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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SOCIEDADE E DESENVOLVIMENTO
REGIONAL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA
SUELENI CARVALHO FONTES
Contribuição aos estudos geomorfológicos e sedimentológicos na lagoa de Carapebus, RJ.
Campos dos Goytacazes/RJ
2016
UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE CIÊNCIAS DA SOCIEDADE E DESENVOLVIMENTO
REGIONAL PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOGRAFIA
SUELENI CARVALHO FONTES
Dissertação de Mestrado apresentada à banca examinadora como requisito final para obtenção do grau de Mestre em Geografia pelo Programa de Pós-graduação em Geografia pela Universidade Federal Fluminense.
Orientadora: Prof. Dra. Rosemary Vieira
Co- orientador: Prof. Dr. Humberto Marotta
Campos dos Goytacazes/RJ
2016
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) BUCG / UFF / Campos
F683c Fontes, Sueleni Carvalho Contribuição aos estudos geomorfológicos, sedimentológicos na Lagoa de Carapebus / Sueleni Carvalho Fontes. -- Campos dos Goytacazes, RJ: [s.n], 2016.
82 f. :il. : tab.: mapas Orientador: Rosemary Vieira Co-orientador: Humberto Marotta Ribeiro Dissertação (Mestrado em Geografia) - Universidade
Federal Fluminense. Campos dos Goytacazes, RJ, 2016. Área de Concentração: Análise Regional e Ambiental
Referências. f. 82 1. Lagoa de Carapebus (Macaé, RJ). 2. Sedimentação. 3.
Geomorfologia. I. Vieira, Rosemary. II. Ribeiro, Humberto Marotta.III. Título.
CDD 551.7098153
Agradecimentos
Agradeço primeiramente a Deus por me permitir viver esse momento acadêmico
tão sonhado. O agradeço imensamente pelas doses de paciência e ânimo para seguir em
frente! E o agradeço também (e principalmente) por colocar pessoas maravilhosas ao
meu lado que muito contribuíram para a realização deste trabalho me dando estrutura
emocional e tornando essa jornada mais fácil. Por isso agradeço imensamente aos:
Meus pais João e Esmeralda, meus amores e exemplos de vida! A minha irmã,
Soffia, pela paciência e conversas de incentivo. Ao meu marido, Anderson por toda
paciência em suportar minhas crises ao longo deste trabalho! E por todo suporte técnico.
A Rosemary, minha orientadora, pelo apoio e ser presente mesmo distante
geograficamente. Sem sua paciência e dedicação essa dissertação não seria possível.
Obrigada pela generosidade! Seu exemplo de pessoa e profissional ficarão guardados
eternamente comigo! E são características que muito me inspiram!
Agradeço aos colegas da UFF/ Niterói que muito contribuíram nas análises das
amostras de sedimentos. São eles: Fabrício Ferreira, José Carlos Teixeira Júnior,
Rodrigo Abuchacra e AracelisPamphile (Instituto de Geociências e Escola de
Engenharia, UFF) pela orientação e capacitação dos alunos nos protocolos de
preparação dos sedimentos em laboratório. Aos alunos, Marcos Aurélio Perroni, José
Victor dos Santos, Matheus Gonçalves, João Pedro Farias, Raphael Issa e Cynthia
Medeiros pelo trabalho nos diversos protocolos empregados nos laboratórios.
Aos professores Eduardo Bulhões, Humberto Marotta e Rodrigo Abuchacra que
prontamente aceitaram participar desta banca.
Aos professores do programa de pós-graduação da UFF/ Campos dos
Goytacazes (RJ) que muito contribuíram para minha formação.
Aos amigos Jéssica, Assis, Everton, Igor, Ivo e Rafael, obrigada pelas risadas e
exemplos de dedicação. Vocês foram incríveis! Levarei para sempre em minha
memória.
Ao laboratório de Sedimentologia da UFF pela análise dos sedimentos e ao
Martins pela gentileza em abrir o laboratório e a deixar tudo como eu precisava.
Por fim, agradeço ao CNPq e à FAPERJ pelo apoio financeiro a essa pesquisa.
iii
“A Ciência é processo social. Decorre numa escala temporal mais longa que a vida
humana. Caso eu morra, alguém ocupará meu lugar. Se tu morreres, alguém ocupará
o teu. O que realmente é importante é que alguém faça o trabalho”.
Alfred Wegener
iv
Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP)
BUCG / UFF / Campos
F683c Fontes, Sueleni Carvalho
Contribuição aos estudos geomorfológicos,
sedimentológicos na Lagoa de Carapebus / Sueleni Carvalho
Fontes. -- Campos dos Goytacazes, RJ: [s.n], 2016.
82 f. :il. : tab.: mapas
Orientador: Rosemary Vieira
Co-orientador: Humberto Marotta Ribeiro
Dissertação (Mestrado em Geografia) - Universidade
Federal Fluminense. Campos dos Goytacazes, RJ, 2016. Área de
Concentração: Análise Regional e Ambiental
Referências. f. 82
1. Lagoa de Carapebus (Macaé, RJ). 2. Sedimentação. 3. Geomorfologia. I. Vieira, Rosemary. II. Ribeiro,
Humberto Marotta.III. Título.
CDD 551.7098153
RESUMO
As formações lacustres são arquivos relevantes na análise sedimentar, pois conservam os registros disponíveis para estudo e interpretação, devido ao seu potencial de reconstrução climática e paleoambiental gerados pelas forçantes que atuam ao longo do tempo como clima, embasamento rochoso, atividade tectônica e vulcânica, vegetação, biota aquática e atividade humana. Dessa forma, a análise de sedimentos acumulados em ambientes lacustres se constitui numa “memória” do ecossistema que permite intepretação por meio de metodologia específica. Visando contribuir aos estudos desenvolvidos na área sedimentológica, esse trabalho buscou contribuir no avanço de estudos sobre a área da lagoa de Carapebus, localizada no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba, litoral Norte do Rio de Janeiro, no que se refere às análises sedimentológicas e geomorfológicas. A metodologia adotada foi composta de revisão bibliográfica, coleta e análise granulométrica, morfométrica e geoquímica de sedimentos, mapeameanto da área, elaboração de gráficos e tabelas, entre outros que permitiram a interpretação dos dados. A partir disso, concluiu-se que a formação geológica e geomorfológica da lagoa ligada ao complexo deltaico do Rio Paraíba do Sul sobre extensa planície Quaternária, teve papel relevante na sedimentação da lagoa em questão. A maioria das amostras, embora com exceções, revelou o silte como granulometria principal. Nesse sentido, o IAQ (Índice Químico de Alteração das amostras) permitiu inferir sobre o grau de intemperismo das mesmas e associado ao mapeamento geomorfológico foi possível concluir que os sedimentos mais grossos das amostras ainda estão sendo retrabalhados pelo tempo e ação do vento.
Palavras – Chave: ambiente lacustre; geomorfologia; sedimentologia.
v
ABSTRACT
The sedimentary lacustrine formations are relevant records in the sedimentary analysis because they retain the available records for study and interpretation, due totheir potential for climate and paleoenvironmental reconstruction generated by forcing working over time as climate, rocky basement, tectonics and volcanic activity, vegetation cover, aquatic biota and human activity. Thus, the analysis of lacustrine sediments constitutes a "memory", which permits interpretation of the ecosystem through specific methodology. This study sought to contribute to the advancement of sedimentologicalstudies on the area of Carapebus lagoon, located in theParqueNacional da Restinga de Jurubatiba, northern coast of Rio de Janeiro, which refers to sedimentological and geomorphological analysis. The methodology consisted of a literature review, sediment sampling and analisys: particle size analysis, morphometric and geochemistry of sediment; geomorphological mapping, and elaboration of charts and tables. It was concluded that the geology and geomorphology have played an important role on the sedimentation processes of the lagoon, connected to the deltaic complex of the Paraiba do Sulriver on extensive Quaternary plain. Most samples, although with exceptions, showed silt granulometry. In this sense, the CIA (Chemical Index of Alteration) allowed to infer the degree of weathering of the samples and associated with the geomorphological mapping, it was concluded that the coarser sediment are still being reworked by time and wind.
Key – Words: lake formations; climate evolution; geomorphology; sedimentology
vi
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Imagem da Lagoa de Carapebus inserida no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba, RJ.. ............................................................................. ................................................15
Figura 2: Mapa geológico da área de entorno da lagoa de Carapebus ................................. 18
Figura 3: Mapa batimétrico da lagoa de Carapebus. .............................................................. 211
Figura 4: Exemplos das seis classes usadas nas determinações dos graus de arredondamento .................................................................................................................................... 25
Figura 5: Classificação das formas de seixos de acordo com dados de esfericidade. .. 266
Figura 6: Esquema da série de estabilidade dos minerais das rochas e os principais produtos formados.. ............................................................................................................................. 29
Figura 7: Modelo geral de evolução geológica das planícies costeiras durante o período Quaternário, válido para o trecho de Macaé (RJ) a Recife (PE) ............................................ 34
Figura 8: Modelo Geomorfológico de evolução da planície costeira do setor meridional do complexo deltaico do Rio Paraíba do Sul ............................................................................... 35
Figura 9: Fluxograma das diferentes etapas do trabalho .......................................................... 41
Figura 10: Localização da lagoa de Carapebus e dos pontos de amostragem de sedimentos. ............................................................................................................................................ 42
Figura 11: Coleta de sedimentos na lagoa de Carapebus. ..................................................... 433
Figura 12: Fluxograma das etapas do trabalho com as amostras. ....................................... 466
Figura 13a: Mapa geomorfológico da área de entorno da lagoa de Carapebus. ............. 522
Figura 13b: Legenda do mapa geomorfológico da área de entorno da lagoa de Carapebus .............................................................................................................................................. 53
Figura 14: Representação do fundo da lagoa na área de amostragem.. ............................ 544
Figura 15: Histograma representativo das amostras analisadas pelo granulômetro a laser, com o predomínio da classe textural lamosa (silte).. .............................................................. 588
Figura 16: Histogramas representativos das amostras 2 (a), 3 (b) e 2A (c). .................... 588
Figura 17: Diagrama triangular apresentando as classes texturais cascalho / areia/ silte das amostras da Lagoa de Carapebus .......................................................................................... 599
Figura 18: Diagrama triangular apresentando as classes texturais areia/silte/argila das amostras da Lagoa de Carapebus .................................................................................................... 60
vii
Figura 19: Gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e Profundidade para as amostras de fundo lacustre. ..................................................................... 60
Figura 20: Gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e Assimetria (SKI) para as amostras de fundo lacustre. .................................................................................... 61
Figura 21: Gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e Assimetria (SKI) para as amostras de fundo lacustre. .................................................................................... 61
Figura 22: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “1”. ......................... 633
Figura 23: Imagem ampliada da amostra “1”. .......................................................................... 633
Figura 24: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “2”. ......................... 644
Figura 25: Imagem ampliada da amostra “2” ........................................................................... 655
Figura 26: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “3”. ......................... 656
Figura 27: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “4”. ......................... 666
Figura 28: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 1”. . 677
Figura 29: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2”. . 677
Figura 30: Imagem ampliada da amostra “Confluência 2” .................................................. 688
Figura 31: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 3”. 699
Figura 32: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 4”. . 699
Figura 33: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2A”. 70
Figura 34: Imagem ampliada da amostra “Confluência 2A". ................................................. 70
Figura 35: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2B”. 71
Figura 36: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2C”. 71
Figura 37: Imagem ampliada da amostra “Confluência 2C” .................................................. 72
Figura 38: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Canal Meio”. ........ 72
Figura 39: Imagem ampliada da amostra “Canal Meio”. ...................................................... 733
Figura 40: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Fundo 1”. ............ 733
Figura 41: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Fundo 2”. ............ 744
Figura 42: Imagem ampliada da amostra “Fundo 2”. ............................................................ 744
viii
Figura 43: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Cordão”. ................. 75
Figura 44: Diagrama de dispersão do Índice de Alteração Química (IAQ) de acordo com a localização geográfica (latitude). ................................................................................................. 78
Figura 45: Difratograma de raio x da amostra 1, com a composição mineralógica. ..... 799
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Dados de localização dos pontos de amostragem de sedimentos ....................... 43
Tabela 2: Parâmetros granulométricos . ........................................................................................ 48
Tabela 3: Classes de arredondamento ............................................................................................ 49
Tabela 4: Distribuição quantitativa e qualitativa das amostras de fundo da lagoa de Carapebus e de seu entorno. ............................................................................................................. 57
Tabela 5: Composição química (% em peso) das amostras de sedimentos rasos ............. 76
x
Sumário Agradecimentos .....................................................................................................................................iii
RESUMO ................................................................................................................................................. v
ABSTRACT ........................................................................................................................................... vi
LISTA DE FIGURAS ....................................................................................................................... vii
LISTA DE TABELAS ......................................................................................................................... x
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 12
1.1 OBJETIVO GERAL .................................................................................................................... 14
1.1.1 Objetivos específicos ........................................................................................................... 14
1.2. ÁREA DE ESTUDO ......................................................................................................... 14
1.2.1 Complexo deltaico do Rio Paraíba do Sul ..................................................................... 17
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................................. 22
2.1 Sedimentologia ......................................................................................................................... 22
2.1.1 Descrição das partículas e classificação ......................................................................... 23
2.1.2 Geoquímica das rochas e sedimentos ............................................................................. 27
2.2Área fonte de sedimentos e intemperismo ......................................................................... 28
2.2.1 Intemperismo ....................................................................................................................... 29 2.2.2 Índice Químico de Alteração de Amostras (IAQ) ..................................................... 29 2.3 Produção sedimentar dentro de ambientes sedimentares .............................................. 30
2.4 Ambiente de Sedimentação Costeira e Geomorfologia ................................................ 31
2.5 Definições de Lagoas e Lagunas ......................................................................................... 37
2.6 Formação Barreiras .................................................................................................................. 38
3. METODOLOGIA ......................................................................................................................... 41
3.1 Coleta e preparação das amostras ........................................................................................ 41
3.2 Geomorfologia e análise sedimentar .................................................................................. 44
3.3 Análise granulométrica e composição química ............................................................... 45 3.4 Composição química dos sedimentos e mineralogia ................................................ 49
4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................................. 51
4.1 Mapeamento Geomorfológico .............................................................................................. 51
4.2 Análise granulométrica .......................................................................................................... 56
4.3 Análise Morfométrica .............................................................................................................. 62
5 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ............................................................................... 81
6. REFERÊNCIAS .............................................................................................................................. 82
xi
1 INTRODUÇÃO
Os ambientes lacustres estão sujeitas a uma variedade de forçantes tais como clima,
o embasamento rochoso, atividade tectônica e vulcânica, vegetação, biota aquática e
atividade humana que possibilitam que essas formações lacustres sejam consideradas
arquivos paleoclimáticos e paleoambientais significativos. Numa escala temporal o
acúmulo de sedimentos se apresenta de forma rápida e contínua possibilitando registros
históricos do ecossistema de escalas temporais com centenas a milhares de anos (COHEN,
2003; BERTRAND et al, 2005)
A sedimentação, controlada em grande parte por processos climáticos, é registrada
nos depósitos sedimentares. Desta forma, a análise de sedimentos acumulados em
ambientes lacustres fornece dados importantes sobre climas passados, uma vez que
sedimentos são mais resilientes (COHEN, 2003). Sinais estratigráficos de processos de
denudação e transporte da área ao entorno ficam arquivados nos sedimentos lacustres,
dessa forma tais sedimentos são responsáveis pelo registro da paisagem bem como sua
evolução em diferentes escalas temporais. (SLETTEN et al, 2003). Nesse sentido, os
eventos geológicos registrados no Brasil do período Quaternário são representados por
depósitos sedimentares que resultam de processos pedogenéticos, refletindo situações
paleoclimáticas bem como comportamentos neotectônicos calmos. Além disso, o
terraceamento e a estratigrafia dos sedimentos teriam sido influenciados após as mudanças
cíclicas nos níveis do mar no período do Quaternário (SUGUIO, 2010).
