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Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Matemática e da Natureza Instituto de Geociências Programa de Pós-Graduação em Geologia RECONSTRUÇÃO PALEOAMBIENTAL NAS LAGUNAS DE MARICÁ E SAQUAREMA, RJ COM BASE EM FORAMINÍFEROS Regina Lucia Machado Bruno Orientadora: Dra. Claudia Gutterres Vilela Rio de Janeiro Maio de 2012 UFRJ RECONSTRUÇÃO PALEOAMBIENTAL NAS LAGUNAS DE MARICÁ E SAQUAREMA, RJ COM BASE EM FORAMINÍFEROS Regina Lucia Machado Bruno Tese de Doutorado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, como requisito necessário à obtenção do grau de Doutor em Ciências (Geologia). Orientador (a): Dra. Claudia Gutterres Vilela Rio de Janeiro Maio de 2012 RECONSTRUÇÃO PALEOAMBIENTAL NAS LAGUNAS DE MARICÁ E SAQUAREMA, RJ COM BASE EM FORAMINÍFEROS Regina Lucia Machado Bruno Orientador (a): Dra. Claudia Gutterres Vilela Tese de Doutorado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro - UFRJ, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências (Geologia). Aprovada por: _____________________________________ Presidente: DSc. Ismar de Souza Carvalho (UFRJ) _____________________________________ DSc. Claudio Limeira Mello (UFRJ) _____________________________________ DSc. Décio Luis Semensatto Junior (UNIFESP/ SP) _____________________________________ DSc. José Antônio Baptista Neto (UFF) _____________________________________ DSc. Maria Antonieta da Conceição Rodrigues (UERJ) Rio de Janeiro Maio de 2012 FICHA CATALOGRÁFICA Bruno, Regina Lucia Machado Reconstrução Paleoambiental nas Lagunas de Maricá e Saquarema, RJ com Base em Foraminíferos [Rio de Janeiro] 2012. xix, 180 p. (Instituto de Geociências – UFRJ, D.Sc., Programa de Pós-Graduação em Geologia, 2012). Tese – Universidade Federal do Rio de Janeiro, realizada no Instituto de Geociências. I – IG/UFRJ II - Título (série) Agradeço imensamente a Deus por iluminar a minha vida e por esta jornada de tese. iv AGRADECIMENTOS ● À profa. Claudia, pela excelente orientação, por todas as oportunidades de trabalho e por fornecer um excelente laboratório (MicroCentro/ UFRJ) para o desenvolvimento da pesquisa; ● Aos professores José Antônio, Cleverson e ao técnico Carlos do Departamento de Geoquímica da UFF, pela colaboração na coleta de campo; ● Ao prof. Graciano Mendonça Filho do Laboratório de Palinofácies & Fácies Orgânicas (LAFO)/ UFRJ, pelas análises geoquímicas e pelas fotomicrografias dos foraminíferos; ● Ao prof. Jean Valentin do Departamento de Biologia Marinha/ UFRJ, pelos esclarecimentos na parte estatística do trabalho; ● Ao prof. Ricardo Absalão do Departamento de Zoologia/ UFRJ, pelo auxílio na identificação das conchas; ● Ao prof. Lázaro Laut do Departamento de Biologia/ UNIRIO, pelas boas conversas em relação ao presente trabalho; ● Aos colegas e vizinhos de laboratório: Sarah, Deise e Rômulo, pela amizade e pela boa convivência; ● À todos os estagiários que colaboraram em algum momento para a realização da tese, em especial ao Daniel e ao Allan, pela boa troca de experiência; ● À secretaria Christina, pelo auxílio nas questões acadêmicas; v ● À minha mãe, por ter me dado uma ótima educação e pelos bons valores que foram ensinados e a minha irmã, pelo respeito e carinho que também sinto por ela; ● À Universidade Federal do Rio de Janeiro, Departamento de Paleontologia e Estratigrafia (Geologia), pelo corpo docente, pelas ótimas disciplinas ofertadas e pela excelente infraestrutura de trabalho; ● À CAPES – Coordenação de aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, pela concessão da bolsa. vi RESUMO RECONSTRUÇÃO PALEOAMBIENTAL NAS LAGUNAS DE MARICÁ E SAQUAREMA, RJ COM BASE EM FORAMINÍFEROS Regina Lucia Machado Bruno Orientador (a): Dra. Claudia Gutterres Vilela Resumo da Tese de Doutorado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências (Geologia). Com o objetivo de avaliar a distribuição dos foraminíferos associados aos aspectos sedimentológicos, foram realizadas duas testemunhagens na laguna de Maricá, RJ e três em Saquarema, RJ, para verificar modificações ambientais. Nos testemunhos da laguna de Maricá, foram observadas duas biofácies bem demarcadas: da base ao meio dos testemunhos, foi registrada a presença de foraminíferos calcáreo-hialinos, como Ammonia parkinsoniana, A. tepida e Elphidium excavatum, associada à alternância de lama-siltosa e lama-arenosa com conchas desgastadas e quebradas, e do meio ao topo dos testemunhos, foram observados foraminíferos aglutinantes, como Ammotium cassis, A. salsum, Trochammina inflata, Miliammina fusca, Ammobaculites spp, entre outros, associados à lama-siltosa, com raros exemplares de conchas. Este padrão de distribuição microfaunística relaciona-se com os eventos de variação do nível do mar, incluindo a dinâmica de abertura e fechamento da barreira arenosa da laguna de Maricá. Dois dos três testemunhos coletados em Saquarema apresentaram na microfauna de foraminíferos, a abundância das espécies A. parkinsoniana, A. tepida e E. excavatum associada à composição de areia média a grossa, com material conchífero (desgastado e quebrado) de maior dimensão e densidade que os encontrados em Maricá, sendo esta distribuição relacionada também com eventos de variação do nível do mar, enquanto que o terceiro testemunho coletado no canal da Barra Franca (canal de comunicação com o mar), exibiu poucos exemplares de foraminíferos (sendo as espécies Poroeponides lateralis, Pseudononion papillatum e Nonion spp, como as mais representativas), em razão da remobilização sedimentar por influência das marés e por obras de dragagem. Palavras-chave: foraminíferos, lagunas, reconstrução paleoambiental. Rio de Janeiro Maio de 2012 vii ABSTRACT PALEOENVIRONMENTAL RECONSTRUCTION AT THE MARICÁ AND SAQUAREMA LAGOON, RJ BASED ON FORAMINIFERA Regina Lucia Machado Bruno Orientador (a): Dra. Claudia Gutterres Vilela Abstract da Tese de Doutorado submetida ao Programa de Pós-graduação em Geologia, Instituto de Geociências, da Universidade Federal do Rio de Janeiro – UFRJ, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Doutor em Ciências (Geologia). In order to evaluate the distribution of foraminifera associated with sedimentological features, two cores were drilled at the Maricá lagoon, RJ and three cores were drilled at the Saquarema lagoon, RJ to verify environmental changes. In cores at the Maricá lagoon were observed two well-demarcated: from the base to middle in the cores, there was the presence of calcareous-hyaline foraminifera, such as Ammonia parkinsoniana, A. tepida and Elphidium excavatum, associated with the alternation of silty-mud and muddy-sand layers with scratched and broken shells, and from the core middles to the top, it was observed agglutinated foraminifera, such as Ammotium cassis, A. salsum, Trochammina inflata, Miliammina fusca, Ammobaculites spp, and others, associated with layers of silty-mud with rare specimens of shells. This microfaunistic distribution pattern, relates to the events of sea-level change, including the dynamic opening and closing of sandy barrierMaricá lagoon. Two of the three cores collected in Saquarema showed in the foraminifera microfauna, the abundance of species such as A. parkinsoniana, A. tepida and E. excavatum associated with the composition of medium to coarse sand with shells material (scratched and broken) of greater dimension and density than the ones found at the Maricá lagoon, whereas this distribution is related to the events of sea-level change, while the third core collected at the Barra Franca channel (comunication channel with the sea), showed few foraminifera (the species being Poroeponides lateralis, Pseudononion papillatum and Nonion spp, as the most representative) due to sediment remobilization caused by the influence of the tides and dredging works. Key-words: foraminifera, lagoon, paleoenvironmental reconstruction. Rio de Janeiro Maio de 2012 viii SUMÁRIO DEDICATÓRIA AGRADECIMENTOS iv RESUMO vi ABSTRACT vii LISTA DE FIGURAS xiii LISTA DE TABELAS xviii 1 INTRODUÇÃO 1 2 OBJETIVOS 3 3 CONSIDERAÇÕES INICIAIS 4 3.1 FORAMINÍFEROS 4 3.2 FATORES ABIÓTICOS DO