Sistemas deposicionais eólicos quaternários na costa centro-sul catarinense: relações com o nível do mar

O controle exercido pelo nível relativo do mar (NRM) na construção do registro estratigráfico tornou-se um paradigma da geologia sedimentar. Sob este paradigma, foi elaborado o modelo da estratigrafia de seqüências, que divide os depósitos sedimentares em unidades estratigráficas (seqüências deposicionais) separadas entre si por inconformidades (limite de seqüências) ou conformidades correlativas geradas durante fases com NRM em declínio. O caráter cíclico e global das variações do NRM confere elevada capacidade de correlação e previsão a este modelo. Concebido de início para interpretar o registro estratigráfico observado em seções sísmicas, ele foi depois aplicado, com adaptações, a afloramentos, testemunhos de sondagem e perfis de sondagens geofísicas. As parasseqüências, unidades básicas das seqüências deposicionais, variam conforme o sistema deposicional. Sua definição pressupõe o conhecimento de como as fácies sedimentares do sistema em questão se relacionam ao NRM. Neste contexto, insere-se o problema motivador deste estudo: a análise da correlação entre sistemas deposicionais eólicos costeiros e as variações do NRM durante o Quaternário. Se associados à queda de NRM, os sistemas eólicos costeiros quaternários seriam originados pelo retrabalhamento de sedimentos da plataforma expostos durante a regressão forçada. Se associados à elevação de NRM, resultariam da erosão costeira provocada pela transgressão. Na hipótese de NRM em declínio, a manutenção de sistemas eólicos por longo tempo é improvável, pois a exposição dos sedimentos da plataforma acima do nível de maré alta favorece sua estabilização por cimentação precoce ou pela vegetação. Há trabalhos que sugerem que o avanço de campos de dunas transgressivos em diversas partes do mundo é resultado da erosão costeira provocada pela subida de NRM ocorrida após a última glaciação (Würm). Uma compilação de idades de deposição de sedimentos eólicos costeiros de diferentes continentes corrobora esta suposição. Com base nisso, elegeu-se o aporte eólico induzido pela erosão costeira como hipótese fundamental deste estudo. A ascensão de NRM induz erosão costeira para restabelecer o perfil de equilíbrio da superfície deposicional. Para alguns autores, caso haja regime de ventos adequado, os sedimentos em desequilíbrio na antepraia são transportados também para o continente, podendo formar campos de dunas. Um novo equilíbrio é atingido com o término da fase de NRM ascendente e o esgotamento da fonte sedimentar eólica, o que favorece a estabilização do campo de dunas. Durante a queda de NRM, os depósitos eólicos são intemperizados e erodidos. Logo, episódios de acumulação eólica costeira induzidos por oscilações glacioeustáticas quaternárias equivalem, em termos genéticos, a seqüências deposicionais de quarta ordem (ciclicidade de milhares de anos). As seqüências eólicas seriam caracterizadas por uma fase inicial com aporte crescente e por uma fase final com aporte decrescente. Com o término da subida do NRM, ocorre esgotamento gradual da fonte de sedimentos eólicos. Desse modo, tem-se diminuição de aporte eólico e queda da taxa de acumulação. Conseqüentemente, verifica-se uma elevação do tempo de permanência dos sedimentos sob a ação dos processos deposicionais, o que favorece a ação e o registro de eventos com baixa freqüência de ocorrência. Os depósitos eólicos do litoral centro-sul catarinense foram subdivididos em duas \"seqüências deposicionais eólicas\" (seqüências eólicas 1 e 2), separadas entre si por uma inconformidade. A seqüência eólica 1, mais antiga, associa-se à elevação eustática do interglacial Riss-Würm e a seqüência eólica 2, mais jovem e ainda em atividade, à ascensão eustática posterior à glaciação Würm. Utilizaram-se idades TL/LOE para checar a cronologia das duas seqüências eólicas estabelecida pelo modelo teórico. Confirmou-se a existência de hiato deposicional entre elas e sua correspondência com as fases de NRM ascendente. Como decorrência do modelo apresentado, devem existir, no Brasil e em outras partes do mundo, depósitos eólicos correlatos às duas seqüências eólicas do litoral centro-sul catarinense. A relação entre aporte eólico e NRM serve de guia para a elaboração de modelos de fácies capazes de integrar os sistemas eólicos costeiros à estratigrafia de seqüências. A diminuição do aporte eólico favorece o registro de processos sedimentares com baixa freqüência de ocorrência. Uma das características do regime de ventos atuante no litoral centro-sul catarinense é a baixa freqüência de ocorrência de ventos com velocidades elevadas (acima de 10 m/s a 10 m de altura). Desta forma, a diminuição do aporte eólico seria representada, no registro sedimentar, pela presença de depósitos eólicos gerados por ventos com velocidades mais elevadas. Estes depósitos seriam caracterizados pelo aumento da concentração de minerais pesados e de grãos com diâmetro médio mais grosso que a média e pela diminuição da seleção granulométrica. Com base nessa premissa, a análise da variação das propriedades sedimentológicas ao longo da seqüência eólica 1 revelou tendência de diminuição do aporte para o topo. Nesta seqüência, não foram observadas tendências indicativas de aumento do aporte durante a fase inicial de desenvolvimento do sistema eólico. Isto pode ser explicado pela ausência de subsidência, o que teria desfavorecido a preservação dos depósitos gerados na fase inicial. De maneira inversa, a seqüência eólica 2 apresentou uma tendência de aumento de aporte rumo ao topo. A ausência de registro da fase final de evolução do sistema eólico, caracterizada por declínio de aporte, estaria ligada ao fato de esta seqüência encontrar-se atualmente ainda em atividade, devido à defasagem entre a elevação do NRM e o restabelecimento do perfil de equilíbrio da superfície deposicional. A