Geological-geomorphological analysis of the northwest region of São Sebastião Island, São Paulo, Brazil: basic and intermediate Mesozoic dikes as morphogenetic determinants

Na Ilha de São Sebastião (SP), a diversidade geomorfológica está diretamente associada às distintas unidades geológicas, como embasamento pré-cambriano granito-gnáissico e intrusões mesozoicas representadas por dois principais conjuntos: rochas toleíticas vinculadas ao rifteamento do Atlântico Sul (Eocretáceo — aprox. 130 Ma) e magmatismo alcalino (Neocretáceo — aprox. 70 Ma) da plataforma meridional brasileira. O objetivo deste trabalho foi analisar as características e propriedades litoestruturais dos diques básicos e intermediários intrudidos nos granitoides da porção noroeste da referida ilha, correlacionando-os aos distintos padrões de relevo, ou seja, feições positivas, como as cristas alongadas mais resistentes ao intemperismo e erosão, e feições negativas menos resistentes, como os vales encaixados. Por meio de medições de campo, análise petrográfica e geoprocessamento, constatou-se que a composição mineralógica e o padrão de fraturamento do embasamento e dos diques, bem como a espessura destes, são os principais fatores responsáveis pelas diferentes respostas aos processos superficiais. Os diques que condicionam as drenagens são representados por diabásios de textura variada, apresentando minerais máficos (clinopiroxênio e olivina) e plagioclásio cálcico (labradorita). Essa mineralogia se mostra mais susceptível quando comparada àquela presente nos diques associados às cristas alongadas, representados por andesitos porfiríticos, com menor proporção de minerais máficos, além de o plagioclásio presente ser predominantemente de composição sódica (oligoclásio). Verificou-se ainda que os diques de diabásio são menos espessos e têm maior densidade de fraturamento. As unidades geológicas presentes na área de estudo foram classificadas da mais suscetível a mais resistente aos processos exógenos, da seguinte maneira: diques de diabásio, embasamento granito-gnáissico e diques andesíticos.In São Sebastião Island (SP), geomorphological diversity is directly associated with distinct geological units, such as granite-gneiss precambrian basement and Mesozoic intrusions represented by two main sets: tholeiitic rocks connected to the South Atlantic rift (Eocretaceous — approx. 130 Ma) and alkaline magmatism (Neocretaceous — approx. 70 Ma) from the Brazilian southern shelf. The aim of this work is to analyze the lithostructural characteristics and properties of the basic and intermediate dykes intruded in the granitoids of the northwestern part of the island, correlating them to the different geomorphological patterns, that is, positive features such as the elongated crests more resistant to weathering and erosion, and less resilient negative features such as the embedded valleys. It was observed, through field measurements, petrographic analysis and geoprocessing, that the mineralogical composition and fracture pattern of the basement and dikes, as well as their thickness, are the main factors responsible for the different responses to the superficial processes. The dykes associated to drainage are represented by diabase of varied texture, presenting mafic minerals (clinopyroxene and olivine) and calcium plagioclase (labradorite). Such mineralogy is more susceptible when compared to that present in the dykes in the elongated ridges, represented by porphyritic andesites with lower proportion of mafic minerals, in addition to the plagioclase being predominantly of sodium (oligoclase) composition. Diabase dikes are less thick and have higher fracture density. The geological units that occur in the study area are classified according to their susceptibility to exogenous processes, from the most susceptible to the most resistant one, as follows: diabase dikes, granite-gneiss basement, and andesitic dikes

Assessment of landslides susceptibility in Serra do Mar by application of physiographic compartmentalization