AMBIENTE LAGUNAR 7 4 ÁREA DE ESTUDO 10 4.1 DEFINIÇÕES LAGUNARES 10 4.2 EVOLUÇÃO LAGUNAR 11 4.3 CLASSIFICAÇÃO GEOMÓRFICA E SALINIDADE 13 ix 4.4 LAGUNA DE MARICÁ 15 4.5 LAGUNA DE SAQUAREMA 16 4.6 CORDÃOS ARENOSOS DE MARICÁ E SAQUAREMA 19 4.6.1 Leques de arrombamento ou leques de washover 25 4.7 VARIAÇÕES DO NÍVEL DO MAR 26 4.8 UNIDADES GEOLÓGICAS E COBERTURA QUATERNÁRIA DE MARICÁ E SAQUAREMA 29 5 MATERIAIS E MÉTODOS 34 5.1 COLETA DE CAMPO 34 5.2 TRATAMENTO DAS AMOSTRAS E IDENTIFICAÇÃO DAS ESPÉCIES 35 5.3 CÁLCULOS ESTATÍSTICOS 36 5.3.1 Abundância relativa (%) 36 5.3.2 Riqueza de espécies - Margalef (1958) (R): 37 5.3.3 Equitatividade (J’): 37 5.3.4 Diversidade - Shannon (1948) (H’): 38 5.3.5 Regressão linear 38 5.3.6 Ranks de abundância 38 5.4 ANÁLISES GEOQUÍMICAS 39 5.4.1 Datação carbono-14 39 5.4.2 Carbono Orgânico Total (COT) e Enxofre (S) 41 x 5.4.2.1 Preparação das amostras – Descarbonatação 41 5.4.2.2 Cálculo do Resíduo Insolúvel 42 6 SISTEMÁTICA 43 7 RESULTADOS 62 7.1 LAGUNA DE MARICÁ 62 7.1.1Registro sedimentólogico dos testemunhos T1 e T2 62 7.1.2 Correlação litológica dos testemunhos de Maricá 67 7.1.3 Avaliação taxonômica - assembleia de foraminíferos na laguna de Maricá 70 7.1.3.1 Oscilações das espécies de foraminíferos nas amostras 76 7.1.3.2 Índices de Riqueza (Margalef, 1958), Diversidade de Shannon (1948), Equitatividade e ranks de abundância 80 7.1.4 Interpretação ambiental e estágios de evolução da laguna de Maricá 88 7.1.5 Análises de Carbono Orgânico Total (COT) e enxofre 95 7.1.6 Paleoníveis de conchas e variação do nível do mar 97 7.1.7 Integração dos dados da laguna de Maricá 100 7.2 LAGUNA DE SAQUAREMA 103 7.2.1 Registro sedimentológico dos testemunhos T1, T2 e T3 103 xi 7.2.2 Correlação litológica dos testemunhos de Saquarema 109 7.2.3 Avaliação taxonômica - assembleia de foraminíferos na laguna de Saquarema 111 7.2.3.1 Oscilações das espécies de foraminíferos nas amostras 113 7.2.3.2 Índices de Riqueza (Margalef, 1958), Diversidade de Shannon (1948), Equitatividade e ranks de abundância 119 7.2.4 Interpretação ambiental e estágios de evolução da laguna de Saquarema 124 7.2.5 Análises de Carbono Orgânico Total (COT) e Enxofre 128 7.2.6 Níveis de conchas 132 7.2.7 Integração dos dados da laguna de Saquarema 133 7.3 ESPÉCIES BIOINDICADORAS DAS LAGUNAS DE MARICÁ E SAQUAREMA 138 8 DISCUSSÃO 139 8.1 LAGUNA DE MARICÁ E RECONSTRUÇÃO PALEOAMBIENTAL 139 8.2 ASSEMBLEIA MICROFOSSILÍFERA, GEOQUÍMICA E VARIAÇÃO DO NÍVEL DO MAR NA LAGUNA DE MARICÁ 145 8.3 LAGUNA DE SAQUAREMA E RECONSTRUÇÃO PALEOAMBIENTAL 150 8.4 ASSEMBLEIA MICROFOSSILÍFERA, GEOQUÍMICA E VARIAÇÃO DO NÍVEL DO MAR NA LAGUNA DE SAQUAREMA 153 9 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÃO 157 9. 1 CONCLUSÃO157 xii 9.2 RECOMENDAÇÃO 158 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 159 APÊNDICE A (ESTAMPAS) APÊNDICE B (LISTA DE TABELAS) xiii LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Sistemática dos foraminíferos (Sen Gupta, 1999). 6 Figura 2 – Interação dos fatores abióticos nas lagunas. 8 Figura 3 – Esquema de laguna hiper e hiposalina. 9 Figura 4 – Modelo de evolução lagunar através da segmentação: A) Abertura lagunar, B) e C) Progresso da segmentação (Cooper, 1994). 12 Figura 5 – Imagem satélite de Maricá e Saquarema, Rio de Janeiro. (Google, 2010 a). Disponível em: <http://www.google.com.br>. 13 Figura 6 – Mapa de pluviosidade da área de estudo (CPRM, 2001). 14 Figura 7 - Localização do sistema Maricá-Guarapina: A) Laguna de Maricá, B) Laguna da Barra, C) Laguna do Padre e D) Laguna de Guarapina (Google, 2011 a). Disponível em: <http://www.google.com.br>. 15 Figura 8 – Localização das lagunas de Saquarema: A) Urussanga, B) Jardim, C) Boqueirão e D) Fora ou Saquarema (Google, 2010 b). Disponível em: <http://www.google.com.br>. 17 Figura 9 – Sistema lagunar de Saquarema e seus principais afluentes (CIDE, 2001). 18 Figura 10 – (A) e (B) Canal da Barra Franca de Saquarema (SERLA, 2001). 19 Figura 11 – Formação das lagunas da região fluminense segundo Lamego (1974). 20 Figura 12 – Perfilagem da barreira arenosa da laguna de Maricá (Silva & Silva, 2010). 21 Figura 13 – Unidades da barreira arenosa da laguna de Maricá (Silva et al. 2010). 22 Figura 14 – Detalhamento dos seis perfis na barreira arenosa da laguna de Maricá (Silva et al. 2010). 23 Figura 15 - Principais elementos geomórficos da planície central de Maricá (Foto: Desirée Guichard, 2009. Silva & Silva, 2010). 24 xiv Figura 16 – Estratigrafia do modelo geral do leque de arrombamento, mostrando (A) laminação Foreset durante a deposição subaquosa e (B) areia laminada-planar em leques de arrombamento supramaré (Schwartz, 1975). 26 Figura 17 – (A) Curva relativa do nível do mar plotado para Salvador com 14C, idade em anos A.P. (B) e idade calibrada da curva do nível do mar (Martin et al. 1979). 27 Figura 18 – Curva relativa do nível do mar no Holoceno construída para vários setores do leste e sul da costa brasileira (Martin et al. 1987). 27 Figura 19 – Curva de variação do nível do mar proposto por Angulo & Lessa (1997). 29 Figura 20 – Geologia e aspectos da zona costeira fluminense, Estado do Rio de Janeiro (Penha, 1999). 30 Figura 21 – Esquema de mapa geológico costeiro da planície de Itaipuaçu a Ponta Negra, RJ (Turcq et al. 1999). 32 Figura 22 – Esquema de mapa geológico da planície de Saquarema, RJ (Turcq et al. 1999). 33 Figura 23 – Localização dos pontos de coleta da laguna de Maricá, RJ (Google, 2011 b). Disponível em: <http://www.google.com.br>. 34 Figura 24 – Quadro com coordenadas, profundidade da lâmina d’água e salinidade para Maricá. 34 Figura 25 – Localização dos pontos de coleta da laguna de Saquarema, RJ (Google, 2011 c). Disponível em: <http://www.google.com.br>. 35 Figura 26 - Quadro com coordenadas, profundidade da lâmina d’água e salinidade para Saquarema. 35 Figura 27 – Modelos de curvas de ranks de abundância: série geométrica, série logarítmica, distribuição logaritmo-normal, e broken stick (Magurran, 1988). 39 Figura 28 – Testemunho T1 Maricá. 64 Figura 29 – Testemunho T2 Maricá. 66 Figura 30 – Correlação dos testemunhos na laguna de Maricá. 69 Figura 31 – Abundância absoluta das espécies no testemunho T1 Maricá. 71 xv Figura 32 – Abundância absoluta das espécies no testemunho T2 Maricá. 73 Figura 33 – Espécies calcárias e aglutinantes do T1 Maricá. 74 Figura 34 - Espécies calcárias e aglutinantes do T2 Maricá. 75 Figura 35 – Porcentagem das espécies e n° de indivíduos totais (N) nas amostras do testemunho T1 Maricá. 77 Figura 36 – Porcentagem das espécies e n° de indivíduos totais (N) nas amostras do testemunho T2 Maricá. 79 Figura 37 – Índices de riqueza, diversidade e equitatividade do T1 Maricá. 80 Figura 38 – (A) Riqueza, diversidade e equitatividade e (B) as suas respectivas retas de tendência do T1 Maricá. 81 Figura 39 – Regressão linear entre o parâmetro de riqueza e profundidade (cm) da biofácies do T1 Maricá. 82 Figura 40 – Gráficos de série logarítmica para o T1 Maricá. 83 Figura 41 – Índices de riqueza, diversidade e equitatividade do T2 Maricá. 84 Figura 42 – (A) Riqueza, diversidade e equitatividade e (B) as suas respectivas retas de tendência do T2 Maricá.85 Figura 43 – Gráficos de série logarítmica para o T2 Maricá. 86 Figura 44 – Gráficos de série logarítmica para o T2 Maricá. 87 Figura 45 – Reconstrução paleoambiental do T1 Maricá. 89 Figura 46 – Reconstrução paleoambiental no T2 Maricá. 90 Figura 47 – Estágio I da laguna de Maricá. 91 Figura 48 – Fase de transição da laguna de Maricá. 92 Figura 49 – Estágio II da laguna de Maricá. 93 Figura 50 – Modelo simplificado dos processos da laguna de Maricá. 94 Figura 51 – COT (%) e enxofre (%) dos testemunhos T1 e T2 Maricá. 95 xvi Figura 52 – COT (%), n° de indivíduos (N) e n° de espécies (S) dos testemunhos de Maricá. 96 Figura 53 – (A e B) Anomalocardia brasiliana (Gmelin, 1791) e (C) Heleobia (Stimpson, 1865). 98 Figura 54 – Registro de conchas de Maricá comparado com a curva de variação do nível do mar proposto por Martin et al. (1979). 99 Figura 55 - Integração dos dados do testemunho T1 Maricá. 101 Figura 56 - Integração dos dados do testemunho T2 Maricá. 