Abstrato
Os avanços na compreensão da geomorfologia do Quaternário na segunda metade do século XX estiveram intimamente ligados ao melhor conhecimento da flutuação climática do Quaternário, derivado principalmente de evidências isotópicas de testemunhos oceânicos e de gelo. Um objetivo importante foi encontrar registros sedimentares terrestres que pudessem ser correlacionados com a sequência isotópica globalmente aplicável. Do ponto de vista geomorfológico, os terraços fluviais são primordiais, principalmente porque podem fornecer sequências semicontínuas que registram a evolução paleoclimática e da paisagem ao longo do Quaternário, bem como a interação dos rios com a glaciação, mudança do nível do mar e eventos geomorfológicos notáveis. Em áreas costeiras, terraços costeiros e praias elevadas podem fornecer sequências semelhantes.
Este capítulo é dedicado à memória de Rob Westaway, cuja morte prematura ocorreu enquanto estava em fase final de revisão. Com experiência em processos crustais e modelagem computacional, Rob fez uma grande contribuição para a compreensão da evolução da paisagem quaternária, que talvez ainda não tenha sido totalmente apreciada.
Independentemente de o impacto humano justificar a separação da história mais recente da Terra sob uma nova classificação do Antropoceno ( Goudie 2021, neste volume), o Quaternário continua a ser a divisão mais ampla do tempo geológico em que vivemos, tendo começado há 2,6 milhões. O termo descreve o intervalo de tempo, bem como as rochas e sedimentos colocados durante esse período. Os relevos formados a partir desses materiais, bem como por processos erosivos, também fazem parte do arquivo quaternário e seu estudo contribui para a compreensão do período. Como se sabe, o Quaternário tem sido caracterizado pela expansão e recuo periódicos dos mantos de gelo continentais, refletindo mudanças climáticas que podem ser explicadas pelos ciclos astronômicos de Croll-Milankovitch. Isso forneceu os meios de divisão do período em episódios glaciais e interglaciais alternados, definidos como estágios nomeados, mas também classificados como estágios de isótopos de oxigênio numerados,Imbrie e Imbrie 1979 ). Durante os anos representados neste volume, percebeu-se que há uma complexidade considerável dentro do amplo conceito de ciclicidade glacial-interglacial, um tópico já explorado no volume anterior ( Grove 2008 ). Essa complexidade pertence principalmente ao Pleistoceno, a época que representa quase 98% do Quaternário, sendo os últimos 11,7 kyr classificados separadamente como Holoceno; este último é essencialmente o mais recente na sequência dos interglaciais, notável apenas pela profunda influência da humanidade, especialmente durante sua segunda metade.
O papel da geomorfologia no Quaternário, como no título do capítulo, reflete aspectos do estudo do relevo que são valiosos para a compreensão desse período. O que virá à mente imediatamente é a geomorfologia glacial, dada a importância definidora do gelo no Pleistoceno, mas este é um tópico abordado em outras partes desta e das edições anteriores e, portanto, não terá destaque especial aqui. Seu significado contínuo neste capítulo gira em torno do persistente debate sobre o número de diferentes glaciações e qual estágio do Pleistoceno cada uma representa: conhecimento fundamental que permanece, em parte, elusivo, até porque a distinção dos produtos de diferentes glaciações continua a ser altamente desafiador, como é a datação definitiva de sedimentos glaciais (e, de fato, todas as formas de geomorfologia).
