Materiais Plio - Quaternários no Alto Minho: produtos de meteorização e depósitos fluviais na bacia do rio Lima e região de Alvarães

Abstract

Esta tese estuda os depósitos fluviais na bacia do rio Lima, a jusante de Ponte da Barca, e os depósitos de Alvarães, situados a sul dos anteriores e na margem direita do rio Neiva. Relativamente aos depósitos, além da descrição são apresentados os resultados e interpretações do seu estudo analítico desenvolvido sobre as características texturais dos sedimentos, morfometria e espectro litológico da fracção grosseira, associações minerais presentes na fracção densa e na fracção <µm e exoscopia de grãos de quartzo. As observações de campo e respectiva interpretação geomorfológica permitiram o traçado dos paleotalvegues e nos depósitos de Alvarães o reconhecimento das litofácies e respectivo modelo fluvial. Inclui-se a apresentação de uma proposta de cronologia relativa dos depósitos, bem como entre estes e as formações superficiais existentes nas vertentes. Por este motivo, parte do trabalho, é dedicado ao estudo da meteorização de rochas, de modo a obter uma visão geral dos processos e produtos gerados. O estudo da meteorização é aplicado às litologias mais abundantes na região, rochas graníticas e micaxistos pertencendo à faixa de metassedimenlos silúricos, e inclui para os vários estádios de alteração observados as modificações da textura, densidade, comportamento dos principais constituintes minerais primários, assim como as associações minerais presentes na dimensão argila. Além da apreciação do comportamento geral destas litologias face às condições climáticas e geomorfológicas onde estão inseridas, foram ainda estudadas as modificações geoquímicas nos materiais graníticos alterados. Com este objectivo foram interpretadas as variações relativas dos óxidos, segundo os cálculos isoaluminio e isovolumétrico e aplicados índices e diagramas de meteorização, nomeadamente o índice de meteorização potencial (WPI), índice potencial (PI), índice de Parker, diagramas de Chesworth e diagrama de Kronberg-Nesbitt. Foram identificados quatro terraços fluviais gerados durante o Pliocénico final ao Plistocénico Superior. A composição dos sedimentos dos depósitos fluviais e os aspectos exoscópicos observados em grãos de quartzo indicam que estes se formaram em duas situações climáticas distintas. Os depósitos fluviais mais antigos são os de Alvarães, correlativos do depósito de terraço marinho de S. Félix (Póvoa de Varzim), formado durante a transgressão marinha no Plio-Plistocénico. Os depósitos de Alvarães resultaram do desmantelamento, no intervalo Pliocénico Superior-Plistocénico inferior, da cobertura superficial desenvolvida em condições climáticas que favoreceram a meteorização química das rochas, idênticas às das regiões com clima tropical semi húmido. Esta interpretação é baseada no predomínio em clastos de quartzo, minerais densos resistentes e na composição da dimensão argila, onde abunda a caulinite associada a ilite e goethite. A acumulação destes materiais ocorreu na dependência dum paleorio Homem-Neiva. As direcções de paleocorrentes indicam que a drenagem seguia um percurso encaixado no relevo, condicionado por fracturas de orientação NW-SE, NE-SW e N-S. localizando-se a saída desta bacia na região de Anha. O sistema aluvial evoluiu dum regime misto, do tipo fluvio-lacustre, para um sistema fluvial entrançado em areia, fossilizando localmente alterites alóctones de composição mineral semelhante à dos depósitos fluviais. A caulinização presente nestas alterites pode ter sido desenvolvida no decurso do Pliocénico Médio e/ou durante o Pliocénico Superior. A composição dos depósitos de terraços fluviais do Plistocénico Médio é muito semelhante à dos depósitos anteriores. Eles foram alimentados pelos materiais exumados quer dos terraços mais antigos quer do soco alterado; além disso, são afectados por alterações pedogénicas, que suportam a ideia de que o clima se manteve igualmente favorável à meteorização química. Deste grupo fazem parte a maioria dos depósitos do rio Lima e afluentes na área estudada. É durante o Plistocénico Superior que se desenvolveram as condições temperadas, que permitiram a hidrólise progressiva característica da arenização recente. Os depósitos de terraço do Plistocénico Superior possuem elevado conteúdo em clastos grosseiros de litologia alterável e uma composição diversificada na dimensão argila (vermiculile e interestratificados 10-14v, gibsite e filossilicatos 1:1 de baixa cristalinidade). Estes depósitos formaram-se antes do máximo glaciar nas Serras da Penada e do Gerês, embora contenham sedimentos afectados pela morfogénese periglaciar.

The subject of this dissertation is the study of the fluvial deposits of the Lima River basin, downstream Ponte da Barca, and also the Alvarães deposits, to the south on the right border of the Neiva River. The information on the fluvial deposits includes their description and their analytical results. These interpreted the texture, grain size and lithological clast analysis, heavy and 2µm mineral associations, and quartz sand surface textures. The field work and geomorphological study allowed an accurate mapping of the drainage changes in general, and a description of the Alvarães facies model in particular. A chronological proposal is included concerning the fluvial deposits and the slope surface formations. This chronology required a rock weathering study, providing a general view of the processes and materials produced. This weathering study was developed on the main regional lithologies, granitic rocks and micaschists as part of the silurian metasediments, and based on the secondary minerals found, textural, density and primary mineral changes in the different weathering stages. This allowed a better understanding of the general lithological changes under the regional climatic and geomorphological conditions. The geochemical changes were studied only on weathered granitic material. The results of the oxide relative changes obtained by isoaluminium and isovolumetric computations were compared. The weathering diagrams and indexes applied were weathering potential index (WPI), potential index (PI), Parker index, Chesworth diagrams and Kronberg-Nesbitt diagram. Four fluvial terraces were formed during the Late Pliocene to Late Pleistocene. The composition of the fluvial deposits and the quartz sand surface textures indicate that those were accumulated in two distinct climatic environments. The Alvarães fluvial deposits are the oldest ones and are synchronous with the S. Felix (Póvoa de Varzim) marine terrace deposits, accumulated during the Plio-Pleistocene Atlantic transgression. These fluvial deposits were a product of the surface cover exhumation, developed under climatic conditions propitious to chemical weathering, similar to the subhumid tropical climate regions. This idea is supported by the abundance of quartz clasts, resistant heavy minerals and of the clay size composition (a kaolinite, ilite and goethite association). The Alvarães deposits are the Homem-Neiva paleoriver sediments. The paleocurrents direction show a drainage course following through the NW-SE, NE-SW and N-S relief fractures, with the outlet basin at Anha area. The alluvial system changed from a mixed lacustrine-fluvial to a sandy braided fluvial system, locally covering the allochthonous saprolites whose composition is similar to that of the fluvial deposits. The kaolinization of these saprolites may have been developed in the Middle Pliocene and/or during Late Pliocene. The Middle Pleistocene fluvial terrace deposits composition is similar to the oldest ones. They were formed by the exhumed materials either from the oldest terraces or from the weathered basement crystalline rocks; besides, they have pedogenic features which support the idea of an equally propitious climate to chemical weathering. In this group are included most of the Lima basin deposits in the area studied. The conditions of a temperate climate evolved during the Late Pleistocene and allowed the typical progressive hydrolysis of recent weathering processes. The Late Pleistocene fluvial deposits are rich in larger size and weatherable lithology clasts and show a disctint 2µm composition (vermiculite. 10-14v interstratified structures, gibbsite and low crystallinity 1:1 phyllosilicates). These deposits were accumulated before the maximum glaciation of the Serras da Peneda and do Gerês, although they contain vestigial periglaciar morphogenesis sediments.