GPR STRATIGRAPHY AND QUATERNARY MORPHOGENESIS IN THE SEMIARID BRAZIL

Abstract

The Serra da Capivara National Park is a study case of choice for Quaternary and geomorphology studies in the semiarid northeastern Brazil. Previous research in the Serra Branca valley, which is one of the park’s main geomorphological units, reveals the predominance of thick colluvial deposits, suggesting episodic fluctuations towards wetter semiarid climates since the Upper Pleistocene. This study focuses on the application of GPR stratigraphy to Quaternary deposits along the three kilometers-wide middle reach of the Serra Branca valley. High-resolution GPR and RTK data and OSL dating suggest a more complex geomorphic evolution than previously envisioned. Results indicate the existence of gullied first-order watersheds that lie buried under small alluvial fan deposits since at least the Early to Middle Holocene. A 300 meters-wide alluvium filled paleo-channel is found, hanging about 14 meters higher than the present valley bottom and recording the incision of the valley since the Last Glacial Maximum. GPR and RTK data enable mapping truncated rock surfaces; colluvial and alluvial deposits; pediments; worn down watersheds; a relict fluvial channel, and the present valley bottom. Results suggest that the local climate was wetter than today during the last global glacial stage.     

Author Biographies

Marcelo Accioly Teixeira de Oliveira, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis (SC), Brasil

Doutor em Geografia Física na Université de Paris IV (Paris-Sorbonne), realizando o trabalho de tese no Laboratório de Geografia Física do CNRS, em Meudon - Belle Vue (1992). Concluiu programas de Pós-doutorado em Geocronologia e Estratigrafia do Quaternário na Université de Paris XI (2000) e em Geofísica Aplicada no IAG-USP, São Paulo (2008). Atualmente é professor associado IV do Departamento de Geociências da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Estudos do Quaternário Continental, tendo atuado principalmente nos seguintes temas: processos erosivos e deposicionais, sedimentologia, micromorfologia, estratigrafia e palinologia do Quaternário, geofísica de reflexão por radar eletromagnético e avaliação de geomorfosítios. Tem experiência como perito judicial em processos de caráter ambiental. Após desenvolver linha de investigação focada na obtenção de dados representativos (proxies) continentais para interpretação paleoambiental, tem como foco principal de investigação a aplicação da estratigrafia de georadar (GPR) à estratigrafia do quaternário e à evolução do relevo continental.

Janaina Carla Santos, Universidade Federal do Vale do São Francisco, São Raimundo Nonato (PI), Brasil

Doutora em Geociências pela Universidade Federal de Pernambuco (2007). Tem experiência na área de Geociências, com ênfase em Geologia e Geomorfologia do Quaternário, especialmente de áreas semiáridas. Atualmente é Professora Associada I do Colegiado de Arqueologia e Preservação Patrimonial e professora do Programa de Pós-Graduação de Arqueologia ambos da Universidade Federal do Vale do São Francisco.

