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A Bookman Editora é parte do Grupo A, uma empresa que engloba diversos selos editoriais e várias plataformas de distribuição de conteúdo técnico, científi co e profi ssional, disponibilizando-o como, onde e quando você precisar. www.grupoa.com.br técnicas, modelos e teorias técnicas, m odelos e teorias Princípios de Geologia Princípios de G eologia Charles Pom erol Yves Lagabrielle M aurice Renard Stéphane G uillot Pomerol Lagabrielle Renard Guillot 14ª edição 14ª edição www.grupoa.com.br | 0800 703 3444 Este verdadeiro manual de todas as áreas da Geologia apresenta conceitos e processos, e detalha como as principais teorias e modelos desta ciência se relacionam com as técnicas e os métodos de teste e experimentação. O leitor aprenderá sobre o funcionamento da Terra, como são obtidos os dados que sustentam as teorias geológicas e mergulhará na tradição da geologia francesa, conhecendo lugares onde foram formulados muitos dos conceitos que hoje são correntes nos cursos e nas práticas geológicas. Trata-se de um livro imprescindível a todos que desejam aprofundar-se e atualizar-se no conhecimento das principais técnicas e métodos utilizados para investigar a dinâmica da Terra, sua história e seus materiais: desde o Big Bang à origem do homem, e desde os minerais à tectônica de placas e sua interação com todos os sistemas da Terra. É um rico material para a introdução de diversas especialidades, como geotectônica, geofísica, geomorfologia, sedimentologia, ambientes de sedimentação, geologia estrutural, mineralogia, petrologia ígnea, metamórfi ca e sedimentar, estratigrafi a e geologia histórica, geodésia, paleoclimatologia, oceanografi a, entre outras. Indicado para graduação e pós-graduação nos cursos de Geologia, Geografi a, Engenharia de Minas, Biologia, Ciências da Terra, Ciências do Solo, Ecologia, Ciências Ambientais e afi ns, e para todos aqueles que buscam informação precisa e atualizada em outras áreas técnicas e científi cas. GEOCIÊNCIAS técnicas, modelos e teorias Princípios de Geologia Charles Pomerol Yves Lagabrielle Maurice Renard Stéphane Guillot 14ª edição Conheça também ISBN 978-85-65837-10-1 ISBN 978-85-7780-964-6 ISBN 978-85-7780-963-9 ISBN 978-85-65837-74-3 ISBN 978-85-7780-740-6 ISBN 978-85-65837-69-9 técnicas, m odelos e teorias Princípios de G eologia Pomerol Lagabrielle Renard Guillot 39825_Principios_de_Geologia.indd 139825_Principios_de_Geologia.indd 1 11/09/2012 14:41:2711/09/2012 14:41:27 Catalogação na publicação: Natascha Helena Franz Hoppen – CRB 10/2150 P957 Princípios de geologia : técnicas, modelos e teorias / Charles Pomerol ... [et al.] ; [tradução: Maria Lidia Vignol Lelarge, Pascal François Camille Lelarge] ; revisão técnica: Rualdo Menegat, Maria Lidia Vignol Lelarge. – 14. ed. – Porto Alegre : Bookman, 2013. xviii, 1017 p. : il. color. ; 25 cm. ISBN 978-85-65837-75-0 1. Geologia. I. Pomerol, Charles. CDU 55 Equipe de tradução Maria Lidia Vignol Lelarge Doutora pela Université Joseph Fourier, Grenoble, França Professora associada do Departamento de Mineralogia e Petrologia do Instituto de Geociências/UFRGS Pascal François Camille Lelarge Mestre em Bioquímica na Université de Jussieu-Paris VII, Paris-França Professor de Francês Pomerol_Iniciais.indd iiPomerol_Iniciais.indd ii 06/09/12 17:2806/09/12 17:28 Transporte e sedimentação: marcas e estruturas sedimentares associadas 28 Os motores do transporte e, em seguida, da deposição dos sedimentos são a gravidade e a energia solar. Os agentes são o vento, as águas superficiais e marinhas e o gelo. Dois tipos de constituintes participam da formação das rochas sedimentares: • detritos ou partículas sedimentares que provêm da destruição das rochas da crosta continental durante os fenômenos de erosão e são transportados, em suspensão*, pelos rios ou os ventos, para o oceano; • solutos provenientes ora da alteração dos continentes (veiculados pelos rios para o oceano), ora do hidrotermalismo submarino. Esses solutos participam depois dos processos de (bio)precipitação. Entre transporte e sedimentação, há na natureza uma frequente continui- dade e mistura dos processos que tornam essa separação bastante arbitrária. Os mecanismos de transporte têm duas ações em relação aos sedimentos: conduzi- rão, de um lado, a uma triagem granulométrica das partículas e, de outro lado, * N. de T.: Também por correntes de tração e de densidade. PA LA VR A S- CH AV E • Fluxo laminar, fluxo turbulento, números de Froude e de Reynolds • Velocidade de sedimentação, lei de Stoke • Ondulação do mar, ondas, tsunâmis, marés, correntes • Correntes de turbidez • Granulometria, morfoscopia, exoscopia • Marcas de corrente, cristas e megacristas (2D e 3D), icnofósseis • Ruditos, arenitos, pelitos, lutitos, conglomerados • Deflação, corrasão, dunas, barcanas, eolianitos • Loess, lehm, cinzas, tefrocronologia Pomerol_28.indd 675Pomerol_28.indd 675 05/09/12 09:3605/09/12 09:36 676 Parte VII: Sedimentologia: rochas e ambientes sedimentares induzirão à construção de estruturas sedimentares características das condições hidrodinâmicas do ambiente de deposição. 28.1 O TRANSPORTE PELAS ÁGUAS O transporte das partículas por um fluido depende da concentração de partículas e do regime de fluxo do fluido. Para concentrações baixas, as partículas são transportadas pelas forças do fluido que se desloca. Convém distinguir os dois grandes tipos de fluxos (laminar vs turbulento) que permitem colocar em suspensão temporária ou permanente as partículas. Para as concentrações elevadas (correntes de turbidez), não há transporte, no sentido estrito, pelo fluido, pois este e as partículas deslocam-se conjuntamente sob a ação da gravidade. Isso corresponde aos fenômenos de desloca- mento em massa ou fluxo de massa por gravidade*, no sentido amplo. 