No final do século XX, o apoio ao avanço da pesquisa em 'geomorfologia quaternária' (também poderia ser chamada de 'geomorfologia histórica') foi potencializado pelo crescimento de organizações com interesses no tema. Por exemplo, tendo sido fundada em 1928, a União Internacional para Pesquisa Quaternária (INQUA) expandiu suas atividades na segunda metade do século com congressos pós-guerra na Itália (nº 4 em 1953), Espanha, Polônia, EUA, França, Nova Zelândia, Reino Unido e URSS, e depois os quatro últimos congressos 'modernos' do século XX, com múltiplas sessões paralelas: Ottawa (1987), Pequim (1991), Berlim (1995) e Durban (1999). A INQUA existia antes das sociedades quaternárias nacionais, das quais as mais antigas incluem a Association française pour l'étude du Quaternaire (AFEQ: 1962), o Reino Unido' s Quaternary Research Association (QRA desde 1968; 1964 como Quaternary Field Studies Group), AMQUA (1970) e CANQUA (1975). Estes trouxeram contribuições importantes, apesar de não terem a antiguidade de sociedades eruditas como a Geological Society of London e a Geologists' Association, ambas com um interesse inicial por temas quaternários, como refletido em seus periódicos de longa data. No final do século XX, vários periódicos internacionais especializados em Quaternário e de alto impacto foram estabelecidos, aumentando ainda mais o destaque e a ampla divulgação do tema. Esses incluem ambos com um interesse precoce em tópicos do Quaternário, como refletido em seus periódicos de longa data. No final do século XX, vários periódicos internacionais especializados em Quaternário e de alto impacto foram estabelecidos, aumentando ainda mais o destaque e a ampla divulgação do tema. Esses incluem ambos com um interesse precoce em tópicos do Quaternário, como refletido em seus periódicos de longa data. No final do século XX, vários periódicos internacionais especializados em Quaternário e de alto impacto foram estabelecidos, aumentando ainda mais o destaque e a ampla divulgação do tema. Esses incluemQuaternary Research (1970), Boreas (1972), Quaternary Science Reviews (1982) e Journal of Quaternary Science (1986), com vários títulos principalmente geomorfológicos também publicando material voltado para o Quaternário, notadamente Earth Surface Processs and Landforms (1976) e Geomorphology ( 1987).
Melhor compreensão do registro paleoclimático
A palinologia foi o método de escolha na Europa para fornecer uma estrutura bioestratigráfica para as idades dos eventos e formas de relevo do Quaternário, uma vez que foi usado para caracterizar os interglaciais que foram identificados entre os glaciais, sendo este último (pelo menos para começar) o quatro glaciações alpinas identificadas por Penck e Bruckner (1909) como o impulso para uma mudança de paradigma do monoglacialismo. Estas foram amplamente aplicadas nas sequências Gunz–Mindel–Riss–Würm reconhecidas por Zeuner (1945 , 1959 ), embora houvesse definições separadas em diferentes partes do mundo, notadamente as glaciações norte-americanas do Nebraskan, Kansan, Illinoian e Wisconsin, separadas por os interglaciais Aftonian, Yarmouthian e Sangamonian (Richmond e Fullerton 1986 ). No noroeste da Europa, o modelo climático no qual a sequência terrestre foi encaixada evoluiu separadamente da nomenclatura alpina, embora também tenha sido impulsionado pelo reconhecimento geomorfológico dos produtos de múltiplas glaciações, neste caso, o manto de gelo avança para as terras baixas da Alemanha ( Keilhack 1926 ; cf. Kukla 1977 ). Começando com um episódio chamado da Grã-Bretanha, o interglacial Cromerian, reconheceu Elsterian (glacial), Holsteinian (quente), Saalian (g), Eemian (w) e Weichselian (g), com o presente período quente denominado 'Flandriano'. antes de ser elevado em status e o nome 'Holoceno' obrigatório.
O reconhecimento posterior de um modelo climático mais complexo exigiria que esses estágios nomeados fossem subdivididos ou redefinidos, mas enquanto eles permaneceram válidos, durante meados do século XX, a importância do pólen foi mantida ( West 1961 , 1963 , 1968 ; Zagwijn 1973 , 1985 , 1989 ; De Jong 1988 ). Isso apesar dos murmúrios de descontentamento, em particular do campo dos mamíferos ( Sutcliffe 1964 ), bem como do trabalho pioneiro sobre insetos ( Coope 1961 , 1970 ; Coope et al. 1961) que se mostraram mais sensíveis às mudanças climáticas. Eventualmente, a melhoria na compreensão do registro paleoclimático de longa escala, em particular o reconhecimento de sua maior complexidade no registro de isótopos de oxigênio de sedimentos oceânicos ( Shackleton e Opdyke 1973 ; CLIMAP 1976 ), tornou-se um desafio insuperável para a supremacia do pólen . Na década de 1980, a maioria dos que trabalhavam em interesses quaternários de maior escala de tempo percebeu que sua tarefa mais urgente era a correlação entre os estágios isotópicos, que logo seriam reconhecidos adicionalmente a partir de núcleos de gelo ( Greenland Ice-Core Project (GRIP) Members 1993), e o registro terrestre mais fragmentário. A palinologia, embora tenha sobrevivido à sua primazia para a identificação de episódios particulares, permaneceu um meio valioso para mapear o aumento e o declínio de eventos climáticos quentes, com base no esquema de zonação bem estabelecido ( Turner e West 1968 ; Turner 1970 ; Thomas 2001 ) , e assumindo continuidade suficiente de sequências. Há um argumento de que o valor da palinologia é dependente da configuração geomorfológica, com bacias lacustres, e especialmente grandes, afundando, fornecendo registros ótimos ( Tzedakis 1994 ; Thomas 2001 ; Tzedakis et al. 2001 ; Diehl e Sirocko 2007). Há uma ligação com a glaciação aqui, uma vez que geleiras e mantos de gelo formaram bacias lacustres, de buracos de chaleira a vales superprofundos, explicando por que os interglaciais após a glaciação têm representação ideal de arquivos palinológicos lacustres de alta resolução ( Mangerud 1991 ).
