Mapeamento dos processos de movimentos de massa gravitacionais e erosivos na porção leste da Ilha da Trindade, Brasil

Abstract

Resumo: A Ilha da Trindade é um território brasileiro remoto e de difícil acesso, localizado no Atlântico Sul, a cerca de 1.140 km do setor sudeste da margem continental brasileira. O acesso à ilha é restrito a militares e pesquisadores, sendo realizado por navios da Marinha do Brasil. A Ilha da Trindade desempenha um papel estratégico no contexto das questões oceanopolíticas e é uma região de grande importância para a Amazônia Azul, justificando a presença de ocupação e operações de soberania no local. Com uma área emersa de 12 km2, apresenta um relevo escarpado dominado por rochas vulcânicas alcalinas, como derrames de lava, corpos fonolíticos remanescentes e depósitos piroclásticos. A evolução da paisagem na ilha é influenciada pela geodinâmica destrutiva, resultando na formação de depósitos quaternários que cobrem grande parte do terreno. Nesse contexto, a ocupação atual na Ilha da Trindade está sujeita a processos geológicos exógenos, como erosão e movimentos de massa gravitacionais. No entanto, a avaliação do risco desses processos na ilha é desafiadora devido à heterogeneidade geológica, ao isolamento geográfico de difícil acesso e à falta de dados temporais e mapeamentos detalhados. O objetivo principal desta tese foi realizar um mapeamento geológico-geotécnico para compartimentar a área de estudo, concentrando-se nas condições propícias para ocorrência de movimentos de massa gravitacionais e processos erosivos. A área de estudo abrange as bacias hidrográficas localizadas na região leste da ilha, onde há ocupação permanente, edifícios e infraestrutura. Para atingir o objetivo proposto, foram conduzidas extensas campanhas de campo entre 2018 e 2022, utilizando técnicas de campo e geoprocessamento, visando o mapeamento e inventário dos processos erosivos e de movimentos gravitacionais. Realizaram-se descrições detalhadas do substrato rochoso, dos materiais inconsolidados e das feições resultantes dos processos exógenos, utilizando critérios geológico-geotécnicos. Para a caracterização do terreno, incluindo a geomorfologia, hidrografia e a obtenção de dados temporais da evolução das feições, foram empregadas geotecnologias, como a utilização de aeronaves remotamente pilotadas (RPA) e o sistema global de navegação por satélite (GNSS) em tempo real (RTK). Além disso, foram realizados ensaios de campo em parcela experimental e instalou-se um pluviógrafo digital (com resolução de 0,33 mm/s) para analisar a relação entre as chuvas e os processos superficiais. A área de estudo apresenta uma variação altimétrica de 425 metros, com declividades que variam de 0% a 75%. Isso resulta em um relevo fortemente ondulado, que abrange 34% da área total. As bacias hidrográficas possuem drenagens predominantemente efêmeras com sistemas de até a 4ª ordem. Também foram observados conjuntos de drenagens efêmeras e ramificadas relacionados à dinâmica dos leques aluviais. A área de estudo foi dividida em 23 unidades de terreno, incluindo zona costeira com infraestrutura, rios efêmeros e perenes, encostas com erosão linear, erosão interna, erosão intersulcos, formação de leques aluviais, encostas cobertas por depósitos de avalanche, quedas e tombamentos, encostas íngremes com rochas expostas, e estruturas vulcânicas como necks e domos. O substrato rochoso predominante é constituído por fonolitos e depósitos piroclásticos do Complexo Trindade, correspondendo a aproximadamente 40% da área, enquanto olivina-nefelinitos e depósitos piroclásticos da Formação Morro Vermelho compõem cerca de 60%. Os depósitos quaternários recobrem cerca de 44% da área, sendo que aproximadamente 56% da superfície é composta por rochas expostas. Foi constatado que a topografia da área de estudo está passando por uma intensa fase destrutiva, relacionada ao processo de erosão diferencial deflagrada principalmente pelo escoamento superficial de águas das chuvas, alta declividade do terreno e baixa densidade de vegetação. As chuvas episódicas, como ciclones e tempestades, têm um papel crucial nos processos destrutivos da ilha, deflagrando processos erosivos acelerados, movimentos de massa gravitacionais e danos ambientais. Sua ocorrência deve ser monitorada ao analisar a degradação e evolução da região. Neste contexto, a ocupação e o patrimônio da Ilha da Trindade estão sujeitos a processos geológicos que representam perigos significativos de danos e perda de vidas. Os movimentos de massa gravitacionais acelerados pelos processos erosivos hídricos, particularmente desencadeados pelas chuvas episódicas, emergem como a maior ameaça. Além disso, a evolução da paisagem na ilha é uma combinação de processos naturais e da influência humana, com impactos expressivos desde a colonização inicial. Portanto, a Ilha da Trindade se enquadra em um contexto de processos quase-naturais. O trabalho pioneiro e de extrema importância realizado nesta tese destaca a necessidade de medidas de mitigação e proteção adequadas para garantir a segurança das áreas habitadas na Ilha da Trindade, devido aos perigos significativos representados pelos processos geológicos, como os movimentos de massa gravitacionais acelerados pelos processos erosivos hídricos, especialmente desencadeados pelas chuvas episódicas.