28.1.1 Noções de hidrodinâmica: números de Froude e de Reynolds A vazão líquida de um curso d’água é o volume de água que atravessa sua seção durante a unidade de tempo. Em Paris, a vazão média do rio Sena é de 275 m3/s. Ela pode reduzir-se para 30 m3/s em período de águas baixas (estia- gem) e elevar-se para 2.000 m3/s durante as cheias. Na realidade, não é a vazão média de um curso d’água que determi- na sua atividade geológica, mas a vazão máxima mais frequente. Nas cheias ex- cepcionais, a erosão e a sedimentação são mais ativas em algumas horas do que ao longo do meio-século que as tinha precedido. Para saber mais 28.1 Cheias, erosão e sedimentação A vazão sólida ou fluxo é a quantidade de material que atravessa a seção durante a unidade de tempo (40 kg/s, ou seja, cerca de 4.000 t/dia para o Ródano). Chama-se capacidade a vazão sólida máxima, quer dizer, o fluxo máximo que pode transportar um curso d’água em um determinado ponto por unidade de superfície e durante a uni- dade de tempo. A competência, transposição imprópria de uma palavra inglesa, de- signa a possibilidade de um curso d’água arrastar um material de peso máximo com- patível com sua velocidade. Pode-se dizer, então, que a capacidade de uma corrente é de 10 g por metro quadrado por segundo, ao passo que sua competência é de 200 g. A energia desenvolvida por um curso d’água, ou seja, sua potencialidade de ero- são, é dada por uma razão sem dimensão, o número de Froude (Fr): onde � é a velocidade, g a gravidade e h a espessura do fluxo. Se Fr = 1, a energia do fluxo é mínima e este é dito crítico (fig. 28.2); para Fr 1, é supercrítico (rápido). Esses parâmetros terão uma influência * N. de T.: Em inglês, diz-se mass flow. Pomerol_28.indd 676Pomerol_28.indd 676 06/09/12 17:4806/09/12 17:48 Capítulo 28 � Transporte e sedimentação: marcas e estruturas sedimentares associadas 677 sobre os modos de transporte e sobre a geometria dos depósitos (fig. 28.11). Na rea- lidade, a velocidade não é constante emtoda a seção: ela é máxima um pouco abaixo da superfície, no eixo do rio, e mínima no fundo e próximo das margens. Quando a vazão permanece constante e a seção molhada diminui, a velocidade aumenta en- quanto a pressão diminui (é o “paradoxo” de Venturi, princípio das trombas de água). Essa diminuição de pressão provoca a brusca liberação de gases, o que pode desenca- dear, por implosão, o arrancamento de rochas das paredes (fenômeno de cavitação). A dinâmica do fluxo permite distinguir (fig. 28.1): • O fluxo laminar, onde as linhas de correntes são paralelas e distintas umas das outras. O fluxo escoa paralelamente a sua superfície limite e não há transferência de energia entre as diferentes camadas. • O fluxo turbulento, quando as linhas de correntes entrecruzam-se e criam tur- bilhões complexos. Nesse tipo de escoamento, a massa do fluido desloca-se para alto e para baixo em relação à direção geral do escoamento. Essas turbulências têm pouca influência sobre a velocidade de escoamento; ao contrário, elas têm um papel importante no transporte das partículas, mantendo-as, de modo mais ou menos durável, em suspensão. A passagem de um tipo de fluxo a outro é regido por um valor crítico do número de Reynolds (Re), que ilustra a relação existente entre as forças de inércia e a viscosi- dade dinâmica � (resistência de fricção interna que se opõe ao fluxo). No laboratório, em um tubo de raio l, um fluido de densidade � apresenta, para uma velocidade mé- dia Vm, um número de Reynolds igual a: Re = � l Vm / � Na natureza, para um fluxo superficial, l representa a espessura do fluxo. A passagem do fluxo laminar para o turbulento ocorre para 500 � Re � 2.000. Essa passagem pode ser provocada pela presença de obstáculos. A combinação dos números de Froude e de Reynolds permite definir quatro re- gimes de fluxo com uma superfície livre: laminar subcrítico, laminar supercrítico, turbulento subcrítico e turbulento supercrítico (fig. 28.2). A BSentido do fluxo Sentido do fluxo Partícula FIGURA 28.1 Esquema de um fluxo laminar e de um turbulento. As setas representam as linhas de corrente. Pomerol_28.indd 677Pomerol_28.indd 677 05/09/12 09:3605/09/12 09:36 678 Parte VII: Sedimentologia: rochas e ambientes sedimentares Dois fluidos que têm os mesmos números de Froude e de Reynolds são equivalentes do ponto de vista dinâmico. Essa equivalência permite modelar, em laboratório ou em bacia, sistemas de tamanho pluriquilomêtrico. 28.1.2 Transporte e sedimentação das partículas: velocidade de sedimentação e lei de Stokes As partículas sedimentares podem ser transportadas por flutuação se sua densidade é inferior a 1, mas, na maioria das vezes, elas deslocam-se na massa líquida. Na parte alta do fluxo, elas são transportadas em suspensão (permanente ou intermitente), en- quanto que, na parte inferior próxima ao fundo (carga de fundo), o transporte faz-se por rolamento, saltação ou tração. A probabilidade de arraste de uma partícula é função de seu tamanho e da energia do fluido. A força do fluido pode ser decomposta em uma força de soerguimento que se opõe à gravidade e uma força de tração (fig. 28.3A). O modo de transporte (tração, saltação, suspensão) depende das características do fluxo (expressas sob a forma do parâmetro de Shield, número sem dimensão que expressa a tensão de cisalhamento no interior do fluido) e da dimensão da partícula (fig. 28.3B). Quando a força da corrente diminuir, as partículas em suspensão poderão sedi- mentar-se em um ambiente calmo. A velocidade de sedimentação Vs (ou velocida- de limite de queda) de uma partícula de tamanho inferior a 0,1 mm, em suspensão, responde à lei de Stokes, que integra as características da partícula (densidade, ta- manho e forma) e os parâmetros do fluido (densidade, viscosidade e tipo de fluxo). FIGURA 28.2 Os regimes de fluxo livres em função dos valores críticos dos números de Froude e de Reynolds. 