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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.44.2020.tde-03082020-095854
Documento
Autor
Nome completo
Ariel Henrique do Prado
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2020
Orientador
Banca examinadora
Almeida, Renato Paes de (Presidente)
Sacek, Victor
Val, Pedro Fonseca de Almeida e
Título em inglês
Numerical model of alluvial terrace and valley evolution applied to the Quaternary of Central Amazonia
Palavras-chave em inglês
Alluvial terraces
Floodplain
Lateral erosion
Numerical models
Sediment transport
Solimões and Juruá Rivers
Resumo em inglês
The study of the mechanisms which shape the central Amazonia alluvial landscapes in the long term is of great relevance for the reconstruction of the past drainage systems and biogeographical patterns in the region. Current conceptual models for the Quaternary are based on paleogeographic interpretations of the vast alluvial terrace systems found in the region and on the role of external forcings, such as climate change, eustatic variation and neotectonics. In that context, evaluating, from a quantitative perspective, the interactions between alluvial dynamics and those external controls is key to constraint the interpretation of the morphological elements and sedimentary deposits. Therefore, the aim of this dissertation is to present a new numerical model capable of quantitatively testing hypotheses and conceptual models concerning the evolution of the great alluvial plains in Central Amazonia during the Quaternary. The model operates at a spatial of 10 5 km 2 and a temporal scale of 10 5 years, and presents a novel approach to simulate the lateral erosion of channel banks, coupled with a conventional model of erosion and deposition of sediments on channel beds. Scenarios were tested which simulate the modern configuration of the region containing the Solimões river and its tributary Japurá River, but with altered rainfall rates, rates of lateral erosion, base-level variation, sediment input and subsidence of specific areas in the grid to simulate the development of grabens. The results reveal that lateral erosion in an essential mechanism not only for the formation of alluvial plains and widening of valleys but also for the shape of the river long profiles, thus significantly altering the landscape evolution. In-valley incisional and aggradational processes resulted from three different mechanisms: base-level variation, changes in rainfall rate and shifts in the trunk river position, which modified the local base level for the tributaries. In the case of in-valley aggradation due to base-level rise of a drop in the rainfall rate, the trunk river, with great sediment flux, is capable of infilling the new accommodation space. Smaller tributaries, on their turn, cannot respond to the elevation of the trunk river alluvial plain and develop ria lakes. An important effect recognized in the model is an increase in the rate of valley widening by lateral erosion during deposition and aggradation, since the augmented avulsion rates at that stage result in a higher probability of valley margin erosion. The graben formation scenario reveals that when these tectonic features occur in the trunk river valley, they are rapidly filled and their margins are reworked by erosion, thus leaving no evidence of their presence in the landscape surface. Grabens developed on higher terraces, on the other hand, result in preserved morphological elements. As a whole, these results reveal processes and relations that have not been considered in current conceptual models, while enabling quantitative testing of the hypotheses concerning the paleogeography and the role of external forcings in the evolution of large alluvial plains.
Título em português
não disponível
Palavras-chave em português
Erosão lateral
Modelos numéricos
Planícies de inundação
Rios Solimões e Juruá
Terraços aluviais
Transporte de sedimentos
Resumo em português
O estudo dos mecanismos que, a longo prazo, moldam a paisagem aluvial na Amazônia Central é de grande relevância para a reconstrução da evolução dos sistemas de drenagem e dos padrões biogeográficos dessa região. Modelos conceituais vigentes para o Quaternário baseiam-se em interpretações paleogeográficas dos amplos sistemas de terraços aluviais encontrados na região e na atuação de controles externos como mudanças climáticas, variações eustáticas e neotectônica. Nesse contexto, a avaliação quantitativa da interação entre a dinâmica aluvial e tais controles externos é necessária para uma interpretação mais consistente dos elementos morfológicos e depósitos sedimentares. Assim, o objetivo deste trabalho é apresentar um novo modelo numérico que é capaz de testar quantitativamente hipóteses e modelos conceituais sobre a evolução das grandes planícies aluviais da Amazônia Central no Quaternário. Esse modelo, que trabalha em uma escala espacial de 10 5 km 2 e em uma escala temporal de 10 5 anos, apresenta uma nova abordagem simplificada, capaz reproduzir a erosão lateral de bancos por canais, acoplada a um modelo de erosão de fundo de canal, deposição e transporte de sedimentos. Foram testados cenários que simulam a situação atual da região do Rio Solimões e seu afluente Juruá, com diferentes condições de taxas pluviométricas, taxas de erosão lateral, variações no nível de base, aporte externo de sedimentos e subsidência em áreas específicas para simular a formação de grabens. Os resultados mostraram que a erosão lateral é um mecanismo essencial não apenas para a formação de planícies de inundação e abertura de vales, mas também para a determinação dos perfis longitudinais de equilíbrio dos rios, alterando significativamente a evolução da paisagem. Processos de incisão e agradação em vales resultaram de três diferentes mecanismos: variações do nível de base, alterações na precipitação pluviométrica e modificações na posição do rio tronco, alterando o nível de base local de tributários. No caso da agradação sedimentar nos vales por subida do nível de base ou redução da precipitação, o rio tronco, devido ao seu alto fluxo sedimentar, é capaz de preencher o novo espaço de acomodação enquanto que pequenos tributários não conseguem responder rapidamente a elevação do rio tronco e formam rias fluviais. Um importante efeito reconhecido no modelo é o aumento da taxa de alargamento de vales por erosão lateral durante a agradação, já que taxas aumentadas de avulsão resultam em maior probabilidade de erosão das margens dos vales. O cenário com formação de grabens mostrou que quando estes ocorrem dentro dos vales do rio tronco são rapidamente preenchidos e suas margens retrabalhadas por erosão, não deixando evidências se sua existência na superfície, já quando ocorrem nos terraços têm suas formas preservadas. O conjunto destes resultados revelam processos e inter relações não consideradas nos modelos conceituais vigentes e permitem testes quantitativos de hipóteses sobre a paleogeografia e o papel de controles externos na evolução de grandes planícies aluviais.
 
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Data de Publicação
2020-08-11
 
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