As lagoas costeiras por sua localização litorânea em posição terminal da bacia de
drenagem são como “filtros” que retém por longo tempo sedimentos, matéria orgânica e até
mesmo poluentes provenientes de rios retendo por longos períodos de tempo sedimentos,
matéria orgânica e poluentes origem fluvial, terrestre e marinho de áreas adjacentes
(KJERFE, 1994). As lagoas costeiras tropicais possuem outra característica relevante: a
pequena profundidade. Esse fator potencializa o papel do sedimento nos ecossistemas, no
acúmulo de materiais orgânicos e inorgânicos e se constitui numa “memória” do
ecossistema (MARGALEF, 1983).
12
A reconstrução de ambientes costeiros no Quaternário tem proporcionado
importantes contribuições referentes às oscilações climáticas e variações do nível do mar.
As planícies costeiras preservam registros relacionados à reconstrução de ambientes
Quaternários, uma vez que se constituem de depósitos “construídos por ação de ondas,
como as barreiras costeiras, além de depósitos relacionados à ação fluvial e ainda a ação
eólica, podendo abarcar um complexo de feições como praias, lagoas, dunas, brejos e
drenagens” (ROCHA, 2013). Elas são formadas pela justaposição de cordões litorâneos,
uma das feições mais marcantes do litoral brasileiro, especialmente da sua porção sudeste e
sul, em cujos ambientes atuais podem ser encontradas praias, dunas frontais, cordões
litorâneos e zonas intercordões. Estes cordões já receberam a denominação de "restingas" e
"feixes de restinga" (BIGARELLA, 1947) "terraços de construção marinha"
(BIGARELLA e DOUBEK, 1963).
No litoral brasileiro, as lagoas costeiras abundantes e possui variedade em extensão
e formação, algumas possuem caráter temporário e outras não. Tais lagoas se localizam na
interface entre zonas costeiras, águas interiores e águas costeiras marinhas. Sua utilização
para diversos fins sem o devido cuidado coloca esses corpos hídricos em situação de graves
impactos antrópicos (ESTEVES, 1998). Dessa forma, sofrem por meio da pressão
populacional e suas consequentes atividades econômicas, a redução no espelho e lâminas
d‟água (PANOSSO et al., 1998)
No litoral fluminense, o Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba se constitui na
maior área de restinga do Estado do Rio de Janeiro. Este é o primeiro Parque Nacional no
Brasil que compreende exclusivamente o ecossistema de restinga num bom estado de
preservação. No Estado do Rio de Janeiro, poucas áreas de restinga se encontram em
Unidades de Conservação, dessa forma, esse parque possui significativa relevância para a
preservação desse ecossistema que inclui muitas lagoas costeiras como a de Carapebus
(ROCHA et al., 2004).
13
1.1 OBJETIVO GERAL
Este projeto busca caracterizar amostras superficiais de sedimentos da lagoa de
Carapebus a fim de contribuir no avanço dos estudos sobre a lagoa, localizada no Parque
Nacional da Restinga de Jurubatiba, litoral Norte do Rio de Janeiro.
1.1.1Objetivos específicos
• Produzir mapa geomorfológico da lagoa de Carapebus para a identificação de feições fluviais, fluviomarinha.
• Classificar os sedimentos lacustres em classes granulométricas e mineralógicas.
• Caracterizar e mapear os paleoníveis da lagoa, e dos cordões arenosos.
1.2. ÁREA DE ESTUDO
A lagoa localiza-se no município de Carapebus, situado no norte do Estado do Rio
de Janeiro, esta região de estudo faz parte da extensa planície costeira Quaternária e está
inserida no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba (Figura 1). A formação da restinga
está relacionada a fatores como disponibilidade de sedimentos arenosos, correntes de
deriva litorânea, flutuações do nível do mar, além de condições favoráveis a retenção de
sedimentos arenosos („armadilhas”) ao longo do período Quaternário com as variações no
nível do mar que ocorreram mais especificamente entre 120.000 e 5.100 anos atrás
(ESTEVES, 2011).
A variação do nível do mar (transgressão e regressão) foi extremamente relevante
na formação da referida restinga, sendo considerada uma das maiores planícies arenosas
contínuas do Brasil. Em períodos de transgressão, houve transporte de diferentes tipos de
areia junto com água para a zona costeira por meio das correntes marinhas. Nas regressões
marinhas, as areias eram retidas, em parte, nas chamadas “armadilhas”, barreiras
geográficas presentes na região. Como esses movimentos de transgressão e regressão
ocorreram em vários momentos, formava-se um cordão arenoso a cada depósito de areia
(Ibidem).
14
15
Os fenômenos geológicos do Quaternário estão marcados no relevo e por isso a
geomorfologia e geologia estão intrinsecamente relacionadas nas pesquisas desse período
não podendo ser estudadas isoladamente (SUGUIO, 2010). A formação da lagoa dentro
desse contexto geológico e geomofológico da Restinga foi identificada indiretamente por
Rocha (2014) por meio de mapeamento de detalhe que os sistemas lagunares entre
Quissamã e Carapebus possui idade Pleistocênica.
O clima da região é um dado significativo no contexto desse trabalho. No entanto,
não há em Carapebus estação meteorológica com dados de precipitação e temperatura. Em
virtude disso, adotou-se nesse trabalho dados de Macaé, visto que é a cidade mais próxima
com dados meteorológicos confiáveis. De acordo com o Instituto Nacional de
Meteorologia (INMT, 2016) Macaé possui temperaturas máximas em torno de 27ºC e
mínimas próximas de 21ºC e chuvas bem distribuídas ao longo do ano, com menor
precipitação no inverno e maior no verão, caracterizando assim um clima tropical atlântico.
Nesse sentido, entende-se nesse trabalho que Carapebus acompanha tais características
climáticas.
Em relação aos ventos também adotou-se a intensidade e direção dos mesmos da
cidade de Macaé. Panosso (et al, 1998) já identificaram de forma geral a direção Nordeste
dos ventos como predominante. Em estudo mais recente foi possível identificar que a
localização da bacia de Campos na zona tropical implica na influência da mesma com o
anticiclone do Atlântico Subtropical Sul (ASS), isso determina que em condições de tempo
bom, os ventos que sopram desse sistema ASS são de nordeste (PINHO, 2003).
As características morfométricas da lagoa foram descritas por Panosso et al.(1998),
eles obtiveram os seguintes dados:
Área da lagoa – 6,50 km2; área da bacia de drenagem – 126 km2; profundidade
máxima – 4 m; profundidade média – 2,37 m; perímetro – 80 km; índice de
desenvolvimento do perímetro – 8,85; comprimento máximo efetivo – 3,3 km; largura
máxima efetiva – 0,4 km. Esses dados revelam algumas características, tais como: (1) a
lagoa de Carapebus apresenta a maior área superficial e a maior bacia de drenagem,
compreendendo vinte canais, sendo três de 3° ordem, que passam por áreas urbanas e
agrícolas; (2) as margens da lagoa são as mais irregulares comparadas às outras lagoas do
Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba; (3) é potencialmente menos vulnerável à
16
eutrofização; (4) reduzida profundidade máxima e relativa, o que a torna vulnerável à ação
do vento e às oscilações dos fatores climáticos.
1.2.1 Complexo deltaico do Rio Paraíba do Sul
O complexo deltaico do rio Paraíba do Sul é uma extensa planície costeira Quaternária
com área de 2.500 Km² e devido às fases de deltação do rio Paraíba do Sul, que contribuiu
com aporte sedimentar significativo, possui uma complexidade de feições (ROCHA,
2013). A lagoa de Carapebus está inserida na parte sul deste complexo deltaico e a partir de
estudos na área identificou-se que a mesma possui idade pleistocênica (ROCHA, 2014). A
parte Sul desta planície apresenta-se de forma retilínea, sendo seu relevo interno marcado
por sequências de cristas e cavas, o que denota posição da linha de costas antiga e caráter
progradante (VASCONCELOS, 2010).
A formação de um delta relaciona-se ao acúmulo de sedimentos transportados por
um rio em sua foz, onde há uma disputa constante entre a deposição de processos fluviais e
o retrabalhamento bem como distribuição desses sedimentos (VASCONCELOS, 2016). O
formato de delta foi identificado por Heródoto, filósofo grego, (490 a.C) para descrever a
forma triangular do Rio Nilo. Atualmente um delta é identificado de forma menos
triangular que a descrita por Heródoto (BOGGS JR, 2006), entretanto, a nomenclatura
permanece.
O delta do rio Paraíba do Sul é indicado como dominado por ondas fortes que
provocam dispersão rápida e desacelera a vazão do rio, produzindo dessa forma a
deposição de areias. Nesse sentido, sedimentos transportados dos rios para o mar ao longo
do tempo geológico são significativos para determinar ambientes deposicionais. Os
principais ambientes de deposição marinhas são praias, planícies e lagoas (BOOGS JR,
2006). Estudos mais antigos revelam que a planície costeira do rio do Rio Paraíba do Sul
consiste num ambiente Pleistocênico com sedimentos flúvio-lagunares do Holocênico
(Martim et al, 1987).
Em trabalhos recentes sobre a evolução geológica e geomorfológica do complexo
deltaico envolvendo o método da LOE foi possível identificar que as cristas de praia
possuem aproximadamente 80.000 anos de idade, esse fato foi associado evento de redução
17
do nível do mar durante o último glacial e ao farto aporte sedimentar na antiga foz do Rio
Paraíba do Sul (ROCHA, 2013).
A lagoa de Carapebus possui forte relação com a formação do complexo deltaico do
Rio Paraíba do Sul (Figura 3) que se formou numa região de extensa planície sedimentar
quaternária, devido abundância de areia no fundo raso de mares litorâneos possibilitado
pelas descargas de areia do rio provenientes das rochas cristalinas e pela presença de
correntes costeiras que acompanhavam todo o litoral (LAMEGO, 1945).
Figura 2: Mapa geológico da área de entorno da lagoa de Carapebus (Adaptado de: CPRM, 2009).
18
O complexo deltaico do rio Paraíba do Sul é objeto de estudo de vários
pesquisadores desde a década de 1950 como LAMEGO (1945 e 1955), DOMINGUES et al
(1981) que propõem modelo de evolução para a área. O primeiro modelo evolutivo
elaborado para a área, embora não apresentasse a parte Sul do Complexo, foi elaborado por
Alberto Lamego. Este autor afirmou que a sedimentação das camadas da planície
Quaternária não ocorreu somente numa única época. O avanço do rio Paraíba sobre o
Atlântico ocorreu em duas fases do Quaternário (LAMEGO, 1955). Estudos recentes
ratificam a idade da formação da Planície Quaternária limitando-a em terraços
Pleistocênicos e Holocênicos, além de caracterizá-la por feições costeiras, como os cordões
arenosos, resultantes da formação do delta do Rio Paraíba do Sul (RIBEIRO et al, 2006).
Nas décadas seguintes o interesse pela geomorfologia e geologia do complexo
deltaico aumentou e outros autores desenvolveram outras hipóteses para a formação
geológico-geomorfológica do complexo deltaico. Os trabalhos realizados até a década de
1980 possibilitaram o avanço sobre as variações climáticas e nível relativo do mar durante
o Quaternário. Assim um esquema evolutivo de sedimentação Quaternária foi proposto por
Dominguez et al (1981) para as feições deltaicas dos rios São Francisco, Jequitinhonha,
Doce e Paraíba do Sul (Figura 7). Os autores levaram em consideração um aspecto peculiar
a desembocadura desses rios é terem se desenvolvido em áreas de ocorrência de Grupo
Barreiras com influência da planície costeira e variações do nível do mar. Dessa forma,
eles elaboraram um esquema composto por 8 estágios evolutivos. As pesquisas
subsequentes continuaram no sentido de complementar o conhecimento, nesse sentido, o
trabalho de Martin et al (1984) apresenta importantes conclusões a respeito da evolução da
área.
O rio Paraíba do Sul, em sua foz, desenvolveu uma planície sedimentar, que se
relaciona aos processos fluviomarinhos, no qual o rio Paraíba teve forte atuação associados
às oscilações do mar no período Quaternário. O complexo deltaico foi dividido em dois
momentos de orientação do rio Paraíba do Sul. A mais antiga está situada ao sul do Cabo
de São Tomé compreendendo vários ambientes sedimentares, inclusive no que se refere à
formação de lagoas como a de Carapebus. Esta primeira fase de orientação do Rio Paraíba
ficou registrada através de cristas de praias ao longo da planície entre Carapebus e
Quissamã. A lagoa de Carapebus foi formada por meio da “barragem de paleodrenagens
sobre sedimentos pleistocênicos marinhos e sobre o Grupo Barreiras por um cordão
19
transgressivo holocênico”. O segundo momento (atual), a orientação do rio se dá ao longo
da cidade de Campos dos Goytacazes seguindo até Atafona (ALMEIDA, 1997).