101 100 10–1 10–2 10–3 10–4 10–4 10–3 10–2 10–1 100 101 10–5 V el oc id ad e (m /s ) Altura do escoamento (m) TURBULENTO SUPERCRÍTICO TURBULENTO SUBCRÍTICO LAMINAR SUPERCRÍTICO LAMINAR SUBCRÍTICO Fr>1 Re=500 Re=2000 Fra dispositivos experimentais que possibilitam fazer variar a velocidade da corrente e/ou a dimensão das partículas, Hjulström estabeleceu um diagrama delimi- tando três domínios. Aquele da sedimentação, onde a corrente não tem energia sufi- ciente para transportar partículas, aquele do transporte, onde isso se torna possível, e por fim, aquele da erosão, onde a corrente não só é capaz de transportar as partículas do tamanho considerado, mas pode, também, arrancá-las e repô-las em suspensão, se elas foram depositadas anteriormente (fig. 28.4). A densidade aumenta com a carga sólida, a corrente torna-se túrbida e depois lama- centa. Fala-se de lava fria nas torrentes e de correntes de turbidez nos lagos ou no mar. 28.1.3 A hidrodinâmica das águas marinhas costeiras: ondas, marés, correntes marinhas Distinguem-se classicamente os movimentos oscilatórios (marulho, ondas, tsunâmis e marés, conforme o período de oscilação) e as correntes. Porém, uma combinação dos fenômenos frequentemente existe, o que torna complexa a análise dos depósitos sedimentares associados. Pomerol_28.indd 680Pomerol_28.indd 680 05/09/12 09:3605/09/12 09:36 842 Parte VIII: A superfície dos continentes Já faz uns 20 anos que se sistematizam os riscos em razão da gravidade. Isso foi, em parte, o objeto dos mapas ZERMOS (zonas expostas a riscos de movimentos do solo e do subsolo) e da operação PER (Plano de Exposição aos Riscos). Os mapas ZERMOS foram, em parte, abandonados, pois, do mesmo modo que vimos para os sismos, é necessário distinguir “risco” de “probabilidade”. Uma zona mapeada sem risco (por ausência de população) não é forçosamente sem perigo! (Ver Capítulo 12.) Hoje, utiliza-se o Plano de Prevenção de Riscos (PPR), que é um dossiê regula- mentar de prevenção que evidencia as zonas de risco e define as medidas a fim de re- duzir aqueles riscos que são potenciais. Ele é utilizado na escala de um município e diz respeito a todos os tipos de riscos naturais (sismicidade, avalanchas, escorregamentos de terrenos, enchentes...) ou antrópicos (proximidade de instalações industriais...). 35.2 AS ÁGUAS SUPERFICIAIS 35.2.1 Introdução A água originada pelas precipitações e recebida por um solo em um determinado pon- to conhece três evoluções possíveis: (1) ela evapora, de forma direta ou indireta, pela evapotranspiração da vegetação; (2) ela é absorvida pelo solo (infiltra-se); e (3) ela escoa sobre o solo. A água evaporada participa diretamente do ciclo da água (fig. 35.9). O escoamento começa quando a intensidade das chuvas é superior à capacidade de infiltração do solo. Os cursos d’água têm como origem a concentração das águas coletadas em uma bacia hidrográfica. O estudo da organização em rede permanente ou efêmera é o objeto da hidrografia. Os cursos d’água não permanentes são os wadis* (escoamento espasmódico) e os rios de enxurradas (escoamento temporário). Chama-se bacia hi- drográfica a superfície drenada por um conjunto de afluentes (ou tributários) de um mesmo rio. Essa noção é válida para todas as escalas (bacia hidrográfica de um rio de enxurrada, bacia hidrográfica do Amazonas). Uma grande bacia hidrográfica coleta, por conseguinte, um conjunto de bacias hidrográficas de ordem inferior. Os limites de bacias hidrográficas são chamados divisores de águas. Os afluentes unem-se para formar os rios que se jogam no mar na altura dos deltas (depósitos de aluvião domi- nantes), de estuários mais ou menos pronunciados ou de rias (antigos vales aéreos durante períodos de nível marinho baixo, hoje invadidos pelo mar). A hidrologia fluvial é a ciência que estuda as águas superficiais, sua dinâmica e os fluxos dos elementos que elas transportam. A vazão líquida dos cursos d’água mede-se em litros (ou em m3) por segundo (L/s). Os cursos d’água transportam par- tículas recolhidas na superfície do solo (erosão mecânica) que forma a carga sólida (expressa em kg/m3). Dentre essas, as partículas que se sedimentam no leito do curso d’água (armazenamento local) formam os aluviões. As águas superficiais transportam igualmente a matéria dissolvida oriunda da erosão química (carga dissolvida) (ver Capítulo 27). * N. de T.: Termo árabe, também grafado como “vadi”, que significa “vale”, sendo o mais utilizado na literatura técnica brasileira e inglesa. Também é escrito no norte da África como oued, como é preferido na literatura francesa. Outras variantes são o kouri, utilizada no oeste da África. Em hebreu, é utilizado o termo nahal para esse mesmo significado Pomerol_livro.indb 842 Pomerol_livro.indb 842 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 843 As precipitações médias sobre a Terra variam, conforme os estudos, de 1.050 a 1.123 mm por ano. O volume total médio anual é de cerca de 5,1 � 1014 m3. Na França, a pluviometria média anual varia entre 300 e 1.200 mm. Essas precipitações têm, em média, o seguinte destino: 60% de evapotranspiração, 6% de água de escoamento e 24% de infiltração. Os máximos de pluviometria, na França, encontram-se nas regiões dos Pirineus Atlânticos, do Tarn, do Doubs e do Ain. As águas de escoamento superficial são ainda chamadas de águas selvagens. Sua ação depende menos da pluviosidade média do que da quantidade de água preci- pitada em um tempo mínimo: são as chuvas de tempestades excepcionais que são catastróficas. Assim, 4.000 mm de água caíram em 13 dias durante o ciclone Hya- cinthe, que passou três vezes nas proximidades da Ilha da Reunião, em Janeiro de 1980, provocando uma forte erosão e causando a morte de 23 pessoas. Caíram mais de 200 mm em 48 horas durante as inundações excepcionais de setembro e dezembro de 2003, na região de Languedoc, o que provocou a morte de sete pessoas. Na