102 Figura 57 – Testemunho T1 Saquarema. 104 Figura 58 – Testemunho T2 Saquarema. 106 Figura 59 – Testemunho T3 Saquarema. 108 Figura 60 – Correlação dos testemunhos de Saquarema. 110 Figura 61 – Abundância absoluta das espécies no testemunho T1 Saquarema. 111 Figura 62 – Espécies abundantes no testemunho T2 Saquarema. 112 Figura 63 – Abundância absoluta das espécies no testemunho T3 Saquarema. 113 Figura 64 – Porcentagem das espécies e n° de indivíduos totais (N) nas amostras do testemunho T1 Saquarema. 114 Figura 65 – Porcentagem das espécies e n° de indivíduos totais (N) nas amostras do testemunho T2 Saquarema. 116 Figura 66 – Porcentagem das espécies e n° de indivíduos totais (N) nas amostras do testemunho T3 Saquarema. 118 Figura 67 - Riqueza, diversidade e equitatividade do T1 Saquarema. 119 Figura 68 – Riqueza, diversidade e equitatividade do T2 Saquarema. 120 Figura 69 - (A) Riqueza, diversidade e equitatividade e (B) as suas respectivas retas de tendência do T2 Saquarema. 121 Figura 70 - Riqueza, diversidade e equitatividade do T3 Saquarema. 122 Figura 71 – Gráficos de série logarítmica para o T2 Saquarema. 123 xvii Figura 72 – Gráficos de série logarítmica para o T2 Saquarema. 124 Figura 73 – Reconstrução ambiental nos testemunhos T1 (A) e no T2(B) Saquarema. 126 Figura 74 – Reconstrução ambiental no testemunho T3 Saquarema. 127 Figura 75 – Modelo simplificado dos processos da laguna de Saquarema. 128 Figura 76 - COT (%) e enxofre (%) dos testemunhos T1, T2 e T3 Saquarema. 129 Figura 77 – COT (%), n° de indivíduos (N) e n° de espécies (S) dos testemunhos T1 (A) e T2 (B) Saquarema. 130 Figura 78 – COT (%), n° de indivíduos (N) e n° de espécies (S) do testemunho T3 Saquarema. 131 Figura 79 - Regressão linear entre o parâmetro de n° de indivíduos e COT (%) do T1 Saquarema. 131 Figura 80 - Regressão linear entre o parâmetro de n° de espécies (S) e COT (%) do T1 Saquarema. 132 Figura 81 – Integração dos dados do testemunho T1 Saquarema. 135 Figura 82 – Integração dos dados do testemunho T2 Saquarema. 136 Figura 83 – Integração dos dados do testemunho T3 Saquarema. 137 Figura 84 - Espécies bioindicadoras das lagunas de Maricá e Saquarema. 138 Figura 85 – Carta náutica n° 1500, com o sistema lagunar Maricá-Guarapina, RJ (DHN, 1949).140 Figura 86 – Carta náutica n° 1506, com o sistema lagunar Maricá-Guarapina, RJ (DHN, 1957).141 Figura 87 – Foto aerofotogramétrica (com permissão da Diretoria de Hidrografia e Navegação, do Ministério da Marinha) da Barra da Emergência, Maricá-RJ. 141 Figura 88 – Imagens satélites do canal da Barra Franca de Saquarema, RJ (Google, 2012). 152 xviii LISTA DE TABELAS Tabela I – Descrição sedimentológica do testemunho T1 Maricá. (APÊNDICE B) Tabela II - Descrição sedimentológica do testemunho T2 Maricá. (APÊNDICE B) Tabela III – Espécies de foraminíferos no testemunho T1 Maricá. (APÊNDICE B) Tabela IV – Espécies de foraminíferos no testemunho T2 Maricá. (APÊNDICE B) Tabela V - Análise dos parâmetros estatísticos dos testemunhos T 1 e T2 Maricá. H’ = Índice de Diversidade, R = Riqueza e J’ = Equitatividade. (APÊNDICE B) Tabela VI – Carbono Orgânico Total (COT%), n° de indivíduos (N) e n° de espécies (S) dos testemunhos T1 e T2 Maricá. (APÊNDICE B) Tabela VII – Composição sedimentológica do testemunho T1 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela VIII - Composição sedimentológica do testemunho T2 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela IX – Composição sedimentológica do testemunho T3 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela X – Espécies de foraminíferos no testemunho T1 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela XI – Espécies de foraminíferos no testemunho T2 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela XII – Espécies de foraminíferos no testemunho T3 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela XIII - Análise dos parâmetros estatísticos dos testemunhos T1,T2 e T3 Saquarema.H’ = Índice de Diversidade, R = Riqueza e J’ = Equitatividade. (APÊNDICE B) xix Tabela XIV - Carbono Orgânico Total (COT%), n° de indivíduos (N) e n° de espécies (S) do testemunho T1 Saquarema. (APÊNDICE B) Tabela XV - Carbono Orgânico Total (COT%), n° de indivíduos (N) e n° de espécies (S) dos testemunhos T1 e T2 Saquarema. (APÊNDICE B) 1 1. INTRODUÇÃO Os foraminíferos bentônicos são largamente distribuídos nos diversos tipos de ambientes marinhos, desde plataformais e de regiões profundas (Schmiedl et al. 1997; Szarek et al. 2006; Bruno, 2008) a costeiros, incluindo ambientes restritos, como baías (Vilela et al. 2003), estuários (Duleba & Debenay, 2003) e lagunas (Hayward et al. 2011), devidos tanto a sua capacidade de adaptação ao meio (euritópicos e estenotópicos), como às variedades de especiação para habitação em diferentes regimes ambientais (Sen Gupta, 1999). A distribuição dos foraminíferos bentônicos nas lagunas pode ser atribuída a diversos parâmetros abióticos, dentre os quais destacam-se: disponibilidade de alimentação, seja por simbiose com algas ou através da concentração da matéria orgânica, a exemplo de zonas oligotróficas para foraminíferos epifaunais e mesotróficas para foraminíferos infaunais (Jorissen, 1999); taxa de oxigenação (Murray, 2006), que quando favoráveis permitem condições para a habitação das espécimes; salinidade (Horton & Murray, 2007), incluindo a presença de minerais para a construção das tecas (Boltovskoy, 1965), hidrodinâmica do ambiente (Massey et al. 2006; Bruno et al. 2011), pH para a seleção de assembleias calcáreas e aglutinantes (Murray & Alve, 1999), entre outros. Esses fatores abióticos estão inclusos na parte ecológica que irá desempenhar por sua vez um importante papel na dinâmica de distribuição populacional de foraminíferos, colaborando assim, na interpretação ambiental. A interação entre os fatores abióticos e bióticos, em relação à assembleia de foraminíferos, proporcionará uma melhor compreensão desses indivíduos no ambiente (Murray, 2000). Os foraminíferos bentônicos quando avaliados quanto à distribuição quantitativa e microfaunística em testemunhos, podem indicar estágios e/ou mudanças geomorfológicas locais, contribuindo assim, para a reconstrução de paleoambientes (Vance et al. 2006; Cearreta et al. 2007; Blázquez & Usera, 2010). A aplicabilidade dos foraminíferos no zoneamento vertical permite inferir dados sobre paleoníveis costeiros e evolução da linha de costa (Gehrels, 1994; Hippensteel & Martin, 2 1999; Cann et al. 2000; Amorosi et al. 2004; Woodroffe et al. 2005). Pesquisas envolvendo foraminíferos bentônicos em lagunas, associadas às oscilações do nível do mar têm sido documentadas na costa fluminense, visando determinar reconstruções paleoambientais ocorridas durante o Pleistoceno e Holoceno. A costa leste fluminense é composta por inúmeras lagunas e sistemas lagunares associados, os quais perfazem importantes habitats para uma ampla variedade de organismos, incluindo foraminíferos bentônicos, diatomáceas, vermetídeos, bivalves, entre outros. Além disso, as lagunas possuem grandes peculiaridades quanto ao seu processo de formação (Martin et al. 1996; Martin et al. 2003; Laslandes et al. 2006; Dias et al. 2009). As lagunas derivam de antigas baías que foram fechadas pela migração de cordões arenosos. Este processo relaciona-se às oscilações do nível do mar ocorridas no Pleistoceno e Holoceno (Kjerfve, 1994). Segundo Turcq et al. (1999), a maioria das lagunas do Estado do Rio de Janeiro possui formação relacionada aos eventos de variações do nível do mar ocorridas no Quaternário. Os trabalhos realizados com foraminíferos em ambientes lagunares são empregados visando detectar: (i) impacto ambiental, seja ocasionado por ação antrópica ou por alterações naturais (Frontalini et al. 2009), e (ii) reconstrução paleoambiental através da análise biofaciológica associada a oscilações do nível do mar, que permite uma interpretação relacionada à evolução do arcabouço estrutural lagunar (Laprida et al. 2007). No Brasil, Vilela et al. (2011) documentaram a ocorrência de certas espécies de foraminíferos como bioindicadores de estresse ambiental na laguna