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INVESTIGAÇÃO SOBRE A RELAÇÃO ENTRE LINEAMENTOS ESTRUTURAIS E A OCORRÊNCIA DE AREAIS NO SUDOESTE DO RIO GRANDE DO SUL
ANDRADES FILHO, Clódis de Oliveira - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL - [email protected] GUASSELLI, Laurindo Antônio - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL - [email protected] SUERTEGARAY, DIRCE MARIA ANTUNES - universidade federal do rio grande do sul - [email protected] Resumo A região sudoeste do Rio Grande do Sul é identificada como área de atenção especial pelo Ministério do Ambiente, devido a um forte processo de degradação ambiental. Esta é relacionada ao processo de arenização, que acarreta nestas áreas a dificuldade da fixação de cobertura vegetal, devido a ação hídrica e eólica na mobilidade de sedimentos retrabalhados de depósitos de sedimentos não ou pouco consolidados. Esta região situa-se na Bacia do Paraná e esta possui evolução tectônico-sedimentar fortemente controlada pelas direções estruturais inerentes ao seu embasamento que é constituído por uma grande quantidade de zonas de fraqueza que se cruzam, dividindo este embasamento em blocos de falhas que são responsáveis pela ocorrência de lineamentos estruturais na região. O presente trabalho utiliza como recorte espacial cinco bacias hidrográficas da região ao norte do rio Ibicuí, com grande ocorrência do processo de arenização e tem como objetivos: a) Aplicar uso de imagem SRTM para a identificação de feições estruturais, espacialização de dados de orientação do relevo e delimitação de drenagem em detalhe; b) Análise da relação entre lineamentos estruturais com a disposição da drenagem, orientação das vertentes e a ocorrência de areais. Todas etapas do trabalho foram realizadas em ambiente SIG (Sistema de Informações Geográficas), abrangendo diversos aplicativos que envolveram desde processos de tratamento de imagem até mapeamento e cruzamento de dados, sendo a maioria das etapas executadas no software Spring. O cruzamento e sobreposição de dados produzidos levantam a hipótese da existência de relação entre lineamentos estruturais e ocorrência de areais. As drenagens principais e secundárias, e a orientação do relevo são elementos importantes que reforçam e indicam forte controle estrutural da área, pois há coincidência direcional com alinhamentos de grandes dimensões e também com os de menor porte. Tratando-se então de dados com grande contribuição na investigação da gênese dos areais. Palavras-chave: lineamentos estruturais, areais, redes de drenagem. Introdução
Esse trabalho utiliza o conceito de arenização (Suertegaray, 1987). Por
arenização entende-se o processo de retrabalhamento de depósitos arenosos pouco
ou não consolidados, que acarreta nessas áreas uma dificuldade de fixação da
cobertura vegetal, devido à intensa mobilidade dos sedimentos pela ação das águas
e dos ventos. Conseqüentemente arenização indica uma área de degradação,
relacionada ao clima úmido, em que a diminuição do potencial biológico não
desemboca, em definitivo, em condições de tipo deserto. Ao contrário, a dinâmica
dos processos envolvidos nesta degradação dos solos é fundamentalmente derivada
da abundância de água. A região sudoeste do Estado do Rio Grande do Sul, em
particular o município de Alegrete, é identificada como área de atenção especial
(Ministério do Meio Ambiente, 1997), isto é, apresenta forte processo de degradação
ambiental derivado da ação do homem.
A região de ocorrência do processo de arenização está localizada no
sudoeste do Rio Grande do Sul (Figura 1), a partir do meridiano de 54° em direção
oeste até a fronteira com a Argentina e a República Oriental do Uruguai, sendo
constituída pelos municípios de Alegrete, Cacequi, Itaqui, Maçambará, Manuel
Viana, Quarai, Rosário do Sul, São Borja, São Francisco da Assis e Unistalda. Esta
região situa-se na Bacia do Paraná, uma bacia intracratônica desenvolvida
inteiramente sobre uma crosta continental, que foi preenchida com rochas
sedimentares e vulcânicas, cujas idades variam desde o Ordoviciano até o Cretáceo.