análise da variação das propriedades sedimentológicas, medidas ao longo de seções verticais pode ser utilizada como instrumento de correlação entre sucessões eólicas, as quais muitas vezes mostram-se faciologicamente homogêneas.The control exerced by relative sea level (RSL) on the filling of sedimentary basins became a sedimentary geology paradigm. This paradigm is the fundamental principle of the sequence stratigraphy model which is characterized by the subdivision of sedimentary deposits in stratigraphical units (depositional sequences) separated by unconformities (sequence limits) or correlative conformities developed during RSL fall. The cyclic and global character of RSL (considering that RSL reflects eustasy) explains the high capacity of prediction and correlation of the model. The sequence stratigraphy model was originally developed to interpret and subdivide sedimentary deposits in seismic sections. Later, it was adapted to outcrops, cores and well log data. The parassequences are the building units of the depositional sequences. They change according to the depositional systems. Therefore, parassequences definition depends of the knowledge of how facies of a specific depositional system change in response to RSL variation. This context characterizes the problem that justify this dissertation: to analyze the correspondence between Quaternary coastal eolian depositional systems and RSL changes. When associated to RSL fall, the Quaternary coastal eolian systems would be originated by reworking of sediments exposed on the shelf during a forced regression. When associated to RSL rise, coastal eolian systems would be fed by sediments derived from the coastal erosion occurred during transgression. In the RSL fall hypothesis, the maintenance of eolian systems is not likely, because the exposition of sediments above the high tide level favors its stabilization by vegetation or early cementation. There are studies that suggest the global formation of transgressive dunefields as a result of coastal erosion caused by RSL rise subsequent to the last glaciation (Würm). This supposition is confirmed by the depositional ages of dunefields in different parts of the world. Thus, the eolian supply induced by RSL rise was chosed as the fundamental principle of this dissertation. The RSL rise induces coastal erosion to restore the depositional surface equilibrium profile. In the presence of an adequate wind pattern, the sediments in disequilibrium in the foreshore are transported to the continent and can generate a dunefield. A new equilibrium is reached with the end of RSL rise and the exhaustion of the eolian sedimentary source. This fact favors dunefield stabilization. During RSL fall there are wheathering and erosion of the eolian deposits. Therefore, in a genetic sense, episodes of coastal eolian accumulation induced by Quaternary glacioeustatic oscilations correspond to the fourth order depositional sequences (periodicity of a hundred thousand years). The \"eolian sequences\" would be characterized by an initial phase with crescent eolian sedimentary supply and a final phase with decreasing supply. When the RSL rise cease, there is gradual exhaustion of the eolian sedimentary source. In this way, the eolian supply and the eolian accumulation rate decrease. Consequently, the reworking of the eolian sediments increase. This favors the action and recording of less frequent sedimentary process because the sediments stay during a more long time on surface. The Quaternary coastal eolian deposits of southern Brazil (Laguna and Imbituba, Santa Catarina) were divided in two \"depositional eolian sequences\" (eolian sequences 1 and 2). These sequences are separated by an unconformity. The eolian sequence 1 (older) was associated to the eustatic rise of the Riss-Würm interglacial period. The eolian sequence 2 (younger) is active nowadays and it was related to the eustatic rise occurred after the Wurm glaciation. Thermoluminescence (TL) and optical simulated luminescence (OSL) ages were utilized to check the cronology of the eolian sequences 1 and 2. The existence of a depositional hiatuses between the two eolian sequences and the correspondence between eolian accumulation and periods of RSL rise was confirmed by the obtained TL and OSL ages. Eolian units equivalent to the eolian sequences described in Santa Catarina should exist in Brazil and in other parts of the world. This is a consequence of the presented model. The supposed relation between coastal eolian supply and RSL can be used as a guide for elaboration of a coastal eolian facies model coherent with the sequence stratigraphy. The decrease of eolian supply favors the recording of less frequent sedimentary process. The low frequency of occurrence of winds with high velocity (up to 10 m/s at the height of 10 m) is a characteristic of the wind climate in Santa Catarina coast. Thus, the decrease of eolian supply would be showed, in the sedimentary recording, by the presence of eolian deposits generated by winds with a relative high velocity. This deposits would be characterized by increase of heavy mineral concentration and grain size and by decrease of sorting. Considering these hypothesis, the analysis of the sedimentological properties variation shows a tendency of upward decreasing eolian supply in the eolian sequence 1. The initial tendency of upward increasing eolian supply was not observed in this sequence. This can be explained by the absence of subsidence which is necessary for the preservation of the initial phase deposits. Otherwise, the eolian sequence 2 showed a tendency of eolian supply increasing to the top. This indicates that the final phase (eolian supply decreasing) of eolian sequence 2 was not started yet. The analysis of sedimentological properties variation, measured along vertical succession, can be utilized as a correlation criterion between eolian units