Rodrigo Freitas, RJ, e Debenay et al. (1998), estudaram as assembleias de foraminíferos como indicadores de condições hidrodinâmicas nas lagunas de Cananéia-Iguape, SP e Conceição, SC. Outro trabalho bem documentado por Debenay et al. (2001), foi a distribuição e análise do aspecto morfológico de foraminíferos na laguna hipersalina de Araruama, RJ. Barbosa et al. (2005) analisaram a assembleia de foraminíferos coletadas na franja de manguezais da barreira interna na laguna de Saquarema, RJ, para associar os dados microfaunísticos ao estudo de variações do nível do mar. 3 2. OBJETIVOS O objetivo principal deste trabalho consiste em analisar as assembleias de foraminíferos registradas nos testemunhos das lagunas de Maricá e Saquarema, RJ em associação aos aspectos sedimentológicos para: ● Relacionar taxonomicamente os foraminíferos às fácies sedimentológicas e níveis de profundidade, a fim de verificar subambientes de transição e modificações costeiras, seja de ordem natural ou antrópica; ● Realizar aplicações ecológicas (ecologia numérica) nas assembleias de foraminíferos, para avaliar a tendência de distribuição da dinâmica populacional; ● Correlacionar os testemunhos, incluindo a assembleia de foraminíferos às datações com carbono-14, a fim de inferir paleoníveis e paleoambientes costeiros, além de realizar reconstrução paleoambiental; ● Associar os parâmetros de Carbono Orgânico Total (COT) e enxofre presentes nos testemunhos à microfauna de foraminíferos, para verificar possíveis alterações ambientais; ● Comparar a ocorrência e o estado de preservação do material conchífero com os aspectos sedimentológicos e microfaunísticos de foraminíferos, para indicar o nível hidrodinâmico na formação lagunar; ● E fornecer subsídios sobre a importância e a aplicabilidade dos foraminíferos no que tange a reconstrução paleoambiental e modificações costeiras, baseando-se na análise biofaciológica das assembleias de foraminíferos em conjunto aos aspectos sedimentológicos registrados nos testemunhos. 4 3. CONSIDERAÇÕES INICIAIS 3.1 FORAMINÍFEROS Os foraminíferos são organismos unicelulares, marinhos a salobros, que pertencem ao Reino Protoctista, Filo Granuloreticulosa e Classe Foraminifera (Sen Gupta, 1999). Constituem grandes ferramentas para os geológos e paleontólogos, por fornecer registro fossilífero desde o Cambriano ao Recente. Segundo Murray (2006), os foraminíferos são constituídos por um protoplasma que se divide em protoplasma interno e externo. O primeiro encontra-se dentro da teca, sendo denominado de endoplasma, e o segundo, o ectoplasma, está em contato com o ambiente, possuindo a função de secretar a teca e através desta realizar o intercâmbio do organismo com o ambiente. O ectoplasma forma também filamentosos prolongamentos denominados de pseudópodos (reticulópodos). Estes desempenham várias funções como: tato, captura, locomoção, respiração e construção. A teca ou carapaça, também chamada de concha, constitui um dos sucessos evolutivos por desempenhar várias funções como: proteção do material interno, flutuabilidade (densidade), proteção contra predação e auxílio para o crescimento do protoplasma (Murray, 2006). Conforme Boltovskoy (1965), a composição e a construção das paredes das tecas, possuem grande importância do ponto de vista sistemático e podem ser divididos em quatro grupos (Fig. 1): (A) Pseudoquitinosa ou orgânica → constituída de tectina,formada pela combinação de proteínas com hidratos de carbono. Este grupo, inclui espécies salobras: Ordem Allogromiida. (B) Aglutinante → constituída por uma camada quitinosa coberta por material externo, a exemplo de areia em sua maior parte, além de mica, espículas de esponjas, diatomáceas, entre outras. Ordem Astrorhizida, Lituolida, Trochamminida e Textulariida. 5 (C) Calcária → É a mais comum, com vários tipos de arranjos cristalinos, sendo formada em sua maior parte por carbonato de cálcio (CaCO3), além de quantidades menores de MgCO3, FeCO3, SiCO3, entre outros. Destacam-se para este grupo: Ordem Fusulinida, Miliolida, Carteriginida, Spirillinida, Lagenida, Buliminida, Rotaliida, Globigerinida, Involutinida, Robertinida. (D) Silicosa → formada por sílica, é geralmente encontrada em águas profundas. Ordem Silicoloculinida. 6 Figura 1 – Sistemática dos foraminíferos (Sen Gupta, 1999). Segundo Loeblich & Tappan (1988), a ordem Rotaliida possui teca multilocular, tipicamente enrolada, mas pode estar reduzida para bisserial ou unisserial; câmaras simples ou subdivididas por partição secundária, e mediana, e câmaras laterais podem ser diferenciadas. Paredes calcárias, perfuradas por calcita lamelar hialina (cristal hexagonal de CaCO3). Ocorre do Triássico ao Holoceno. Grupo 1 Teca de parede orgânica Classe dos foraminíferos Grupo 2 Teca aglutinada Grupo 3 Teca secretada por CaCO3 Grupo 4 Teca de parede silicosa Ordem 1 ALLOGROMIDA Matriz proteinácea ou mineralizada Partículas cimentadas por calcita Ordem 5 TEXTULARIIDA Tipicamente unilocular ou tubular ramificado Ordem 2 ASTRORHIZIDA Multicamaral Tipicamente plano-espiral Ordem 3 LITUOLIDA Trocoespiral Ordem 4 TROCHAMMINIDA Calcita Aragonita Cristais microgranulares Ordem 6 FUSULINIDA (extinto) Cristais com c- eixo de alongamento Alto-Mg calcita Ordem 7 MILIOLIDA Espículas largas na matriz Ordem 8 CARTERINIDA Baixo- Mg calcita Tipicamente único cristal ou vários cristais Ordem 9 SPIRILLINIDA Numerosos cristais pequenos Parede mono- lamelar Ordem 10 LAGENIDA Parede bi-lamelar Bentônico Planctônico Ordem 13 GLOBOGERINIDA outra Favusellacea Tipicamente alto trocoespiral ou seriada Ordem 11 BULIMINIDA Tipicamente baixo trocoespiral, plano- espiral, ou anular Ordem 12 ROTALIIDA Duas câmaras ORDEM 14 INVOLUTINIDA Muitas câmaras Bentônico Ordem 15 ROBERTINIDA Planctônico Ordem 13 GLOBIGERINIDA taxa Recente (Favusellacea, Ordem 16 SILICOLOCULINIDA 7 Os gêneros Ammonia e Elphidium, incluindo o grupo dos aglutinantes, são comuns em ambientes restritos (dependendo das condições e localização geográfica). No caso das lagunas, a ocorrência destes gêneros pode ser descrito segundo Loeblich & Tappan (1988): - Gênero Ammonia → pertencente à família Rotaliidae, possui teca biconvexa, com baixo enrolamento trocoespiral, de 3 a 4 giros, lado espiral evoluto, lado umbilical involuto. Ocorrência: Mioceno ao Recente. São cosmopolitas. - Gênero Elphidium → pertencente à família Elphidiidae, possui teca larga, lenticilar, plano- espiral enrolada, involuta ou parcialmente evoluta, bi-umbonada, pode possuir umbilico de cada lado, sete a vinte câmaras de enrolamento. Ocorrência: Eoceno ao Recente. São cosmopolitas. - Ordem Lituolida, possui paredes aglutinadas, com partículas aderidas por selantes proteináceos ou matriz mineralizada, enrolamento trocoespiral, arranjos também em série. 3.2 FATORES ABIÓTICOS NO AMBIENTE LAGUNAR Os fatores abióticos como salinidade, oxigênio dissolvido, fluxo orgânico, pH e energia hidrodinâmica (Fig. 2 e 3), são os principais responsáveis pela distribuição dos foraminíferos bentônicos no ambiente lagunar, dentre os quais podem ser descritos: ● Salinidade: pode variar desde salobra a hipersalina. Condiciona as funções vitais para os foraminíferos, sendo responsável pelas modificações morfológicas. Cada espécie tem um limite crítico para o seu desenvolvimento e atividades vitais (Reddy & Rao, 1984). ● Oxigênio dissolvido: a concentração depende da temperatura e salinidade da água. Em águas oceânicas, o alcance é a partir de zero no em torno de 8,5 ml 1-1; 379 µM. Parte do alcance é anóxico (zero de oxigênio dissolvido), desóxico (0,2-1,0 ml 1-1; 9-45 µM) e óxico (>1,0 ml 1-1; > 45 µM). Quando o ambiente é óxico, não há stress de oxigênio (Murray, 2006). 