido SW/NE, alm de seus parmetros hidrolgicos. A resultante em termos de transporte efetivo apresenta maior eficincia para no Rio Purus que no Rio Juru, apesar de este ltimo apresentar uma forte produo em seu baixo curso.

Figura 7. Quadro sumario elaborado a partir da analise dos dados utilizados, mostrando a possvel rea de influncia de um alto estrutural (Arco de Fitzcarraldo). Trechos identificados como zonas de produo () e de sedimentao (), bem como a rea mais provvel () para justificar o valor de +115%, no balano de QS entre Eirunep e Gavio. B

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O fluxo de matria em suspenso na Amaznia ocidental como marcador da dinmica fluvialINTRODUOMATERIAIS E MTODOS

RESULTADOS E DISCUSSOBIBLIOGRAFIA