Determinando o número de glaciações quaternárias
A primeira metade do século XX viu a substituição do monoglacialismo com a aceitação de que houve múltiplos avanços de mantos de gelo em regiões de planície, mas na segunda metade a determinação de quantos mantos de gelo existiam, e onde e quando seus avanços ocorreram, permaneceu um desafio consistente, que permanece em grande parte sem solução nos dias atuais, apesar de muita atenção ser dada a ele (por exemplo , Šibrava 1986 ; Ehlers e Gibbard 2004 ). As glaciações alpinas de Penck e Bruckner (1909) basearam-se no escoamento de cada uma alimentando diferentes terraços fluviais, enquanto o esquema paralelo do norte europeu surgiu do mapeamento de morenas e limites glaciais (por exemplo , Keilhack 1926 ;Woldstedt 1954 ). A extensão e a correlação muitas vezes baseavam-se no reconhecimento de talhões atribuíveis a glaciações particulares, com diferenciação variadamente baseada na composição litológica ou grau de intemperismo e/ou dissecção ( Clayton 1957 ). Em meados do século XX, pensava-se que o registro glacial norte-americano era amplamente comparável com o esquema alpino de Penck e Bruckner, mas trabalhos posteriores revelaram uma história muito mais longa de avanços de gelo, notavelmente com lavradores magnetizados reversos do Plioceno Superior ao Pleistoceno Inferior. idade ( Boelstorff 1978 ; Easterbrook e Boelstorff 1984 ; Fullerton 1986 ; Richmond e Fullerton 1986). Avanços paralelos revelaram características semelhantes no registro quaternário da América do Sul, onde se encontram alguns dos mais importantes arquivos de glaciação ( Clapperton 1993 ).
A geomorfologia aponta para uma maior complexidade paleoclimática
Dentro do novo paradigma do início do século XX de múltiplos ciclos climáticos, Zeuner (1945 , 1959 ) reconheceu os terraços fluviais como uma importante evidência de potencial correlação com esses episódios. Os terraços em questão são em geral formados a partir de sequências sedimentares, proporcionando várias combinações de evidências sedimentológicas, paleontológicas e arqueológicas, sobrejacentes a superfícies erosivas recortadas no leito rochoso. Zeuner (1959 , 1961 ) utilizou o termo 'bancos' para estes últimos e tentou correlacioná-los com os ciclos astronômicos, ligados às variações de clima temperado oceânico determinadas por Emiliani (1955) . Zeuner (1959)diferenciaram dois tipos de terraços fluviais: o climático e o talassostático, este último geralmente confinado às partes mais baixas dos vales, uma vez que foram atribuídos à agregação em resposta à elevação do nível do mar. Em trechos a montante, além da influência da mudança do nível do mar, Zeuner viu a agregação como uma resposta ao clima mais frio e seu efeito na energia fluvial e no suprimento de sedimentos, formando terraços climáticos. Dado que as mudanças do nível do mar durante o Pleistoceno, longe da influência da glacioisostasia, foram impulsionadas pelos ciclos climáticos, a provável ligação entre os dois tipos de terraços é clara.