8 ● Disponibilidade de alimento (fluxo orgânico): grande parte dos foraminíferos retira alimento através de plantas marinhas microscópicas, simbiose com algas, incluindo diatomáceas e cianobactérias. Segundo Nixon (1995), existe uma classificação relacionada à produtividade alimentar anual. Oligotrófico: ambientes com baixa concentração de nutrientes (na zona eufótica) ou baixo suprimento alimentar (pertencente à zona eufótica); produção < 100g Corg m -2 y-1. Mesotrófico: abundância moderada de nutrientes; intermediário, entre oligotrófico e eutrófico; produção entre 100-300 g Corg m -2 y-1. Eutrófico: ambiente do qual o fluxo de nutrientes é muito alto. ● pH: a água do mar tem pH de 8,1. As oscilações comuns variam entre 7,8-8,3. Em alguns estuários, baías e lagunas, a quantidade de CO que se origina devido a decomposição de materiais orgânicos ou aporte de água doce (pH baixo) podem provocar aumento na acidez. Este aumento na acidez ataca e dissolve as tecas calcárias (Boltovskoy, 1965). ● Energia hidrodinâmica: a energia hidrodinâmica pode selecionar certos grupos de foraminíferos. Registros de média a alta energia hidrodinâmica favorecem foraminíferos calcários, enquanto que ambientes de baixa energia hidrodinâmica, proporcionam microfauna mais aglutinante. Figura 2 – Interação dos fatores abióticos nas lagunas. Tendência ao ambiente restrito (laguna) Distribuição preferencial de espécies calcárias (Ammonia/ Elphidium) e/ ou aglutinantes Tendência ao ambiente de mar aberto Distribuição preferencial de espécies calcárias Fluxo orgânico (nível de eutrofização) + - Oxigênio dissolvido - + pH Energia do ambiente - + - + 9 Figura 3 – Esquema de laguna hiper e hiposalina. Laguna hipersalina Laguna hiposalina Oxigênio dissolvido + - Salinidade + - 10 4. ÁREA DE ESTUDO 4.1 DEFINIÇÕES LAGUNARES O termo laguna originou-se do Latim ‘Lacūna’, significando lagoa ou poça (veja também ‘Lacus’, lagoa). A palavra veneziana ‘Laguna’ derivou-se a partir do termo Latim e amplo no texto literário italiano, a partir do século XVI, com o sentido de bacia costeira rasa conectada ao mar (Pisani, 1960). Este termo está presente no léxico inglês desde 1612; sendo que a palavra originou-se do italiano ‘Laguna’, devido ao primeiro uso como referência da Laguna de Venice (Serjeantson 1936). Phleger (1969), define lagunas costeiras como corpos de água rasos, geralmente orientados paralelamente à costa, separados do oceano pelas barreiras arenosas e conectados ao oceano por uma ou mais enseadas restritas. Segundo Davies (1980), as lagunas são produzidas pela ação costeira gerando enseadas, entre a barreira arenosa e a costa original. Mendes (1984), define lagunas como corpos de água costeiros rasos, que mantêm conexão mais ou menos restrita com o mar aberto, por serem isolados deste por restingas (barrier, spit), ilhas-barreiras (barrier islands) ou recifes-barreiras. A energia hidrodinâmica no ambiente lagunar é moderada a baixa, sendo as atividades das correntes geralmente pequenas, e o processo predominanteé o deposicional. Segundo Kjerfve (1994), as lagunas costeiras são corpos de água, geralmente orientados paralelamente à costa, separados do oceano pela barreira arenosa, conectados ao oceano por uma ou mais enseadas restritas, na(s) qual(quais) permanecem abertas, pelo menos de forma intermitente, e possuem profundidade que raramente excede poucos metros. A laguna pode ou não estar sujeita a mistura das marés, e a salinidade pode variar de água doce a hipersalino, dependendo do balanço hidrológico. As lagunas são formadas como resultado do aumento do nível do mar durante o Holoceno e a construção das barreiras costeiras por processos marinhos. 11 Lagunas costeiras são geralmente consideradas efêmeras em uma escala de tempo geológico, evoluem e são preenchidas internamente em um curto período de tempo. Os processos evolutivos variam de acordo com a configuração do ambiente. Como as lagunas ocorrem na maioria das latitudes e ocupam um local de transição entre o continente e o mar, sua evolução morfodinâmica é variável (Cooper, 1994). De acordo com Esteves (1998), as lagunas ou lagos costeiros são ecossistemas cujos tamanhos variam desde pequenas depressões, preenchidas com água pluvial e/ou marinha, de caráter temporário, até corpos d’ água de grandes extensões. As lagunas costeiras, segundo Miranda et al. (2002), são corpos de água em geral rasos (1 a 10 m de profundidade), que podem ser forçadas pelas descargas de água doce, pela tensão de cisalhamento do vento e, em menor intensidade, pela maré, visto que os balanços de precipitação-evaporação são importantes para a circulação. Segundo Amador (1997), no litoral do Estado do Rio de Janeiro, distribui-se uma das maiores concentrações de lagunas costeiras do Brasil, originalmente mais de 300, incluindo desde pequenos e efêmeros brejos, até grandes lagoas. No litoral da Baía de Guanabara por exemplo, ocorrem cinco tipos de lagunas costeiras: 1-) Lagunas produzidas pela barragem de estuários, enseadas, baías, e braços de mar por cordões de restingas associados ao máximo transgressivo holocênico; 2-) Lagunas geradas pela sedimentação e compartimentação de lagunas maiores; 3-) Lagunas embutidas em sistemas costeiros de dupla restinga de barreiras; 4-) Lagunas de maré e 5-) Lagoas resultantes de meandros abandonados de cursos fluviais. 4.2 EVOLUÇÃO LAGUNAR De acordo com Cooper (1994), existem vários mecanismos no processo de evolução lagunar que envolve um ou mais processos de importância diferenciada e particulares de cada laguna, entre os quais podem ser destacados: Segmentação, Acreção Vertical, Progradação Fluvial de Delta, Acreção Lateral e Sedimentação Marinha. ● Segmentação: neste processo, uma única laguna é convertida internamente a uma série de sub-lagunas isoladas. Isto surge através da reorientação da linha costeira lagunar 12 por erosão e deposição que assume um equilíbrio com ondas internas (Fig. 4). Ex: Laguna dos Patos, RS. Figura 4 – Modelo de evolução lagunar através da segmentação: A) Abertura lagunar, B) e C) Progresso da segmentação (Cooper, 1994). ● Acreção Vertical: a acreção vertical na laguna é mediada pela razão e natureza do suprimento sedimentar. Os sedimentos lagunares podem originar a partir do oceano ou continente ou partículas biogênicas produzidas internamente pela laguna. A deposição de águas calmas de silte e argila ocorre nas lagunas de forma análoga ao ambiente de pró-delta, onde o material é transportado pelo rio. ● Progradação Fluvial de Delta: o crescimento de deltas fluviais internamente nas lagunas é um mecanismo pelo qual o volume da laguna pode ser reduzido. O tamanho do delta e a morfologia dependem largamente do volume dos sedimentos transportados pelo rio e o nível de energia interno lagunar. ● Acreção Lateral: a redução do espelho d’água lagunar devido ao crescimento da vegetação é um problema generalizado na gestão da zona costeira. Este aparecimento é mais comum na zona climática, na qual é favorável ao crescimento rápido do 13 vegetal. Nas áreas subtropicais, os pântanos são mais comuns para a invasão no ambiente lagunar. ● Sedimentação Marinha: a deposição sedimentar na laguna pode surgir através da progradação do delta de maré, onde ocorre o suprimento de areia próximo à costa; e barreira overwash, através de eventos associados às tempestades, que introduz quantidades significativas de sedimentos marinhos na laguna. 4.3 CLASSIFICAÇÃO GEOMÓRFICA E SALINIDADE De acordo com as subdivisões geomórficas das lagunas em sufocada, restrita e vazada, propostas por Kjerfve (1986), as morfologias dos sistemas lagunares de Maricá e Saquarema (Fig. 5) aproximam-se da classificação de Laguna sufocada, pois ambas apresentam uma entrada de canal para o oceano, tempo de residência longo e forçantes de ventos dominantes, embora não apresentem alta energia de onda. Figura 5 – Imagem satélite de Maricá e Saquarema, Rio de Janeiro. (Google, 2010 a). Disponível em: <http://www.google.com.br>. 