mes- ma região, as inundações de setembro de 2002 provocaram a morte de 23 pessoas e danos avaliados em 1,2 bilhão de euros. Em janeiro e novembro de 1996, igualmente na região de Languedoc e Roussillon, as enchentes levaram à morte respectivamente 4 e 35 pessoas. Em 22 de setembro de 1992, os transbordamentos do rio Ouvèze, na cidade de Vaisons-la-Romaine, fizeram 42 vítimas. geleira Cota 0 = nível médio dos mares superfície piezométrica escoamento superficial fonte infiltração circulação subterrânea (domínio da hidrogeologia) interceptação pela vegetação EVAPOTRANSPIRAÇÃO EVAPORAÇÃO VAPOR D’ÁGUAÁGUA SÓLIDA ÁGUA LÍQUIDA CONDENSAÇÃO chuva neve transporte atmosférico precipitações armazenamento temporário aquífero continental: níveis freáticos, armazenamento subterrâneo escoamento superficial ÁGUA LÍQUIDA mar infiltração energia FIGURA 35.9 O ciclo da água. Pomerol_livro.indb 843 Pomerol_livro.indb 843 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 844 Parte VIII: A superfície dos continentes Desse modo, pelo seu vigor local potencial, as águas de escoamento superficial são o agente mais ativo da erosão dos continentes. O risco “inundação” é o primeiro risco natural levado em consideração na França. Os custos dos danos feitos aos ho- mens e às construções são enormes e pesam de maneira duradoura sobre a economia regional ou nacional. 35.2.2 O escoamento superficial a) Em terreno homogêneo � Ravinamento Em terreno argiloso, margoso ou xistoso, depois de uma forte chuva, as águas tomam as fissuras do solo, geralmente em razão do ressecamento, alargam-nas progressiva- mente em regueiras, depois em canais paralelos que se fundem devido aos desabamen- tos das cristas (interflúvios) que os separam. Ao mesmo tempo, a cabeceira dos canais recua (erosão regressiva), arrastando uma massa sempre maior de terra vegetal (exem- plo dos profundos lavakas abertos nos lateritos de Madagascar ou da Nova Caledônia). Os efeitos dessa erosão são, muitas vezes, catastróficos: no Tennessee (EUA), no Brasil igualmente, desertos chamados “badlands*” formaram-se em menos de meio século em virtude da destruição da floresta. Tais paisagens são observáveis, na França, nas “Terras Negras” do Jurássico Superior, baciado rio Durance (regiões de Hautes-Alpes e Alpes de Haute-Provence) (fig. 35.10). � Lapiez Nas regiões calcárias, certos platôs são escavados por sulcos profundos de alguns centímetros a vários metros (plano de Aups) formando uma rede que corresponde às diáclases; são lapiaz ou lapiez** (de lapis, pedra). As águas de escoamento superficial atacaram o calcário segundo dois modos, gastando-o, mas também o dissolvendo, de tal forma que os lapiez podem igualmente ser considerados como uma forma cárstica. O deserto de Platé, na região de Haute-Savoie, é um imenso lapiaz. b) Em terreno heterogêneo As águas de escoamento superficial têm, então, tendência a remover os materiais mais finos, mais inconsolidados, ou mais solúveis, para deixar salientes as partes resistentes ou insolúveis. � Chaminés de fadas Um grande bloco (chapéu) domina um pilar protegido pela erosão. Elas aparecem, sobretudo, nos depósitos de morenas ou vulcânicos com forte heterometria, onde a * N. de T.: Badland (literalmente “terra ruim”) é um tipo de topografia constituída por ravinamentos pro- fundos relacionados à rápida erosão. A área inteira é uma proliferação de ravinamentos e vales, estando quase ausente qualquer terreno plano entre si. ** N. de T.: Também grafado como “lapiás”. Em inglês, denominado de limestone paviment ou “pavimen- to calcário”. Pomerol_livro.indb 844 Pomerol_livro.indb 844 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 845 argila, as cinzas e os cascalhos cimentam blocos de várias toneladas. Frequentemente, os depósitos mais tenros, sob o “chapéu”, foram previamente cimentados por deposi- ções ligadas a circulações de fluidos mineralizantes. � Caos Nas regiões graníticas, os caos se devem à remoção do saibro, o que desobstrui os blocos arredondados de granito não alterado, empilhados em desordem: caos de Plou- manach ou de Huelgoat (Bretanha), de Sidobre (Maciço Central) e de Targasonne (Pi- reneus Orientais). Os caos de arenito (Fontainebleau, Annot) são, de modo análogo, desobstruídos da areia onde estavam soterrados. � Edifícios vulcânicos É novamente o escoamento superficial que contribui para desobstruir os edifícios vul- cânicos: antigas chaminés ou necks, como a agulha de Saint-Michel em Puy-en-Ve- lay, muralhas de lava ou diques, como aqueles do Val d’Enfer nos flancos do Sancy (ver Capítulo 25). � Paisagens ruiniformes Elas caracterizam formações heterogêneas que apresentam ora uma diferença de so- lubilidade – por exemplo, nos calcários dolomíticos, a dolomita menos solúvel per- manece em relevo (Montpellier-le-vieux, Mourèze, região de Causses) –, ora uma diferença de dureza – exemplos de numerosas paisagens de westerns*, onde a erosão inacabada deixou morrotes salientes pitorescos e agulhas: Monument Valley (Vale do Monumento), no Arizona; meandros Gooseneck (pescoço de ganso), do rio San Juan; pináculos de Brice Canyon, em Utah (EUA) (ver fotografia 30). * N. de T.: Os autores referem o cinema western, também conhecido como “de faroeste”, típico da década de 1960 e 1970, cujas locações externas eram feitas nas paisagens do oeste dos Estados Unidos. FIGURA 35.10 Paisa- gem de “Badlands” nas “Terras Negras” do Jurás- sico Superior, bacia do rio Durance (fotografia de Pomerol). Pomerol_livro.indb 845 Pomerol_livro.indb 845 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 846 Parte VIII: A superfície dos continentes 35.2.3 Os cursos de água a) Os rios de enxurrada Esse termo aplica-se com frequência a cursos de águas rápidas em região montanho- sa. Os rios de enxurradas são, no sentido estrito, cursos d’água efêmeros. Um rio de enxurradas compreende três partes (fig. 35.11). – A