Com base nas idéias de Zeuner, Evans (1971) desenvolveu um modelo pioneiro para a correlação cronoestratigráfica dos terraços do rio Tâmisa com o registro de águas profundas. Ele previu que os ciclos de agregação fluvial e downcuting foram sobrepostos a um declínio progressivo no nível do mar relativo desde o Plioceno, conforme indicado pelo aumento da altura com a idade de praias e costas interglaciais elevadas, tanto na Grã-Bretanha quanto em outros lugares. O modelo de Evans teve impacto limitado, talvez porque a maioria dos trabalhadores duvidasse do declínio progressivo implícito no nível eustático do mar ao longo do Quaternário (uma visão que havia sido promovida por Woldstedt 1952 a , b), mas a maior complexidade que ele vislumbrou foi justificada por um trabalho no final do século em que o rebaixamento cumulativo do nível de base visto em muitas partes do mundo foi atribuído à elevação ( Bridgland 1994 , 2000 ; Maddy 1997 ). Tais respostas à mudança do nível de base em uma escala de tempo Quaternária não devem ser confundidas com a interpretação de terraços fluviais pareados e não pareados em ambientes Holocênicos, alguns deles de origem muito recente e registrando claramente efeitos intrínsecos baseados em processos nos rios (por exemplo, migração de meandros ), mudanças no uso da terra, eventos climáticos particulares e até rebote glacio-isostático (por exemplo , Womack e Schumm 1977 ; Boardman 1997 ; Taylor e Macklin 1997; Merrett e Macklin 1999 ; Howard et ai. 2000 ; cf. Bridgland et ai. 2010 ). Tais efeitos de curto prazo tornaram-se mais bem compreendidos através do trabalho em campos de pesquisa tão diversos como simulações de caleiras ( Schumm e Parker 1973 ) e registro geoarqueológico, este último de valor para datar mudanças geomorfológicas e relacioná-las com atividades antropogênicas ( Needham e Macklin 1992 ; Macklin et al. 2006 ).
O reconhecimento de que a elevação progressiva do Quaternário afetou muitas partes do mundo, incluindo regiões há muito consideradas como tectonicamente estáveis, como o noroeste da Europa, deveu-se muito à melhor compreensão e geocronologia das praias elevadas, que registram o nível relativo do mar durante os interglaciais do Pleistoceno ( Sommé et al. 1978 , Keen e outros 1981 , Bowen e outros 1985 , Davies e Keen 1985 , Miller e Mangerud 1985 , Mottershead e outros 1987 , Bowen e Sykes 1988 , Balescu e outros 1991 ;Proctor e Smart 1991 ; Keen 1995 ). Com efeito, a datação da praia elevada de Boxgrove, West Sussex, a c. 500 ka ( Roberts 1986 ; Roberts e Parfitt 1999 ) tiveram ramificações importantes em relação ao agora bem fundamentado 'paradigma de elevação'. Para o nível do mar relativo eustático ter estado na altura da praia de Boxgrove, c. 40 m acima da linha costeira moderna, naquela época exigiria que uma proporção substancial das camadas de gelo polar estivesse faltando, com pouca evidência de outros proxies para que isso fosse plausível; assim, o movimento tectônico diferencial ou o levantamento regional progressivo deve ser invocado ( Preece et al. 1990 ; Westawayet ai. 2006 ). Bridgland (1994) sugeriu a isostasia erosiva como um provável fator para esta elevação progressiva, embora um importante mecanismo de aprimoramento de feedback positivo, que respondeu ao aumento na atividade do processo de superfície causado pela maior severidade climática do Pleistoceno, foi adicionado à mistura por Westaway (1994) : menor fluxo crustal.
Argumentos sobre se as fases agradacionais representadas nas sequências de terraços fluviais ocorreram durante episódios de clima frio ou quente continuaram até a segunda metade do século XX, muitas vezes inclinados para evidências de locais proeminentes dentro da região mais familiar para o(s) trabalhador(es) em questão. . Woldstedt (1952 b ) resumiu isso em uma visão mais ampla, observando que o Boyn Hill Terrace of the Thames foi atribuído à agregação de clima quente. Embora não tenha nomeado o sítio, este se baseava, sem dúvida, na célebre localidade fossilífera e paleolítica de Swanscombe ( Ovey 1964 ), que logo depois se mostrou não representativa do terraço como um todo, sendo este último representado principalmente por depósitos de clima frio ( por exemplo , Gibbard 1985; Bridgeland 1994 ). A associação moderna de agregação de cascalho de terraço com episódios de frio (periglacial), firmemente estabelecida no final do século, tornou o esquema baseado no nível do mar de Evans para o Tâmisa efetivamente obsoleto, embora a ampla correlação entre os ciclos climáticos de Emiliani e as sequências de terraço que ele propôs, essencialmente uma contagem regressiva ao longo do tempo, foi notado para comparar muito de perto com interpretações posteriores, incluindo a sua própria, por Bridgland (1994) .
