Relationship between morphology, stratigraphy and hydrology in the formation of peatlands in the Serra do Espinhaço Meridional (MG)

Na Serra do Espinhaço Meridional, o predomínio de uma litologia quartzítica, associada a processos tectônicos diversos, proporcionou a formação de um complexo sistema de falhas, fraturas e dobramentos que, aparentemente, controlam a sedimentação quaternária e a rede de drenagem. Esta última, por sua vez, possui importante papel na formação de ambientes hidromórficos e na formação de turfeiras. Baseado na hipótese de que as turfeiras se formam em decorrência do controle exercido por estruturas quartzíticas sobre a rede de drenagem, gerando hidromorfismo, este trabalho objetiva estudar a relação entre morfoestratigrafia, hidrologia e os processos de formação das turfeiras a partir de uma análise espacial do meio físico, da configuração do embasamento rochoso, analisado pelo Radar de Penetração do solo (GPR), e de mudanças climáticas ocorridas no Pleistoceno e Holoceno. A análise do meio físico foi realizada a partir de uma compilação de cartas geológicas da área e do mapeamento das principais feições geomorfológicas, analisadas a partir de modelos gerados em sistemas de informação geográfica (SIG). A partir de uma análise detalhada dos produtos supracitados, foram selecionadas cinco microbacias hidrográficas com padrões geomorfológicos favoráveis a formação de turfeiras (planícies quartzíticas, vales suspensos, vales encaixados e vales alongados ladeado por vertentes suaves). Foram realizadas análises das geoformas e da drenagem por estereoscopia e transeções com o GPR. A cronologia dos eventos, bem como, a estratigrafia e a origem da MO foram analisadas por datações por C14, granulometria e fracionamento isotópico da MO, respectivamente. As turfeiras se formam, preferencialmente, em depressões formadas sobre litotipos mais susceptíveis ao intemperismo confinados entre quartzitos altamente resistentes onde a umidade tende a ser mantida. Dados do GPR mostram que as turfeiras ocorrem também associadas ao excesso de umidade mantido por soleiras quartzíticas em subsuperfície nos vales alongados adaptados a falhas e nos vales suspensos. Os soterramentos de turfeiras foram favorecidos por lineamentos tectônicos de direção E - W que controlam parcialmente a drenagem e a sedimentação na porção mediana da área. As variações nos processos sedimentares apresentam forte relação com mudanças climáticas ocorridas no Holoceno e Pleistoceno. Pelo menos seis períodos de mudanças climáticas foram observadas: entre 30.251 a 12.418 anos AP o clima favoreceu a deposição de MO; de 12.418 a 7.890 anos AP os processos erosivos foram mais intensos; de 7.890 a 3.280 anos AP o clima quente e úmido favoreceu o deposito de MO e, nos últimos 2.590 anos AP, o clima foi semelhante ao atual com 3 períodos breves favoráveis a deposição de turfa observado por camadas discretas de MO.The morphology of the Serra do Espinhaço Meridonal is associated with various tectonic processes. In combination with the prevalence of a quartzite lithology this caused the formation of a complex system of faults, fractures and folds that control the Quaternary sedimentation and drainage network. Impeded drainage cause hydromorphic environments in which organic matter (OM) may accumulate, causing the formation of peatlands. Based on the hypothesis that the formation of peatlands in this area is controlled by impeded drainage of quartzite structures, the aims of this thesis were (i) to study the relationship between morphology, stratigraphy and hydrology, (ii) to determine the influence of this relationship on the formation of peatlands, and (iii) to interpret this in the context of climatic changes in the Pleistocene and Holocene. This will be done by a spatial analysis of the physical environment of five watersheds. The watersheds were selected based on geomorphological patterns that favor peat formation, including quartzite plains, hanging valleys and elongated valleys flanked by gentle slopes. The configuration of the rocky basement will be determined with Ground Penetrating Radar (GPR), a compilation of geological maps of the area will be made, and the main geomorphological features will be examined using Geographic Information Systems (GIS) models. The chronology, stratigraphy and origin of OM were analyzed by C14 dating, particle size and isotopic fractionation, respectively. The results indicate that the peatlands are preferentially formed on rock types other than quartzite, which are occasionally located between the highly resistant quartzite rocks. Because this material is more susceptible to weathering, depressions were formed in which water tends to accumulate, thereby providing conditions that favor peat formation. However, GPR data showed that peatlands were also formed on quartzite rocks when the subsurface showed elongated valleys adapted to crashes and hanging valleys. Burried peat was found at some places, which was related to tectonic lineament patterns with an east-west direction. These tectonic lineament patterns partially controlled the drainage and sedimentation in the central part of the area. Variation in sedimentary processes (peat formation vs. mineral influx/erosion) was found to be strongly related to climatic changes in the Holocene and Pleistocene. At least six periods of climate change were observed: between 30.251 and 12.418 yr BP climate favored the deposition of OM, between 12,418 and 7890 yr BP erosion processes were more intense; between 7.890 - 3.280 yr BP a hot and humid climate favored peat formation, and the last 2.590 years the climate was similar to the current favorable with three brief periods of peat deposition were observed