bacia de recepção, espécie de circo (muitas vezes antigo circo glacial), onde se encontram as águas de escoamento superficial. Ela é modelada pelo ravina- mento e desmoronamentos. A erosão predomina aqui. – O canal de escoamento, estreito, com forma de “V” agudo, retilíneo, com forte inclinação e, na maioria das vezes, sem afluentes. Ainda há erosão, mas, sobre- tudo, transporte. – O conde de dejeção, lugar essencial de deposição dos materiais transportados (sedimentação). No pico máximo da ação do rio de enxurradas, ele corre na forma de lençol sobre o leque, transportando lama e pedras que invadem o vale. É assim que o cone de dejeção, alargando-se, rechaça, contra a vertente oposta, o leito do rio transversal que ele alcança. Dependendo de sua potência, num determinado tempo, o rio pode ou não desobstruir os detritos que formam o cone (fig. 35.13). As variações de potência do rio estão, primeiramente, sob a influência (a forçante) do clima. No que tange ao funcionamento dos rios de enxurradas, é preciso enunciar os seguintes pontos (ver fig. 35.12): • A escavação do leito por um rio de enxurrada se faz em direção a montante, a partir de um dado ponto representativo do nível de base local (x): o ponto de quebra da inclinação* (P) recua. Utiliza-se o termo erosão remontante** para des- crever esse fenômeno. • O perfil longitudinal tende para uma curva de equilíbrio côncava voltada para cima (perfil de equilíbrio), tangente na parte baixa contígua ao plano horizontal (nível de base). Quando o perfil está em equilíbrio, cessa a erosão. • A erosão remontante torna-se mais rápida quando a inclinação inicial e a vazão são maiores. Dito de outra forma, a energia do escoamento superficial depende, ao mesmo tempo, do volume escoado e do quadrado de sua velocidade. REscoam = ½ mv2 Essa fórmula mostra que a velocidade e, por conseguinte, a inclinação são os fatores preponderantes na erosão. • No contexto da erosão ativa, a crista original que limita uma bacia de vertente pode recuar. Os rios de enxurradas que correm em vertentes próximas ao mar podem capturar aqueles que correm em uma vertente mais afastada. É o caso das serras da região de Cévennes (França), que capturam os altos afluentes dos rios Loire ou Allier. Esse recuo da cabeceira que leva a uma migração das gargantas * N. de T.: Em inglês, denominado knick point ou “ponto de quebra, de ruptura”. ** N. de T.: Denominada, igualmente, de “erosão regressiva”. Pomerol_livro.indb 846 Pomerol_livro.indb 846 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 847 (passos) é a causa de dificuldades entre o Chile e a Argentina: um tratado fixara a fronteira no limite da divisão das águas entre o Pacífico e o Atlântico. Porém, cd lt lt ces br ces bacia receptora (br) canal de escoamento (ces) cone de dejeção (cd) br rio A B Leques de tálus (lt) C FIGURA 35.11 As diferentes partes do curso de um rio de enxurrada. A – Esquema. Notar a ausência de afluentes ao longo do canal de escoamento (ces) e do cone de dejeção (cd), assim como a curvatura do curso do rio devido ao crescimento do leque. B – Fotografia da bacia de recepção e do canal de um rio de enxurrada. C – Associação de leques de tálus* (lt, sem canais, no sopé da parede) e de um cone de torrencial ativo, alimentado por um canal que recorta a parede (notar que a vegetação é localmente ausente, o que reforça o caráter ativo do cone) (B, C, Andes, na Patagônia, sul do Chile, fotografia Y. Lagabrielle). * N. de T.: Eventualmente designados como “cones de detritos”. Pomerol_livro.indb 847 Pomerol_livro.indb 847 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 848 Parte VIII: A superfície dos continentes devido à erosão glacial, as altas cristas não correspondem forçosamente à linha de divisão das águas, de maneira que certas zonas permanecem litigiosas no sul da Patagônia. O meio mais eficaz de combater a ação devastadora dos rios de enxurradas é respeitar a cobertura vegetal ou restabelecê-la quando for destruída (reflorestamento), de modo a eliminar o escoamento superficial. As culturas são um remédio preventivo praticado desde a Antiguidade. Depois que o rio de enxurradas estiver instalado, os remédios curativos são muito onerosos e pouco eficazes: barragens construídas ver- tical e horizontalmentenas vertentes, sucessões de barragens no leito, eventualmente desvio por túneis (fig. 35.13). b) Cursos de água permanentes Os cursos de água permanentes formam uma rede hierarquizada de afluentes conver- gentes para um rio que se dirige para o mar (exorreismo), mas eles podem desembo- car em lagos ou lagunas em depressões fechadas (endorreismo). Quando uma região é desprovida de rede hidrográfica organizada, ela é dita arreica. A mais vasta bacia hidrográfica do mundo, a do Amazonas, atinge cerca de 6 milhões de km2, 3/4 da su- perfície dos Estados Unidos, 12 vezes a da França*. Com uma vazão de 200.000 m3/s, o Amazonas conduz ao mar 15% das águas fluviais do mundo. No total, a água dos * N. de T.: Na verdade, os autores referem-se à porção da bacia do Amazonas coberta por floresta tropi- cal, cuja área é de 5,5 milhões km2. Porém, a bacia estende-se, também, para as grandes altitudes andinas do Peru, onde o rio amazonas nasce. Nesse caso, a bacia totaliza cerca de 7 milhões de km2, o que perfaz nada menos do que 82% do território do Brasil, que tem 8.514.876 km2. FIGURA 35.12 A erosão remontante. A – Migração a montante do ponto de quebra da inclinação do perfil do rio (estágios 1, 2, 3 anteriores ao estágio atual P). Na ausência de rejuvenescimento, o perfil adquirido no final da erosão remontante será do tipo perfil de equilíbrio (curva pontilhada). B – Princípio de uma captura por erosão regressiva. recuo da cabeceira de 11 2 1 + 2 vale secocaptura 1 2 3 P: ponto atual de quebra da inclinação A B x y P x y perfil do rio (curva hipsométrica) 0 m km P linha de crista garganta