A topografia do fundo da lagoa é relativamente homogênea (Figura 4), sem grandes
desníveis, mas com presença de canais ao longo de seu eixo principal e que servem para o
escoamento das águas quando o cordão que separa a lagoa do mar está aberto. A região
mais profunda da lagoa ocorre no interior do canal principal chegando a mais de 3 metros
no ponto de estreitamento do corpo lagunar. A suavidade do fundo volta a ser observada na
parte sul da lagoa, onde a feição predominante são leques de sobrelavagem formados em
eventos de tempestades quando as areias do cordão litorâneo são transportadas para o
interior da lagoa (ALMEIDA, 1997).
Os dados referentes a suavidade de fundo da planície costeira são confirmados em
pesquisas recentes. Figueiredo Jr et al (2015) após associarem dados batimétricos e
informações granulométricas com teor de carbontato identificaram que a plataforma
continental da Bacia de Campos, desde a foz do rio Paraíba até Cabo Frio, possui
morfologia suavizada com predomínio de sedimentos terrígenos.
20
Figura 3: Mapa batimétrico da lagoa de Carapebus, escala 1:50.000 (Fonte: ALMEIDA, 1997).
21
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
O presente capítulo caracteriza a área de estudo e trata de temas sobre o
conhecimento geomorfológico, sedimentológico e biogeoquímico na reconstrução
paleoclimática e ambiental em sistemas lacustres. Atualmente admite-se que a duração do
período Quaternário representa cerca de 2.58 Ma (ICS, 2015). Este período é responsável
por grandes e significativas mudanças na história geológica da Terra. E as informações
guardadas neste período estão bem preservadas. Os eventos geológicos de maior
importância no Brasil, registrados no período Quaternário, são representados por depósitos
sedimentares, refletindo condições paleoclimáticas (SUGUIO, 2010).
2.1 Sedimentologia
A sedimentologia é a ciência responsável por estudar os depósitos sedimentares
bem como suas origens, a partir disso relaciona e estuda os processos de desintegração,
erosão e transporte e mecanismo de sedimentação, o tectonismo do ambiente deposicional,
além das relações entre as condições de sedimentação e os processos diagenéticos
(SUGUIO, 2003).
Os estudos de sedimentos recentes, sobretudo de origem lacustre, têm fornecido
informações relevantes sobre as mudanças paleoambientais. A reconstrução da paisagem
por meio da sedimentologia leva em consideração os depósitos sedimentares do
Quaternário, que de acordo com Suguio (2010), se distribuem sobre os continentes e
fundos oceânicos, fornecendo várias evidências cronológicas. Além de representar a
intensificação das atividades humanas, o período Quaternário possui abundantes
informações geológicas (SUGUIO, 2010).
A sedimentologia associada à geomorfologia auxilia a reconstrução de ambientes
do período Quaternário. Tendo em vista o relevo como objeto de estudo, a geomorfologia
ao realizar a análise topográfica oferece relevantes conclusões sobre os climas pretéritos.
As camadas sedimentares, por exemplo, formadas no transcorrer do tempo geológico
fornecem informações valiosas de paleoambientes que orientam o estudo sobre a evolução
da paisagem. (CHRISTOFOLETTI, 1980). A evolução do ambiente lacustre é um
22
elemento essencial em estudos paleoclimáticos, uma vez que a qualidade dos registros está
relacionada à evolução geológica e geomorfológica do ambiente (COHEN, 2003).
2.1.1 Descrição das partículas e classificação
As rochas sedimentares e os sedimentos cobrem aproximadamente ¾ da superfície
terrestre e grande parte do oceano. Processos de intemperismo e erosão foram responsáveis
pelo aumento progressivo das rochas sedimentares após a formação da crosta terrestre
primitiva. A abundância dessas rochas na Terra permite obter informações relevantes sobre
a história do planeta como climas passados e ecossistemas oceânicos. As características
texturais das rochas sedimentares (grão, tamanho, forma etc.) permitem responder uma
gama de questões referentes às interpretações de ambientes deposicionais bem como outros
dados de interpretação estratigráfica, flutuações do nível do mar, rastreio de sedimentos
glaciais, ciclos biogeoquímicos marinhos a fim compreender fluxos, balanços, fontes e
sumidouros de elementos químicos no ambiente (BOGGS JR, 2006).
A distribuição granulométrica fornece bases para a caracterização dos ambientes
deposicionais e processos físicos atuantes. O tamanho dos grãos é um importante
parâmetro tanto de descrição como em relação ao entendimento da proveniência e dos
processos de transporte e deposição (TUCKER, 2014). Esta propriedade descritiva reflete
o processo de resistência e erosão de um depósito, além de evidenciar características como
porosidade e permeabilidade. A metodologia para a interpretação dos paleoambientes
deposicionais se dá a partir da comparação entre diferentes parâmetros de distribuição
granulométrica dos ambientes modernos, que são condicionados pelos níveis de energia
característicos de cada ambiente (SUGUIO, 2003). Sua análise envolve técnicas
específicas, já que o tamanho do grão pode variar entre poucos mícrons a poucos metros,
nesse sentido, escalas geométricas e logarítmicas expressam mais adequadamente o
tamanho do grão do que escalas lineares.
O padrão de escala mais utilizado é o proposto por Udden-Wentworth (LEWIS e
McCONCHIE, 1994). Esta escala foi proposta pela primeira vez por Udden em 1898 e
posteriormente remodelada por Wentworth em 1922. Ela estende-se desde <1/256 mm
(0,0039 milímetro) para>256 milímetros e é dividida em categorias maiores como argila,
silte, areia e cascalho, as quais podem ser subdivididas em areia fina, areia média, areia
23
grossa. Partículas maiores como seixos, cascalhos, pedregulhos podem ser mensuradas
manualmente por meio de paquímetro ou fita. O tratamento matemático do grão (ou das
distribuições granulométricas) é representado por meio de gráficos de construção simples e
de fácil interpretação visual. (BOGGS JR, 2006).
No estudo “Brazos River Bar: a study in the signicance of grainsize parameters”,
Folk e Ward (1957) aprimoraram os parâmetros estatísticos para análise sedimentar. Os
parâmetros desenvolvidos por ele utilizados nesse trabalho são: média, assimetria e desvio
padrão.No trabalho acima, os autores revisaram a fórmula da média proposta por Inman
(1952) por acreditar que esta não reflete de forma precisa o tamanho médio de grão das
curvas bimodais e enviesadas. Dessa forma, propuseram uma nova fórmula em que o valor
médio do grão é interpretado levando em consideração as extremidades da curva de
frequência acumulada e é considerado o parâmetro mais fidedigno da composição dos
sedimentos (OLIVEIRA, 2002).
A assimetria representa o grau de deformação da curva de frequência simples para a
direita ou para a esquerda, analisando-se a relação entre a moda, a média e a mediana.
Quando os valores da moda, da média e da mediana forem iguais, a distribuição é
considerada simétrica. No caso desses valores serem diferentes, a distribuição é
assimétrica. A assimetria positiva ocorre quando o valor da média é superior ao valor da
mediana que, por sua vez, é superior ao valor da moda. Nesse caso, a cauda da curva de
distribuição é mais acentuada para direita (grãos mais finos). A assimetria negativa ocorre
quando o valor da média é inferior ao valor da mediana que, por sua vez, é inferior ao
valor da moda. Nesse caso, a cauda é mais acentuada para a esquerda (grãos mais grossos)
(Tabela 1). Na análise de sedimentos, ela é negativa quando indica um processo erosivo
não deposicional e positiva quando indica deposição (CRONAN, 1972 Apud OLIVEIRA,
2002).
O selecionamento ou grau de seleção é uma medida de dispersão da amostra, ou
seja, o desvio padrão (Dp) da distribuição do tamanho. É utilizado como medida de
classificação (FOLK e WARD, 1957). O parâmetro da seleção traduz a dispersão das
partículas de cada lado da mediana. Sedimentos bem selecionados são geralmente de
tamanhos iguais e mal selecionados de tamanhos diferentes (Tabela 1). Os primeiros são
classificados em bimodais ou polimodais e os segundos em unimodais (OLIVEIRA, 2002).
Com o aumento do transporte ou da agitação do meio as partículas de diferentes tamanhos
24
tendem a ser separadas por tamanho. Segundo Folk (1974), os sedimentos praiais derivados
de uma mesma fonte serão mais bem selecionados do que sedimentos fluviais, devido à
atuação dos agentes costeiros. Adicionalmente, Martins (2003) afirma que os sedimentos
de praia, em geral, são moderadamente a bem selecionados, enquanto que os sedimentos
fluviais são pobremente a moderadamente selecionados e os sedimentos eólicos são bem a
muito bem selecionados.
A descrição da forma dos sedimentos é mais complexa e consiste na forma da
partícula, arredondamento e textura. O arredondamento é geralmente descrito na base de
comparação visual gráfica e é mais significativo que a esfericidade como parâmetro
descritivo, pois em geral é um reflexo da distância de transporte ou grau de
retrabalhamento(Figura 5). A distância de transporte dos sedimentos está relacionada à
esfericidade dos grãos, o grão mais esférico, que possui menor superfície para dado
volume, se decanta antes do outro sólido com volume e densidade iguais o que aumenta a
velocidade de decantação (LEWIS e McCONCHIE, 1994). A esfericidade se limita a partir
da abrasão e quebra da partícula rochosa aumentando sua angularidade (SUGUIO, 2003).
Figura 4: Exemplos das seis classes usadas nas determinações dos graus de arredondamento: (A) muito angulosa; (B) angulosa; (C) su-bangulosa; (D) sub-arredondada; (E) arredondada; (F) bem arredondada (SHEPARD, 1967).
25
A forma é também quantificada pela classificação e descrição dos grãos em classes:
esferas, discos, placas e cilindros, baseada na relação entre os eixos longo, intermediário e
curto (Figura 5). A forma dos seixos é um reflexo da composição e eventuais planos de
fraqueza, como camadas/laminação, clivagem ou juntas da rocha matriz (LEWIS e
McCONCHIE, 1994; TUCKER, 2014). Forma não deve ser confundida com
arredondamento, esta última característica mede a agudez de cantos dos grãos. Grãos bem
arredondados possuem os cantos e bordas suaves, enquanto que grãos poucos
arredondados, as bordas e cantos são afiados e pontiagudos. Quanto à textura da superfície
dos grãos, estes podem ser polidos ou foscos. Já texturas brutas podem ser observadas por
um microscópio binocular (BOGGS JR, 2006).
Figura 5: Classificação das formas de seixos de acordo com dados de esfericidade segundo Zingg (1935) Apud
Lewis e McConchie(1994).
Os grãos com formas alongadas possuem orientação preferencial causada por
transporte e deposição relacionados a velocidades e fluxo hidráulico no ambiente de
deposição. Pesquisas apontam que a orientação de partículas de areia depositadas por
fluxos e fluidos tende a ficar alinhados paralelos à corrente (BOGGS JR, 2006). Como
principal agente responsável pelo transporte de sedimentos, a água, em seu trajeto desloca
os sedimentos de três maneiras diferentes. Inicialmente ela dissolve substâncias como íons
de cálcio, ferro e carbonato. Posteriormente, os materiais de granulação fina são carregados
em suspensão no curso d`água e eventualmente depositam-se em deltas. E por último,
26
materiais de granulação grossa são transportados, por tração, ao longo do leito do rio, ou
ambiente de deposição marinha (LAPORTE, 1975).
2.1.2 Geoquímica das rochas e sedimentos
A geoquímica das rochas e dos sedimentos também atuam como arquivos de
informações paleoambientais. Geralmente, sedimentos litificados provêm informações
decisivas para estudos de proveniência e na reconstrução tectônica, climática e geográfica
de ambientes sedimentares. Sedimentos do Holoceno podem apresentar informações sobre
características da rocha fonte, assim como sobre os mecanismos de transporte e deposição
(DICKINSON, 1988). Portanto, a geoquímica dos sedimentos clásticos é produto de
fatores que se interagem, incluindo origem, intemperismo e tectonismo (NASH e
McLAREN, 2007).
Em ambientes lacustres e palustres uma distinção deve ser feita entre sedimentos
detríticos e geoquímicos. Os sedimentos de origem geoquímica dependem da química da
água, assim como das condições locais/regionais climáticas e geomorfológicas, ou seja,
uma dependência da bacia lacustre. Dessa forma, os minerais dos sedimentos lacustres
podem ser classificados de acordo com a fonte: alogênico, endogênico e autigênico. Os
primeiros são derivados das partes exteriores aos lagos e constituem-se de partículas
transportadas pelo vento, rios, escoamento superficial, por fluxos de degelo, gelo flutuante
e pela erosão costeira. Os minerais endogênicos estão relacionados aos processos
biogeoquímicos que ocorrem na coluna d‟água do lago. Tais minerais precipitam ou
floculam na água e se depositam no fundo. O carbonato de cálcio, por exemplo, pode ser
um bom indicador da variação sazonal dos processos geoquímicos e também em uma
escala de tempo mais longa. Por fim, os minerais autigênicos se formam nos sedimentos do
fundo lacustre. Portanto, os minerais endogênicos e autigênicos lacustres e palustres
constituem os sedimentos geoquímicos, isto é, resultam da precipitação de minerais
(VERRECCHIA, 2007).
Os depósitos detríticos lacustres são constituídos de fragmentos de rochas e
minerais, uma vez que são transportados para as bacias lacustres mediante influxos (rios
e/ou drenagem da bacia) e atmosféricos (VERRECCHIA, 2007).
27
2.2 Área fonte de sedimentos e intemperismo
Caracterizar a área fonte dos sedimentos é parte da análise sedimentar e refere-se à
localização da área onde os detritos se originaram, bem como a identificação da rocha
exposta e interpretação de clima e relevo. Associadas às análises geoquímicas as
características texturais e granulométricas dos sedimentos provêm dados que permitem a
inferência da direção a partir da qual o detrito foi derivado (McBRIDE, 1988).
