Processos de superfície durante orogênese ativa: soerguimento e erosão da Serra Nevada de Santa Marta (Colômbia) em escalas múltiplas de tempo

Resumo

A formação das montanhas nos cinturões orogênicos é o resultado de mecanismos tectônicos que atuam numa litosfera com uma estrutura e reologia intrínsecas modificadas pelo clima. Apesar de modelos teóricos explorarem a ligação e interação entre tectônica e clima, decifrar o grau de controle exercido pelos mesmos na formação das montanhas se torna bastante difícil. A motivação desta proposta é identificar os controles principais no soerguimento e exumação recente na cadeia montanhosa costeira mais elevada do mundo, a Serra Nevada de Santa Marta (SNSM), Colômbia, cujos relevos topográfico e estrutural excedem ~ 9 km e ~ 15 km, respectivamente. Convergência obliqua e cisalhamento dextral ao longo do limite entre as placas Sul Americana e do Caribe tem configurado os Andes do Norte desde ~ 75Ma.. Apesar de estudos revelarem episódios chaves sobre a cinemática de estágios orogênicos antigos nesta margem, a idade e os mecanismos responsáveis pelo soerguimento recente da SNSM ainda são desconhecidos. Idades de esfriamento relativamente antigas (>15 Ma) embasadas em poucos dados e uma anomalia gravitacional positiva na área da SNSM sugerem que a Serra se encontra em um estágio imaturo de denudação, ou seja, que o empilhamento e o soerguimento recente das rochas superaram a magnitude da exumação, exemplificando um caso de estagio topográfico em desequilíbrio, provavelmente como resultado de um pulso orogênico recente. Tal desequilíbrio levanta uma questão fundamental sobre o mecanismo responsável pelo levantamento de rocha recente, uma vez que estudos sugerem que a formação da SNSM pode haver iniciado no Paleoceno. Este soerguimento recente tem modificado o clima local, a subsidência, o soterramento da matéria orgânica e, em geral, a evolução em longo prazo dos sistemas petrolíferos nas bacias adjacentes. Estudos preliminares desenvolvidos pelo pesquisador principal desta proposta mostram que, para as magnitudes de relevo topográfico local e declive do terreno observadas na SNSM, as taxas de erosão recentes devem ser altas - da ordem de até ~ 0.6 mm/yr. Tais taxas não podem ser extrapoladas ao passado por mais de ~ 2 My, uma vez que as idades de esfriamento antigas suportam uma magnitude máxima de exumação de ~ 1.5-2 km. Neste contexto, o nesta pesquisa se propõe caracterizar as taxas de denudação e erosão em escalas múltiplas de tempo, incluindo as taxas (i) recentes usando dados hidrológicos de descarrego de sedimentos, (ii) no Quaternário empregando isótopos cosmogênicos em sedimentos fluviais, e (iii) àquelas associadas a erosão numa escala de tempo ainda maior, com termocronologia detritica de baixa temperatura. As análises propostas em ~ 30 amostras de sedimentos fluviais, assim como análises morfométricos de suas respectivas bacias hidrográficas poderão auxiliar na compreensão da história erosiva, dos potenciais mecanismos de soerguimento tectônico, bem como, dos efeitos nos sistemas petrolíferos das bacias sedimentares adjacentes. O entendimento da idade de orogêneses é fundamental para compreender o papel da tectônica e da variabilidade climática - entre o flanco norte mais úmido e o flanco sul mais seco- na formação da SNSM. Além disso, conhecer as potenciais variações nas taxas de exumação permitirá entender o tempo de resposta dos processos erosivos perante a atividade tectônica. Numa perspectiva institucional, uma parte essencial da proposta é a implantação de um moderno laboratório para estudos termocronológicos de baixa temperatura aplicados tanto a pesquisas básicas quanto à exploração de petróleo e gás no IEE-USP. Também, esta proposta constituirá a base para a formação de um grupo de pesquisa em Orogênese Ativa e Processos de Superfície, uma linha de pesquisa pouco desenvolvida no Brasil e que tem sido o foco do pesquisador principal nos últimos 10 anos. Finalmente, o projeto pretende promover a cooperação e intercambio científico entre pesquisadores da USP e de instituições colaboradoras no exterior. (AU)