Landscape and Climate Changes in Southeastern Amazonia: Comparison
Please note this is a comparison between Version 1 by Edilson Silva and Version 2 by Rita Xu.

The upland lakes (ULs) in Carajás, southeastern Amazonia, have been extensively studied with respect to their high-resolution structural geology, geomorphology, stratigraphy, multielement and isotope geochemistry, palynology and limnology.

Os lagos de terras altas (ULs) em Carajás, sudeste da Amazônia, têm sido extensivamente estudados no que diz respeito à sua geologia estrutural de alta resolução, geomorfologia, estratigrafia, geoquímica de multielementos e isótopos, palinologia e limnologia.

  • upland lakes
  • Carajás mountain range
  • landscape evolution

1.  Introductiçãon

TheOs upland lakegos de terras altas (ULs) in the Brazilian Amazon arena Amazônia brasileira são formas de relevo singular mid-es de média altitude (fromde 400 m toa 800 m) landforms formed over iron and ironformadas sobre crostas lateríticas de ferro e ferro-aluminous lateritic crusts as a result of cyclic tectonic, weathering and thsas como resultado de processos tectônicos cíclicos, intemperismo e erosional processes under tropical climate conditionão em condições climáticas tropicais [1][2][3][1,2,3]. ThEstese lakes are lagos são classified as active and inactive lake systems, the lattercados como sistemas lacustres ativos e inativos, corresponding to upland swamendo este último a pântanos de terras altas [4].
A deposição [4]. Thde sediment deposition in ULs is highly em ULs é altamente influenced by the natural and local chaiada pelas caracteristics of the catchment basinísticas naturais e locais da bacia hidrográfica, including theindo a geology, ia, a cobertura vegetation cover, primaryl, a productivity of thetividade primária da bacia central basin [5][6][7] [5,6,7] e a idande relative lake agea do lago [3]. DApespite thear da relativea homogeneity, the drainage basins in southeastern Amazoniadade, as bacias hidrográficas do sudeste amazônico apresentam locally present various lithotypes andmente vários litotipos e cenários geomorphological settingsfológicos. Consequently, they hold plant communities with difemente, eles mantêm comunidades vegetais com diferent structures andes estruturas e compositionções [8]. MAlém disso, oreover,s processos diagenetic processes have modifiedéticos modificaram a composição dos sediment compositionos [5]. All Todof these factors haves esses fatores têm controlled the geochemical andado as características geoquímicas e limnological characteristics of these ULs over timeógicas desses MSs ao longo do tempo [9][10][9,10]. Th
Os depósitos Qquaternary deposits in Amazonian ULs have difários em ULs amazônicos têm espessuras diferent thicknesses. Some display continuouses. Alguns apresentam sedimentation, asção contínua, como evidenced in thiado nas serras de Seis Lagos (northwestern Amazooeste da Amazônia), Maicuru/Maraconaí (central-northeastern Amazonia) ando-nordeste da Amazônia) e Carajás (southeastern Amazonia) mountain rangeudeste da Amazônia) [4,11,12,13,14,15,16,17,18]. As [4][11][12][13][14][15][16][17][18]. The investigationções conducted at theserealizadas nessas localities have allowed an evaluation of the effects of the lastdades permitiram avaliar os efeitos dos últimos períodos glacial ande interglacial periods onna Amazônia tropical Amazonia. ULs may become more similar to terrestrial. Os ULs podem se tornar mais semelhantes aos habitats during theterrestres durante o período negative watero de balance periodço hídrico produced by prolonged water zido pelo estress, which may affect the ecological attributes of water-e hídrico prolongado, o que pode afetar os atributos ecológicos da biota dependent biote da água [19][20][19,20]. InEm contrast, moree, ULs mais resilient ULs may act ases podem atuar como microrefuges for suchrrefúgios para esses organisms. Thus, both the physical and biological aspects, as well as their dynamic nature, must be carefully evaluated over shorter (annual toos. Assim, tanto os aspectos físicos quanto biológicos, bem como sua natureza dinâmica, devem ser cuidadosamente avaliados em escalas de tempo mais curtas (anuais a decadal) and longer (century to millennial) time scalesis) e mais longas (século a milenar).