2.2.1 Intemperismo
Intemperismo é o processo responsável pelas alterações físicas e químicas das
rochas quando estas aparecem sobre a superfície terrestre. Tal processo origina produtos
como rochas alteradas, solos e sedimentos que por sua vez, estão sujeitos à erosão,
transporte e sedimentação. Os fatores controladores do intemperismo são clima, topografia,
material parental, fauna, flora e tempo. O clima é responsável pela temperatura e
precipitação que podem agilizar ou atrasar as alterações nas rochas. A topografia regula a
infiltração das águas pluviais, nesse sentido, locais que permitem quantidade significativa
de infiltração ocorrem mais alterações nas rochas. O material parental refere-se ao tipo de
rocha, ou seja, textura e estrutura, assim, alguns minerais constituintes podem ser mais
vulneráveis que outros. A fauna e flora respondem pelo fornecimento da matéria orgânica
e por movimentar o material parental. Finalmente, o tempo de exposição da rocha a
superfície terrestre determina o maior ou menor grau de intemperismo, já que os fatores
anteriormente citados precisam do tempo para atuar (TOLEDO et al, 2008).
A Figura 6 evidencia a estabilidade de alguns minerais e os produtos formados
partir do intemperismo.
28
Figura6: Esquema da série de estabilidade dos minerais das rochas e os principais produtos formados. Fonte: Lepsch (2011), adaptado de Trompette (2001).
2.2.2 Índice Químico de alteração das Amostras
O Índice Químico de alteração das Amostras (IAQ) ou CIA em Inglês (Chemical
Index of Alteration) foi inicialmente proposto por Nesbitt e Young (1982), como medida do
desempenho do intemperismo químico na produção de sedimentos clásticos. A proporção
CIA= (Al 2 O3/ Al 2 O3 + CaO*+Na 2 O + K2 O) x 100 é baseada no pressuposto de que o
processo dominante durante o intemperismo químico é a degradação de feldspatos e a
formação de minerais de argila. Este índice se mostra como um dado proxy razoável para
interpretar umidade de paleoambientes, entretanto, algumas limitações devem ser levadas
em consideração. O IAQ não deve ser utilizado em sedimentos com mais de 30% de
carbonato. Outra limitação refere-se aos sedimentos submetidos ao metamorfismo ou
litificação diagenética, estes não refletem resultados sensíveis ao IAQ, pois envolvem
adição de potássio pós-deposicional. Nesse sentido, é necessário ratificar que a sucessão
estudada não passou por tal processo. Apesar das limitações, o IAQ é uma ferramenta útil
na indicação e avaliação de umidade de paleoambientes (GOLDBERG e HUMAYUN,
2010).
29
2.3 Produção sedimentar dentro de ambientes sedimentares
Os sedimentos acumulados se compõem de três principais fatores: (1) fonte
sedimentar; (2) processos de transporte e deposição de sedimentos; (3) processos químicos
que operam nos sedimentos ou na coluna d‟água. Já em termos de suprimento inicial de
sedimentos ao sistema sedimentário. Perry e Taylor (2007) indicam três tipos básicos de
sedimentos (1) detritos minerais; (2) sedimentos biogênicos ou orgânicos; (3) partículas e
compostos antropogênicos.
Os detritos minerais, tais como quartzo e feldspato, junto com os minerais pesados,
formam os componentes primários de muitos dos sedimentos terrestres e marinhos. Esses
minerais estão inicialmente relacionados aos processos de intemperismo e são
progressivamente erodidos e transportados dentro e ao longo de uma cadeia de ambientes
sedimentares. Como resultado, a composição mineralógica do embasamento geralmente
influencia a abundância relativa de minerais individuais que são liberados. Variações
locais são atribuídas às diferenças nas taxas de erosão e fornecimento de sedimentos de
unidades geológicas distintas. Dentro de qualquer ambiente os sedimentos tendem a ser
derivados de um amplo espectro de áreas fontes e regimes de intemperismo, contribuindo e
influenciando a composição sedimentar.
Em adição aos detritos minerais, quantidades significativas de sedimentos são
derivadas de organismos. Esses formam grande parte dos ambientes marinhos, embora com
variações latitudinais dos tipos e produções de sedimentos biogênicos. Depósitos
carbonáticos são relativamente comuns dentro dos ambientes intermarial, terrestre e de
águas doces, e estão associados principalmente com os processos químico-físicos e
biológicos na deposição.
Aportes orgânicos derivados de material vegetal também podem contribuir com
abundante material ao substrato sedimentar. Sedimentos biogênicos, mas não carbonáticos,
tais como diatomáceas, são também importantes em ambientes lacustres. A acumulação
progressiva de tais microfósseis dentro dos sedimentos lacustres provêem um registro
efetivo de parâmetros ambientais e tem sido usado amplamente como registros proxies de
mudanças climáticas. Nesse sentido, os compostos e partículas antropogênicas aumentaram
significativamente em muitos sistemas sedimentares e incluem sedimentos de material
antropogênico (material de construção e industrial) e material sedimentar que foram
30
impactados pela atividade humana. Todos esses materiais têm propriedades químicas e
mineralógicas distintas dos sedimentos naturais, e como consequência interagem com o
ambiente de maneiras diferentes.
2.4 Ambiente de Sedimentação Costeira e Geomorfologia
Ambientes de sedimentação acumulam sedimentos transportados naturalmente por
águas superficiais, vento, gelo e gravidade. Em tais ambientes são observadas
características predominantes de deposição e processos erosivos que ficaram gravados ao
longo da evolução geológica e geomorfológica. Praias e barreiras arenosas, estuários,
deltas, lagunas e dunas eólicas costeiras são os ambientes de sedimentação localizados
diretamente na linha de costa. Devido sua proximidade com a linha de costa, estes
ambientes de sedimentação são variáveis, uma vez que são remobilizados pela ação de
ondas, correntes costeiras e marés, além do aporte de sedimentos (SILVA et al, 2004).
Em vários estudos tem-se evidenciado que as oscilações do nível do mar contribuíram de
forma significativa para a evolução das planícies costeiras brasileiras. Tais evidências
foram inicialmente atribuídas ao Período Neogênico, mas posteriormente foram associadas
ao Quaternário, destacando-se essencialmente pesquisas de caráter geomorfológico. A
partir de 1960, as pesquisas geológicas sobre flutuações no nível do mar começaram a ser
realizadas e constatar que as flutuações dos últimos 7.000 anos foram resultados de
variações do nível no mar (eustasia) e variações do nível dos continentes (tectonismo e
isostasia) (SUGUIO et al, 1985). Em geral, as planícies costeiras da região Sudeste são
estreitas, confinadas entre o mar e escarpas do Grupo Barreiras (MUEHE, 2007).
Entre os períodos de 1980 e 1990 foi apresentado por Dominguez et al (1981) e
Martin et al (1993) um modelo evolutivo de sedimentação e evolução costeira. Destacam-
se nesse trecho como característica principal os „tabuleiros‟ do Grupo Barreiras “entre as
planícies costeiras quaternárias a leste e as serras de rochas cristalinas pré-cambrianas a
oeste” (MARTIN et al., 1987 Apud SUGUIO, 2005). São 8 estágios de formação das
planícies costeiras que estão representados na Figura 8 e descritos a seguir:
31
Primeiro Estágio: Deposição da Grupo Barreiras
Depois de um longo período de clima quente e úmido do Neógeno, um manto de
intemperismo, também chamado de regolito, foi formado. Uma alteração climática
tornando o clima mais seco, com características de chuvas intensas e mal distribuídas,
deixou vegetações mais esparsas e expôs o regolito à erosão. Os sedimentos originados
foram, por força gravitacional, transportados e depositados nos sopés das montanhas em
forma de leques aluviais coalescentes. O nível do mar, mais baixo que o atual, contribuiu
para que parte da plataforma continental fosse coberta por esses depósitos.
Segundo Estágio: Máximo da Transgressão Antiga
O limite provável do máximo dessa transgressão é representado por uma linha de
escarpas inativas, esculpidas do Grupo Barreiras, quando o clima ficou mais úmido que o
estágio anterior.
Terceiro Estágio: Deposição de sedimentos pós-Barreiras
O Máximo da Transgressão Antiga acabou e começou com a regressão do mar.
Durante esse período, o clima sofreu novas alterações tornando-se mais seco. Isso
possibilitou a sedimentação de leques aluviais coalescentes depositados nos sopés das
escarpas esculpidas no Grupo Barreiras no estágio anterior.
Quarto Estágio: Máximo da Penúltima Transgressão
Com nível do mar 8 ± 2 m acima do atual, há 120.000 anos, os sedimentos
continentais formados após a formação Barreiras foram parcialmente erodidos. Os baixos
níveis cursos foram afogados dando origem a estuários e lagunas.
Quinto Estágio: Construção de terraços marinhos pleistocênicos
Nesta fase ocorreu a regressão marinha que possibilitou a progradação da planície
costeira com terraços arenosos cobertos por cristais praiais. Essa redução do nível do mar
expôs parte da atual plataforma continental.
32
Sexto Estágio: Máximo da Última Transgressão
Há 5.500 anos, o nível do mar estava entre 4 a 5 metros acima do atual, nesse
período, os terraços de origem pleistocênica foram erodidos exibindo uma paisagem de
barreiras/lagunas, sobretudo, nas desembocaduras de alguns rios, com destaque para o
Paraíba do Sul.
Sétimo Estágio: Construção de deltas intralagunares
Ao despejarem água e sedimentos nas lagunas, formadas em estágio anterior, os
rios foram responsáveis por formar os deltas intralagunares ou intraestuarinos.
Oitavo Estágio: Construção de terraços marinhos holocênicos
Após 5.500 anos A.P. o nível do mar foi reduzindo até chegar aos níveis atuais,
entretanto, antes da atual estabilização houve duas flutuações marcadas entre 4.100 a 3.600
anos A.P. e 3.000 e 2.500 anos A.P. A regressão marinha provocou o crescimento de
cristas praiais em áreas externas as ilhas-barreiras. Além disso, essa regressão transformou
gradualmente lagunas em lagoas, estas em pântanos salobros e posteriormente, em rios que
passaram a fluir diretamente ao mar. Assim, várias lagunas presentes nessas planícies
apresentam sinais de lagunas antigas.
33
Figura 7: Modelo geral de evolução geológica das planícies costeiras durante o período Quaternário, válido para o trecho de Macaé (RJ) a Recife (PE) (Fonte: SUGUIO et al, 1985).
34
Embora esse modelo tenha sido bem utilizado existem estudos recentes sobre a área
que contradizem e/ou complementam algumas informações do modelo acima. O recente
trabalho de Rocha (2013) permitiu elaborar um modelo geomorfológico da planície
costeira para as áreas de Quissamã e Carapebus, no qual é possível observar 5 momentos
(Figura 8) que foram baseados nos modelos desenvolvidos anteriormente.
Figura 8: Modelo geomorfológico de evolução planície costeira do setor meridional do complexo deltaico do rio Paraíba do Sul. Fonte: Thaís Rocha (2013).
Dessa forma de acordo com Rocha (2013) as fases são:
1 – Desenvolvimento das unidades 1 e 2 de cristas de praia (Antes de 87.000 anos):
Referem-se ao início do desenvolvimento da planície costeira. De acordo com a
autora essas cristas são anteriores à 87.000 anos e possuem cerca de 9 km de comprimento
indicando a progradação da linha de costa na fase regressiva.
35
2 – Desenvolvimento das unidades 3 a 6 de cristas de praia (87.000 à 80.000 anos):
Nesta fase ocorre a progradação da linha de costa em torno de 7 Km e ainda há a
redução do nível do mar. Os dados da autora evidenciam que ocorre também fases erosivas
que podem se associar entre outros aos eventos de alta energia.
3 – Progradação da planície costeira até o máximo regressivo do último período glacial (80.000 anos a 18.000 anos):
O nível do mar estaria em 120 metros abaixo do atual e lançou as linhas de
costas até a plataforma continental.
4 – O máximo eustático e o afogamento de parte da planície costeira (18.000 anos a 6.000 anos):
4-a: O aumento do nível do mar provocou na planície costeira um „afogamento‟ de parte
da planície costeira. Assim, algumas cristas de praias foram afogadas e deram origem a
lagoas.
4-b: Na parte Sul da planície a barreira transgressiva isolou corpos lagunares, originando
um sistema barreira-laguna.
5- Retrogradação contínua do litoral e formação dos esporões lagunares (6.000 anos ao atual):
5-a: Houve um „ressecamento‟ da planície em virtude da redução do nível do mar que
gerou o formato atual da Lagoa Feia além de parte da planície fluvio-lagunar.
5-b: A borda Sul da planície ocorre tendência a retrogradação enquanto na parte Norte
tende a progradar.
36
5-c: A retrogradação segue e corpos lagunares estreitam-se favorecendo o surgimento dos
esporões lagunares.
2.5 Definições de Lagoas e Lagunas
É importante salientar a diferença existente entre os termos lagoa e lagunas/lagoas
costeiras. No Brasil, tanto no interior quanto no litoral, são encontrados inúmeros corpos
hídricos geralmente denominados de lagoas. No entanto, segundo Esteves (1998) esta
denominação é um erro, já que todo corpo hídrico com comunicação com o mar é uma
lagoa costeira/laguna. O autor define 5 (cinco) processos de formação de lagoas costeiras
ou lagunas.
Os processos são: (1) Lagoas formadas pelo isolamento de enseada marinha; (2)
Lagoas formadas pelo fechamento da desembocadura de rios por sedimentos marinhos; (3)
Lagoas formadas pelo fechamento da desembocadura de rios por recifes de corais; (4)
Lagoas formadas pelo fechamento de desembocadura de rios por sedimentos fluvio-
marinho; (5) Lagoas formadas nas depressões entre faixas de areia que constituem as
restingas (ESTEVES, 1998). De acordo com as definições do autor podemos classificar a
gênese lagoa de Carapebus pelo segundo processo. Dessa forma, a denominação correta
deste corpo hídrico deveria ser laguna/lagoa costeira, entretanto, em virtude da aceitação
do termo será mantido neste trabalho o termo lagoa.
A morfologia das lagunas é variada e estas podem ser desde um corpo d`água
separado fisicamente do mar ou está parcialmente protegido do mar aberto. A mistura da
água salgada com água doce pode ser também espacialmente e temporalmente alterada
devido a geomorfologia das lagunas. Estas são sistemas dinâmicos e estão sujeitas às
variações do nível do mar e ao aporte de sedimentos (ALMEIDA,1997). Em se tratando de
volume, os sedimentos lagunares são menos significativos do que sedimentos deltaicos, no
entanto, possuem grande potencial de informações paleoambientais que se referem a linha
de costa e biota (ALMEIDA, 1997). O processo que predomina nesse ambiente é o
37
deposicional, onde os sedimentos encontrados classificam-se em clásticos e químicos1 e argilas que podem conter matéria orgânica (OLIVEIRA, 2002).
