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.
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.
1. Introduçãction
Os
The upla
gos de terras altand lakes (ULs)
na Amazônia brasileira são formas de relevoin the Brazilian Amazon are singular
es de média a mid-altitude (
defrom 400 m
ato 800 m)
formadas sobre crostas lateríticas de ferro e ferrolandforms formed over iron and iron-alumino
sas comous lateritic crusts as a result
ado de processos tectônicos cíclicos, intemperismo of cyclic tectonic, weathering and the eros
ão em condições climáticas tropicaiional processes under tropical climate conditions
[1,2,3][1][2][3].
EThes
tes lagos sãoe lakes are classifi
cados como sistemas lacustres ativos e inativos,ed as active and inactive lake systems, the latter correspond
endo este último a pântanos de terras altaing to upland swamps
[4].
A d
The
posição de sediment
os em ULs é altamente deposition in ULs is highly influenc
iada pelas ced by the natural and local character
ísticas naturais e locais da bacia hidrográficaistics of the catchment basin, inclu
indo ading the geolog
ia, a cobertura vegetal, ay, vegetation cover, primary produ
tividade primária da bacia cctivity of the central
[5,6,7]basin e[5][6][7] a
ind
ade relativ
a do lagoe lake age [3].
ADesp
esar daite the relativ
ae homogenei
dade, as bacias hidrográficas do sudeste amazônico apresentamty, the drainage basins in southeastern Amazonia local
mente vários litotipos e cenáriosly present various lithotypes and geomor
fológicophological settings. Consequent
emente, eles mantêm comunidades vegetais com dily, they hold plant communities with different
es estruturas e structures and composi
çõetions
[8].
Além dissMo
, os processosreover, diagen
éticos etic processes have modifi
caram a composição dosed sediment
os composition [5].
TAll o
dos esses fatores têmf these factors have control
ado as características geoquímicas eled the geochemical and limnol
ógicas desses MSs ao longo do tempoogical characteristics of these ULs over time [9,10][9][10].
Os d
The
pósitos qQuatern
ários em ULs amazônicos têm espessuras diary deposits in Amazonian ULs have different
es. Alguns apresentam thicknesses. Some display continuous sedimenta
ção contínua, comotion, as evidenc
iado nas serras de ed in the Seis Lagos (nor
oeste da Amazôthwestern Amazonia), Maicuru/Maraconaí (centr
o-nordeste da Amazônia) eal-northeastern Amazonia) and Carajás (s
udeste da Amazônia) [4,11,12,13,14,15,16,17,18]outheastern Amazonia) mountain ranges [4][11][12][13][14][15][16][17][18].
AsThe investiga
ções realizadas nessastions conducted at these locali
dades permitiram avaliar os efeitos dos últimos períodosties have allowed an evaluation of the effects of the last glacial
eand interglacial
na Amazôniaperiods on tropical
. Os ULs podem se tornar mais semelhantes aos Amazonia. ULs may become more similar to terrestrial habitats
terrestres durante o período during the negativ
o dee water balan
ço hídricoce period produ
zido pelo eced by prolonged water stress
e hídrico prolongado, o que pode afetar os atributos ecológicos da biota , which may affect the ecological attributes of water-dependent
e d biota
água [19,20][19][20].
EmIn contrast
e, ULs mais, more resilient
es podem atuar como microrrefúgios para esses ULs may act as microrefuges for such organism
os. Assim, tanto os aspectos físicos quanto biológicos, bem como sua natureza dinâmica, devem ser cuidadosamente avaliados em escalas de tempo mais curtas (anuais as. Thus, both the physical and biological aspects, as well as their dynamic nature, must be carefully evaluated over shorter (annual to decada
is) e mais longas (século a milenar)l) and longer (century to millennial) time scales.
Geologiay, FiPhysiografia e phy and Climate
A árThe
a de estudo está localizada na porção leste da Província de study area is located in the eastern portion of Carajás
, sudeste da Amazô Province, southeastern Amazonia (
Figura 1e 1),
and the
a geolog
ia é y is represent
ada pored by: (1)
sériesMesoarchean tonalit
a-e–trondhjemit
a-e–granodiorit
o mesoarqueanoe (TTG)
e unidadesseries and granul
íticas (Ortogranulito itic units (Xikrin-Cateté
Orthogranulite)
[36,37][21][22]; (2)
SNe
quênciasoarchean metav
uolcano-sedimentar
es neoarqueanay sequences
[38][23]; (3)
RNeo
chasarchean intrusiv
as neoarqueanas [39] e coe r
po
scks [24] estra
tificados máfico-nd mafic–ultram
áficoafic stratified bodies
[40][25]; (4)
RPaleoproterozo
chasic sedimentar
ey rocks
p[26]; and (5) Paleoproterozoic
as [41]; e (5) intrusões anorog
êenic
as paleoproterozoica intrusions
[42][27].