A área de estudo localiza-se nos municípios de Caraguatatuba e São Sebastião, litoral norte do Estado de São Paulo, e apresenta alto potencial para ocorrência de escorregamentos, pois está localizada no domínio da Serra do Mar, com relevo escarpado associado ao alto índice pluviométrico da região. Desse modo, análises voltadas ao reconhecimento e maior compreensão dos fatores condicionantes e dos fenômenos naturais, como os escorregamentos, são de grande importância para que possam ser evitados danos e riscos a partir da previsão de tais fenômenos. O objetivo desta pesquisa foi avaliar a suscetibilidade a escorregamento pela aplicação da compartimentação fisiográfica na região que abrange parte dos municípios de Caraguatatuba e São Sebastião (SP). Para alcançar tais objetivos, foram utilizadas técnicas de fotoanálise e fotointerpretação de imagens aéreas que proporcionaram a divisão da área em unidades menores, de acordo com características fisiográficas semelhantes, que favoreceram a escolha de fatores condicionantes à ocorrência de escorregamentos. Além disso, também foram utilizados inventários de cicatrizes de escorregamentos em dois períodos distintos (1976 e 2011). A associação do mapa de cicatrizes de escorregamentos com a análise da compartimentação fisiográfica foi fundamental para a elaboração desta pesquisa, pois validou as informações adquiridas pela compartimentação e determinou os pesos dos fatores condicionantes na elaboração do mapa de suscetibilidade. Os resultados mostraram que, entre as 16 unidades fisiográficas, as com alta suscetibilidade — IV, V, VI, VIII, IX e XII — apresentaram declividade predominantemente alta (> 30º), grande amplitude local (acima de 300 m) e rochas de composição gnáissicas e migmatitos.The study area is in Caraguatatuba and São Sebastião municipalities, in the north coast of the state of São Paulo, Brazil. The area presents high potential for landslides occurrence because it is in the domain of Serra do Mar, with steep relief associated with the high rainfall index of the region. Thus, analyzes aimed at the recognition and greater understanding of conditioning factors and natural phenomenon, such as landslides, are of great importance in avoiding damages and risks from the prediction of such phenomenon. The aim of this research is to assess the susceptibility to landslides through the application of physiographic compartmentalization of the coast and mountain region of Caraguatatuba and São Sebastião municipalities, in the State of São Paulo, Brazil. For this, photoanalysis techniques and photointerpretation of aerial images were used, which allowed the division of the area into smaller units, according to similar physiographic characteristics, which favored the choice of factors conditioning the occurrence of landslides. In addition, landslide scars maps were also used in two different periods (1976 and 2011). The association of the landslides scars map with the physiographic compartmentalization analysis was fundamental for the elaboration of this research, since it validated the information acquired by the compartmentalization and determined the weights of the conditioning factors in the susceptibility map. The results showed that, among sixteen units, the physiographic units with high susceptibility — IV, V, VI, VIII, IX and XII — exhibited a predominantly high slope (> 30º), a large local amplitude (over 300 m) and gneisses and migmatites rocks

Geographic boundaries delimitation proposal for highways Environmental Impact Studies: approaching dynamic surficial process

The aim of this paper is to evaluate the geographic boundaries (“influenced and study areas”) delimitation criteria on highways Environmental Impact Studies (EIS), focusing on the physic environment associated with dynamic surficial process. Means to achieve, it was analyzed four environmental licenses proceedings of Tamoios’ highway, located in north coast of São Paulo State in Brazil. Outcomes show that this split of the environmental licenses proceedings into four EIS in a short time does not enable the whole feasibility assessment, including the geographic boundaries delimitation. There was not a discussion about the criteria used to define these areas, so it is not possible to understand the proposed limits, especially because they are land bands nearby the linear construction. In addition, the limitation did not examine physic and biotic environment and socioeconomic components. As a suggestion, the delimitation criteria of the closest geographic boundaries (ADA) must use dynamic surficial process information and geomorphologic, geology, pedology and geotechnics components. Likewise, the proposal is to restrict the larger geographic boundaries to watershed limits for linear projects. Another important topic is to discuss the delimitation issue during the EIS scope, just before the environmental license begin. O objetivo deste artigo foi avaliar os critérios de delimitação de áreas de estudo e de influência em Estudos de Impacto Ambiental (EIAs) de rodovias, com foco em componentes do meio físico associados aos processos de dinâmica superficial. Foram analisados os quatro processos de licenciamento ambiental da Rodovia dos Tamoios, localizada no litoral norte do estado de São Paulo. Os resultados demonstraram que o desmembramento e o licenciamento de um mesmo empreendimento em diferentes EIAs e Relatórios de Impacto Ambiental (Rima) em processos distintos em períodos de tempo curtos dificultam a avaliação integrada da viabilidade ambiental do empreendimento, inclusive a própria delimitação das áreas de estudo e de influência. Pode-se concluir, ainda, que não houve discussão sobre os critérios usados para estabelecer essas áreas nos EIAs analisados, inclusive nos próprios Termos de Referência, impossibilitando compreender como se chegou aos limites propostos, especialmente quando se trata de faixas fixas ao longo do traçado do empreendimento; verificou-se que essas porções não foram definidas de acordo com os diferentes componentes dos meios físico, biótico e socioeconômico. Como proposta, recomenda-se que os processos de dinâmica superficial sejam usados como os critérios básicos para delimitação das áreas de influência, principalmente da Área Diretamente Afetada (ADA), para os componentes de Geomorfologia, Geologia, Pedologia e Geotecnia. E que em estudos de empreendimentos lineares em ambientes os diferentes relevos e as bacias hidrográficas sejam as unidades de gerenciamento territorial usadas para desenvolvimento dos estudos, pelo menos no que se refere à Área de Influência Indireta (AII) e à Área de Influência Direta (AID). Outro ponto importante é que a discussão sobre os limites das áreas de estudo e de influência dos empreendimentos se inicie durante a elaboração dos estudos e dos projetos anteriores ao licenciamento ambiental