2.6 Grupo Barreiras
O Grupo Barreiras é uma unidade estratigráfica que se estende pelo litoral
brasileiro, do Rio de Janeiro ao Amapá. São testemunhas da última elevação do oceano por
volta de 25 e 16 milhões de anos atrás. (PIVETTA, 2013). Esta formação recobre depósitos
sedimentares mesozóicos de várias bacias costeiras e é o substrato no qual se desenvolve a
maior parte do Quaternário costeiro no Brasil. Admite-se que sua idade esteja entre
Mioceno até o Plioceno-Pleistoceno (BEZERRA et al., 2006).
Em uma interpretação paleoambiental feita por Morais et al. (2006), o Grupo
Barreiras, no Estado do Rio de Janeiro, exibe característica faciológica de ambiente fluvial
entrelaçado. No norte fluminense, especificamente, predominam sedimentos arenosos
intercalados com sedimentos lamosos. De acordo com Brêda et al. (2011) na porção
centro-sul da bacia de Campos, entre Macaé e Quissamã, o Grupo Barreiras está em um
domínio geomorfológico de suaves colinas e topos aplainados, sobre o embasamento pré-
cambriano, frequentemente recoberta por sedimentos de origem arenosa e argilosa. Nunes
et al. (2011), ao fazerem uma análise em relação ao Grupo Barreiras, afirmam que esse
termo tem sido utilizado de forma genérica como se fosse homogênea em todo o litoral
brasileiro. No entanto, a ampla distribuição deste Grupo ao longo do litoral está associada a
sua grande variedade faciológica.
A origem do Grupo Barreiras está no início do Mesozóico onde a plataforma Afro-brasileira estava predominantemente recoberta por sedimentos continentais fluviais e eólicos com calmaria tectônica. Porém, um movimento epirogenético originou a formação
de uma antéclise2, responsável pela erosão de sedimentos neopaleozóicos e paleozoicos
que expôs uma extensa área do embasamento (CESERO, 1997 Apud Nunes et al., 2011).
1Calcários e evaporitos. 2Estrutura geológica desenvolvida em plataforma continental, com amplitude regional de dezenas de milhares de km2, na forma de ampla região elevada com mergulhos muito fracos e divergentes, produzida por lento soerguimento da crosta ao longo de vários períodos geológicos. http://sigep.cprm.gov.br/glossario/verbete/anteclise.htm
38
Após esse momento houve o alívio das tensões atuantes no eixo do antéclise que
deu lugar a formação de uma bacia sedimentar alongada, de direção N-S, formando a
“Depressão Afro-brasileira” (CESERO, 1997 Apud Nunes et al, 2011). Após a
fragmentação do Pangeia várias bacias sedimentares foram formadas ao longo do litoral as
quais foram preenchidas por sedimentos do Cretáceo e do Cenozóico (SUGUIO, 2003).
Ainda no Mesozóico, com o ajustamento isostático das bordas do Atlântico Sul, houve o
soerguimento das placas em direção ao interior dos continentes, expondo-se à erosão uma
faixa de 100 km a 300 km de largura ao longo dos litorais de ambos os continentes. Isso se
constituiu na fonte de sedimentos para as bacias interiores e costeiras. Esse movimento
epirogenético associado à alta energia do Atlântico foi responsável pela sedimentação
predominantemente terrígena na plataforma continental. (CESERO, 1997 Apud Nunes et
al, 2011).
Na área de estudo, em questão, o Grupo Barreiras aflora em Carapebus, sendo mais
expressivo próximo ao delta do Rio Paraíba do Sul. Essa formação constitui-se por três
unidades: areias grossas a conglomeráticas; uma unidade intermediária composta de areias
grossas quartzosas sendo de matriz areno-argilosa e argilas arroxeadas levemente arenosas;
e argilas de cores vermelha e branca (CPRM, 2012).
2.7 Estudos relacionados à geomorfologia e sedimentologia na lagoa de Carapebus
Estudos de sedimentos envolvendo análises granulométricas têm sido realizados
desde a década de 1960 no litoral do Rio de Janeiro e se concentram em apresentar
características sedimentológicas associadas à geomorfologia do ambiente bem como o
transporte dos sedimentos e caracterização (BULHÕES, 2006). Do ponto de vista
sedimentar, a lagoa de Carapebus possui poucos trabalhos, entretanto, aqueles que
amplamente estudaram a planície costeira do Rio Paraíba do Sul indicam de forma geral
aspectos sedimentológicos que podem ser aplicados à lagoa. Destaca-se aqui o trabalho de
BASTOS e SILVA (2000) que estudaram a hidrodinâmica de praia baseada no tipo de
sedimento disponível e evolução da planície costeira. Os autores utilizaram a análise
morfológica dos perfis de praia do litoral Norte Fluminense apresentando variação espacial
39
significativa nesses perfis e esta variação relacionando-se às condições climáticas e à
evolução da própria planície costeira. Classificaram as características morfodinâmicas do
trecho entre Atafona (São João da Barra) a Cabiúnas (Macaé) para inferir a variação
temporal e tendências erosivas ou progradacionais. O perfil de praia em Carapebus
“apresenta cordão arenoso de 5 m de altura e com largura média de 32 m.
Morfologicamente o perfil possui uma face de praia íngreme com declividade da ordem de
1: 6,5; comporta de areia grossa a muito grossa” (BASTOS e SILVA, 2000).
Outro estudo de destaque é o trabalho de MACHADO (2007) que buscou analisar
aspectos morfo-sedimentares da praia, antepraia e plataforma continental interna da área
que abrange Cabiúnas (Macaé) ao Sul e Barra do Furado (Quissamã) ao Norte. Nesse
estudo foram identificados aspectos granulométricos e de transporte dos sedimentos que
indiretamente envolvem a lagoa de Carapebus, localizada entre o trecho estudado. De
modo geral, esta pesquisa demonstrou que os sedimentos da praia possuem granulometria
grossa. Já na antepraia, a granulometria é fina, a muito fina e silte. E na plataforma
continental interna, embora apresente manchas de lama e areia muito fina, parte
significativa dos sedimentos se apresenta com granulometria de média a grossa
(MACHADO, 2007).
Associadas às análises granulométricas, os estudos geomorfológicos também se
destacam no litoral fluminense. A morfologia do litoral foi dividida em nove
compartimentos, o que se enquadra no trecho que engloba Carapebus é o compartimento
planície costeira de rio Paraíba do Sul que, na parte oceânica, se constitui no flanco Norte
– idade holocênica – e flanco Sul – pleistocênica - este formado por um estreito cordão
litorâneo até as proximidades de Macaé onde algumas lagunas se localizam (MUEHE et
al.,2006).
No entanto, o trabalho mais completo sobre a lagoa de Carabepus envolvendo
análise sedimentar relacionada à evolução do ambiente foi o de ALMEIDA (1997). Neste,
o autor buscou analisar a sedimentação recente da lagoa e dessa forma esclarecer sua
história evolutiva. Suas pesquisas o levaram a identificar fácies siliciclásticas na sequência
dos sedimentos lacustres. Estas fácies são de ambientes costeiros e lagunares e estão
associadas às elevações do nível do mar no período quaternário. De forma geral, os
sedimentos arenosos localizam-se nas bordas e sedimentos lamosos ao centro e norte da
lagoa (ALMEIDA,1997).
40
3. METODOLOGIA
A realização deste trabalho inclui processos de coleta de sedimentos, análise
laboratorial e interpretação de dados representados (Figura 9).
Figura 1: Fluxograma das diferentes etapas do trabalho
3.1 Coleta e preparação das amostras
A área de estudo está inserida no projeto de Pesquisa Faperj (E-26/111.746/2011):
Identificação de Mudanças Climáticas e Ambientais a partir da Análise Sedimentar e
Geomorfológica em Áreas Lacustres de Regiões Tropicais e Subpolares. Em agosto de
2013 foi realizada uma coleta de sedimentos na lagoa de Carapebus, (Figura 10 e Tabela
1). As amostras foram coletadas em tubos de acrílicos acoplados a tubos de pvc, ajustados
à profundidade da lagoa, testemunhos curtos de 10 cm. Estes após a coleta (Figura 11)
foram mantidos em freezer.
41
(a)
(a)
(b))
(c)
(d)
(b)
(c) (d)
Figura 2: Localização da lagoa de Carapebus e dos pontos de amostragem de sedimentos. Os quadrados em vermelho indicam as áreas de coleta dos sedimentos.
42
Tabela 1: Dados de localização dos pontos de amostragem de sedimentos
Nome Prof. (m) Coord. Lat. Coord. Long.
Amostra 1 3,0 22°13.662’ S 41°36.545’ O
Amostra 2 3,5 22°13.713’ S 41°36.545’ O
Amostra 3 3,0 22°13.745’ S 41°36.693’ O
Amostra 4 2,0 22°13.752’ S 41°36.724’ O
Confluência 01 2,0 22°12.786’ S 41°37.267’ O
Confluência 02 3,0 22°12.528’ S 41°37.459’ O
Confluência 03 3,0 22°12.687’ S 41°37.172’ O
Confluência04 2,5 22°12.572’ S 41°37.059’ O
Confluência 2A 2,0 22°12.213’ S 41°36.799’ O
Confluência 2B 3,0 22°12.133’ S 41°36.739’ O
Confluência 2C 3,5 22°12.121’ S 41°36.692’ O
Canal Meio 3,0 22°12.142’ S 41°36.665’ O
Fundo 1 1,5 22°10.979’ S 41°35.910’ O
Fundo 2 1,5 22°10.954’ S 41°35.916’ O
Cordão * - 22º 15.227´S 41º35. 527´O
*Amostra coletada no cordão arenoso entre a lagoa e o mar (altura 7 m)
Figura 3: Coleta de sedimentos na lagoa de Carapebus.
43
3.2 Geomorfologia e análise sedimentar
A geomorfologia da área de estudo foi mapeada com o uso de imagens de sensores
óticos Landsat8 OLI/TIRS (2014) e RapidEye (2012). O programa Landsat8 é administrado
pela NASA (National Aeronauticsand Space Administration) e pela USGS (U.S. Geological
Survey), que fornecem dados de satélite de domínio público. O Landsat8 tornou-se
operacional a partir de 2013. A imagem Landsat8 foi adquirida de forma gratuita através do
Geological Survey Earth Resources Observationand Science (EROS) Center
(http://earthexplorer.usgs.gov/) http://earthexplorer.usgs.gov/) e possui resolução espacial de 30
metros. As imagens RapidEye (2012), de resolução espacial de 5 metros, são controladas pela
empresa RapidEye AG (Alemanha) e são de acesso restrito, utilizadas pelas instituições
públicas. O acesso e distribuição são de responsabilidade do Ministério do Meio Ambiente
(MMA), mediante o Geo Catálogo MMA.
No programa ArcGis 10.1 foi realizada a reprojeção da imagem Landsat 8 para o
hemisfério sul, já que a mesma está orientada para o norte verdadeiro. Foram também
realizadas conversão de 16 bits para 8 bits (rescale) e composição colorida RGB. Em campo
as formas e depósitos identificados foram verificados pelo registro de pontos de controle com
GPS. Os pontos de controle obtidos foram empregados na construção de mapas. Foram
utilizados critérios de identificação de geoformas assim como a definição de suas posições em
um mapa geomorfológico. A identificação das principais feições morfológicas foi baseada no
Manual Técnico de Geomorfologia (IBGE, 2009b).
A análise sedimentar é uma ferramenta relevante para a compreensão de ambientes
costeiros, pois ela é capaz de demonstrar os processos que originam e modificam sedimentos
(OLIVEIRA, 2002). Por isso, ao coletar as amostras buscou-se selecionar os pontos que
pudessem dar informações sobre os diferentes processos que atuam espacialmente na
sedimentação na lagoa.
44
3.3 Análise granulométrica e composição química
Essa análise mede a distribuição do tamanho dos grãos das amostras, a qual é
influenciada pela litologia original e também pela história dos sedimentos. Processos pós-
deposicionais também podem modificar a distribuição original do tamanho dos grãos de um
depósito (LEWIS e McCONCHIE, 1994; SUGUIO, 2003). A análise é útil para a inferência
da origem do material depositado e também na indicação das alterações pós-deposicionais.
(SUGUIO, 2003).
Os sedimentos coletados foram mantidos congelados em sacos ziplock e foram
divididos primeiramente em 3 partes com serra, sem descongelar por inteiro. Uma das partes
foi deixada como “backup”; a parte destinada para análise foi granulométrica e mineralógica
foi levada à estufa a 60° C, por 48 horas. Posteriormente foi liofilizada.
A distribuição do tamanho das partículas de cada amostra foi determinada em
laboratório com o uso do granulômetro a laser Malvern HIDRO G 2000 para amostras mais
finas (lamosas) e do CAMSIZER XT óptico para as amostras > 0,63µm.Todas as etapas
foram efetuadas no Laboratório de Sedimentologia do Instituto de Geociências, UFF.O
fluxograma (Figura 12) resume as etapas desenvolvidas com as amostras.
45
CONGELAMENTO DO SEDIMENTO
LIOFILIZAÇÃO± 4
MACERARAMENTO
PENEIRAÇÃO (malha - 0,063 mm)
QUEIMA DA MATÉRIA ORGÂNICA
DESFLOCULANTE (24hs no agitador de amostras)
GRANULÔMETRO E COMPOSIÇÃO QUÍMICA ESPECTÔMETRO ANÁLISE E MINERALÓGICA
GRANULOMÉTRICA (ERXDE* E DRX**)
*ESPECTOMETRO DE FLUORESCÊNCIA DE RAIO X POR DISPERSÃO DE ENERGIA ** DIFRAÇÃO POR RAIO X
Figura 4: Fluxograma das etapas do trabalho com as amostras.
A análise estatística da distribuição das partículas gerada pelo CAMSIZER e pelo
granulômetro a laser foi calculada usando o programa Gradistat que incluiu: média, grau de
seleção e assimetria para a distribuição logarítmica (método de FOLK e WARD, 1957Apud
BLOTT e PYE, 2001), distribuição de cascalhos, areia e silte (Tabela 2). Gráficos e diagramas
foram elaborados nos softwares comerciais Grapher e Surfer (Golden Software). Foi utilizado
o coeficiente de correlação linear de Pearson para verificar a relação entre as variáveis
granulométricas mensuradas e variáveis topográficas, como exemplo, a profundidade.