A evolução tectônico-sedimentar desta bacia foi fortemente controlada pelas
direções estruturais inerentes ao seu embasamento que é constituído por uma
grande quantidade de zonas de fraqueza que se cruzam, dividindo este
embasamento em blocos de falhas. As zonas de fraqueza atuam como os principais
agentes de dissipação de tensões intraplaca que permitem movimentos recorrentes
desses blocos ao longo dessa zonas. (ZALÁN, 1991 apud FRASCA, 1996, p. 6)
Figura 1. Região de ocorrência de areais.
A área de ocorrência dos areais tem como substrato o arenito da Formação
Botucatu; nesta formação Mesozóica assentam-se depósitos arenosos não
consolidados, originários de deposição fluvial e eólica durante o Pleistoceno e o
Holoceno, os quais, sob remoção atual, originam os areais. A análise da formação
dos areais, interpretada por estudos geomorfológicos, associada à dinâmica hídrica
e eólica, indica que os areais resultam, inicialmente, de processos hídricos. Estes,
relacionados com topografia favorável, permitem, numa primeira fase, a formação de
ravinas e voçorocas. Na continuidade do processo, desenvolvem-se por erosão
lateral e regressiva, conseqüentemente alargando as suas bordas. Por outro lado, à
jusante destas ravinas e voçorocas, em decorrência dos processos de transporte de
sedimentos pela água durante episódios de chuvas torrenciais, formam-se depósitos
arenosos em forma de leque. Com o tempo, esses leques agrupam-se e, em
conjunto, originam um areal. O vento que atua sobre essas areias em todas as
direções permite a ampliação desse processo.
O presente trabalho utiliza como recorte espacial cinco bacias hidrográficas
da região ao norte do rio Ibicuí, com grande ocorrência do processo de arenização:
Bacia do Arroio Piraju, Bacia do Arroio Inhacundá, Bacia da Sanga do Araçá, Bacia
do Miracatu e Bacia do Caraguataí, (Figura 2). Os objetivos propostos são: a)
Aplicar o uso de imagem SRTM para a identificação de feições estruturais,
espacialização de dados de orientação do relevo e delimitação de drenagem em
detalhe; b) Análise da relação entre os lineamentos estruturais com a disposição da
drenagem, orientação das vertentes e a ocorrência de areais.
Figura 2. Área de estudo. Imagem Landsat em composição 4R 5G 3B.
Metodologia
A base utilizada da espacialização dos areais (Figura 3) foi elaborada
através do uso de imagem Landsat TM 5 datada de 1989, por classificação digital
não-supervisionada (ANDRADES FILHO et al., 2005).
Figura 3. Espacialização dos areais e bacias hidrográficas na área de estudo.
Para geração da base digital da drenagem das diferentes bacias
hidrográficas estudadas, dos mapas de aspecto e lineamentos estruturais, foi
utilizada a imagem SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) entre as coordenadas
s 29°15’ e 29°40’ e w 55°45’ e 55°00’ (Figura 4), com resolução espacial de noventa
metros adquirida através de Ftp da NASA
(ftp://e0srp01u.ecs.nasa.gov/srtm/version2).O download da imagem SRTM foi
realizado em formato HGT, sendo necessário a utilização do programa ENVI 4.2
para transformação deste formato para GeoTiff, compatível com o Spring 4.3.
A partir da imagem SRTM na resolução de 90 metros, foi executado um
método de interpolação sobre imagem (Valeriano, 2002) para obter uma resolução
de 20 metros. Este processamento consistiu na modificação do Modelo Digital de
Elevação - MDE SRTM original para um novo MDE, com características desejáveis.