Análise da influência de atributos fisiográficos e morfométricos na definição da suscetibilidade de bacias hidrográficas à ocorrência de corridas de massa

A Serra do Mar paulista, nos últimos 50 anos, passou por uma série de eventos pluviométricos intensos, que ocasionaram acidentes diversos relacionados a processos de dinâmica superficial, com consequências sociais, econômicas e ambientais catastróficas, principalmente nos municípios de Cubatão, São Sebastião e Caraguatatuba. Em 1967, ocorreu, entre Caraguatatuba e São Sebastião, um dos eventos mais excepcionais de escorregamentos generalizados associados a corridas já registrados no país. O objetivo do trabalho foi analisar atributos fisiográficos e morfométricos em relação à potencialidade de bacias hidrográficas à ocorrência de corridas de massa, na Serra do Mar do litoral norte do Estado de São Paulo. A área de estudo foi dividida em 13 unidades fisiográficas, abrangendo compartimentos de planícies; escarpas da Serra do Mar e espigões digitados; relevo de morros rebaixados e soerguidos pela Falha Camburu; relevos montanhosos e de morros com diferentes características no Planalto de Juqueriquerê; Planalto de Paraitinga na borda das escarpas da Serra do Mar; e morros, morrotes e colinas isoladas. Os resultados demonstraram que bacias hidrográficas localizadas em porções escarpadas, com alta declividade e forte estruturação das drenagens por fraturas/falhas, com vales encaixados, como a unidade fisiográfica II, apresentam maiores valores para os parâmetros morfométricos, indicando maior potencialidade à ocorrência de corridas. Portanto, a compartimentação fisiográfica e a análise dos parâmetros morfométricos possibilitaram a avaliação integrada de diferentes atributos do meio físico em relação à suscetibilidade de bacias hidrográficas à ocorrência de corridas, demonstrando que o controle estrutural na evolução geomorfológica dessas bacias é um fator fundamental tanto na distribuição de encostas com direções favoráveis à ocorrência de escorregamentos como nos resultados dos parâmetros morfométricos.Serra do Mar mountain range in state of São Paulo, Brazil, in the last 50 years, suffered a series of intense rainfall events that provoked many accidents related to superficial dynamic processes, with catastrophic social, economic and environmental consequences, especially in the cities of Cubatão, São Sebastião and Caraguatatuba. In 1967, in Caraguatatuba and São Sebastião municipalities regions, one of the most incredible landslides associated to movements already registered in Brazil occurred. In this way, the objective of the present research was to analyze the physiographic and morphometric attributes in relation to the river basins potentiality to the occurrence of mass movements, in the Serra do Mar of the north coast of São Paulo State. The studied area was divided in 13 physiographic units, involving plain compartmentalization; Serra do Mar cliffs and spikes; hills relief recessed by Camburu Fail; hilly terrain and terrain with hill with different characteristics in the Juqueriquerê Plateau; Paraitinga Plateau in the border of Serra do Mar cliffs; and hills and isolated hills. The results showed that river basins located in escarped portions, with high declivity and strong drained structure by fails, with valleys enclosed by mountains, like the physiographic unit II, present higher values to the morphometric parameters, which indicated higher potentiality to occurrence of mass movements. Therefore, the physiographic compartmentalization and the morphometric parameters analysis made possible the integrated evaluation of different physical environment attributes in relation to the susceptibility of river basins to the occurrence of mass movements, suggesting that the structural control of geomorphological evolution of these basins is a fundamental factor in both slope distribution with favorable directions to the slides occurrence and the  orphometric parameters results