46
O coeficiente de correlação linear é um estimador simples que retrata a intensidade da
relação linear entre duas variáveis, ou seja, como uma variável varia com a ocorrência de
mudanças nos valores da outra variável (FERREIRA, 2009).
Quanto a morfometria, esta permite analisar as características morfométricas das
partículas, obtendo-se dados sobre a textura superficial (arredondamento superficial), o grau
de arredondamento (grau de curvatura das bordas) e da esfericidade (BARRET, 1980). O grau
de arredondamento se constitui numa propriedade que indica o “grau de curvatura” das
arestas, geralmente apresentam abrasão mecânica durante o transporte. Interpretações
geológicas de grãos marinhos indicam que estes são mais achatados que os fluviais
expressando assim o resultado do recuo e avanço do mar (LANDON, 1930; CAILLEX, 1945;
LENCK-CHEVITCH, 1959; DOBIKNS JR e FOLK, 1970 Apud SUGUIO, 2003).
A cor dos sedimentos também é uma propriedade que expressa conclusões
significativas sobre o ambiente de deposição, dessa forma, tanto a morfometria quanto a cor
são propriedades que fornecem informações sobre evolução do ambiente (SUGUIO, 2003).
Parte desta análise foi efetuada pelo próprio CAMSIZER e análises complementares com o
emprego de lupa binocular.
47
Tabela 2: Parâmetros granulométricos (BLOTT e PYE, 2001).
Seleção (Dp) Assimetria (Ski)
Muito bem selecionado < 0,35 Assimetria positiva (muito fina) +0,3 a +1,0
Bem selecionado 0,35 – 0,50 Assimetria positiva (fina) +0,1 a +0,3
Moderadamente bem selecionado 0,50 – 0,70 Simétrica +0,1 a -0,1
Moderadamente selecionado 0,70 – 1,00 Assimetria negativa (grossa) -0,1 a -0,3
Mal selecionado 1,00 – 2,00 Assimetria negativa (muito grossa) -0,3 a -1,0
Muito mal selecionado 2,00 – 4,00
Extremamente mal selecionado > 4,00
Para a análise morfoscópica foram separadas 50 unidades de cada intervalo de classe
selecionada, no caso, >250 μm e >500 μm. A forma dos clastos (arredondamento) e a
descrição da textura superficial foram efetuadas com lupa binocular. Foram consideradas
características macroscópicas, como textura, brilho e cor (COSTA, 2008).
A estimativa do grau de arredondamento dos sedimentos foi realizada a partir das
tabelas de comparação de Krumbein (1941) e Shepard (1967). Os índices de arredondamento
foram agrupados em classes (Tabela 3), obtendo-se o percentual de grãos para cada classe.
Considerando a quantidade de transformações sofridas pelo grão, Bigarella et al (1955)
classificou a textura superficial em três tipos básicos: sacaroide, mamelonada e lisa, podendo
cada um dos tipos ser fosco ou polido. Grãos sacaroides possuem superfícies irregulares e
arestas aguçadas apresentando superfícies secundárias planas. Grãos mamelonados possuem
superfícies irregulares, de arestas arredondadas e com superfícies secundárias reniformes
salientes ou reentrantes. Os grãos lisos possuem superfícies curvas mais ou menos isentas de
superfícies secundárias. Para qualificar se a superfície é polida ou não, foi considerado o
brilho da superfície. Os grãos polidos apresentam superfícies brilhantes, em geral as cores
claras indicam bom polimento; já os foscos são grãos cujas superfícies não são brilhantes
mostrando evidências de agentes corrosivos. Uma superfície brilhante pode ou não ser lisa. Os
dados adquiridos de cada amostra quanto à esfericidade, textura superficial e arredondamento
foram convertidos em porcentagem e plotados em gráficos de frequência (histograma).
48
Tabela 3: Classes de arredondamento
Índice de arredondamento Grau de arredondamento
0 - <0,1 Anguloso 0,1 - <0,3 Sub-anguloso 0,3 - <0,5 Sub-arredondado 0,5 - <0,7 Arredondado 0,7 – 0,9 Bem arredondado
3.4 Composição química dos sedimentos e mineralogia
Para a determinação da composição química elementar das amostras, os sedimentos
passaram pelo processo de liofilização (duração de 96 a 120 horas), que constitui a inserção
do material em estado sólido em uma câmara de vácuo com aumento gradativo da
temperatura, reduzindo-se drasticamente a pressão. Dessa forma, o material anteriormente em
estado sólido sublima, passando diretamente para o estado gasoso e pulando a etapa líquida.
Após esse processo, os sedimentos foram separados em classes granulométricas em peneiras
metálicas.
Foi utilizada a fração granulométrica < 0,06 mm no Espectômetro de Fluorescência de
raios-X por Dispersão de Energia (EDXRF), SHIMADZU EDX-720, para a identificação dos
elementos químicos predominantes nos sedimentos, sem a destruição da matriz. Os
sedimentos nessa etapa foram preparados no Laboratório de Sedimentologia (Instituto de
Geociências) e analisados no Laboratório de Reatores, Cinética e Catálise (Depto. de
Engenharia Química, Universidade Federal Fluminense).
A Espectroscopia de fluorescência de raios-X (X-rayfluorescenscespectropy) baseia-se
na excitação de amostra desconhecida por feixes de raios X. As amostras reemitem por
fluorescência raio X de menor energia e seus comprimentos de onda são analisados. Os
elementos individuais presentes na amostram emitem seus raios-X característicos e aparecem
como um pico, cuja intensidade é comparada à do padrão (ALBARÈDE, 2011).
A Fluorescência de raios-X por Dispersão de Energia trata-se de uma técnica analítica
nuclear, instrumental, multielementar e simultânea baseada na medição das intensidades de
raios-X característicos emitidos pelos elementos que constituem a amostra a partir de
49
excitação por meio de um feixe de raios-X. O termo “energia dispersiva” refere-se à técnica
de detecção dos raios-X emitidos, que é efetuada por um detector de Si quegera um espectro
de intensidade em função da energia. A intensidade da energia característica emitida pelos
componentes da amostra está relacionada com a concentração de cada elemento presente na
amostra (MELO JÚNIOR, 2007).
Na aplicabilidade daidentificaçãodesses elementos químicos como indicadores paleoclimáticos e paleoambientais utilizou-se o Índice Químico de Alteração (IAQ ou CIA em
inglês) IAQ = Al2O3 / (Al2O3 + K2O + Na2O + CaO) x 100 (GOLDBERG e HUMAYUN,
2010) para a inferência de processos relacionados à temperatura, como lixiviação e intemperismo, que ficam gravados nas rochas e sedimentos. Valores entre 100 e 80 indicam intenso intemperismo químico; valores entre 80 e 50, presença de intemperismo e valores abaixo de 50 indicam sua ausência.
Uma vez que a espectrometria por raio X não destrói a matriz sedimentar, a mesma
alíquota, ou seja, a fração granulométrica <0,06 mm, foi utilizada para identificação e
caracterização mineralógica por Difração por Raio X (DRX). Os percentuais dos elementos
químicos de cada amostra foram tomados como referência para essa análise. O fenômeno da
DRX pelos cristais propicia a investigação de pequenas estruturas da matéria e as condições
em que esses difratam, permitindo o estudo de substâncias cristalinas e a identificação dos
minerais principais (ou minerais essenciais) dos sedimentos. Tal processo se dá mediante
difratogramas que apresentam excesso de picos através da separação magnética dos minerais
(MELO JÚNIOR, 2007).
Esse tipo de informação permite a inferência da proveniência dos sedimentos. As
análises foram realizadas no Laboratório de Difração por Raio X, Instituto de Física,
Universidade Federal Fluminense. O equipamento utilizado foi Bruker D8 Advance, com um
detector Lynxeye. Os difratogramas foram analisados com o software DIFFRA. EVA
software, versão 3.0 (Bruker-2013). Foram comparados posteriormente os resultados da
composição mineralógica obtidos por DRX e por microscopia óptica.
50
4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Mapeamento Geomorfológico
O mapeamento geomorfológico baseado na imagem Landsat8 (2013) e RapidEye
(2012) e visitas ao campo observou-se a inserção da bacia da lagoa de Carapebus em áreas de
restingas e tabuleiros abrangendo ambientes da costa até os contrafortes da Serra do Mar, com
cordões litorâneos, planícies fluviais e planícies fluvio-lacustres. Foi observado o predomínio
de colinas com topos suaves ao norte da lagoa, o que corresponde, em parte, à remanescentes
do Grupo Barreiras e, consequentemente, fonte de sedimentos erodidos, transportados para
partes mais baixas e levados para lagoa pelos fluxos fluviais. As comunidades vegetais se
estabelecem nas áreas de inundação intercalada aos cordões arenosos (restinga) e podem
exercer influência na sedimentação da lagoa, uma vez que sua presença atenua o transporte de
sedimentos.
Como já indicado anteriormente, a orientação da lagoa de Carapebus coincide com a linha de falha local, o que associa a sua origem a barragem da desembocadura por sedimentação litorânea, obstruindo a foz e isolando a sua massa d‟água. Grande parte da formação lagunar está inserida na extensa planície fluviomarinha, que incorpora também
terraços marinhos e restingas. A área da lagoa, propriamente dita, é de 4,3 km2; no entanto a
área intermitente da lagoa, que já foi ocupada por suas águas no passado e/ou que podem ser
ainda ocupadas por elevação de seu nível, é superior a 6,5 km2 (Figuras13a-b).
A partir das profundidades dos pontos mensurados, modelos submarinos simplificados
foram elaborados para se ter noção da direção do fluxo de água e, consequentemente, de
sedimentos e da variação topográfica de fundo (Figuras 14 a e b), uma vez que o fundo da
lagoa não apresenta grandes desníveis, segundo levantamento topográfico realizado por
Almeida (1997).
51
Figura 5a: Mapa geomorfológico da área de entorno da lagoa de Carapebus. A legenda é apresentada na figura 13b.
52
Figura 13 b. Legenda do mapa geomorfológico da área de entorno da lagoa de Carapebus apresentado na figura 13a.
53
(a)
(b)
Figura 6: Representação do fundo da lagoa na área de amostragem; (a) distribuição da profundidade com a direção do fluxo; (b) representação em 3D da morfologia de fundo. Diagramas elaborados com o software Surfer8. Com base em dados de ALMEIDA, 1997.
54
4.2 Análise granulométrica
A distribuição espacial das amostras ao longo da lagoa pode ser classificada em quatro
setores (Tabela 1 e Figura 10): (1) fundo da lagoa, com profundidade de 1,5 m; é o setor mais
raso da amostragem (Figura10a); (2) braço nordeste da lagoa, com profundidades de 2 a 3 m
(Figura10b); (3) setor norte, com profundidades de 2 a 3,0 m (Figura10c); (d) parte central,
com as maiores profundidades de até 3,5 m (Figura10d).
A Tabela 4 e as Figuras 15-18 reúnem os dados estatísticos da granulometria dos
sedimentos lacustres rasos. Variações na distribuição granulométrica são pequenas. A análise
granulométrica evidencia que a textura é composta principalmente de lama (silte) e areia
média. Lama siltosa e levemente cascalhosa compreende 10 das 14 amostras analisadas. A
exceção é para as amostras 2, 3 e Confluência 2A (Figuras16a-c) que exibem areias médias.
No entanto, todas as amostras apresentam-se como pobremente selecionadas, muito
pobremente selecionadas e extremamente mal selecionadas, e não apresentam predomínio de
assimetria nem positiva ou negativa, o que indica a presença de areia junto ao material
lamoso.
Segundo Bigarella (1955), os ambientes sujeitos a constantes e elevadas energias,
caracterizam-se por depósitos grossos e bem selecionados. Por outro lado, os de baixa e
variada energia, por sedimentos finos e mal selecionados; ou seja, quanto maior a
descontinuidade da energia, menor o seu poder de selecionamento; e quanto maior a
constância da energia, maior o selecionamento.
A localização das amostras 2 e 3 corresponde a parte mais profunda da área amostrada
da lagoa, com 3 a 3,5 m em locais de estreitamento. A localização da amostra Confluência 2A
está próxima ao setor da margem da lagoa com pouca vegetação e exposição do terreno
arenoso, o qual é interpretado por Almeida (1997) como paleo-terraços marinhos que
compõem as bordas da lagoa. Com exceção da área D (Figura 10), que está inserida
completamente no sistema de cordões litorâneos arenosos, as áreas A, B e C (Figura 10)
recebem sedimentos terrígenos de depósitos coluviais e do Grupo Barreiras via fluxos
fluviais, este último representado pela amostra “Confluência 2A”, constituída por areias
grossas, de tonalidade amarelada, com grânulos de feldspato, mesclada com areia quartzosa.
Buscou-se a influência da profundidade na distribuição dos sedimentos superficiais na
lagoa, através da comparação entre seus valores e os da granulometria média. No entanto, o
55
coeficiente de correlação de Pearson (r = 0,2) revelou baixa relação linear entre as duas
variáveis, ou seja, a distribuição da granulometria nos pontos amostrados parece ser
independente da profundidade (Figura 19). No entanto, a ausência de correlação linear entre
as duas variáveis não implica necessariamente que ambas não sejam relacionadas, mas
simplesmente que não possui uma relação linear. Essa ausência de correlação poderia ser
atribuída à influência marinha, com aporte de material de textura mais arenosa em direção a
lagoa e a as áreas desmatadas as margens da lagoa.
Foi verificada no gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e
Assimetria (Ski) uma tendência de assimetria negativa à positiva, com valores concentrados
entre -0,1 e 0,2, apesar da baixa relação linear entre as duas variáveis (r = 0,3 – Figura 20). De
acordo com Martins (2003), a assimetria positiva é devido à competência do transporte
unidirecional do fluxo, e a assimetria negativa é causada pela remoção na distribuição da
cauda de sedimentos finos, o que está relacionado com a intensidade e duração do agente de
alta energia nesta remoção. O autor acrescenta que a assimetria negativa pode ser também
causada pela adição de material de fração grossa, representando uma mistura de duas ou mais
populações texturais. Nesse sentido, os valores concentrados da assimetria entre -0,1 e 0,2
apresentados pelas amostras não representariam um ambiente deposicional (assimetria
positiva) nem um ambiente erosivo (assimetria negativa), e sim, uma área em estado de fluxo
terrestre e marinho, com acréscimo de material fino proveniente da área de entorno da lagoa e
material grosso proveniente da incursão da água do mar.