Entre as modificações pretendidas, listam-se: a remoção das falhas e a resolução
melhorada (20 metros). Os programas computacionais utilizados no tratamento
foram: ENVI (Research Systems Inc., 2005): correção de falhas, seleção de área
amostral e exportação de dados ASCII; e SURFER (Golden Software Inc.,1997):
interpolação e Spring 4.3 do INPE, para tratamento de imagem, digitalização da
drenagem, mapeamento, mapa de orientações das vertentes e lineamentos
estruturais.
Figura 4. Imagem SRTM/NASA.
No software ENVI foram realizadas as seguintes etapas:
- correção de falhas: carregada a imagem (file/open image), foi acionada a correção
via menu Topography/BadValues, pela qual se estabeleceu desde -9999999999....
até 0 como o intervalo de valores inválidos e a imagem corrigida armazenada na
memória;
- exportação de arquivos ASCII: acionou-se a opção de menu File/save file as/
ASCII, definindo-se o formato em colunas x, y e z (botão output style, opção XYZ
format). Ampliou-se o formato numérico das coordenadas (XY field size) de 10 para
20 caracteres, de modo que a largura da página não comportasse mais do que as
desejáveis 3 colunas.
No software SURFER foi realizada:
- interpolação: os arquivos ASCII da totalidade de cotas foram interpolados por
krigagem, de modo que a resolução espacial resultante fosse de 20 metros.
No software Spring 4.3 foram realizadas as seguintes etapas:
- Mapa de orientação das vertentes: Esse mapa de aspecto foi elaborado a partir da
rotina de manipulação de MNT na ferramenta de declividade, porém com uso da
imagem SRTM bruta (com resolução de 90 metros), pois o objetivo do mapeamento
destas orientações é da observação geral das ocorrências. Os dados de entrada
estão no formato de grade de altimetria e como saída foi gerado um mapa de
exposição com quatro classes: NE : 0° - 90°, SE: 90° - 180°, SW: 180° - 270°, NW:
270° - 360°. Logo após foi realizada uma edição matricial com limpeza de pixel
(onde o número de pixel(s) é oito) com intuito de obter a espacialização generalizada
das vertentes. Para a compreensão do mapa de orientação em relação à insolação,
foram utilizadas as cores vermelho (NE) e amarelo (NW) para indicar as vertentes
com maior grau de insolação pela manhã e a tarde, e azul (SW) e verde (SE) para
as vertentes com menor grau de insolação neste mesmo período.
- Cruzamento dos dados: Com uso dos mapas dos areais (1989) e de orientação das
vertentes em formato matricial, foi realizado cruzamento e a quantificação de dados.
Para tanto foi utilizado a Tabulação Cruzada do Spring 4.3
- Delimitação das drenagens: Para digitalização da drenagem foram geradas
imagens de MNT sombreadas. A partir de testes, chegou-se a três produtos com
maior contraste para a definição e delimitação dos cursos d’água. Estas imagens
possuem diferentes parâmetros de iluminação: azimute, elevação e exagero. O
primeiro define a posição da fonte luminosa, o segundo, o ângulo desta fonte em
relação a superfície e o terceiro define o acréscimo da escala vertical do terreno.
A digitalização visual da drenagem foi realizada sobre os três produtos
resultantes com os seguintes parâmetros: Imagem 1 - Azimute : 270° e elevação:
90°, Imagem 2 - Azimute: 270° e elevação: 45°, Imagem 3 – Azimute: 10° e 70°.
Todas com o valor 70 para exagero vertical.
- Definição dos lineamentos estruturais: Identificação e extração visual, a partir de
imagem de MNT (produto SRTM) sombreada com os seguintes parâmetros:
Azimute: 270°, elevação: 45° e exagero vertical: 70. Este produto apresentou uma
significativa expressão das variações do relevo o que permitiu o mapeamento de
alinhamentos alicerçado em feições, tais como: a) lineações representando
descontinuidades, com nítida presença de fraturamentos estruturais; b) alinhamentos
de escarpas pronunciadas e/ou estruturas do relevo; c) segmentos retilíneos de
drenagem superficial. Após esta extração, foram definidos como lineamentos
principais os que apresentaram grande extensão (> 30 Km) e de lineamentos
secundários os de menor extensão (< 30 km).
