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Thèse de Doctorat
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2020.tde-27072020-102310
Document
Auteur
Nom complet
Lucas Padoan de Sá Godinho
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2020
Directeur
Jury
Karmann, Ivo (Président)
Auler, Augusto Sarreiro
Galvão, Paulo Henrique Ferreira
Laureano, Fernando Verassani
Pupim, Fabiano do Nascimento
Sallun Filho, William
Titre en portugais
Geoespeleologia, geomorfologia e geocronologia do sistema cárstico de São Desidério, Bahia, Brasil
Mots-clés en portugais
Carste de São Desidério
Datação de soterramento
Depósitos de caverna
Geoespeleologia
Taxas de entalhamento fluvial
Resumé en portugais
Sistemas de cavernas epigênicas, formadas pela recarga da água meteórica, circulação freática relativamente rasa e descarga em níveis de base fluviais locais, abrigam em seu interior raros registros sedimentares e morfológicos ligados à evolução do relevo, do clima e da tectônica. Esta tese de doutorado possui como tema principal a evolução de sistemas cársticos e a espeleogênese, associando os processos formadores de caverna a evolução do relevo e do clima, tomando como exemplo uma área cárstica pouco estudada do Brasil central, localizada na bacia do rio São Desidério, oeste do estado da Bahia. Nessa região, o recuo erosivo das escarpas do Chapadão Central, recoberto pelo arenito cretáceo do Grupo Urucuia, controla a evolução de sistemas de cavernas no calcário neoproterozoico do Grupo Bambuí, sotoposto ao arenito. Os principais métodos aplicados incluem: caracterização geomorfológica do carste, descrição da geologia local, estudo da geologia e morfologia de cavernas e datação de sedimentos de caverna pelas técnicas 26Al e 10Be cosmogênicos, OSL e U-Th. Três alinhamentos de cavernas representativos da região foram estudados, denominados como João Rodrigues, Manoel Lopes e Cânion da Beleza. A morfologia dos condutos é caracterizada por redes dendríticas sobrepostas localmente por labirintos de enchentes, sendo que verticalmente esses se distribuem em dois níveis de caverna principais, situados em 555 e 525 m.a.n.m., formados em condição de estabilidade com o nível de base local (rio São Desidério) e interligados por cânions vadosos. A datação de terraços fluviais em cavernas permitiu identificar um importante reajuste desse nível de base entre 1 e 2 Ma, provocando um entalhamento vertical da ordem de 40 m, atribuído a causas tectônicas ou climáticas. As idades mínimas de desenvolvimento dos alinhamentos João Rodrigues, Manoel Lopes e Cânion da Beleza foram estabelecidas em 3,2 ± 0,2, 2,2 ± 0,2 e 1,0 ± 0,3 Ma, respectivamente, seguindo o modelo de evolução de cavernas em margem de platô, onde o recuo erosivo dos knickpoints dos rios principais em superfície induz a formação de sistemas de cavernas tributários progressivamente mais jovens para montante. Os conglomerados da Garganta do Bacupari despontam como registro sedimentar de caverna mais antigo do Brasil até o momento (3,2 ± 0,2 Ma). Foram identificados ciclos de agradação e entalhamento fluvial nas cavernas com frequência estimada em 100 ka, controlados respectivamente por tendências climáticas mais secas, com vegetação mais debilitada em superfície, e mais úmidas, quando a potência dos sistemas fluviais torna-se maior. A taxa de entalhamento fluvial sobre o leito rochoso do cânion vadoso, interligando os níveis superior e inferior, possui média de 53 m/Ma. As taxas de erosão pré-soterramento nas áreas-fonte sobre o arenito são menores e variam entre 3 e 33 m/Ma, indicando a maior resistência dessa rocha à erosão, se comparada ao calcário solúvel. A taxa de entalhamento sobre o leito sedimentar inconsolidado das cavernas possui média de 653 m/Ma. As taxas de recuo erosivo remontante dos knickpoints dos rios em superfície variam entre 4.397 e 1.687 m/Ma. Esses dados traduzem a velocidade do processo de evolução do relevo e são pouco comuns na literatura, sendo uma contribuição importante para a geomorfologia do Brasil central. Variações da elevação do N.A. em lagos de cavernas e dolinas, de 3 a 44 m, foram identificadas em todo o alinhamento João Rodrigues entre 2,3 ± 0,2 e 4,3 ± 0,05 ka (U-Th em espeleotemas), indicando mudanças climáticas importantes no holoceno. A evolução do carste de São Desidério é apresentada em estágios principais desde o início do entalhamento do vale do rio homônimo em superfície, estimado em 9,7 Ma (mioceno tardio) até o presente.