42° 49’ W 42° 33’ W 22°50’ S 22°58’ S 0 2,4 4,8 7,2 9,6 km Brasil Complexo lagunar de Maricá Complexo lagunar de Saquarema 14 Quanto ao grau de salinidade, segundo Miranda et al. (2002), a laguna de Maricá é classificada como hiposalina, pois a salinidade mensurada no fundo e superfície encontram-se no entorno de 7 ‰, enquanto que a laguna de Saquarema é hipersalina, pois a salinidade registrada no fundo e superfície encontram-se no entorno de 42 ‰. Este caráter hipersalino da laguna de Saquarema, contrastando com o a laguna de Maricá, relaciona-se provavelmente a presença do canal da Barra Franca (canal de comunicação com o mar) e ao baixo índice de pluviosidade na faixa correspondente a laguna de Saquarema, conforme Barbiére & Coe Neto (1999) e CPRM (2001) (Fig. 6). Segundo Nimer (1979), o clima da região de Maricá é classificado como tropical quente, superúmido, com subseca, sendo a temperatura média anual 23,2°C. A média das máximas do mês mais quente (fevereiro) é de 32,2°C e das mínimas do mês mais frio (julho) é de 15,1°C, sendo a precipitação média anual de 1.230,8 mm. A região de Saquarema, juntamente com Iguaba Grande e Cabo Frio, está inclusa entre os cinco regimes anuais com índice de pluviosidade média anual menor que 1000 mm, sendo que o território de Saquarema possui média anual de 934,4 mm (Barbiére & Coe Neto, 1999). A hipersalinidade das lagunas de Saquarema e Araruama relaciona-se ao baixo índice pluviométrico. Figura 6 – Mapa de pluviosidade da área de estudo (CPRM, 2001). 15 4.4 LAGUNA DE MARICÁ Na laguna de Maricá a sua sedimentação contém camadas de areia-lamosa, com excesso de compactação argilosa. A laguna de Maricá, também denominada de sistema lagunar Maricá-Guarapina, dista cerca de 60 km da cidade do Rio de Janeiro, e possui um total de 38 km2, sendo composto pelas lagunas de Maricá (19,5 km2), Barra (9,0 km2), Padre (3,0 km2) e Guarapina (6,5 km2), incluindo dois canais artificiais, São Bento e Ponta Negra (Fig. 7) (EIA, 1998; FEEMA, 1995). Na laguna de Maricá, a profundidade pode alcançar até 3,0 m (Barroso et al. 2000). As margens internas deste sistema revelam em seu delineamento irregular, um antigo litoral recortado, com promontórios de rochas cristalinas que avançam para o mar e falésias vermelhas talhadas em ângulos vivos (Lamego, 1945). Figura 7 - Localização do sistema Maricá-Guarapina: A) Laguna de Maricá, B) Laguna da Barra, C) Laguna do Padre e D) Laguna de Guarapina (Google, 2011 a). Disponível em: <http://www.google.com.br>. Na laguna da Barra, as águas próximas das margens são rasas, com pouca profundidade.Para o centro, a profundidade aumenta até 1,5 m. Esta laguna, antigamente, nas proximidades do canal da Barra (denominado também de Barra da Emergência ou sangradouro), periodicamente se abria para o mar e fornecia significativa produção pesqueira. 22° 54’ S 22° 58’ S 42° 52’ W A B C D 0 1,5 3,0 4,5 6,0 km 42° 43’ W Canal de São Bento Canal de Ponta Negra Barra da Emergência Oceano Atlântico 16 Esse canal possuia 80 m na montante e 120 m a jusante, sendo o comprimento do canal cerca de 100 m. Posteriormente, devido a inundações e problemas sanitários, como a exemplo da ocorrência de malária, o canal da Barra da Emergência foi aterrado pelo Departamento Nacional de Obras e Saneamento (Oliveira et al. 1955). O regime interno do nível da água na laguna da Barra, desde antigamente até 1950 praticamente não mudou e não apresentou alteração de influência com o mar. Na laguna de Guarapina, com a finalidade de saneamento na região (diminuição de focos de mosquitos), foi construído o canal de Ponta Negra, em forma de S, com 1500 m de comprimento. O nível batimétrico médio da laguna de Guarapina é 1,5 m e o nível máximo é de 1,86 m após chuvas (Oliveira et al. 1955). A bacia de drenagem associada ao sistema lagunar Maricá-Guarapina é composta pelos rios Vigário, Ubatiba e Caranguejo. O Rio Vigário (ou Roncador) possui 23,1 km de comprimento, se abre numa encosta aterrada por sedimentos marinhos do Pleistoceno Inferior e desemboca na lagoa de Maricá. O Rio Ubatiba (ou Fundo) possui 15,6 km de comprimento, e após receber os afluentes Ludigério e Itapeteíu passa a denominar-se de Mombuca, e desemboca na laguna de Maricá. O Rio Caranguejo (ou Doce), com 11,5 km, cujos principais tributários são o Engenho Novo e o Padreco, desemboca na laguna de Guarapina (EIA, 1998). A cobertura vegetal nas margens da laguna de Maricá é formada por macrófitas aquáticas fixas e livres (flutuantes), as quais possuem grande importância no processo da sedimentação, pois promove a precipitação da biomassa de sedimentos ricos em matéria orgânica, que influenciam os processos sucessionais de colmatação da laguna a partir de suas margens para a porção interna, diminuindo assim o espelho d’água (Simões Filho et al. 1993). 4.5 LAGUNA DE SAQUAREMA O sistema lagunar de Saquarema é formado por quatro sub-lagunas, Urussanga, Jardim, Boqueirão e Fora, sendo o canal de comunicação da laguna de Fora com o mar designado de Barra Franca (Fig. 8). As lagunas de Fora e de Urussanga, ocupam duas antigas enseadas bem maiores que as de Maricá. As margens setentrionais de Saquarema são 17 A B C D 0 3 6 9 12 km elevadas, devido à sua constituição gnáissica, as meridionais são baixas e delimitadas por restingas (Lamego, 1945). Figura 8 – Localização das lagunas de Saquarema: A) Urussanga, B) Jardim, C) Boqueirão e D) Fora ou Saquarema (Google, 2010 b). Disponível em: <http://www.google.com.br>. A laguna de Saquarema tem uma área aproximada de 21,2 km2, profundidade média de 1,15 m, estende-se por cerca de 11,8 km ao longo do litoral. Nas pontas estão os sacos de Urussanga ou Mombaça (12,6 km2) e Fora (6 km2), e no meio, os de Jardim (2 km2) e Boqueirão (0,6 km2). O saco de Urussanga, o maior de todos, é circundado por brejos ao norte e recebe os rios Mato Grosso (ou Roncador), Tingui e o Jundiá. O saco Jardim recebe o rio Seco, que em todo o seu baixo curso é ladeado por brejos. O saco do Boqueirão não tem rios afluentes. No saco de Saquarema ou de Fora, deságuam os rios Padre e Bacaxá. Estreitos manguezais são observados principalmente nas margens norte dos sacos Jardim e de Fora (Azevedo, 2005; Guimarães, 2007) (Fig. 9). 22° 53’ S 22° 57’ S 42° 29’ W 42° 35’ W Canal da Barra Franca Brasil 18 Figura 9 – Sistema lagunar de Saquarema e seus principais afluentes (CIDE, 2001). Existem três bacias principais de W para E compondo o sistema lagunar de Saquarema, a bacia do Mato Grosso-Tinguí, a bacia do rio Seco e a bacia do rio Padre. A primeira bacia drena para a laguna de Urussanga, enquanto a laguna de Fora recebe águas da bacia do rio Padre. O rio Seco, que atualmente tem uma descarga muito pequena, deságua na laguna do Jardim (Rima, 2000). A área da bacia de drenagem corresponde aproximadamente a 215 km2 e possui dois tipos de influências climáticas: um clima sub-úmido seco a leste, que determina períodos prolongados de estiagem, com forte insolação e temperaturas elevadas, e a presença da Serra do Mato Grosso a oeste, que tem processos orográficos que influenciam principalmente a bacia de drenagem dos rios que desembocam na lagoa de Urussanga ou Mombaça (Moreira, 1989; Barros, 2003). A laguna de Saquarema é conectada ao mar por uma passagem transitória que é fortemente influenciada pela alternância de águas continentais e marinhas, sendo a salinidade variável, conforme a abertura do canal da Barra. O nível da laguna de Fora sofre variações diárias consoantes as condições de maré. Se a salinidade elevar-se muito no saco de Urussanga é provável que as espécies de peixes de água doce sejam eliminadas (Resub lagos, 2001). 19 Devido à ocupação desordenada em Saquarema, em conjunto com efeitos naturais, o canal da Barra Franca teve e ainda tem, uma tendência de se fechar, impedindo a entrada de organismos marinhos e consequente declínio da produção pesqueira, aumentando o aporte de despejos domésticos na laguna de Fora, e favorecendo, assim, o desequilíbrio ambiental (Carmouze et al. 1991). Com a finalidade de melhorar a qualidade da água e a atividade de navegação, o Departamento de Obras e Saneamento tem realizado atividades de dragagem no canal (Fig. 10). Figura 10 – (A) e (B) Canal da Barra Franca de Saquarema (SERLA, 2001). 