Geologyia, Physiography andFisiografia e Climate

ThA área de study area is located in the eastern portion ofestudo está localizada na porção leste da Província de Carajás Province, southeastern Amazo, sudeste da Amazônia (Figure 1a 1), e and the geology isia é represented byada por: (1) Mesoarcheanséries tonalite–a-trondhjemite–a-granodioriteo mesoarqueano (TTG) series and e unidades granulitic units (íticas (Ortogranulito Xikrin-Cateté Orthogranulite) [21][22][36,37]; (2) NSeoarcheanquências metavoulcano-sedimentary sequencees neoarqueanas [23][38]; (3) NeRoarcheanchas intrusive as neoarqueanas [39] e corpocks [24] estratificand mafic–os máfico-ultramafic stratified bodieáficos [25][40]; (4) PaleoproterRozoicchas sedimentary rockes [26]; pand (5) Paleoproterozoic as [41]; e (5) intrusões anorogeênic intrusionas paleoproterozoicas [27][42].
Figurea 1. UMapper map with study area in the a superior com área de estudo no context of South America and Amazon Rainforest (green area: forest cover, red areo da América do Sul e Floresta Amazônica (área verde: cobertura florestal, áreas vermelhas: deforestation). Lower map with smatamento). Mapa inferior com legendas associated legends: geological map showing the main lithological units of thdas: mapa geológico mostrando as principais unidades litológicas da cordilheira de Carajás mountain range in the Brazilian Amazon. The studied lakes are located in the, na Amazônia brasileira. Os lagos estudados estão localizados nas crostas lateritic crusts in the Sul (active lakeíticas do Sul (lagos ativos: Três Irmãs, Amendoim, Violão; filled lakelagos cheios: R1, R2, R4, R5), Norte (filled lakelago cheio: Trilha da mata), Leste (active lakelago ativo: lagoa Serra LesteLSL), Tarzan (active lakelago ativo: Tarzan) ande Bocaína (filled lakelagos cheios: LB3, LB4) plateaus; Província de Carajás (RM + S-CC + CB: Rio Maria + Sapucaia + domínios Canaã dos Carajás + Bacia do Carajás).
TheO Cenozoicpaleoclima tropical paleoclimate has cenozoico tem favoredcido extensive weathering events in the regionos eventos de intemperismo na região, contributing to the development of theindo para o desenvolvimento das crostas lateritic crusts, which were mainlyíticas, que eram derived fromadas principalmente de rochas metavoulcano-sedimentary rockes, including the banded iron formationindo a formação de ferro em bandas (BIF) of thedo Supergrupo Itacaiúnas Supergroup [1][1]. TheOs ULs were formed according toMSs foram formados de acordo com eventos neotectonic and weathering events that affected the lateritic crustônicos e de intemperismo que afetaram as crostas lateríticas [1]. ThEssese lakes occur only at lagos ocorrem apenas em altitudes of between 600 andentre 600 e 800 m in the uppernos terrenos lateritic terrainíticos superiores (plateaus) of thnaltos) da serra de Carajás mountain range, which includes, que inclui Sul, Norte, Leste, Tarzan ande Bocaína (Figurea 1).

2. LakProcessos de Formation Prção do Lagocesses

The As crostas lateriític crusts of the Sul mountain range are displaced by sets of E–W faults that are as da cordilheira do Sul são deslocadas por conjuntos de falhas E-W que são responsible for the morphology of the plateaus, NW–SE normal faults to NE–SW fractures, and áveis pela morfologia dos planaltos, falhas normais NW-SE para fraturas NE-SW e falhas sinistral—normal fault-normais [3]. TheA dissolução partial dissolution of thecial da crosta lateritic crust ítica oriented by these fractures and faultada por essas fraturas e falhas formed karst-like features, such as caves, sinkholes and underground streamou características cársticas, como cavernas, sumidouros e córregos subterrâneos [1]. AUma series of fault reactivationérie de reativações de falhas promoted the collapse of blocks along theveu o colapso de blocos ao longo das falhas normal faults, which formed the shallow upland lakes.
This, que formaram os lagos rasos de terras altas. A dissolução parcial da crosta laterítica e o escoamento shallow-water seismicintenso, particularmente durante a estação chuvosa, favorecem o transects and their reflection porte e a deposição de sedimentos clásticos no lago [44]. Em alguns chasos, a sobrecaracteristics, as well as the sedimga da base dos lagos, juntamente com reativações de falhas, promoveu novos colapsos e aumentou o espaço de acomodação dos lagos [44]. Os transenct cores, allowed researchers toos sísmicos em águas rasas e suas características de reflexão, bem como os núcleos sedimentares, permitiram identify theicar a geometry of the seia das unidades sismostratigraphic unitáficas deposited in thadas nas ULs de Carajás ULs[3] [3] (Figurea 2). TheAs acoustic features arecaracterísticas acústicas estão associated with the morphometry and morphology of the bedrockdas à morfometria e morfologia do reflector, debris flows, synsedimentarytor do leito rochoso, fluxos de detritos, estruturas deformational structures, planecionais sinsedimentares, refletores plano-parallel reflectors and multipleelos e múltiplos reflectors from the watertores da interface água-substrate interface o (Figurea 2). TheA interface between the bottomentre os sediments and theos de fundo e a crosta lateritic crust is marked by a total acousticítica é marcada por uma reflection of the crust, whichxão acústica total da crosta, que produces strong-amplitude lake-bottom multiples (bedrock reflectors). The basal fine-grained deposits located near the main drainage inflows z múltiplos de fundo de lago de forte amplitude (refletores de rocha). Os depósitos basais de grão fino localizados perto das principais entradas de drenagem correspond to the fault-collapsed, basinwardem aos clinoformes de prograding clinoformação em direção à bacia colapsados por falhas related to thecionados aos ventiladores delta fans. Underflow . Os processes areos de subfluxo são responsible for carrying fine-grained particles toward the lakeáveis pelo transporte de partículas de grão fino em direção ao depocenterro do lago, interrupted byompidas por leitos siderite beds. The top deposits are related to massive. Os depósitos superiores estão relacionados à lama maciça aggradatcional and structureless mud with some scattered peat fragmente sem estrutura com alguns fragmentos de turfa dispersos (Figurea 2). ThiIss facies ano cria um arrangement thatjo que produces fining and thinning upward cycles, which might vary in thicknessz ciclos ascendentes de aletamento e desbaste, que podem variar em espessura depending on the rate of the accommodation spaceendo da taxa do espaço de acomodação.
Figurea 2. NW–SETransectos sísmicos longitudinal seismic transects showing the different observed morphologic levels,is NW-SE mostrando os diferentes níveis morfológicos observados, unidades depositional units, basement and multiple reflectors, and fault. The secionais, refletores basais e múltiplos e falha. A interpretação sismostratigraphic interpretation in the lower part of the figure. Upper figure (shallow seismic image), middle figure (seáfica na parte inferior da figura. Figura superior (imagem sísmica rasa), figura média (interpretação sismostratigraphic interpretation) and loweráfica) e figurea inferior (legends and location of the seismic profile in the lake bathymetryas e localização do perfil sísmico na batimetria do lago).