Figurae 1. MaUpa superior com área de estudo noper map with study area in the contexto da América do Sul e Floresta Amazônica (área verde: cobertura florestal, áreas vermelh of South America and Amazon Rainforest (green area: forest cover, red areas: desmatamento). Mapa inferior com legendasforestation). Lower map with associadas: mapa geológico mostrando as principais unidades litológicas da cordilheira de ted legends: geological map showing the main lithological units of the Carajás, na Amazônia brasileira. Os lagos estudados estão localizados nas crostas mountain range in the Brazilian Amazon. The studied lakes are located in the lateríticas doitic crusts in the Sul (lagos ativoactive lakes: Três Irmãs, Amendoim, Violão; lagos cheiofilled lakes: R1, R2, R4, R5), Norte (lago cheiofilled lake: Trilha da mata), Leste (lago ativoactive lake: lagoa Serra Leste – —LSL), Tarzan (lago ativoactive lake: Tarzan) eand Bocaína (lagos cheiofilled lakes: LB3, LB4); Província de Carajás (RM + S-CC + CB: Rio Maria + Sapucaia + domínios Canaã dos Carajás + Bacia do Carajás) plateaus.
OThe paleoclimaCenozoic tropical
cenozoico tempaleoclimate has favore
cidod extens
osive weathering event
os de intemperismo na regiãos in the region, contribu
indo para o desenvolvimento das crostasting to the development of the later
íticas, que eramitic crusts, which were mainly deriv
adas principalmente de rochased from metav
uolcano-sedimenta
rery rocks, inclu
indo a formação de ferro em bandasding the banded iron formation (BIF)
do Supergrupoof the Itacaiúnas
[1]Supergroup [1].
OsThe MSs foram formados de acordo com eventosULs were formed according to neotect
ônicos e de intemperismo que afetaram as crostasonic and weathering events that affected the later
íticaitic crusts
[1].
EThes
ses lagos ocorrem apenas em e lakes occur only at altitudes
entre 600 eof between 600 and 800 m
nos terrenosin the upper later
íticos superioreitic terrains (pla
naltos) da serra deteaus) of the Carajás
, que inclui mountain range, which includes Sul, Norte, Leste, Tarzan
eand Bocaína (
Figurae 1).
2. ProcLakessos de Formação do Lago
As Formation Processes
The crostas later
íticas da cordilheira do Sul são deslocadas por conjuntos de falhas E-W que são itic crusts of the Sul mountain range are displaced by sets of E–W faults that are respons
áveis pela morfologia dos planaltos, falhas normais NW-SE para fraturas NE-SW e falhasible for the morphology of the plateaus, NW–SE normal faults to NE–SW fractures, and sinistral
-normai—normal faults
[3].
AThe partial dissolu
ção parcial da crostation of the later
íticaitic crust orient
ada por essas fraturas e falhaed by these fractures and faults form
ou características cársticas, como cavernas, sumidouros e córregos subterrâneoed karst-like features, such as caves, sinkholes and underground streams
[1].
UmaA s
érie de reativações de falhas promoveu o colapso de blocos ao longo das falhaseries of fault reactivations promoted the collapse of blocks along the norma
is, que formaram os lagos rasos de terras altas. A dissolução parcial dal faults, which formed the shallow upland lakes.
The cros
ta laterítica e o escoamento intenso, particularmente durante a estação chuvosa, favorecem o transporte e a deposição de sedimentos clásticos no lago [44]. Em hallow-water seismic transects and their reflection chara
lguncteris
casos, a sobrecarga da base dos lagos, juntamente com reativações de falhas, promoveu novos colapsos e aumentou o espaço de acomodação dos lagos [44].
Os transtics, as well as the sediment cores, allowe
ctosd sísmicos em águas rasas e suas características de reflexão, bem como os núcleos sedimentares, permitiramresearchers to identif
icar ay the geometr
ia das unidades sy of the seismostratigr
áficaaphic units deposit
adas nas ULs ded in the Carajás
[3]ULs [3] (
Figurae 2).
AsThe características acústicas estãoacoustic features are associa
das à morfometria e morfologia doted with the morphometry and morphology of the bedrock refle
tor do leito rochoso, fluxos de detritos, estruturasctor, debris flows, synsedimentary deforma
cionais sinsedimentares, refletores planotional structures, plane-paral
elos e múltiploslel reflectors and multiple refle
tores da interface águactors from the water-substrat
oe interface (
Figurae 2).