References

BARBOSA, R. C. M. Paleoambiente e proveniência da Formação Cabeças da Bacia do Parnaíba: evidências da glaciação famenniana e implicações na potencialidade do reservatório. 2012. 124 f. Tese nº 100 (Doutorado em Geologia) - Programa de Pós-Graduação em Geologia e Geoquímica, Universidade Federal do Pará, Belém.
BARROS et al. Geoparque Serra da Capivara - PI, Projeto Geoparques, Proposta, CPRM, 54 p., 2011.
BIERMAN, P. R.; CAFFEE, M. Slow rates of rock surface erosion and sediment production across the Namib desert an escarpment, Southern Africa. American Journal of Science, 301(4-5), pp. 326-358, 2001.
BIGARELLA, J.J.; MOUSINHO, M.R.; SILVA, J.X. Pediplanos, pedimentos e seus depósitos correlativos no Brasil. Boletim Paranaense de Geografia, 16/17, pp. 117-154, 1965.
BIGARELLA, J. J.; MOUSINHO, M. R. Considerações a respeito dos terraços fluviais, rampas de colúvios e várzeas. Boletim Paranaense de Geografia, 16/17, pp. 153-197, 1965.
COHEN, K.M. et al. The ICS International Chronostratigraphic Chart. Episodes, 36(3), pp. 199-204, 2018 (2013; updated).
CPRM (Serviço Geológico do Brasil)). Projeto Borda Sudeste da Bacia Sedimentar do Parnaíba. Relatório I. Teresina, 2009. 153 p.
CUNHA, F. M. B. Evolução Paleozóica da Bacia do Parnaíba e seu Arcabouço Tectônico. 1986. 107 f. Dissertação (Mestrado em Geologia) – Programa de Pós-Graduação em Geologia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.
DELLA FÁVERA, J. C. Tempestitos da Bacia do Parnaíba. Porto Alegre. 242 f. 1990. Tese de Doutorado. Tese (Doutorado em Geociências) - Programa de Pós-Graduação em Geociências, Instituto de Geociências/Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
DÍEZ-HERRERO, A.; LAÍN-HUERTA; LLORENTE-ISIDRO, M. A handbook on flood hazard mapping methodologies. Madrid: Spanish Geological Survey, 2009. 190 p.
DUNNE, T.; BLACK, R. D. Partial area contribution to storm runoff in a small New England watershed. Water Resources Research, 6(5), pp. 1296-1311, 1970.
EMPERAIRE, L. La caatinga du sud-est du Piauí (Brésil) : Étude ethnobotanique. 327 f. 1980. Tese de Doutorado em Botânica Tropical - Université Pierre et Marie Curie-Paris VI, Paris, França.
FERRAZ, N. C.; CÓRDOBA, V. C.; SOUZA, D. C. Análise estratigráfica da sequência mesodevoniana-eocarbonífera da Bacia do Parnaíba, nordeste do Brasil. Geociências, 36(1), pp. 154-172, 2017.
FERREIRA, G. M. S. S.; OLIVEIRA, M. A. T. Aplicação da micromorfologia de solos ao estudo de sedimentos alúvio-coluviais em cabeceiras de vale. Pesquisas em Geociências, 33(2), pp. 2-18, 2006.
GILBERT, G. K. Report on the geology of the Henry Mountains. Washington, DC: United States Geographical and Geological Survey of the Rocky Mountain Region, 1877. 160 p.
GÓES, A. M. O.; FEIJÓ, F. J. Bacia do Parnaíba. Boletim de Geociências da Petrobrás, 8(1), pp. 57-68, 1994.
KING, L. C. Canons of landscape evolution. Geological Society of America Bulletin, 64(7), pp. 721–752, 1953.
KING, L. C. The morphology of the Earth. Edinborough: Oliver and Boyd, 1967. 726 p.
LARSON, P. H. et a. Pace of landscape change and pediment development in the Northeastern Sonoran Desert, United States. Annals of the American Association of Geographers, 106(6), pp. 1195-1212., 2016.
MESNER, J. C.; WOOLDRIDGE, L. C. Estratigrafia das bacias paleozóica e mesozóica do Maranhão. Boletim Técnico da Petrobrás, 2(7), pp.137-164, 1964.
MEIS, M. R. M.; MONTEIRO, A. M. F. Upper Quaternary “rampas”, Doce River Valley, Southeastern Brazilian Plateau. Zeitschrift für Geomorphologie, 23(2), pp. 132-151, 1979.
MEIS, M. R. M.; MOURA, J R. S. Upper Quaternary sedimentation and hillslope evolution: Southeastern Brazilian Plateau. American Journal of Science, 284(3), pp. 241-254, 1984.