futuro perfil de equilíbrio Pomerol_livro.indb 848 Pomerol_livro.indb 848 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 849 rios representa apenas 0,0001% das reservas de água do planeta, porém seu estudo é fundamental para compreender a geomorfologia das superfícies continentais. Em uma região medianamente dobrada em domos e bacias ou anticlinais e sin- clinais, um curso d’água consequente é aquele que segue a inclinação das camadas (a partir dos dorsos das anticlinais). Em domínio monoclinal, onde se alternam camadas duras (cuestas ou costas) e macias, as depressões monoclinais são drenadas por cur- sos de água paralelos à linha das cuestas: eles são ditos subsequentes (ou ortoclinais). Os afluentes consequentes são perpendiculares à linha de cuestas. Nesse caso, um afluente cataclinal corre no sentido do mergulho das camadas, um afluente anaclinal escoa no sentido inverso do mergulho da monoclinal. O resultado é o estabelecimento de uma rede fluvial em trama e hierarquizada (fig. 35.2). � Perfil transversal dos vales Ao aprofundarem-se, por erosão remontante, à procura de seu perfil de equilíbrio, os cursos d’água cavam vales que, em terreno inconsolidado e homogêneo, tomam um perfil transversal em “V”. Em terreno maciço e duro (calcário, granito), a tendência é o aprofundamento vertical (gargantas ou cânions, como aqueles do Tarn, do Verdon* e do Grand Canyon do Colorado; figs. 35.5 e 35.15). Em clima periglacial, que vigo- rou sobre grande parte do território francês durante os períodos frios do Quaternário, o perfil transversal dos vales torna-se assimétrico, fenômeno devido à ação conjugada da chuva e da insolação em clima periglacial (ver Capítulo 36). * N. de T.: Respectivamente, no sudoeste e sudeste da França. FIGURA 35.13 Cone de dejeção. As obras de correção e de contenção do cone torrencial do Darnagelbach (comuna de Glaris), de perfil transversal convexo nitidamente aparente: muros de proteção para con- ter o curso d’água, deslocamento da estrada para jusante; vê-se o traçado da antiga estrada levada pelo rio de enxurradas. Notar a posição do vilarejo ao abrigo das errâncias e o desvio do curso do rio principal (fotografia de Swissair). Pomerol_livro.indb 849 Pomerol_livro.indb 849 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 850 Parte VIII: A superfície dos continentes � Morfologia do leito dos cursos de água: terraços e meandros Geralmente, o leito dos cursos d’água é limitado por margens cobertas de vegetação ou consolidadas pelo homem, que delimitam o leito menor inteiramente ocupado pelo rio em período de precipitações normais. Para além das margens, situa-se a planície de inundação ou leito maior e, aquém, o leito de estiagem que caracteriza os períodos secos. Esses três leitos são bem distintos para o rio Loire e os cursos d’água mediter- râneos, enquanto que os dois últimos confundem-se pelos cursos d’água do norte da França, o Sena, por exemplo. Em clima temperado, os aluviões fluviais depositados na planície de inundação, que correspondem ao terraço baixo dos mapas geológicos, são constituídos de um material fino (lama). Porém, em clima periglacial, trata-se de aluviões grossos, que formam o fundo do leito principal e também os terraços mais antigos, onde o curso d’água aprofunda-se durante os períodos de nível marinho baixo (períodos glaciais). Conforme sua energia, dependente do clima (precipitações) e da inclinação, os rios e afluentes podem transportar uma carga de fundo (cascalhos, seixos) mais ou menos importante (além da carga em suspensão e da carga dissolvida). Essa variabi- lidade está na base da classificação da figura 35.14. Quando a carga de fundo é elevada (ao menos momentaneamente durante as en- chentes intensas), o rio carreia grande quantidade de seixos, que formará seu leito principal. A largura do canal é muito grande diante de sua profundidade. Em período de estiagem (nível baixo), forma-se uma rede de canais menores, dita “entrelaçada”. O rio é composto de uma série de braços levemente curvilíneos conectados uns aos outros e que divagam sobre uma vasta planície aluvial (ou às vezes no fundo de um antigo vale glacial preenchido de sedimentos – cascalhos e seixos – trazidos por oca- sião de enchentes). A migração progressiva da rede em treliça para um lado da planí- cie aluvial pode traduzir um movimento em báscula do substrato em relação aos mo- vimentos tectônicos ativos (caso da recuperação isostática pós-glacial, por exemplo). Quando a carga de fundo é menos elevada, o rio toma um curso em meandro (mean- driforme) ou retilíneo (mais estável). Nos rios e afluentes, as barras são acumulações de seixos e cascalhos (carga de fundo deixada por uma enchente) em relevo dentro de um canal. A disposição das barras informa sobre a energia potencial do curso d’água. Nas bordas de certos cursos d’água, elevações de seixos e cascalhos, paralelas às mar- gens, podem testemunhar os transbordamentos do canal durante enchentes. As sinuosidades dos cursos d’água são chamadas de meandros (do nome do rio Maiandros, na Ásia Menor). Quando os meandros são restritos ao leito principal, eles migram para jusante, por fechamento das alças e formação de um laço abandonado com forma arqueada que se veda e se preenche aos poucos, durante as enchentes (me- andros abandonados) (fig. 35.15). Se a região onde serpenteia um rio meandrante soergue-se ou se o nível do mar baixa, o rio encaixa-se e os meandros imprimem-se dentro do planalto. Enquanto o rio solapa a margem côncava, que se torna abrupta, ele deposita aluviões sobre a mar- gem convexa, que mergulha com uma suave inclinação para o leito do curso de água (rio Mosa, na região de Ardennes; Sena a jusante de Paris; Goosenecks, no Utah; Grand Canyon do Colorado)*. * N. de T.: No Brasil, o Rio das Antas, na região nordeste do Rio Grande do Sul, é um exemplo de rio meandrante encaixado