A relação linear entre Média (Mz) e Grau de Dispersão (Dp) (Figura21) é muito fraca
(r = 0,1) e observa-se no gráfico o predomínio de sedimentos pobremente selecionados a
extremamente mal selecionados.
56
Tabela 4: Distribuição quantitativa e qualitativa das amostras de fundo da lagoa de Carapebus e de seu entorno, em escala logarítmica ɸ (Método FOLK e WARD, 1957).
Grau de seleção Assimetria % % %
Amostras Média (σ) / (Sk) Cascalho Areia Silte
Descrição Descrição
3,6 / muito
Amostra 1 6,7 pobremente 0,1/positiva 0,2 4,9 94,0
selecionado
Amostra 2 0,9 1,0/pobremente -1,0/ 4,3 95,7 0,5
selecionado negativa
Amostra 3 0,8 1,2/pobrementesele -0,1/negativa 6,1 93,9 0
cionado
3,5 / muito
Amostra 4 6,8 pobremente -0,1/negativa 0 3,0 97,0
selecionado
Confluência 1 8,9 1,8 /pobremente 0,2/positiva 0 4,0 96,0
selecionado
Confluência 2 9,4 2,1 / pobremente -0,1/negativa 0,1 6,8 93,1
selecionado
Confluência 3 9,3 5,7 / extremamente 0,1/positiva 0,2 7,5 92,3
mal selecionado
3,8 / muito
Confluência 4 8,3 pobremente -0,1/negativa 0 5,2 94,8
selecionado
Confluência 0,4 1,0/pobremente -0,1/negativa 7,8 92,2 0
2A selecionado
Confluência2 4,0 / muito
9,1 pobremente -0,1/negativa 0 8,9 91,1
B
selecionado
Confluência 3,5 / muito
8,0 pobremente -0,1/negativa 0 10,8 89,2
2C
selecionado
3,9 / muito
Canal Meio 7,0 pobremente -0,1/negativa 0,1 4,1 95,7
selecionado
Fundo 1 5,3 4,3 / extremamente -0,1/negativa 0 95,5 4,5
mal selecionado
Fundo 2 7,5 7,8 / extremamente 0,2/positiva 0,2 14,0 85,8
mal selecionado
Cordão (*) -1,5 1,6 /pobremente 0,5/positiva 72 28 0
selecionado
(*) – amostra coletada em superfície.
57
Figura 7: Histograma representativo de todas as amostras analisadas pelo granulômetro a laser, com o predomínio da classe textural lamosa (silte). Histograma obtido pelo Gradistat.
(a) (b)
(c)
Figura 8: Histogramas representativos das amostras 2 (a), 3 (b) e 2A (c), analisadas pelo Camsizer, com o predomínio da classe textural arenosa (areia média). Histograma obtido pelo Gradistat.
58
Cascalho
Cascalho
80%
Cascalho
arenoso
Cascalho % Cascalho siltoso Cascalho
siltoso
30%
Areia
Silte cascalhoso Areia cascalhosa siltosa cascalhosa
5% Areia
Silte
Silte levemente Areia levemente cascalhosa levemente
levemente cascalhosa
cascalhoso arenoso siltosa
cascalhoso
Trace Areia
Silte Silte arenosos Areia siltosa
Silte 1:1 Areia
1:9 9:1
Figura 9: Diagrama triangular apresentando as classes texturais cascalho / areia/ silte das amostras da Lagoa de
Carapebus conforme modelo de (FOLK e WARD, 1954). Diagrama obtido pelo Gradistat.
59
Areia
Areia
90%
Areia argilosa Areia lamosa Areia Areia %
siltosa
50%
Argila Lama arenosa Silte arenoso
10%
Argila Lama Silte Argila Silte
1:2 2:1 Figura 10: Diagrama triangular apresentando as classes texturais areia/silte/argila das amostras da Lagoa de Carapebus
conforme modelo de (FOLK e WARD, 1954). Diagrama obtido pelo Gradistat.
Figura 11: Gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e Profundidade para as amostras de fundo lacustre, no qual se observa a fraca relação entre as duas variáveis. Feito com o softwareGrapher.
60
Figura 12: Gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e Assimetria (SKI) para as amostras de fundo lacustre, no qual se observa a ainda fraca relação entre as duas variáveis. Feito com o software Grapher.
Figura 13: Gráfico de correlação entre Diâmetro Médio das partículas (Mz) e Assimetria (SKI) para as amostras de fundo lacustre, no qual se observa a ainda fraca relação entre as duas variáveis. Feito com o software Grapher.
61
A presença de sedimentos pobremente selecionados pode ser explicada pela
proximidade e influência da desembocadura de fluxos fluviais e, portanto, próximos a área-
fonte ou pelo retrabalhamento ainda não eficaz no selecionamento das partículas no ambiente
deposicional. Panosso et al. (1998) identificaram mais de 20 canais na bacia de drenagem da
lagoa de Carapebus, contribuindo assim para a entrada de material fino de origem terrígena. O
mesmo estudo identifica a importância do vento sobre a ressuspensão dos sedimentos finos,
estando a lagoa suscetível à ação do vento, uma vez que a mesma exibe reduzidas
profundidade máxima e relativa. A maior profundidade dos pontos amostrais: Core 2 e Core 3
(3,5 e 3 m, respectivamente) e sua localização mais ao centro da lagoa podem refletir no
predomínio da textura arenosa, uma vez que o vento não foi tão efetiva nessa parte.
4.3 Análise Morfométrica
A localização das amostras pode ser verificadas na Figura 10. A morfometria dos
grãos e arredondamento permitem analisar e inferir sobre informações dos agentes e
ambientes deposicionais das partículas, já que tais padrões são inteiramente vinculados ao
meio e ao modo de transporte das mesmas. As Figuras 22 e 23 apresentam a análise feita na
amostra 1, onde os grãos quartzosos são mais angulosos e sub-angulosos; alguns grãos
apresentam brilho, porém a maioria é fosca. A localização da amostra corresponde próximo a
desembocadura de curso d`água o que denota origem terrígena dos sedimentos pela
concentração também de material siltoso escuro.
62
Amostra 1
60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Figura 14: Histograma com o grau de arredondamento da amostra 1.
Figura 15: Imagem ampliada da amostra 1, onde podem ser observados materiais quartzosos e lamosos. Aumento: 20X.
63
Como dito anteriormente, a cor dos sedimentos é uma propriedade significativa para
inferências sobre evolução ambiental, uma vez que é determinante para a compreensão das
diferentes camadas de sucessão litológica. Essa propriedade tem natureza primária, quando se
origina do soterramento dos sedimentos e secundária, quando resulta de transformações
posteriores a sedimentação e ações intempéricas. As cores resultantes da propriedade primária
(singenéticas) geralmente são brancas, cinza e preta, já os sedimentos de cores secundárias
(epigenéticas) são vermelho, próximo a cor tijolo, vermelho acastanhado, castanho-
avermelhado, amarelo e verde. Além disso, outro fator determinante para a cor dos
sedimentos é a sua composição, sedimentos sem compostos de manganês e/ou ferro ou
mesmo matéria orgânica3 possuem coloração branca. Já as cores cinza e preta relacionam-se
às variações de matéria orgânica e sulfetos e aos óxidos de manganês (SUGUIO, 2003). Os
sedimentos finos da amostra 1 são predominantemente de coloração escura.
As Figuras 24 e 25 exibem a amostra 2, a qual os grãos quartzosos dividem-se em sub-
angulosos e sub-arredondados; a coloração escura dos sedimentos finos sugerindo presença de
matéria orgânica, a qual foi identificada no material biológico encontrado em granulometrias
mais grossas (fragmentos de conchas e vegetais). A localização da amostra, ainda que mais
afastada, está na direção da desembocadura de um canal afluente.
Amostra 2
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 16: Histograma com o grau de arredondamento da amostra 2.
3Carbono orgânico ou hidrocarboneto (SUGUIO, 2003). 64
Figura 17: Imagem ampliada da amostra “Core 2”, onde podem ser observados material quartzoso, lamoso e biológico. Aumento: 16X.
A Figura 26 apresenta a amostra 3 com cor escura (cinza), o sugere uma composição
relacionada a matéria orgânica. Foram encontradas conchas. Sua localização está próxima à
amostra 2, porém no sentido da margem oeste da lagoa.
Amostra 3
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 18: Histograma com o grau de arredondamento da amostra 3.
Quanto ao grau de arredondamento dos grãos, o histograma (Figura 26) apresenta
características similares a amostra 2, em sua maioria, em sub-angulosos a sub-arredondados.
65
A Figura 27 mostra o histograma representando a amostra 4, com o predomínio de
grãos de quartzos sub-angulosos, mas distribuídos também entre sub-arredondados e sub-
angulosos. Essa amostra está mais próxima à margem oeste e à saída de um canal tributário da
lagoa, o que é atestado pela presença de matéria orgânica de origem vegetal e sedimentos de
coloração cinza.
CORE 4
60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 19: Histograma com o grau de arredondamento da amostra 4.
A Figura 28 ilustra a amostra Confluência 1 com sedimentos de coloração escura e
evidenciando a característica angulosa dos grãos. Foi observada a ausência de grãos
quartzosos e material orgânico (fragmentos de conchas ou matéria vegetal), o que levaria a
inferência de origem terrígenas.
66
CONFLUÊNCIA 1
45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10%
5% 0%
Figura 20: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 1”.
As Figuras 29 e 30 mostram o histograma da amostra Confluência 2, com o
predomínio de grãos angulosos e sub-angulosos. Nesta amostra já podem ser observados
grãos quartzosos e material vegetal visível, ainda que incipiente. Sua localização em um dos
braços da lagoa, protegidos pela cobertura vegetal e dos fluxos da lagoa explica a
sedimentação predominantemente terrígena.
CONFLUÊNCIA 2
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 21: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2”.
67
Figura 22: Imagem ampliada da amostra “Confluência 2”, onde podem ser observados material lamoso e biológico. Aumento: 20X.
A amostra Confluência 3 está representada pela Figura 31 e apresenta características
morfométricas similares a da amostra Confluência 2: predomínio de material terrígeno e
presença em menor grau de grãos quartzosos e matéria vegetal visível. Mas, difere da amostra
anterior pela maior quantidade de grãos quartzosos, possivelmente devido à sua localização na
posição na parte central da lagoa.
A amostra Confluência 4, representada na Figura 32, segue o padrão das amostras
desse setor da lagoa, com a distribuição dos grãos entre angulosos, sub-anguloso e sub-
arredondado. O predomínio de material terrígeno, mas com elementos quartzosos e orgânicos
aponta para uma influência terrestre como fonte dos sedimentos.
68
CONFLUÊNCIA 3
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 23:Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 3”.
CONFLUÊNCIA 4
45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10%
5% 0%
Figura 24: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 4”.
As Figuras 33 e 34 apresentam a amostra Confluência 2A. A amostra difere-se das
outras pela sua coloração predominantemente clara, com o predomínio de grãos quartzosos
foscos e sub-arredondados, mas também com a presença de outros materiais, como o
feldspato e também material de origem marinha, como conchas e de origem terrígena, como
matéria vegetal, ainda que em menor participação. Sua localização próxima à margem oeste
da lagoa, cujo terreno arenoso é exposto, pode influenciar as características da amostra.
69
CONFLUÊNCIA 2A
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 25: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2A”.
Figura 26: Imagem ampliada da amostra “Confluência 2A”, onde podem ser observados material quartzoso, lamoso e biológico. Aumento: 20X
A Figura 35 apresenta a amostra Confluência 2B, com grãos mais angulosos e sub-
angulosos e de coloração escura (cinza), com pequena presença de grãos quartzosos e de
material vegetal e marinho (conchas). Sua localização está próxima à margem da lagoa, mas
no setor protegido pela vegetação.
70
CONFLUÊNCIA 2B
60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 27: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2B”.
A amostra Confluência 2C está representada nas Figuras 36 e 37, com predomínio de
grãos sub-angulosos e angulosos. A coloração escura (cinza), com pouca participação de
material biológico visível (conchas e vegetais) aponta para a origem predominantemente
terrígena.
CONFLUÊNCIA 2C
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 28: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Confluência 2C”.
71
Figura 29: Imagem ampliada da amostra “Confluência 2C”, onde podem ser observados material quartzoso, lamoso e biológico. Aumento: 20X.
A localização na parte central da lagoa da amostra Canal Meio (Figuras 38 e 39) se
expressa na maior concentração de grãos quatzosos foscos, sub-angulosos e angulosos, mas
também com a presença de material de coloração escura (cinza)
CANAL MEIO
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 30: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Canal Meio”.
72
Figura 31: Imagem ampliada da amostra “Canal Meio”, onde podem ser observados materiais quartzosos e lamosos. Aumento: 20X.
As Figuras 40, 41 e 42 apresentam amostras de sedimentos de Fundo 1 e 2 que se
mostram muito parecidos quanto a cor cinza escura e ao grau curvatura das arestas,
predominantemente sub-anguloso. As amostras localizam-se na posição mais ao norte e mais
abrigado da lagoa, com menor possibilidade de influência marinha.
FUNDO 1
70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 32: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Fundo 1”.
73
FUNDO 2
80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%
0%
Figura 33: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Fundo 2”.
Figura 34: Imagem ampliada da amostra “Fundo 2”, onde podem ser observados material quartzoso, lamoso e biológico. Aumento: 20X.
É importante observar que, com exceção das amostras Core1, Core 2, Core 3 e Core 4,
que estão inseridas no domínio dos cordões arenosos, ambiente de maior energia sujeito à
influência marinha, o restante das amostras está localizada em áreas de influências terrígenas,
como as planícies fluvio-lacustres, depósitos aluvionais recentes e formações mais antigas,
tais como o Grupo Barreiras e rochas pré-cambrianas, do Grupo São Fidélis (Figuras 13a-b). 74
Os sedimentos lamosos predominantemente de coloração cinza escuro e sub-angulosos
apontam para a influência de matéria orgânica, justificada pela cobertura vegetal próxima.
A Figura 43 apresenta a amostra Cordão, amostra externa coletada no cordão onde se
verificam partículas quartzosas, em sua maioria, arredondadas e de brilho vítreo, indicando o
aporte marinho como fonte de sedimentos dessa área.