Juntamente com a defesa de um papel fundamental para o soerguimento regional, o final do século XX viu outra mudança de paradigma na compreensão de sequências morfoestratigráficas, como terraços fluviais e praias elevadas, decorrentes da percepção tardia de que havia ciclos glacial-interglaciais suficientes durante o Quaternário. para uma correspondência significativa com esses arquivos. A nova e ampliada estrutura geocronológica é de tal importância fundamental que foi destacada acima, embora seja explicada com mais detalhes aqui. Também já foram destacados os ciclos climáticos oceânicos promovidos por Emiliani (1955 , 1957). Com efeito, a disponibilização de um novo quadro cronoestratigráfico com o qual a morfoestratigrafia pode ser equiparada (tarefa que continua até os dias de hoje) contou não com geomorfologistas ou estratígrafos convencionais, mas com análises geoquímicas de registros contínuos, a começar pelos sedimentos que se acumularam em os oceanos profundos. Flutuações climáticas pleistocênicas foram registradas nesses sedimentos por variações na razão entre os isótopos de oxigênio 16 O e 18 O nos testes calcários de foraminíferos, o que pode ser presumido como representando as proporções relativas desses isótopos na água do mar quando esses microrganismos foram vivo. Como o isótopo mais leve ( 16O) é representado preferencialmente na água evaporada dos oceanos como parte do ciclo hidrológico, quando, durante os episódios de frio, esse ciclo é um pouco interrompido por quantidades crescentes de água que ficam presas no acúmulo de gelo a longo prazo, a água do mar se torna enriquecida no pesado isótopo ( 18O ). A flutuação da razão entre esses dois isótopos pode ser plotada em função do tempo, produzindo assim curvas de isótopos de oxigênio a partir de locais de testemunho oceânicos particulares, sendo essas curvas registros do volume global de gelo e, indiretamente, do paleoclima e, portanto, do nível do mar eustático ( Fig. 1 ) . Em uma mudança da notação usada por Emiliani, a curva foi dividida em estágios alternados quentes e frios numerados em sequência estratigráfica reversa do Estágio 1, o Holoceno ( Shackleton 1969, 1987 ; Shackleton e Opdyke 1973 ; Hays et ai. 1976 ), de modo que estágios de número par representam episódios frios e estágios de número ímpar equivalem a intervalos quentes ( Fig. 1 ).
Registro atualizado de isótopos de oxigênio marinho, representando o conhecimento no final do século XX. Baseado na pilha bentônica δ 18 O LR04 construída por Lisiecki e Raymo (2005) pela correlação gráfica de 57 registros bentônicos distribuídos globalmente. Observe a mudança de c curto. 40 anos a mais c. Ciclos de 100 kyr (a 'Revolução do Pleistoceno Médio') em torno da transição do Pleistoceno Inferior para o Médio. Esse limite, que fica dentro do MIS 19, coincide com a reversão magnética Matuyama-Bruhnes, conforme descrito no registro de polaridade paleomagnética, mostrado abaixo da curva. Reproduzido de Bridgland e Westaway (2014) com permissão da Geologists' Association.
A importância da flutuação climática quaternária na formação dos terraços fluviais e costeiros explica a proeminência desse tipo de evidência geomorfológica na zona climática temperada. De fato, surgiu no final do século XX, seguindo o trabalho de Büdel (1977 , 1982) sobre geomorfologia climática, que os terraços fluviais estavam ausentes dos trópicos, uma vez que as oscilações climáticas não foram experimentadas com tanta intensidade nessas áreas. Embora este último fato limite claramente o potencial de formação de terraços fluviais tropicais, Bridgland e Westaway (2008)notou exemplos que refutam a regra geral e que muitas das regiões tropicais nas quais os pontos de vista de Büdel se basearam coincidem com crátons ultra-estáveis, onde o mecanismo chave de Westaway de fluxo crustal inferior (veja acima) não opera, explicando a ausência de evidências para elevação progressiva do Quaternário em tais áreas.