nas duras rochas extrusivas (Formação Serra Geral) que encimam o Planalto Me- ridional. Em muitos locais, formam-se as “ferraduras”, designação local das alças bem arqueadas do rio, numa paisagem de grande beleza. Pomerol_livro.indb 850 Pomerol_livro.indb 850 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 851 Os rios depositam seus sedimentos quando a energia hidráulica cai brutalmente, em especial quando a inclinação se suaviza.As planícies aluviais e a desembocadura dos grandes relevos são, portanto, locais de sedimentação (fig. 35.15). Nas cadeias barras retilíneo (estreito e profundo) meandrante entrelaçado (largo e pouco profundo) elevada baixa limites do canal escoamento com barras de pontal com barras de canal com barras laterais estabilidade do canal abrupto margem convexa com inclinação suave (aluviões) deslocamento de um meandro para o exterior e para jusante margem côncava abrupta linha de maior velocidade da corrente meandro abandonado (oxbow) vale seco vale seco captura depósitos da barra de pontal antiga confluência antigos cursos A B C simples simples h l razão l/h de um canal l/h > 10 l/hfluviais (segundo A. Jauzein). B – Características climáticas e posição relativa dos períodos glaciais e interglaciais, de um lado, ana- glaciais e cataglaciais, de outro lado. Comentários no texto. Pomerol_livro.indb 854 Pomerol_livro.indb 854 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 855 � Superimposição e antecedência Há superimposição ou drenagem epigênica quando, após à erosão de seu leito, um curso d’água aprofunda-se no seu substrato: os meandros encaixados dos rios Mosa e Sena são um caso particular. Em consequência da remoção das camadas moles, onde estava estabelecido o leito primitivo, esse curso d’água acaba encontrando camadas duras (calcário maciço, granito...), que ele talha em gargantas escarpadas, enquanto que um percurso mais fácil estaria disponível na periferia do maciço calcário ou gra- nítico (rio Sarthe, entre as cidades de Alençon e Le Mans, fig. 35.17). Há antecedência quando um curso d’água, que estabeleceu seu curso antes de um movimento tectônico, o mantém aprofundando-se à medida do soerguimento. Re- sulta uma zona onde o curso de água aparece mal adaptado ao relevo ambiente. É o caso da maioria dos rios do Himalaia. Na França, pode-se citar o caso clássico do rio Fier, nas redondezas da cidade de Annecy (fig. 35.17), e o do Orne, no sul da cidade de Caen. � Capturas As capturas devem-se ao desvio a montante de parte de um curso d’água por um outro, cuja cabeceira recua em consequência de uma erosão mais intensa. Dentre as diversas modalidades de capturas, mencionemos: • As capturas por erosão remontante É o caso das serras da região de Cévennes, cujo nível de base (o Mediterrâneo) é muito mais próximo que o dos afluentes do Loire e do Allier. Resulta uma maior “agressividade”, que leva ao recuo da cabeceira e à captura em ângulo reto (cotovelo de captura) (fig. 35.12). • As capturas em razão da superposição de camadas de dureza diferente Nesse caso, a evolução da rede hidrográfica chega frequentemente à captura dos cursos superiores dos afluentes consequentes pelos afluentes subsequentes – estes, instalados em terrenos moles, cavam rapidamente e recuam sua fonte. Segue-se uma captura do afluente consequente com formação de um cotovelo de captura. É o caso da captura do alto Mosela pelo baixo Mosela (ex-afluente do rio Meurthe). O coto- velo de captura situa-se na cidade de Toul. O antigo afluente era consequente, o alto Mosela transpôs a barra de relevo por meio de um vale atualmente morto, o Val de l’Asne, entre as cidades de Toul e Pagny, e desaguou no rio Mosa (fig. 35.18). A de- monstração da captura é evidenciada pelos cascalhos de arenito da região de Vosges, encontrados nos terraços do rio Mosa a jusante de Pagny, que não podem provir da alta bacia do Mosa atual, localizada em região calcária. 35.2.4 Os lagos Os lagos são extensões de água sem comunicação com o mar. Seu estudo é chamado de limnologia. Como em todos os casos em que se procura definir de modo racional um conceito popular, esbarra-se em problemas de terminologia difíceis de resolver. O critério de extensão é inaplicável: é dessa forma que o mar Cáspio, cuja superfície representa 3/4 da superfície da França, é um lago; assim como o mar de Aral (64.500 km2). De 1960 a 1990, em consequência de coletas d’água imprudentes na bacia hi- drográfica para a cultura intensiva do algodão, o nível do mar de Aral baixou 14 m Pomerol_livro.indb 855 Pomerol_livro.indb 855 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 856 Parte VIII: A superfície dos continentes e sua superfície diminuiu 28.000 km2, ou seja, mais de 40% de sua extensão, pro- vocando uma terrível catástrofe ecológica. O mar de Aral é, aliás, menor que o lago Superior (81.000 km2), na América do Norte, e o lago Vitória, na África. Não se pode invocar, tampouco, um critério de profundidade: o lago Léman (320 m) é mais profundo que o Canal da Mancha. Ele é amplamente sobrepujado Alençon Coëvr ons Sa rt he Huisne Le Mans domo primário de Perseigne Sarthe Genebra Róda no 10 km Fier Annecy M on ta nh a de A ge A B crescimento do anticlinal incisão EPIGÊNICA (SUPERIMPOSIÇÃO) ANTECEDÊNCIA FIGURA 35.17 Drenagem epigênica (ou superimposição) e antecedência. A – Superimposição do vale do rio Sarthe. Em cor, rochas cristalinas; em branco, rochas sedimen- tares, das quais dois testemunhos subsistem ao oeste de Alençon. O rio Sarthe atravessa em uma garganta o maciço cristalino de Coëvrons, enquanto há na sua periferia uma depressão de terrenos sedimentares. Primitivamente, a cobertura sedimentar estendia-se muito mais para o oeste, forman- do uma saliência em direção ao Maciço Armoricano. Em razão de um bombeamento cristalino em profundidade, o domo de Perseigne, o afluente tinha se instalado no limite dos terrenos