AThe interface
entre osbetween the bottom sediment
os de fundo e a crosta laterítica é marcada por umas and the lateritic crust is marked by a total acoustic refle
xão acústica total da crosta, quection of the crust, which produ
z múltiplos de fundo de lago de forte amplitude (refletores de rocha). Os depósitos basais de grão fino localizados perto das principais entradas de drenagemces strong-amplitude lake-bottom multiples (bedrock reflectors). The basal fine-grained deposits located near the main drainage inflows correspond
em aos clinoformes de to the fault-collapsed, basinward prograd
ação em direção à bacia colapsados por falhaing clinoforms rela
cionados aos ventiladorested to the delta
. Os fans. Underflow process
os de subfluxo são es are respons
áveis pelo transporte de partículas de grão fino em direção ao ible for carrying fine-grained particles toward the lake depocent
ro do lagoer, interr
ompidas por leitos supted by siderite
. Os depósitos superiores estão relacionados à lama maciça beds. The top deposits are related to massive aggrada
ctional
e sem estrutura com algunsand structureless mud with some scattered peat fragment
os de turfa dispersos s (
Figurae 2).
IsThis
o cria um arranjo que facies an arrangement that produ
z ciclos ascendentes de aletamento e desbaste, que podem variar em espessuraces fining and thinning upward cycles, which might vary in thickness depend
endo da taxa do espaço de acomodaçãoing on the rate of the accommodation space.
Figurae 2. TransectosNW–SE sísmicos longitudinais NW-SE mostrando os diferentes níveis morfológicos observados, unidades deposicionais, refletores basais e múltiplos e falha. A interpretação sl seismic transects showing the different observed morphologic levels, depositional units, basement and multiple reflectors, and fault. The seismostratigráfica na parte inferior da figura. Figura superior (imagem sísmica rasa), figura média (interpretação saphic interpretation in the lower part of the figure. Upper figure (shallow seismic image), middle figure (seismostratigráfica) eaphic interpretation) and lower figura inferiore (legendas e localização do perfil sísmico na batimetria do lagos and location of the seismic profile in the lake bathymetry).
3. Surface Geologia de Superfície e y and Geobotânica das Bacias Hidrográficaany of the Catchment Basins
As
The crostas later
íticas da área de estudo sãoitic crusts of the study area are genetica
mentelly classifi
cadas como crostas estruturadas (minério de ferroed as structured (iron ore), detr
íticas e ricaital and Al-rich crusts
em[28] Al [48] (
Figurae 3).
Crostas esStru
turadas e detríticas foram formadas pelactured and detrital crusts were formed by the lateritiza
ção do BIF e pelo intemperismo das crostas estruturadation of BIF and the weathering of the structured crusts, respectiv
amente, e contêmely, and contain hematit
ae, magnetit
ae, goethit
a e, secundariamente, minerais de e and secondarily quartz
o e argila and clay minerals [9].
EThes
sas crostas são geralmente espessas e mais e crusts are generally thick and more resist
entes ao intemperismo modernoant to modern weathering, form
ando apenas ping only Petric Plinthos
solos petrânicos/aols/Petroferric Acrustox
petroférricos, que , which domina
m os níveiste the higher topogr
áficos mais altos. Por outro lado, as crostas ricas em Al formadas pelaaphic levels. Conversely, the Al-rich crusts formed by the lateritiza
ção de rochas máficas são mais ricas em minerais argilosos e tion of mafic rocks are richer in clay minerals and gibbsit
ae, especia
lmente perto do horizontlly close to the sapr
ólito. Além disso, são menoolite horizon. Additionally, they are less resist
entes ao intemperismo e ocorrem em cotas mais baixas do que crostas estruturadas e detríticas. Assim, essas crostas podemant to weathering and occur on lower quotas than structured and detrital crusts. Thus, these crusts may produ
zir solos mais espessos (ou sejace thicker soils (i.e., Ferrasols/
LatossoloOxisols).
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
[49[30][31],
50], which allowed the widespread development of canga vegetation and hindered the colonization of tree species (
Figure 3a–d), such as SDF and HETF
[8,49][8][30]. This interpretation is supported by the high δ
13C values of the canga vegetation compared to soils in neotropical forests, which are related to more pronounced water shortages in cangas than forests
[51][32]. 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
[52][33]. 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[9][34],
30], reviewed according to Carajás Flora Project
[53][35].