A tentativa mais convincente de correlação entre sequências morfoestratigráficas terrestres e o registro oceânico na década de 1970 foi a de Kukla (1975 , 1977 ), baseada na ciclicidade diretamente comparável da acumulação de loess eólicos e formação do solo na Europa central, que permite a calibração da idade de sistemas de terraços fluviais, incluindo os do Dniester (Ucrânia), o Danúbio (Áustria) e, talvez o mais célebre, o Svratka em Brno, na República Tcheca ( Fig. 2 ). As interpretações de Kukla, vistas com ceticismo na época (embora veja Bowen 1978 ), são notavelmente próximas das visões contemporâneas (cf. Bridgland e Westaway 2008). Duas décadas depois do trabalho pioneiro de Kukla, foram propostos esquemas para a correlação de escadarias de terraços fluviais perto da margem atlântica da Europa com o registro marinho; aqui cada ciclo climático é geralmente registrado dentro das sequências, em contraste com a Europa central. Uma abordagem semelhante à de Kukla, fazendo uso da ciclicidade loess-paleosol dentro da sobrecarga, foi usada no Somme e em outros rios no norte da França, onde há evidências de bioestratigrafia e arqueologia paleolítica ( Antoine 1994 ; Antoine et al. 2000 , 2007 ) ( Fig. 3 ).
Perfis transversais que ilustram a sequência clássica de 'Red Hill' em Brno, SE da República Tcheca, mostrando a escadaria do terraço do rio Svratka (afluente da margem esquerda do Danúbio) com loess-paleossolos na cobertura, usado como restrição de idade para a sequência do terraço . A correlação MIS sugerida é mostrada, com vermelho para episódios quentes e azul para frio (adaptado de Kukla 1975 ; reproduzido, com modificações, de Bridgland e Westaway 2008 ).
Corte transversal idealizado através dos terraços do rio Somme, mostrando depósitos fluviais, cobertura de loess-paleosol, a variedade de conteúdo arqueológico e dados geocronológicos (as correlações MIS sugeridas são mostradas). Após Antoine et al. (2007) ; reproduzido, com modificações, de Bridgland e Westaway (2014) , com permissão da Geologists' Association.
A bioestratigrafia foi a principal linha de evidência aplicada aos terraços do Baixo Tamisa, onde a rocha calcária local (fornecendo água subterrânea calcária) melhorou a preservação de fósseis de vertebrados e moluscos ( Bridgland 1994 ) ( Fig. 4 ). Na Europa Oriental, entretanto, os trabalhadores construíam conhecimento comparável das extensas sequências de terraços em rios além do alcance das glaciações quaternárias, entre os quais se destaca o do Dniester, que possui uma escadaria clássica com abundante controle de datação bioestratigráfica ( Alexeeva 1977 ; Bukatchuk e outros 1983 , Adamenko e outros 1986 , Michailesku e Markova 1992 ;Tchepalyga 1997 ), conforme resumido em inglês por Matoshko et al. (2004) .
Sequência transversal idealizada através dos terraços do Lower Thames, a leste de Londres, mostrando posições estratigráficas de depósitos interglaciais e de grandes conjuntos arqueológicos (as correlações MIS sugeridas são mostradas). Modificado de Bridgland (2006) , com permissão da Geologists' Association, com a adição da pilha bentônica δ 18 O LR04 (ver Fig. 1 ).
Deve ser mencionada uma abordagem alternativa para o estudo das sequências rio-terraço e evolução da paisagem associada desenvolvida no final do século, usando modelagem matemática baseada em processos e tentando relacionar pontos de knick em longos perfis fluviais com antigas quedas do nível do mar ( Rosenbloom e Anderson 1994 ; Whipple e Tucker 1999 ). Prestando pouca atenção às mudanças regulares do nível do mar durante o Quaternário, ou à evidência do registro sedimentar e paleontológico fluvial com o qual muitas vezes está em desacordo (cf. Bridgland e Westaway 2012 ), essa abordagem gerou um corpo de literatura inteiramente separado , com tentativas de reconciliação entre as duas abordagens surgindo apenas recentemente (por exemplo, Demoulinet ai. 2017 ; Martins et ai. 2017 ).