3. Geologia de Surface Geology and perfície e Geobotany of the Catchment Basinânica das Bacias Hidrográficas

The As crostas lateriític crusts of the study area are as da área de estudo são geneticallymente classified as structured (iron orecadas como crostas estruturadas (minério de ferro), detrital and Al-rich crustsíticas e ricas em Al [28][48] (Figurea 3). SCrostas estructured and detrital crusts were formed by theturadas e detríticas foram formadas pela lateritization of BIF and the weathering of the structured crustsção do BIF e pelo intemperismo das crostas estruturadas, respectively, and containamente, e contêm hematitea, magnetitea, goethite and secondarilya e, secundariamente, minerais de quartz and clay mineralso e argila [9]. TheEssase crusts are generally thick and more crostas são geralmente espessas e mais resistant tentes ao intemperismo modern weatheringo, forming only Petric Pando apenas plinthosols/Petroferric Asolos petrânicos/acrustox, which petroférricos, que dominate the higherm os níveis topographic levels. Conversely, the Al-rich crusts formed by theáficos mais altos. Por outro lado, as crostas ricas em Al formadas pela lateritization of mafic rocks are richer in clay ção de rochas máficas são mais ricas em minerals andis argilosos e gibbsitea, especially close to thmente perto do horizonte saprolite horizon. Additionally, they are lesólito. Além disso, são menos resistant to weathering and occur on lower quotas than structured and detrital crusts. Thus, these crusts mayentes ao intemperismo e ocorrem em cotas mais baixas do que crostas estruturadas e detríticas. Assim, essas crostas podem produce thicker soils (i.e.zir solos mais espessos (ou seja, Ferrasols/OxisolLatossolos).
Figure 3. (a,b) Digital elevation model (DEM) integrated with bathymetric data showing the western and eastern portions of the Serra Sul Plateau and the main lithotypes described in the catchment basins of active ULs. Aerial photograph of (c) Três Irmãs (TI1, TI2 and TI3), (d) Amendoim (AM) and Violão lakes (VL). (e,f) DEM showing the main lithotypes described in the catchment basins of filled ULs, also a detail (black arrow) for the direction of view of photo (e,f). (g,h) Aerial photograph of the filled ULs.
The detrital and structured crusts have some peculiar characteristics, including shallow, patchy and acidic soils, with low water retention and nutrient availability and high insolation and temperature [30][31][49,50], which allowed the widespread development of canga vegetation and hindered the colonization of tree species (Figure 3a–d), such as SDF and HETF [8][30][8,49]. This interpretation is supported by the high δ13C values of the canga vegetation compared to soils in neotropical forests, which are related to more pronounced water shortages in cangas than forests [32][51]. Mafic sills and dikes are predominant on the slopes of the Carajás mountain range and marginal to the Três Irmãs and Violão lakes, extending toward Amendoim Lake (Figure 3a–d). Palms and macrophytes occur extensively in filled lakes (Figure 3e–h). Moreover, macrophytes, especially Isoëtes cangae, which is a very rare and endemic species, are widely found at the bottom of Amendoim Lake at depths up to 7 m [33][52]. The dominant plant species of each physiognomy are described in Table 1.
Table 1. Main plant species of canga vegetation, SDF (semideciduous tropical dry forests) HETF (humid evergreen tropical forest) and filled lakes according to their based on [9][34][9,30], reviewed according to Carajás Flora Project [35][53].
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