4.6 CORDÃOS ARENOSOS DE MARICÁ E SAQUAREMA Segundo Perrin (1984), durante a penúltima transgressão, o mar se estendia até a rocha in situ alterando-a, sendo que a progressão desta alteração estava facilitada pelas fraturas que afetavam o embasamento durante vários episódios tectônicos e climáticos. A subsidência constituiu um outro fator também responsável pela formação das atuais lagunas em Maricá. Oliveira et al. (1955), relataram que a formação de restingas de areia em Maricá ocorreu após a Era Cenozoica, período Terciário. As ondas do Oceano Atlântico arrebentavam, aproximadamente, onde hoje são as praias de Araçatiba, Boqueirão, Cajú, etc. O que foram antigas baías, enseadas, sacos oceânicos, que eram abertos ao mar, hoje são sacos de lagunas, completamente separados do oceano por uma faixa de areia. O esporão de areia da restinga foi iniciado em Itaipuaçu, crescendo de oeste para leste, fechando até Zacarias (que foi Ilha e transformou-se em península) até Ponta Negra. A B 20 Flexor et al. (1984) pesquisaram a ocorrência das planícies quaternárias no litoral brasileiro, incluindo a costa do Rio de Janeiro. Neste trabalho, os autores descreveram a origem e formação dos cordões litorâneos como consequência do rebaixamento do nível médio relativo do mar e aporte de areia proveniente da plataforma proximal. A presença de esporões arenosos ao longo da margem intra-cordões é facilmente reconhecida no litoral da laguna de Maricá. Os sistemas lagunares de Maricá e Saquarema formaram-se pela migração do pontal arenoso. As correntes que margeavam as águas da enseada promoveram a movimentação das mesmas em circulação fechada, tangenciando os depósitos de areias ao feixe circulante, formando assim, o cordão arenoso (Lamego, 1974) (Fig. 11). Figura 11 – Formação das lagunas da região fluminense segundo Lamego (1974).21 Segundo Muehe, (1984), Perrin (1999) e Turcq et al. (1999), os cordões litorâneos e lagunas associadas à área de Maricá se formaram por ocasião da transgressão holocênica apresentando caráter progradacional. Em trechos próximos a presente área ocorreu dois cordões paralelos, um mais interno e mais antigo, e outro mais recente associado à praia atual. A formação da primeira barreira arenosa da laguna de Maricá possui origem pleistocênica, seguido por uma segunda barreira arenosa de origem holocênica. Este último originou duplos cordões e lagunas intra-cordões associadas (série de pequenas lagunas colmatadas). Em certos setores da restinga de Maricá, o perfil é dissimétrico e a frente é relativamente abrupta. Silva et al. (2010) realizaram pesquisas utilizando sete perfis de GPR na barreira arenosa da laguna de Maricá, indicando cinco unidades deposicionais sobre o embasamento Pré-Cambriano (com espessura total do pacote superior a 20 metros). Esta barreira arenosa interna possui idade pleistocênica de 40880 ± 1420 anos A.P. (Fig. 12). Figura 12 – Perfilagem da barreira arenosa da laguna de Maricá (Silva & Silva, 2010). Os dados, segundo os autores, apresentaram evidências do avanço da barreira pleistocênica (40880±1420 anos A.P.) sobre a unidade lamosa basal (43300±1280 anos A.P., 46240±3210 anos A.P. e 40280±2580 anos A.P.), que se assenta sobre o embasamento, apontando para uma importante transgressão marinha no Pleistoceno, seguido de regressão marinha, representado por uma sucessão de estratos progradantes (Fig. 13 e 14). 22 Figura 13 – Unidades da barreira arenosa da laguna de Maricá (Silva et al. 2010). 23 Figura 14 – Detalhamento dos seis perfis na barreira arenosa da laguna de Maricá (Silva et al. 2010). Conforme Silva et al. (2010); Silva & Silva, (2010), acima do embasamento pré- Cambriano, incluindo a unidade I (rochas do embasamento) encontra-se a camada de lama (unidade III) constituída por depósito paleolagunar que indica uma barreira-lagunar mais antiga. Este ambiente costeiro sofreu uma transgressão e assim uma sequência de retrogradação desenvolvida com barreiras arenosas (unidades II e IV) em cima de lamas 24 lagunares e embasamento. Como resultado desta importante transgressão, a retrogradação da barreira alcançou muito longe a porção continental interna proporcionando um aumento na barreira interna. Posteriormente, a barreira progradou como mostra vários refletores com downlaps quase completamente em toda a seção transversal, na qual indica queda do nível do mar. Acima disso, outra barreira-lagunar foi estabilizada como consequência do aumento do nível do mar: a lama lagunar (unidade V), foi coberta pela barreira arenosa (unidade IV). Assim, os dados presentes evidenciam uma importante transgressão do mar sobre a rocha pré- existente (embasamento) fornecendo um aumento a um antigo sistema de barreira-laguna, na qual gradualmente retrogradou, seguido por uma regressão do mar forçando a progradação do sistema costeiro; e outra transgressão formando uma nova barreira-lagunar (expressão planície lagunar e sistema de barreira arenoso externo) que ainda possui continuidade para retrogradação (Fig. 14). Em alguns trechos da barreira arenosa interna, provavelmente próxima ao perfil 7 (Fig. 12), ocorre um estreitamento da mesma e um avanço da planície lagunar para a região da laguna (Silva & Silva, 2010). Segundo Lamego (1940), a coloração esbranquiçada da areia que forma a barreira arenosa “é resultante da mais prolongada ação da chuva sobre a formação, removendo a fina camada de óxido de ferro dos grãos de areia” e, sendo assim, quanto maior o tempo de exposição mais branca é a areia (Fig. 15). Figura 15 - Principais elementos geomórficos da planície central de Maricá (Foto: Desirée Guichard, 2009. Silva & Silva, 2010). 25 A laguna de Saquarema foi seccionada pelo avanço de esporões. Neste caso, esse sistema tomou a direção das colinas que separavam duas antigas enseadas. Formam atualmente as lagunas de Urussanga e a de Fora, ligadas por outras duas menores, a do Boqueirão e a do Jardim. A laguna de Jaconé que até a década de 50 não possuía nenhuma comunicação com a de Saquarema, também se achava ligada, a esse grande lençol líquido. Isolada da laguna de Jaconé pela progressão de um esporão em seu interior, formou-se uma pequena planície fluvio-marinha (Guimarães, 2007). Segundo Turcq et al. (1999), o processo de formação do sistema lagunar de Saquarema possui origem correspondente ao episódio do nível do mar anterior ao Holoceno, relacionado à barreira interna, seguido de flutuações holocênicas do nível do mar, correspondentes à barreira externa, além de rochas cristalinas do Pré-cambriano. 4.6.1 Leques de arrombamento ou leques de washover Os leques de arrombamento são oriundos de ondas de ressaca, geradas por eventos de tempestade em direção ao continente e resultam da acumulação sedimentar transportada pelo mar próximo a praia em direção a porção interna da barreira arenosa ou sentido pós-praia (Labuz, 2009). Os leques de arrombamento são importantes componentes do registro estratigráfico costeiro, pois perfazem porcentagens significativas de depósitos de ilhas barreiras, sendo importantes na compreensão da dinâmica das barreiras arenosas (Davis & Kuhn, 1985; Carter, 1988). O alcance e/ou extensão do leque de arrombamento e as respostas na morfologia da barreira dependem da interação de determinadas variáveis, como: (1) intensidade, alcance e duração das ondas de tempestades; (2) ação construtiva e destrutiva das ondas de tempestades; (3) diferença de nível d’água entre oceano e lagoa/ laguna, e (4) variações na batimetria da porção submarina da praia e da “shoreface” (Morton & Sallenger, 2003). Segundo Sedgwick & Davies (2003), a preservação do potencial da unidade de tempestade e da fácies do leque de arrombamento como inteiro, depende de vários fatores, incluindo razão da bioturbação, frequência do espraiamento, espessura da unidade, magnitude e razão das mudanças do nível do mar. 26 A estratigrafia dos depósitos dos leques de arrombamentos reflete os processos de espraiamento e o subsequente retrabalhamento (Fig. 16). Em geral, a fácies transgressiva do espraiado pode ser descrita como uma série de unidades que recobrem a fácies de backbarrier. Esta unidade do espraiado pode ser planar ou possui características como resultado da progradação sedimentar para o interior da baía. A laminação Foreset pode ocorrer na margem distal do leque, dependendo do nível da água no momento da deposição (Schwartz, 1975). Figura 16 – Estratigrafia do modelo geral do leque de arrombamento, mostrando (A) laminação Foreset durante a deposição subaquosa e (B) areia laminada-planar em leques de arrombamento supramaré (Schwartz, 1975). O sistema de barreira arenoso da laguna de Maricá possui registros de leques de arrombamento localizados a partir da planície lagunar, atravessando a barreira interna até alcançar a laguna. Estes leques de arrombamentos encontram-se mais no sentido leste e próximo da laguna da Barra. 