Resultados e discussões
O primeiro produto deste trabalho é o mapa de orientação do relevo nas
cinco bacias hidrográficas (Figura 5), que possibilitou o cruzamento com a
espacialização dos areais, apresentado na Tabela 1.
Figura 5. Mapa de orientações das vertentes.
Tabela 1. Cruzamento entre areais e orientação das vertentes.
Área ocupada por areais (ha)
Proporção de areais em relação a orientação das vertentes (1989). Sub-Bacia
Hidrográfica
Área das Sub-
bacias (ha) 1989 NW NE SW SE
Ar. Piraju 36968,87 406,44 3.99% 10.86% 29.05% 56.10%Ar. Inhacundá 36729,55 133,92 19.39% 36.36% 26.06% 18.18%Sanga Araçá 9159,21 25,20 11.54% 3.85% 50.00% 34.62%Ar. Miracatu 59326,39 557,63 20.21% 17.63% 32.83% 29.33%
Ar. Caraguataí 25622,18 165,63 1.08% 14.59% 12.97% 71.35%TOTAL 843790,8 1821,25 12% 17% 29% 42%
Na porção ao norte do Rio Ibicuí, a direção de escoamento da drenagem se
dá para o sul, onde encontra-se a calha deste rio. Esta orientação (sul) coincide,
conforme Tabela 1, com a maior ocorrência de areais. O cruzamento dos areais com
a orientação das vertentes indica a predominância de areais em vertentes voltadas
para sudeste (42%), seguidas da orientação sudoeste (29%).
Estudos de Suertegaray apontam que os areais tem localização
predominante em cabeceiras de drenagem. Para analisar essa relação foi realizado
um mapeamento de detalhe da rede drenagem das bacias em questão, e gerados
diferentes produtos de imagens sombreadas, a fim de destacar as calhas dos cursos
d’água.
As três imagens em níveis de cinza utilizadas na digitalização da drenagem
estão apresentadas na figura 6 com distintos parâmetros de iluminação. A imagem
1 apresenta as bordas de relevo e áreas de acentuada declividade com tons
escuros, já as áreas onde o terreno é mais plano os tons de cinza estão mais claros.
A maior contribuição dessa imagem está na apresentação nítida das áreas de vales
e de rupturas do relevo.
Na imagem 2 as áreas onde os níveis de cinza apresentam-se mais claros
são as faces voltadas para o norte e os tons mais escuros representam as faces
voltadas para o sul. A inclinação do ângulo da fonte luminosa proporcionou uma
expressão significativa da orientação do relevo, dando uma idéia de visualização em
terceira dimensão, onde a topografia do terreno é marcada com grande contraste.
A imagem 3 foi processada com uma sutil inclinação do ângulo da fonte
luminosa que atrelada à direção sul desta fonte realçou as linhas de encaixe dos
cursos d’água. Esta imagem apresenta um gradual contraste, onde os cursos d’água
estão representadas pelos tons de cinza mais claros, apresentando uma falsa
impressão de serem os interflúvios, devido à direção sul da fonte de luminosidade.
As áreas representadas com tons mais escuros são as vertentes voltadas para o
norte.
Figura 6. Imagens sombreadas com distintos parâmetros de iluminação -
produtos SRTM.
Os diferentes sombreamentos e contrastes das imagens proporcionou uma
detalhada digitalização das drenagens. Na figura 7 é apresentada as linhas de
drenagem de um setor do Arroio Piraju sobre as diferentes imagens produzidas.
Figura 7. Drenagem sobre imagens sombreadas.