MONTGOMERY, D. R.; DIETRICH, W. E. Where do channels begin? Nature, 336(6169), pp. 232-234, 1988.
NICHOLS, G. Sedimentology and Stratigraphy. Oxford: Blackwell Science, 2000. 355 p.
OLIVEIRA, P. E. et al. Paleoclimas da Caatinga brasileira durante o Quaternário tardio. In: CARVALHO, I., S. et al. (Org.) Paleontologia: cenários da vida – Paleoclimas. Rio de Janeiro: Editora Interciência, 2014. p. 501-516.
OLIVEIRA, M. A. T. Slope geometry and gully erosion development: Bananal, São Paulo, Brazil. Zeitschrift für Geomorphologie,34(4), pp. 423-434, 1990.
OLIVEIRA, M. A. T.; MEIS, M. R. M. Relações entre geometria do relevo e formas de erosão acelerada, Bananal, São Paulo. Geociências, São Paulo,4(1), pp. 87-99, 1985.
OLIVEIRA, M. A. T.; PORSANI, J. L.; LIMA, G. L.; JESKE-PIERUSCHKA, V.; BEHLING, H. Upper Pleistocene to Holocene peatland evolution in Southern Brazilian highlands as depicted by radar stratigraphy, sedimentology and palynology. Quaternary Research, 77(3), pp. 397-407, 2012.
PELLERIN, J. Les bases physiques. In : GUIDON, N. (Org.) L’aire archéologique du sud-est du Piauí. Paris : Recherche sur les Civilisations, 1984. p.11-22.
PEULVAST, J. P.; CLAUDINO SALES, V. Stepped surfaces and paleolandforms in the Northern Brasilian “Nordeste” : constraints on models of morphotectonic evolution. Geomorphology, 62(1) pp. 89-122, 2003.
PETTIJOHN, F. J.; POTTER, P. A.; SIEVER, R. Sand and sandstone. 2. ed. New York: Springer -Verlag, 1987. 553 p.
PROCHOROFF, R.; BRILHA, J. Preliminary study in Serra da Capivara National Park (Piauí, Brazil): integrating geological and archaeological heritage in a world heritage site. In: HILARIO, A. et al. (Org.) Patrimonio geológico y geoparques, avances de um caminho para todos. Madrid: Instituto Geológico y Minero de España, Cuadernos del Museo Geominero (18), 2015. p. 43-46.
SANTOS, J. C. O Quaternário do Parque Nacional Serra da Capivara e entorno, Piauí, Brasil: morfoestratigrafia, sedimentologia, geocronologia e paleoambientes. 2007. 182 f. Tese (Doutorado em Geociências) – Programa de Pós-Graduação em Geociências, Universidade Federal de Pernambuco, Recife.
SANTOS, J. C.; BARRETO, A. M. F.; SUGUIO, K. Quaternary deposits in the Serra da Capivara National Park and surrounding area, Southeastern Piauí state, Brazil. Geologia USP. Série Científica, 12(3), pp. 115-132, 2012
SKARPICH, V.; HRADECKÝ, J; DUSEK. Complex transformation of the geomorphic regime of channels in the forefield of the Moravskoslezské Beskydy Mts.: Case study of the Morávka River (Czech Republic). CATENA, 111, pp. 25-40, 2013.
TWIDALE, C. R. Pediments, peneplains, and ultiplains. Revue de Geomorphologie Dynamique 32, pp. 1–38, 1983.
TWIDALE, C. R.; BOURNE, J. A. Episodic exposure of inselbergs: Geological Society of America Bulletin, 86(10), pp. 1473–1481, 1975.
TWIDALE, C. R.; BOURNE, J. A. Do pediplains exist? Suggested criteria and examples. Zeitschrift für Geomorphologie, 57(4), pp. 411–28, 2013.
VAZ, P.T. et a. Bacia do Parnaíba. Boletim de Geociências da Petrobras, 15, pp. 253-263, 2007.
WALKER, M.J.C. et al. Formal subdivision of the Holocene Series/Epoch: a discussion paper by a Working Group of INTIMATE (Integration of ice-core, marine and terrestrial records) and the Subcommission on Quaternary Stratigraphy (International Commission on Stratigraphy). Journal of Quaternary Science, 27(7), pp.649–659, 2012.
Published
27/10/2019
How to Cite
ACCIOLY TEIXEIRA DE OLIVEIRA, Marcelo; SANTOS, Janaina Carla. GPR STRATIGRAPHY AND QUATERNARY MORPHOGENESIS IN THE SEMIARID BRAZIL. Mercator, Fortaleza, v. 18, oct. 2019. ISSN 1984-2201. Available at: <http://www.mercator.ufc.br/mercator/article/view/e18027>. Date accessed: 25 apr. 2024. doi: https://doi.org/10.4215/10.4215/rm2019.e18027.
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