Planície fluvial e campo de dunas eólicas do médio rio São Francisco: cronologia de depósitos e sucessão de eventos geológicos no Quaternário do Brasil

Abstract

Grandes rios, como o São Francisco, são sistemas dinâmicos cuja evolução depende de forçantes internos e externos, particularmente tectônica, nível do mar e clima. O São Francisco é o maior rio da porção mais oriental da América do Sul, com seu curso superior em ambientes semiúmidos, mas com sua bacia hidrográfica principalmente em condições semiáridas. Como sua bacia está em áreas tectonicamente estáveis e controlada pelo nível de base local, os depósitos do São Francisco são excelentes registros sedimentares fluvial para entender como grandes sistemas de rios tropicais responderam às mudanças climáticas do passado. Associado diretamente ao rio São Francisco, o sistema eólico Xique-Xique é o maior campo de dunas do interior do Quaternário no Brasil (~ 8.000 km²). Objetivando estabelecer a cronologia dos depósitos e a evolução dos eventos geológicos quaternários para o campo de dunas de Xique-Xique e para os depósitos aluviais do rio São Francisco, investigamos um trecho de 200 km do médio curso do São Francisco, na Bahia, Nordeste do Brasil. Para isso, utilizamos abordagem multi-métodos, usando sensoriamento remoto e levantamentos de campo para análises geomorfológicas e sedimentológicas combinadas com datação por luminescência opticamente estimulada (OSL). Dez zonas geomorfológicas fluviais e eólicas foram caracterizadas, mapeadas e datadas. Duas zonas fluviais compreendem terraços degradados, e três zonas abrangem a planície agradacional confinada ativa. Reconhecemos pelo menos quatro fases de agradação fluvial (> 90 ka; 65 a 39 ka; 18 a 9,5 ka e 380 anos a recente) e três fases de incisão (I1 - 85 a 65 ka; I2 - 39 a 18 ka e I3 - 9,5 a 1,0 ka). O desenvolvimento inicial do campo eólico de Xique-Xique se deu em pelo menos ~ 250 ka e compreende dunas parabólicas estabilizadas (simples e compostas), lençol de areia e dunas parabólicas ativas. Reconhecemos dois eventos principais de atividade eólica (~ 23 a 18 ka e ~ 15 a 10 ka) e duas fases de estabilização de dunas (~ 18 a 15 ka e desde 5 ka). Interpretamos que os dois grandes sistemas aqui estudados (fluvial e eólico) interagem entre si e respondem de forma diferente aos gatilhos climático, em especial a precipitação e o vento. Os eventos de incisão ocorreram devido ao aumento da descarga fluvial produzida pela intensificação da Zona de Convergência do Atlântico Sul, que tem grande influência na precipitação sobre o alto curso do rio. Assim, concluímos que os ciclos de agradação-incisão do rio São Francisco durante os últimos 100 ka são prováveis produtos da variação milenar da precipitação. Já para a dinâmica eólica, as mudanças de precipitação na área influenciaram principalmente o processo de estabilização das dunas por vegetação, em especial no úmido HS1 (evento Heinrich 1). Contudo, os momentos de atividade das dunas aqui reconhecidos foram mais condicionados pelas mudanças de disponibilidade de sedimentos fluviais. Assim, os eventos eólicos estão intimamente relacionados com os eventos de incisão/deposição fluvial na área, conferindo um excepcional caso de interação flúvio-eólica no Quaternário do Brasil. O amplo sistema eólico interior de Xique-Xique resulta da conjugação da grande disponibilidade de sedimentos fornecidos principalmente pelo rio, as altas velocidades dos ventos de leste e a desaceleração significativa do vento causada pela serra de quartzito na borda oeste do campo de dunas

Large rivers, with São Francisco, are dynamic systems whose evolution depends on both internal and external forcing, particularly tectonics, sea level, and climate. The São Francisco River is the easternmost large river of South America, with its upper course in semi-humid settings, but with a watershed mostly under semi-arid conditions. As this is a river with its basin in tectonically quiescent areas and controlled by local base level, the São Francisco River’s deposits are an excellent fluvial sedimentary record to shed light on how large tropical rivers responded to climatic changes of the Quaternary. Directly associated with the São Francisco River, the Xique-Xique eolian system is the largest Quaternary interior dune field in Brazil (~8,000 km²). Aiming to establish the chronology of the deposits and the evolution of quaternary geological events for the Xique-Xique dune field and for the alluvial deposits of the São Francisco River, we investigated a 200- km section of the medium course of the São Francisco River in Bahia, northeast Brazil. We use a multi-method approach, using remote sensing methods and field surveys for geomorphological and sedimentological analyses combined with optically stimulated luminescence dating (OSL). Several fluvial and eolian geomorphological zones were characterized, mapped, and dated. Two zones are represented by degraded terraces, and three zones comprise the active confined aggradational plain. We recognized at least four phases of fluvial aggradation (>90 ka; 65 to 39 ka; 18 to 9.5 ka and 380 years to recent) and three phases of incision (I1 - 85 to 65 ka; I2 - 39 to 18 ka and I3 - 9,5 to 1,0 ka). The eolian field initial developed at least since ~250 ka and comprises predominantly stabilized parabolic dunes (simple and compound), sand sheet and modern active parabolic dunes. We recognized two main events of eolian activity (~23 to 18 ka and ~15 to 10 ka) and two phases of dune stabilization (~18 to 15 ka and since 5 ka). We interpret that the two large systems studied here (fluvial and eolian) interact with each other and respond differently to climatic triggers, particularly precipitation. The incision events occurred probably due to increased fluvial discharge produced by intensification of the South Atlantic Convergence Zone, which has great influence on precipitation over the upper São Francisco River. Thus, we conclude that the aggradation-incision cycles of the São Francisco River during the last 100 ka are likely products of millennial precipitation variation. As for the eolian dynamics, the changes in precipitation in the area mainly influenced the process of stabilization of the dunes by vegetation, especially in the humid HS1 (Heinrich 1 event). However, the moments of dune activity were more conditioned by changes in the river sediment supply. Thus, eolian events are closely related to incision/fluvial deposition events in the area, providing an exceptional case of fluvialeolian interaction in the Quaternary of Brazil. The Xique-Xique eolian system results from the conjugation of sediment carried mostly from the river, high eastern wind speeds, and a significant wind deceleration caused by mountains on the western border of the dune field.