Abstract: Trindade Island is an inhabited Brazilian territory. It is a remote and isolated island in the South Atlantic Ocean, approximately 1,140 km southeast of the Brazilian coast. Trindade Island plays a strategic role in the context of ocean political issues. It is a region of great importance to the Blue Amazon and justifies the presence of occupation and sovereignty operations on the island. The island presents a 12 km2 emergent area with rugged terrain formed by alkaline volcanic rocks, such as lava flows, remaining phonolitic structures, and pyroclastic deposits. Also, destructive geodynamics influences the evolution of the landscape. These processes lead to the Quaternary deposits formation that encompass a significant portion of the land. In this context, the Trindade Island occupation has been exposed to exogenous geological processes, such as erosion and gravitational mass movement. However, assessing the risk of these processes on the island is challenging due to geological heterogeneity, difficult-to-access isolation, and the lack of temporal data and detailed mapping. This research aimed to conduct comprehensive geological-geotechnical mapping to target areas prone to gravitational mass movements and erosive processes. The study area encompasses the watersheds from the eastern region of the island, where there are permanent settlements, buildings, and infrastructure. Extensive field campaigns were conducted from 2018 to 2022, utilizing field techniques and geoprocessing methods. The primary focus was to map and document erosive processes and gravitational movements. We conducted detailed descriptions utilizing geological-geotechnical criteria to analyze the bedrock, unconsolidated materials, and features resulting from exogenous processes. We employed technologies to characterize the terrain, such as remotely piloted aircraft (RPA) and real-time kinematic (RTK) global navigation satellite systems (GNSS). These techniques involved assessing geomorphology and hydrography and gathering temporal data on the evolution of terrain features. We conducted field tests in an experimental plot and installed a digital pluviograph (with a resolution of 0.33 mm/s) to analyze the relationship between rainfall and surface processes. The study area exhibits an altimetric variation of 425 meters, with slopes ranging from 0% to 75%. This results in a highly undulating relief, covering 34% of the total area. The watersheds feature predominantly ephemeral streams with systems up to the 4th order. We observed sets of ephemeral and branching streams related to the dynamics of alluvial fans. We divided the study area into 23 land units, including the coastal zone with infrastructure, ephemeral and perennial rivers, linear erosion slopes, internal erosion, gully erosion, alluvial fan formation, slopes covered by avalanche deposits, cliffs, and toppled rocks, steep slopes with exposed rocks, and volcanic structures such as necks and domes. The dominant bedrock substrate is composed of phonolites and pyroclastic deposits from the Trindade Complex, which account for approximately 40% of the area, while olivine-nephelinites and pyroclastic deposits from the Morro Vermelho Formation make up around 60%. Quaternary deposits cover about 44% of the terrain, with exposed rocks comprising approximately 56% of the surface. We observed that the topography of the study area is undergoing an intense phase of destruction, primarily associated with differential erosion processes triggered by surface runoff from rainfall, high terrain slopes, and low vegetation density. Episodic rainfall events, such as cyclones and storms, play a crucial role in the destructive processes on the island, triggering accelerated erosive processes, gravitational mass movements, and environmental damage. Monitoring their occurrence is essential when assessing the degradation and evolution of the region. In this context, the occupation and heritage of Trindade Island are subject to geological processes that pose significant hazards to life and property. Accelerated gravitational mass movements, driven by water-induced erosive processes triggered by episodic rainfall events, emerge as the greatest threat. Additionally, the island's landscape evolution encompasses natural processes and human influence, with significant impacts dating back to its initial colonization. Thus, Trindade Island exists within a context of quasi-natural processes. The pioneering and crucial research carried out in this thesis emphasizes the need for appropriate mitigation and protection measures to ensure the safety of inhabited areas on Trindade Island, given the significant hazards posed by geological processes such as accelerated gravitational mass movements driven by water-induced erosive processes triggered by episodic rainfall events.