Catastrofismo
Na segunda metade do século passado, o argumento de longa data catastrofismo versus uniformitarismo diminuiu amplamente nos círculos quaternários, com o reconhecimento da maior contribuição de processos geomórficos aprimorados durante episódios de maior severidade climática e, em particular, o aumento da descarga resultante do derretimento, ambos anualmente, durante a primavera, e com a melhoria climática e deglaciação. Eventos de dimensões catastróficas permaneceram influentes, como a rápida drenagem do Lago Glacial Missoula no Centro-Oeste dos EUA ( Bretz 1969 ; Baker 1973 ); A comparação da 'scabland' canalizada deixada neste exemplo com o fundo do Canal da Mancha levou à sugestão de que o Estreito de Dover foi formado pela drenagem catastrófica de um lago glacial do Mar do Norte (Smith 1989 ; Gibbard 1995 ), um evento de profunda importância geomorfológica regional na medida em que foi a base do status de ilha da Grã-Bretanha.
Encostas
Embora de grande importância em termos de evolução da paisagem em escala média, bem como engenharia civil e mitigação de riscos, a geomorfologia das encostas tem pouca relevância óbvia para a compreensão da evolução quaternária em escala temporal mais longa. Existem, no entanto, arquivos detalhados de eventos recentes de ruptura e acumulação de taludes, geralmente restritos em termos de preservação ao último ciclo climático. Além disso, em algumas regiões, os terraços fluviais estão intimamente ligados ao desenvolvimento contemporâneo das encostas dos vales, com os antigos fundos dos vales representados por terraços que se elevam em encostas ou piemontes. Às vezes usado como parte de uma classificação sistemática de superfícies inclinadas ligadas a estágios na evolução do vale é o termo francês 'glacis', que foi subdividido em 'glacis rocheux', desenvolvido sobre a rocha, 'glacis d'érosion', desenvolvido em material mais macio (incluindo depósitos de encostas) e 'glacis aluvial' (para o qual existe o termo equivalente 'bajada'): uma encosta composta por leques aluviais coalescidos. A articulação entre leques de múltiplos episódios e depósitos de terraços de rios efêmeros representam valiosos arquivos geomorfológicos quaternários no norte da África, como no vale de Souss, Marrocos (Bhiry e Occhietti 2004 ; Chakir et ai. 2014 ). Glacis foram reconhecidos no mapeamento geomorfológico de sistemas de terraços fluviais no Oriente Próximo de meados ao final do século XX por trabalhadores franceses, geralmente motivados por estudos de ocupação do Paleolítico Inferior-Médio. Assim, sedimentos de terraços fluviais e glacis associados, estes últimos geralmente formados em depósitos de encostas, foram mapeados e classificados nos rios Kebir e Orontes na Síria de acordo com um esquema de notação padrão no qual os níveis do Pleistoceno Médio-Final (terraços e glacis associados) foram designados QfIV a QfI, aproximadamente equivalente às quatro principais glaciações alpinas ( Besançon et al. 1978 ; Copeland e Hours 1978 ;Sanlaville 1979 ; Besançon e Sanlaville 1993 ). Este mapeamento, embora detalhado e altamente valioso, simplificou a verdadeira complexidade das sequências (por exemplo, Bridgland et al. 2012), o trabalho anterior à aceitação generalizada do modelo global dos oceanos profundos (veja acima). Áreas onde arquivos de características de encostas de longa escala formam partes importantes do registro quaternário estão geralmente além do alcance das glaciações quaternárias e, de fato, de atividade periglacial generalizada durante estágios frios. Presumivelmente, esta é uma exigência de preservação, juntamente com a relativa aridez, outra característica dos exemplos citados acima, a que se pode acrescentar a Serra de Albarracín, leste da Península Ibérica, onde se aventaram "seixos antigos" estratificados para representar remanescentes de alto nível de vale encostas laterais relacionadas com os terraços fluviais do Pleistoceno Médio tardio ( Peña Monné e Jiménez 1993 ).