Na definição dos lineamentos estruturais foram utilizados como parâmetros a
fonte luminosa com Azimute: 270° e elevação: 45°, com exagero vertical de valor 70.
A digitalização sobre esta imagem apresentou significativos resultados, pois ela
proporcionou a visualização das feições pretendidas no trabalho com qualidade.
Ficam evidentes as escarpas pronunciadas, descontinuidades e outras feições
definidas como lineamentos estruturais.
Foram definidos dois conjuntos de lineações: os principais, que
apresentaram grande extensão (> 30 Km) e os lineamentos secundários de menor
extensão (< 30 km). Os primeiros estão representados em linhas de cor azul e os
segundos em cor amarela (Figura 8)
Figura 8. Espacialização dos lineamentos estruturais.
Como resultado da sobreposição dos lineamentos e as redes de drenagem
constata-se que os lineamentos principais (aqueles que definem a macro-estrutura
do relevo) estão com orientação NE-SW. Estes lineamentos controlam grande parte
dos rios principais que drenam a região. Os lineamentos secundários (NW-SE)
controlam em grande parte a drenagem secundária.
A Figura 9 apresenta a superposição dos planos de informação de
lineamentos estruturais, areais e as drenagens onde evidencia-se a correlação
destas variáveis. O cruzamento dos areais com a orientação das vertentes indicou a
predominância de areais em vertentes voltadas para sudeste, seguidas da
orientação sudoeste. Esta orientação se associa em escala regional à direção
preferencial dos rios para sudoeste, consequentemente entalhando vertentes com
orientação SE e NW. Considerando a direção dominante dos rios secundários (NW-
SE) estes estão associados aos lineamentos de menor extensão cuja orientação
corresponde em grande parte com NW-SE.
Figura 9. Sobreposição da drenagem, lineamentos e areais na área de estudo.
No relacionamento entre as variáveis estudadas, observa-se que os areais
estão relacionados principalmente com as drenagens secundárias e portanto
associados de forma indireta aos lineamentos de menor extensão, o que confirma a
predominância da orientação SE-SW. Além disto no mapa de sobreposição dos
areais com lineamentos é possível observar uma regularidade na distribuição dos
areais em relação a estes lineamentos.
Portanto há possibilidade de que lineamentos estruturais estejam
contribuindo na formação de areais, na medida em que os areais tem sua origem
associada a formação de degraus de abatimento e a fluxos concentrados em canais
(ravinas e voçorocas) (UAGODA, 2004). Estas ravinas e voçorocas geralmente
desencadeiam-se em cabeceiras fluviais e rios de primeira ordem, que pelos
trabalhos de campo realizados permitem concluir que estiveram, por um
determinado período, recobertos por um pacote arenoso inconsolidado e que mais
recentemente apresentam um processo de reativação. Processo este que ao
aprofundar os canais fluviais, transportam esses materiais para a jusante,
contribuindo com esse aporte para a formação dos areais.
Conclusões
O uso da imagem SRTM foi fundamental na geração dos dados obtidos
neste trabalho. O tratamento da imagem e a geração de sub-produtos foi de absoluta
importância, pois proporcionou um avanço na pesquisa sobre o processo de
arenização, levantando hipóteses sobre a gênese da ocorrência de areais no
sudoeste do Rio Grande do Sul.
A análise da relação entre os lineamentos estruturais com a disposição da
drenagem, orientação das vertentes e a ocorrência de areais demonstrou que há
possibilidade de que estas variáveis estejam fortemente associadas com a estrutura
do terreno da área de estudo.
A formação dos areais, geralmente ligada as cabeceiras de drenagem, pode
estar associada a lineamentos estruturais da região. No entanto, é necessário o
aprofundamento das pesquisas com vistas a identificar possíveis lineamentos de
menor porte, para que possibilite uma análise de maior detalhe da disposição destes
e a espacialização das manchas arenosas.
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