Sedimentologia e cronologia por luminescência da Ilha de São Francisco do Sul (SC): considerações sobre a evolução holocênica de barreiras arenosas da costa sul e sudeste do Brasil

A ilha de São Francisco do Sul (ISFS) está localizada no litoral norte de Santa Catarina. Abrange uma área de cerca de 265 km2 com uma extensão de costa oceânica de aproximadamente 40 km. A ISFS foi formada por sistemas deposicionais costeiros ativos durante as variações do nível do mar dos últimos 120 mil anos. A progradação costeira da barreira regressiva localizada a leste da lagoa de Icaraí da ISFS estaria associada à desaceleração da ascensão do nível relativo do mar do Holoceno médio combinada com um aporte alto de sedimentos. Características geomorfológicas da SFSI foram analisadas principalmente com o auxílio do Google Earth e com levantamentos de campo que indicaram a prevalência de sobreposição de dunas vegetadas formadas pela influência dos ventos S-SE na parte central e norte da barreira holocênica. Ao longo da costa, predomina uma estreita faixa de 5 a 10 m de dunas frontais associadas com swales. Em direção ao interior, as dunas frontais são gradualmente substituídas por blowouts e/ou dunas parabólicas de 10 a 20 m de altura ou por dunas com formatos irregulares seguidos por alinhamentos de cordões litorâneos. Foram feitas datações de 11 amostras de sedimentos através de luminescência opticamente estimulada (LOE); cinco de cordões litorâneos, cinco de dunas parabólicas e uma de blowout numa área total de 7 km2 . As datações demonstraram que a construção da barreira mediante progradação de cordões litorâneos sem atividade eólica significativa ocorreu no período entre 4900 a pelo menos 3100 anos atrás. A partir de 1900 anos atrás, a progradação da barreira passou a ocorrer com o desenvolvimento de dunas parabólicas, cuja estabilização teria ocorrido até cerca de 1200 anos atrás. A sensibilidade LOE do quartzo foi estimada nas alíquotas analisadas para avaliar o retrabalhamento dos sedimentos nas diferentes unidades geomorfológicas. As amostras mais antigas dos cordões litorâneos mostraram valores elevados de sensibildade LOE que indicam sedimentos muito retrabalhados, possivelmente submetidos a vários ciclos de deposição e de erosão. Análise granulométrica e de minerais pesados foram realizadas em 45 amostras. Os cordões litorâneos foram caracterizados por areias finas e por uma assembléia metamórfica de minerais pesados em contraste com as dunas parabólicas, blowouts e areias da praia atual onde predominam sedimentos de granulometria média e uma maior contribuição de proveniência de rochas plutônicas ácidas. A progradação holocênica da barreira da ISFS teve uma mudança acentuada na morfodinâmica há cerca de 1900 a 1800 anos atrás, caracterizada pelo desenvolvimento episódico das dunas parabólicas migrando para o NW sobrepostas aos cordões litorâneos e a uma mudança acentuada na proveniência dos sedimentos. Essa mudança morfodinâmica é associada a um aumento na força dos ventos de sul e a maior intensidade da deriva litorânea rumo ao norte. Esses fatores indicam o fortalecimento das frentes frias a partir de 1900 a 1800 anos atrás. A maior atividade das frentes frias no sul do Brasil pode estar relacionada com a expansão para o norte da faixa de ação dos ventos de oeste (Westerlies) e intensificação do El Niño/Oscilação Sul (ENOS). A alterações geomorfológicas e de proveniência detectadas na ISFS demonstram que as barreiras holocênicas do sul e sudeste do Brasil são sensíveis à mudanças climáticas do Holoceno Tardio. Assim, a geocronologia e sedimentologia de fácies geomorfológicas, como demonstradas em uma pequena área de SFSI, podem atuar como um indicador válido de eventos climáticos do passado.São Francisco do Sul Island (SFSI) is located on the northern coast of Santa Catarina State, Brazil. It covers an area of about 265 km2 with an approximate length of oceanic coastline of 40 km. The island was formed by coastal depositional systems active during the relative sea-level changes of the last 120,000 years. The following relative sea -level fall after the Mid-Holocene maximum highstand combined with high sediment input have contributed to coastal progradation of the regressive barrier located eas t of Icaraí lagoon. Geomorphological features of SFSI were analyzed primarily with the aid of Google Earth and field surveys and indicated the prevalence of superimposed vegetated dunes formed under the influence of the S-SE winds on the central and northern part of the Holocene barrier. Along the coastline, a narrow belt of 5-10 m high foredune ridges associated with swales occurs. The foredunes are gradually replaced inland by blowouts and/or 10-20 m high parabolic or irregular dune forms followed by beach ridges. Optically Stimulated Luminescence (OSL) dating of 11 samples using the single-aliquot regenerative-dose (SAR) protocol of the beach ridges (5 samples), parabolic dunes (5 samples) and blowouts (1 sample) over an area of 7 km2 showed two distinct periods of stabilization. Beach ridges stabilized at the 4.9-3.1 ka period and parabolic dunes at the 1.9-1.2 period. Quartz OSL sensitivity was measured in the dating aliquots to evaluate the sedimentary reworking of sands from the studied geomorphological units. Elevated OSL-sensitivity values associated with the oldest beach ridge samples indicate highly reworked sediments, possibly submitted to many cycles of barrier construction and erosion. Grain-size and heavy minerals analyses were performed in 45 samples. Beach ridges were characterized by fine sands and a metamorphic heavy minerals assemblage in contrast to the parabolic dunes, blowouts and present beach sands of medium grain-size and a higher contribution of an acid plutonic rocks provenance. The Holocene progradation of the SFSI barrier had a pronounced morphodynamic shift around 1.9-1.8 ka, which is characterized by the episodic development of the parabolic dunes migrating to NW over beach ridges and a marked change in sediment provenance. This morphodynamic shift derived from an increase in the strength of winds from south and northward alongshore drift, implied strengthening of cold fronts activity since 1.9-1.8 ka. Higher cold fronts activity in Southern Brazil can be linked with the northward expansion of the south westerly wind belt (Westerlies) and intensification of El Niño Southern Oscilation (ENSO). Thus, the luminescence chronology and sedimentology of different geomorphological facies in barrier systems as shown in a small area of SFSI may act as a valid proxy for past climate events