4.7 VARIAÇÕES DO NÍVEL DO MAR Martin et al. (1979), utilizaram vários tipos de indicadores como incrustações de vermetídeos, corais, algas coralináceas, entre outros e possibilitaram o delineamento da curva de variação do nível do mar ocorrida nos últimos 7.000 anos A.P. para Salvador, Bahia (Fig. Estratificação horizontal Estratificação Foreset Estratificação horizontal Praia Praia Crista da duna Crista daduna Zona aérea Zona aérea degrau degrau degrau Espraiado Espraiado 27 17). Posteriormente, este modelo de curva foi utilizado por vários autores e aplicado para outras localidades ao longo do litoral brasileiro (Fig. 18). Figura 17 – (A) Curva relativa do nível do mar plotado para Salvador com 14C, idade em anos A.P. (B) e idade calibrada da curva do nível do mar (Martin et al. 1979). Figura 18 – Curva relativa do nível do mar no Holoceno construída para vários setores do leste e sul da costa brasileira (Martin et al. 1987). 14C Anos A.P. X 1000 Calibração Anos A.P. X 1000 Nível do mar (m) Nível do mar (m) A B Brasil 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 14 C Anos A.P. X 1000 Rio Fogo Baía de Todos os Santos Rio Doce Rio Paraíba do Sul Baía de Paranaguá Rio Jequitinhonha 28 Dominguez et al. (2000), seguindo o modelo de Martin et al. (1979) expuseram a curva de variação do nível do mar, mostrando que por volta de 5100 anos A.P. o nível do mar alcançou 5 metros acima do nível do mar atual e a medida que foi passando deixou como principal evidência geológica os chamados terraços marinhos holocênicos e pleistocênicos. Após o máximo de 5.100 anos A.P., o nível do mar não desceu de maneira regular, mas foi interrompida por duas importantes oscilações de alta frequência que ocorreram em 4.200- 3.600 e 2.900-2.400 anos A.P. (Fig. 17). Segundo Dias et al. (2009), a utilização de indicadores geológicos e biológicos, entre Búzios e Cabo Frio, Rio de Janeiro, registraram aumento do nível do mar de até 10 km da linha da costa atual, e as datações com carbono-14 puderam indicar avanço do mar de até 3,0 m acima do nível do mar atual, há 5000 anos A.P. As variações do nível do mar resultam de um conjunto de fatores como: movimentos tectônicos, isostáticos, movimento do geóide continental, incluindo variações do volume das águas dos oceanos em função das glaciações e deglaciações. Durante o último evento transgressivo, os cursos fluviais foram afogados e transformados em desembocaduras de estuários, posteriormente, formaram-se as ilhas barreiras que isolaram alguns sistemas de lagunas (Suguio et al. 1985). Segundo Martin et al. (2003), estudos realizados na paleolaguna Cananéia-Iguape, São Paulo, com conchas lagunares durante o período de máxima transgressão, indicaram que a evolução das lagunas costeiras pode ser controlada essencialmente pelas variações do nível do mar. Segundo Martin et al. (1996) durante o período de submersão (aumento relativo do nível do mar), as ilhas-barreiras e sistemas lagunares foram dominantes e os rios puderam alcançar áreas protegidas, lagunas e estuários, possibilitando a construção de deltas. Em contraste, a queda do nível do mar, criou condições altamente desfavoráveis para a gênese e manutenção das ilhas-barreiras e sistemas lagunares. Lagunas e baías tornaram-se emergentes, e planícies de cristas de praia rapidamente progradaram, resultando em uma camada de areia regressiva. A curva de variação do nível do mar proposto por Angulo & Lessa (1997), manteve basicamente um padrão de altura médio do nível do mar (máximo de aproximadamente 3,5 m) similar a curva proposta por Martin et al. (1979), mas com algumas diferenças quanto às 29 oscilações. Segundo Angulo & Lessa (1997) e Angulo et al. (2005), a curva do nível do mar é mais retilínea, devido à exclusão de ruídos de datações e consequente pseudointerpretação de paleoníveis marinhos (Fig. 19). Figura 19 – Curva de variação do nível do mar proposto por Angulo & Lessa (1997). 4.8 UNIDADES GEOLÓGICAS E COBERTURA QUATERNÁRIA DE MARICÁ E SAQUAREMA Segundo FEEMA (1995) e Penha (1999) dentre as unidades geológicas mais importantes para a área de estudo de Maricá e Saquarema (Fig. 20), destacam-se: 30 Figura 20 – Geologia e aspectos da zona costeira fluminense, Estado do Rio de Janeiro (Penha, 1999). ● Unidade Palmital - ocorre ao longo da costa de Maricá e norte de Saquarema. Esta unidade apresenta contato transicional com a unidade São Fidélis e de maneira mais brusca com a unidade Tinguí e Maricá. Caracteriza-se por apresentar um relevo arrasado e bastante acidentado, bordejante ao limite E da laguna de Maricá. Sob o ponto de vista da litologia, é constituída por (sill) -bi- pg gnaisse, de granulação fina e média, avermelhado e mesocrático. O gnaisse mostra-se profundamente estremeado por veios quartzo-feldspáticos, delgados, leucossomáticos, tangenciados por material melanossomático, rico em biotita e sillimanita fibrosa. Quando alterada, esta rocha cede lugar a um solo avermelhado, extraído com saibro. ● Unidade São Fidelis – As rochas de São Fidelis são alongadas, orientadas NE-SW, normalmente bem conservadas. As rochas expostas de São Fidélis são encontradas no leste da cidade de Maricá. São Fidélis é litologicamente caracterizado pela existência de alumínio enriquecido com gnaisse (paragnaisse). Unidades Geológicas 1 – Gnaisse Facoidal 2 – Cassorotiba 3 – Tinguí 4 – Maricá 5 – São Fidélis 6 – Palmital 7 – Região dos Lagos 8 – Granito Cajú 9 – Depósitos Aluviais 10 – Depósitos litorâneos - Diques Diabásios - Fratura/ Falhas 31 ● Unidade Granito Cajú - é descrito nas folhas de quadrante de Maricá e Saquarema, com sete corpos de formas e tamanhos diferentes. O Granito cajú está localizado imediatamente ao NE de Maricá, onde forma a Serra do Cajú e Serra do Espraiado, na divisa entre as bacias de drenagem dos rios Caranguejo e Ubatiba. Trata-se de um sistema de rochas de granulação média a fina, de cor rosa onde são encontradas intrusões pegmatíticas, xenólitos, gnaisses migmatíticos e gnaisses biotíticos. A textura é granular xenomórfica e algumas vezes hipodiomórfica ou porfirítica e normalmente homogênea. Petrograficamente, trata-se de granito isotrópico biotítico, hololeucocrático a leucocrático com uma composição que varia de granítico a quartzo-monzonítico. Os aspectos mineralógicos desta rocha são relativamente simples e compostos de quartzo, alki- feldspato, plagioclásio, mica, minerais opacos, zircônio e apatita. ● Unidade Maricá - ocorre no perímetro da APA (Área de Preservação Ambiental) de Maricá, no Morro do Mololô e marrotes adjacentes, apresenta um cenário marcante de vegetação típica de Mata Atlântica com vegetação de restinga de Maricá. Litologicamente é caracterizada por gd (gd) -bi- gnaisse granodioríticos a quatzo- dioríticos. Apresenta pequenos porfiroblastos arredondados de k-feldspato, nas partes onde há exposição de afloramentos. Suas rochas são sempre migmatizadas, homogêneas, com estrutura nebulítica. Diques de bi-granitos, hololeucráticos aparecem localmente cortando estas rochas, provavelmente, relacionadas ao magmatismo do Granito Cajú (unidade litológica predominante na localidade de Cajú-Maricá-RJ). Todavia, especificamente ao Morro do Mololô e imediações, nota-se uma total decomposição da rocha matriz, que cedeu lugar a um solo amarronzado, por vezes avermelhado, areno- argiloso, granulometria média, onde se desenvolve exuberante vegetação característica da Mata Atlântica. ● Unidade Região dos Lagos – presente em Saquarema e Araruama. Esta unidade é litologicamente composta de migmatitos heterogêneos na forma de bi-mi-pg gnaisses e hb-bi-mi-pg-gnaisses. As rochas são acinzentadas, tem granulometria média a fina com veios leucocráticos, graníticos e pegmatíticos formando uma estrutura estromatolítica. Anfibólitos lenticulares dobrados e esticados segundo
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