Unraveling the origin of the Parna?ba Basin : testing the rift to sag hypothesis using a multi-proxy provenance analysis.

Syneclises are long-lived sedimentary basins characterized by complex subsidence and erosion histories. The premise that these geotectonic units evolve from initial rifting processes following thermal (or flexural) subsidence is widespread in the geologic sciences and, to this day, remains a controversial issue. Seeking to test this hypothesis, we proceeded a novel multi-proxy provenance study aiming to identify differences (and/or similarities) in the sedimentary signal and source areas of the Jaibaras (rift) and Parna?ba (sag) basins. We conducted a detailed analysis of trace elements geochemistry of detrital rutile grains, macroscopic gravel composition and paleocurrents from the sedimentary deposits of the Apraz?vel Formation (Ediacaran - Cambrian, top of Jaibaras Basin) and the Ipu Formation (Ordovician, basal unit of Parna?ba Basin). Our data reveal that important changes in source areas occurred between the end of the rifting and the beginning of the sag phase, reinforcing the hypothesis that the evolution of the Jaibaras and Parna?ba basins were not genetically related. Our results demonstrate that conglomerates of the rift sequence are predominantly composed of volcanic, sedimentary, and metamorphic angular to sub-angular clasts, pointing to diverse, nearby source areas. Contrastingly, conglomerates of the initial sag sequence have greater sedimentary maturity, with dominant rounded vein quartz clasts and other minor source contributions, which suggest distant source areas, showing a consistent paleocurrent direction towards NW. Indeed, the detrital rutile trace elements geochemistry demonstrates that the source areas of these two units were distinct, revealing an important decrease in the input of granulite facies and metamafic grains in the sag basin comparing with the rift succession. In conclusion, as well as paleomagnetic and geochronological studies, the provenance methods using a multi-proxy approach proved to be an effective and powerful technique for distinguishing modifications in the sedimentary signal between rift-to-sag sequences

A Step towards Integrating CMORPH Precipitation Estimation with Rain Gauge Measurements

Accurate daily rainfall estimation is required in several applications such as in hydrology, hydrometeorology, water resources management, geomorphology, civil protection, and agriculture, among others. CMORPH daily rainfall estimations were integrated with rain gauge measurements in Brazil between 2000 and 2015, in order to reduce daily rainfall estimation errors by means of the statistical objective analysis scheme (SOAS). Early comparisons indicated high discrepancies between daily rain gauge rainfall measurements and respective CMORPH areal rainfall accumulation estimates that tended to be reduced with accumulation time span (e.g., yearly accumulation). Current results show CMORPH systematically underestimates daily rainfall accumulation along the coastal areas. The normalized error variance (NEXERVA) is higher in sparsely gauged areas at Brazilian North and Central-West regions. Monthly areal rainfall averages and standard deviation were obtained for eleven Brazilian watersheds. While an overall negative tendency (3 mm·h−1) was estimated, the Amazon watershed presented a long-term positive tendency. Monthly areal mean precipitation and respective spatial standard deviation closely follow a power-law relationship for data-rich watersheds, i.e., with denser rain gauge networks. Daily SOAS rainfall accumulation was also used to calculate the spatial distribution of frequencies of 3-day rainfall episodes greater than 100 mm. Frequencies greater than 3% were identified downwind of the Peruvian Andes, the Bolivian Amazon Basin, and the La Plata Basin, as well as along the Brazilian coast, where landslides are recurrently triggered by precipitation