Titre en anglais
not available
Mots-clés en anglais
Burial dating
Cave deposits
Cave geology
Fluvial erosion rates
São Desidério karst
Resumé en anglais
Epigenic cave systems, formed by meteoric water recharge, relatively shallow groundwater circulation and discharge at local river base levels, can hold rare sedimentary and morphological records linked to the evolution of the climate, tectonics and landscape. The main subject of this PhD thesis is the evolution of karst systems and speleogenesis, relating cave forming processes to the evolution of the landscape and climate, taking as example a karst area in central Brazil with little scientific studies in the literature, located at the São Desidério river basin, west of the Bahia state. At this location, the erosive retreat of scarpment margins from the Central Brazilian Plateau, wich is covered by cretaceous sandstones of the Urucuia Group, controls the evolution of cave systems in the neoproterozoic limestones of the Bambuí Group, wich rest under the sandstone. The main methods applied include: geomorphological characterization of the karst area, description of the local geological context, cave geology mapping and passage morphology characterization and cave sediments dating using cosmogenic 26Al and 10Be nuclides, OSL and U-Th series methods. Three representative cave alignments in the region were studied, named João Rodrigues, Manoel Lopes and Cânion da Beleza. Cave passage morphology is characterized by dendritic pattern, locally superimposed by floodwater mazes, and they are vertically distributed in two main cave levels, constrained at 555 and 525 m.a.s.l., wich were formed during stable conditions of the local base level (São Desidério river) and are connected by vadose canyons. An important readjustment of this base level was determined between 1 and 2 My, as indicated by fluvial terrace ages in the caves, causing a vertical fluvial entrenchment of approximately 40 m. This event is attributed to paleoclimatic or tectonic causes. The minimum ages for the development of the João Rodrigues, Manoel Lopes and Cânion da Beleza cave alignments where respectively stablished at 3.2 ± 0.2, 2.2 ± 0.2 and 1.0 ± 0.3 My, following the plateau margin cave evolution model, where the erosive retreat of the main surface river knickpoints leads to the development of progressively younger cave systems in the upstream direction. The conglomerate deposits from the Bacupari cave are highlighted as the oldest cave record reported in Brazilian caves until now (3.2 ± 0.2 My). Several fluvial aggradational and entrenchment cycles were identified with an estimated frequency of 100 ky, wich are controlled by respectively drier periods, with weakened vegetation at the surface, and wetter periods, when the power of the rivers is higher. The fluvial entrenchment rate over the rock floor at the vadose canyon connecting the upper and lower levels has an average value of 53 m/My. The pre-burial erosion rates at the sandstone source areas are lower and vary between 3 and 33 m/My, indicating the higher resistance of this rock if compared to the soluble limestone. The erosion rates at the unconsolidated cave river bed has an average value of 653 m/My. The knickpoint migration rates related to the surface rivers range from 4,397 to 1,687 m/My. These data translate the pace of landscape evolution and are relatively scarce in the literature, being an important contribution to central Brazil geomorphology. Variations in the water-table elevation from cave and sinkhole lakes, from 3 to 44 m, where identified along the whole João Rodrigues alignment between 2.3 ± 0.2 e 4.3 ± 0.05 ky (U-Th in speleothems) indicating important climatic changes during the holocene. The evolution of the São Desidério karst is presented as a sequence of main events since the beginning of the surface river entrenchment, estimated at 9.7 My (upper miocene) to the present.
 
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Date de Publication
2020-07-27
 
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