CORDÃO
45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10%
5% 0%
Figura 35: Histograma com o grau de arredondamento da amostra “Cordão”.
Análises químicas dos sedimentos são apresentadas na Tabela 5, com os dez maiores
elementos. Os valores de Si ficam entre 27,89% a 44,80%, enquanto os de Al vão de 13,19%
a 23,36%, e os de Fe variam de 14,97% a 42,97%, inferindo fontes diferenciadas de
sedimentos. Observa-se, portanto, então o predomínio dos elementos silício e ferro nas
amostras. O silício apresenta um percentual acima de 30% em todas as amostras com exceção
da Core 2, que apresenta o menor valor. O percentual de ferro é mais distribuído e essa maior
distribuição percentual entre as amostras pode estar relacionada ao maior número de fluxos, e
consequentemente, aporte sedimentar terrestre para a lagoa e também ao transporte e mistura
de partículas proporcionadas pelo vento.
A identificação de feldspatos nas amostras pode se relacionar ao elemento alumínio
encontrado e aos índices de Alteração Química (Tabela 5 e Figura 44). Os íons de alumínio,
ao substituírem os íons de silício nos tetraedros (construção da maior parte dos minerais de
75
silicatos), tornam mais fracas a estrutura do mineral, diminuindo assim, a sua resistência ao
intemperismo. Os feldspatos são exemplos de minerais com tetraedros de alumínio (LEPSCH,
2011).
A presença do ferro (Fe) pode estar associada ao Grupo Barreiras, já identificada por
Lamego (1955) e o silício(Si) aos sedimentos marinhos e também aos sedimentos
continentais. Minerais com menor estabilidade e mais suscetíveis ao intemperismo
usualmente contêm proporções maiores de ferro (LEPSCH, 2011). Dentre os sedimentos de
coloração escura, estão também presentes os que podem ser relacionados à Unidade São
Fidélis, dominada por biotita gnaisse (CPRM, 2012). A granulometria fina dos sedimentos
aponta para o desgaste das colinas e dos afloramentos rochosos pela rede de drenagem. Nas
áreas de entorno da lagoa os solos são predominantemente de textura arenosa (Espadossolos)
e argilosa (Gleissolos), tendo esse último a coloração cinza devido à presença de matéria
orgânica (IBGEa, 2007; ICMBio, 2007). Portanto, condições geográficas, geológicas e
topográficas locais, área costeira e umidade do ar, favorecem a decomposição das rochas que
circundam a planície litorânea e a lagoa de Carapebus, além disso, alimentam a área com
materiais intemperizados trazidos pelos rios (CHRISTOFOLETTI, 1980).
Tabela 5: Composição química (% em peso) das amostras de sedimentos rasos.
Amostra Fe Si Al S K Ti Ca Mn Mg P
Amostra 1 39,27 31,17 13,19 8,42 3,02 1,67 1,66 0,35 Nd Nd Amostra 2 42,97 27,89 14,37 4,31 1,75 1,66 4,60 0,54 Nd 0,18
Amostra 3 36,64 31,69 14,30 6,77 3,11 2,24 3,70 0,33 0,49 Nd Amostra 4 36,44 32,66 15,26 6,87 2,09 2,31 3,19 0,47 Nd Nd
Confluência 1 30,33 39,71 14,61 4,72 5,15 2,23 1,08 0,31 0,45 Nd Confluência 2 33,60 33,66 16,44 8,16 1,81 2,65 2,63 0,34 Nd Nd
Confluência 3 30,48 35,44 13,50 5,73 2,80 2,49 8,17 0,33 Nd Nd Confluência 4 29,80 37,83 14,16 7,32 4,40 2,90 1,78 0,31 Nd Nd
Confluência 2A 30,13 34,30 26,36 2,58 1,29 2,28 0,84 0,21 Nd Nd Confluência 2B 30,32 36,11 15,02 5,18 3,90 2,20 4,52 0,32 0,62 Nd
Confluência 2C 29,96 37,01 14,61 5,29 3,24 2,19 6,06 0,30 Nd Nd Canal Meio 29,89 34,07 17,20 7,82 2,26 2,74 1,30 0,24 Nd Nd
Fundo 1 14,97 44,80 22,52 7,58 2,72 3,39 2,16 0,17 Nd Nd Fundo 2 20,60 41,73 22,90 4,66 1,46 2,87 1,89 nd Nd Nd
Média 31,10 35,58 16,74 6,10 2,78 2,42 3,11 0,32 0,52 0,18 Max. 42,97 44,80 26,36 8,42 5,15 3,39 8,17 0,54 0,62 0,18
Min. 14,97 27,89 13,19 2,58 1,29 1,66 0,84 0,17 0,45 0,18
76
Para verificar o grau de intemperismo, foi utilizado o IAQ e de acordo com os
resultados a maioria das amostras apresenta grau de intemperismo químico de moderado a
intenso, sendo as amostras “Confluência 2A” e “Fundo 2”, com maior intensidade e a amostra
“Confluência 3” com baixo índice de intemperismo(Figura 36). Esses valores são indicativos
da ação do clima úmido sobre a decomposição das rochas-fonte, compatível com as
características climáticas da área, com precipitações médias anuais de 1.300 mm e
temperaturas oscilando entre 19°C e 25°C, sem uma estação seca acentuada e pouco ou
nenhum déficit pluviométrico (HENRIQUES et al, 1986; IBAMA, 2005).
A partir da análise das partículas, verifica-se que elas exibem amplamente uma
variedade de formas que estão sujeitas a sua história evolutiva (BOGGS JR, 2006). No
entanto, apesar das amostras analisadas neste trabalho serem superficiais, elas apresentam as
mesmas características em maior profundidade, de acordo aos testemunhos de maior extensão
coletados por Almeida (1997).
De uma maneira geral, observa-se que as amostras localizadas nas partes mais ao norte
da lagoa apresentam uma tendência de concentração de material de origem terrígena, apesar
da presença de material biológico de origem marinha em sedimentos nessas áreas. Isso é
devido à inserção de grande parte das amostras sujeitas à ação de agentes continentais, como o
transporte de material intemperizado de fontes variadas por fluxos fluviais. Ao mesmo tempo,
são observados materiais terrígenos em áreas mais ao sul da lagoa, originalmente sujeitas à
ação marinha.
Segundo Almeida (1997), a dinâmica de fluxo dentro da lagoa é caracterizada pela alta
energia litorânea e pelo baixo influxo de água doce do continente, sendo os sedimentos
lamosos e, possivelmente, de origem terrestre, localizados do centro para a parte norte. Mas,
que podem ser retrabalhados pela ação do vento. Os sedimentos arenosos predominam nas
áreas junto ao cordão litorâneo. Nesse sentido, se justificam as maiores concentrações de
sedimentos alterados pelo intemperismo do centro para o norte da lagoa, estando, portanto,
mais próximo das áreas fontes (Figura 44). No entanto, mesmo caracterizado pelo baixo
influxo fluvial a topografia de fundo da lagoa permite o deslocamento do material continental
para as áreas mais ao sul e também para suas partes centrais (Figuras 14a-b). Ao mesmo
tempo, o aporte dos canais fluviais localizados nos antigos cordões litorâneos (Figuras 13a-b)
contribui para a mescla de sedimentos.
77
Figura36: Diagrama de dispersão do Índice de Alteração Química (IAQ) de acordo com a localização geográfica (latitude).
Análise da composição mineralógica dos sedimentos superficiais da amostra 1 pode
ser observada na Figura 45. Eles são compostos essencialmente por quartzo, pirita (dissulfeto
de ferro), sillimanita e sulfato de potássio. Quartzo apresenta os maiores picos e pode ser
explicado pelo constituição geológica da área de entorno e da sua maior estabilidade frente ao
intemperismo, o que favorece o seu enriquecimento na amostra sedimentar. Pela localização
da amostra (Figura 10d), os sedimentos sofrem influência da sedimentação terrígena,
caracterizada pela restinga, e consequentemente, por areias quartzosas. Ademais, a
composição quartzosa dos sedimentos é também herança das rochas e sedimentos formadores
dos Grupos São Fidélis e Barreiras, respectivamente, como os gnaisses (CPRM, 2012). O
mesmo pode ser atribuído à presença de pirita (dissulfeto de ferro) e de sillimanita (Al2SiO5).
Isso explica a abundância de Si, Fe e Al na composição química dos sedimentos da amostra1,
verificado na Tabela 5.
78
Figura 37: Difratograma de raio x da amostra 1, com a composição mineralógica.
No entanto, a identificação de sulfato de potássio na amostra pode apontar para
a influência antrópica nos sedimentos lacustres. O sulfato de potássio é um fertilizante
mineral agrícola de uso restrito e com autorização (SOUZA e ALCÂNTARA, 2008).
Estudo realizado por Folharini (2015) no Parque Nacional da Restinga de Jurubatiba,
com o emprego de geoprocessamento, demonstrou através do mapeamento do uso e cobertura
das terras uma expansão da área coberta por vegetação de restinga e redução da área da classe
solo exposto e das áreas de pastagem e agrícolas, dentro dos limites do Parque Nacional. No
entanto, a pressão populacional e as atividades econômicas nas áreas de entorno, em especial
a agrícola, são ainda relevantes. A identificação do fertilizante natural na amostra pode ser um
indicativo dessas atividades. Para a sua comprovação, contudo, a interpretação dos
difratogramas das outras amostras faz-se necessária.
79
5 Conclusões e Recomendações
O mapeamento geomorfológico, ao indicar a localização da lagoa de Carapebus entre
áreas de restinga, tabuleiros, cordões arenosos e planícies fluviais e fluvio-lacustres,
possibilitou realizar inferências sobre a área fonte dos sedimentos de fundo da lagoa, mediante
estudo integrado às características sedimentológicas e geoquímicas. A maioria das amostras
revela o silte como granulometria principal, embora haja exceções nas amostras 2, 3 e
Confluência 2A. As duas primeiras estão localizadas em áreas mais profundas, o que
pressupõe material arenoso de granulometria de média a fina sedimentando ao fundo do
ambiente lagunar. Por outro lado, a amostra Confluência 2A insere-se em área de paleo
terraços marinhos ou cordões arenosos antigos, o que indica material arenoso de granulação
mais grossa sendo retrabalhado por outros processos intempéricos e erosivos. As análises das
ações intempéricas sobre os grãos por meio do IAQ constataram que todas as amostras, com
exceção da Confluência 3, sofreram intemperismo. E no caso da amostra 2, verificou-se
intenso intemperismo, talvez por estar em área de antigos cordões. Infere-se desta forma que
os sedimentos dos antigos cordões sofreram desgaste e foram transportados pela água até o
centro da lagoa.
Associados ao mapeamento geomorfológico, os modelos submarinos produzidos a
partir das profundidades analisadas permitiram constatar que o fluxo de água ocorre
predominantemente de norte para o centro da lagoa e de aportes laterais para o centro e
nordeste, coincidindo com a deposição de sedimentos mais grossos das amostras 2, 3 e 2A.
Tais sedimentos têm sua origem nos cordões arenosos, transportados pela água em direção ao
centro da lagoa oriundos das áreas caracterizadas pelos Grupos Barreiras e São Fidélis. Isso
confirma a baixa relação entre as variáveis profundidade e granulometria dos sedimentos
avaliadas pelo coeficiente linear de Pearson. Nesse caso, a relação mais evidente é água,
agente responsável pelo transporte dos sedimentos indicado nos modelos submarinos. Os
sedimentos de granulometria fina correspondentes aos grupos Barreiras e São Fidélis foram os
mais dominantes e estão presentes na maioria das amostras com granulação fina.
A evidência do grupo Barreira como área fonte dos principais sedimentos da lagoa é
proveniente da própria composição desta formação: areias grossas a conglomeráticas;
intermediação entre areia grossa quartzosa de matriz areno-argilosa e argilas de cor
avermelhada a branca. Dessa forma, os sedimentos foram transportados pelo vento e água. A
80
partir disso, entende-se que até mesmo os grãos mais grossos encontrados nas amostras em
questão, podem ser provenientes também do Grupo Barreiras.
As características morfométricas complementares analisadas pela lupa binocular
revelaram que os sedimentos de forma geral se apresentam de angulosos a sub-angulosos, os
grãos mais arredondados estão na amostra Confluência 2A e Cordão (amostra externa). A
primeira amostra está próxima aos paleo-terraços, em terreno arenoso exposto, o que explica,
por exemplo, a ação do vento e água retrabalhando-os. Além disso, outros materiais como
conchas, por exemplo, foram encontrados juntos aos grãos coletados, indicando também a
influência marinha nesta área. As amostras ainda se apresentam de pobremente selecionadas a
extremamente mal selecionadas, além disso, não apresentam predomínio de assimetria nem
positiva ou negativa, o que indica a presença de areia junto ao material lamoso. Nesse sentido,
interpreta-se que o ambiente da lagoa de Carapebus se mostrou com baixa a variada energia,
uma vez que seus sedimentos se apresentaram de pequenos a médios e mal selecionados.
Sedimentos acumulados no fundo da lagoa de Carapebus, gerados em sua área de
entorno e analisados a partir de sua coleta em forma de pequenos testemunhos, ainda que
superficiais, podem prover registros das características ambientais que influenciam a área
lacustre. Os sedimentos rasos contêm informações sobre as assembleias mineralógicas e
geoquímicas das áreas de entorno e do ambiente lacustre, e podem prover informações sobre
condições climáticas pelo grau de intemperismo e também pela atividade biológica.
Atividades humanas e o seu grau de intensidade também poder ser inferidos e avaliados.
Portanto, futuras análises de testemunhos mais longos poderão revelar informações da
evolução climática e ambiental.
Por fim, o mapeamento geomorfológico da área da lagoa de Carapebus se torna em
mais um instrumento de informação sobre a planície costeira que permite a sociedade de
forma geral conhecer a área e entender a importância da preservação, já que se insere numa
importante Restinga. Esse mapeamento servirá também como apoio aos estudos posteriores
sobre planície e suas lagoas. Um conjunto de informações básicas acerca de variações
ambientais pode derivar-se de medidas relativamente simples de características geoquímicas
inorgânicas dos sedimentos da lagoa. Com trabalhos como este descobrem-se novas questões
em relação aos ambientes costeiros, possibilitando que os estudos sedimentológicos e
geomorfológicos dessas áreas fiquem mais completos.
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