cristalino e sedimentar. A erosão posterior fez recuar o sedimentar para leste, deixando apenas um istmo estrei- to, deprimido entre o domo cristalino de Perseigne, agora desnudado, e o maciço Armoricano: é a depressão periférica do domo. Mas ela não está ocupada por um afluente importante, tendo o rio Sarthe conservado seu antigo curso, mantido epigênico. B – Antecedência do rio Fier, a oeste da cidade de Annecy. O Fier aprofundou-se nos calcários urgo- nianos do anticlinal da montanha de Age à medida que este ia sendo soerguido, enquanto que um pequeno desvio para o sul teria preservado seu leito nos terrenos mais inconsolidados. Pomerol_livro.indb 856 Pomerol_livro.indb 856 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 35 � Geomorfologia 857 pelo lago Tanganica* (800 m) e o lago Baikal** (1.600 m). O critério de salinidade, enfim, é inoperante. Existem, de fato, numerosos lagos salgados como o mar Morto (ou lago Asfaltite), a 392 m abaixo do nível do mar, pouco mais extenso que o lago Léman que, com seus 580 km2, é o maior da Europa, e o Grande Lago Salgado, nos Estados Unidos. Chamam-se geralmente de lagoas aqueles corpos lacustres pouco profundos, mais ou menos invadidos pela vegetação. Os chotts ou sebkhras são lagos temporários de países com clima desértico. Quanto às lagunas, são extensões de água em relação temporária ou permanente com o mar. * N. de T.: Segundo maior lago da África, grafado na língua suaíli como Tanganyika. ** N. de T.: Localizado no sul da Sibéria, Rússia, é o maior lago em volume de água do mundo, o mais antigo lago (25 milhões de anos) e o mais profundo, com 1.680 metros. Commercy Pagny Ingressin Vale de Asne TOUL Mosela Nancy Meurthe Mosa M os a Alto M osela Toul Ba ix o M os el a Pont-à-Mousson Mosela FIGURA 35.18 A captura Mosa–Mosela. No enquadramento e em laranja, a disposição anterior à captura. Observar o cotovelo de ângulo reto do Mosela em Toul. A montante, ele possui cinco lençóis aluviais e um só a jusante. O Vale de Asne é um vale largo desproporcional em relação ao riacho que o drena. A estrada N4, o canal do Marne ao Reno, e a linha de trem Paris–Estrasburgo passam nesse vale. A jusante da cidade de Pagny, encontram-se, nos aluviões do Mosa, seixos de arenito vermelho de Vosges, os quais não se encontram a montante. Pomerol_livro.indb 857 Pomerol_livro.indb 857 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 858 Parte VIII: A superfície dos continentes Para que a água se acumule, é necessário que exista ora uma bacia ou depressão que a recolha, ora uma barragem que se oponha a seu escoamento. Distinguem-se, então, os lagos de depressão (tectônica, vulcânica, meteorítica, glacial, cárstica) e os lagos de barragem (morenas, vulcânica, deslizamento gravitacional, artificial). 35.3 AS ÁGUAS SUBTERRÂNEAS, ELEMENTOS DE HIDROGEOLOGIA As águas subterrâneas provêm essencialmente da infiltração das águas meteóricas no subsolo. Seu estudo é o objeto da hidrogeologia. Elas podem formar lençóis, quase imóveis, que alimentam as fontes e os poços, ou ainda circular, cavando as rochas. As regiões onde as circulações são mais importantes que os cursos d’água ao ar livre têmuma morfologia particular chamada cárstica. Mas existem águas subterrâneas que possuem outra origem que não a infiltração. São as águas juvenis, que provêm da profundidade da crosta, tais como certas águas termais, e aquelas que permanecem nas rochas (água higroscópica e água de retenção ou água de pedreira). Por outro lado, não abordaremos aqui os lençóis profundos e quentes, explorados pela geotermia. O estudo das águas subterrâneas ou hidrogeologia reveste-se de uma importância cada vez maior na medida em que se coloca de modo crucial o problema do abaste- cimento de água das cidades e que se esgotam os aquíferos explorados de maneira imprudente. 35.3.1 Aquíferos e poços a) Aquíferos Um aquífero é constituído pelo conjunto da água que ocupa os interstícios de rochas porosas em um domínio definido pela espessura e extensão destas. O lençol freático ou aquífero (de phreas, poço) é aquele que ocupa as rochas per- meáveis superficiais. Seu nível, a superfície piezométrica, é definido pela superfície alta da água dos poços, que se mede mediante um piezômetro. Ele varia em função das precipitações. A superfície piezométrica não é perfeitamente horizontal e segue, com certa atenuação, as irregularidades da topografia (fig. 35.19). Em clima tempera- do, os lençóis freáticos são, sobretudo, alimentados pelas chuvas de inverno (outubro a abril, no Hemisfério Norte) e o nível piezométrico é mais ou menos alto em função das precipitações (zona de oscilação do lençol freático ou aquífero). Quando rochas solúveis, como a gipsita, encontram-se na zona de oscilação, dissolve-se uma grande parte a cada ano: 50.000 toneladas por ano nos cascalhos do Luteciano Superior, no centro da Bacia de Paris, daí a formação de funis de colapso. Um aquífero é confinado quando sua superfície piezométrica está acima do limi- te superior ou teto da formação que o contém. Um aquífero confinado está, portanto, sob pressão. O teto deve necessariamente ser impermeável (fig. 35.19). Um aquífero confinado torna-se artesiano quando sua superfície piezométrica é superior ao nível do solo que se situa logo acima da parte confinada do aquífero (fig. 35.19 e 35.20). Pomerol_livro.indb 858 Pomerol_livro.indb 858 05/09/12 10:3305/09/12 10:33 Capítulo 28 Transporte e sedimentação: marcas e estruturas sedimentares associadas 28.1 O transporte pelas águas 28.1.1 Noções de hidrodinâmica: números de Froude e de Reynolds 28.1.2 Transporte e sedimentação das partículas: velocidade de sedimentação e lei de Stokes 28.1.3 A hidrodinâmica das águas marinhas costeiras: ondas, marés, correntes marinhas 35.2 As águas superficiais 35.2.1 Introdução 35.2.2 O escoamento superficial 35.2.3 Os cursos de água 35.2.4 Os lagos