A maior atividade dos processos de declividade em regiões mais úmidas e, especialmente, mais frias pode ser considerada como tendo impedido que tais feições de talude sobrevivessem no registro de maior escala de tempo. No entanto, importantes arquivos da última atividade das encostas quaternárias foram reconhecidos durante o final do século XX, auxiliados por melhorias na compreensão bioestratigráfica e na geocronologia. Importante trabalho nos gizes do sul da Inglaterra foi realizado por Kerney (1963), que foi pioneiro no exame de sedimentos associados às feições geomorfológicas das escarpas como forma de delimitar o tempo de formação destas últimas, utilizando bioestratigrafia (principalmente de moluscos) e datação por radiocarbono. Embora frutífera para melhorar a compreensão da evolução geomorfológica recente, esta abordagem provou ser de valor limitado para abordar questões de longa data sobre possíveis origens em relação à antiga drenagem e captação de rio ( Wooldridge e Linton 1955 ; Worssam 1973 ), uma vez que a sedimentos sobreviventes em vales de giz e cavidades de escarpa ('coombes') foram invariavelmente encontrados para datar do Lateglacial e do Holoceno, presumivelmente porque essas características foram expelidas e/ou (re)escavadas durante o Último Glacial.Kerney et ai. 1964 , 1980 ; Preece e Bridgland 1998 ).
A construção do Túnel da Mancha forneceu uma visão importante sobre tais questões, pois permitiu o estudo de exposições temporárias nas encostas mais baixas e no piso de um vale escarpado em North Downs, Holywell Coombe, perto de Folkestone, Kent. Isso proporcionou acesso sem precedentes a corpos de sedimentos enterrados relacionados a leques de soliflução, massas de deslizamento de terra e manchas de pântanos temporários encharcados pela colocação destes, bem como nascentes formadoras de tufo ( Preece e Bridgland 1998 , 1999). A evidência de Holywell Coombe aponta para episódios de erosão do vale durante o Último Glacial (MIS 2) e se estendendo até o Lateglacial, especialmente o Younger Dryas (Loch Lomond Stadial), com estabilidade de encosta durante o ótimo do interstadial Allerod e ao longo do Holoceno auxiliado presumivelmente pela vegetação; o principal período de deslizamento foi no final do Último Glacial, datado com referência a sedimentos orgânicos que se acumularam 12-13 kyr atrás em cavidades úmidas criadas em frente às massas afundadas ( Preece e Bridgland 1998 ). A erosão do lado do vale por processos de soliflução durante o estádio Younger Dryas também foi demonstrada a partir de evidências estratigráficas em Brook, perto de Ashford, em um vale de escarpa em North Downs ( Kerney et al.1964 ), e na escarpa Lower Greensand perto de Sevenoaks ( Skempton e Weeks 1976 ), respectivamente c. 16 e c. 75 km a noroeste de Holywell Coombe.
A instabilidade dos taludes escarp-face e coombe-edge é agravada pela superposição de giz poroso sobre impermeável e Gault Clay, como exemplificado a poucos quilômetros de Holywell Coombe, em Folkestone Warren, famoso pela frequência e escala de falhas de taludes no era moderna, afetando grandemente a ferrovia Folkestone-Dover ( Smart et al. 1966 ). Acredita-se que as falhas rotacionais de Gault Clay tenham sido iniciadas aqui pela transgressão marinha do Holoceno e a erosão costeira resultante, e excedem em muito as características semelhantes no lado francês do Estreito de Dover por causa da maior espessura de Gault Clay ( Hutchinson 1969 ; Hutchinson et al . . 1980 ).
Karst
Características cársticas, incluindo cavernas, representam divisões distintas de geomorfologia e estudos quaternários, de particular importância porque precipitados calcários associados (espeleotemas) são facilmente datáveis usando a metodologia de séries de urânio (por exemplo, Rowe et al. 1989 ; Smart 1991 ), fornecendo, assim, restrição cronológica dentro ambas as disciplinas. Os grandes corpos de pesquisa e literatura cárstica estão em grande parte além do escopo deste capítulo, mas as ligações com seus outros temas merecem atenção. Em primeiro lugar, os níveis de espeleotemas datados em cavernas fornecem registros da profundidade da incisão fluvial em vales adjacentes (por exemplo, Waltham et al. 1997 ; Granger et al. 2001), de grande valor em regiões onde as evidências subaéreas foram removidas pela erosão glacial, como o English Peak District ( Westaway 2009 ). Além disso, dolinas e depressões cársticas maiores, como poljes, podem ser repositórios de arquivos sedimentares e arqueológicos ( Sampson 1978 ; Mihevc e Zupan Hajna 1996 ; White et al. 1999 ); um exemplo importante é a Bacia de Ioannina na Grécia, um polje do qual um registro de longa escala de sedimentos lacustres quaternários tem sido muito estudado ( Tzedakis et al. 1997 ; Wilson et al. 2021). A formação de tufos subaéreos e travertinos durante os interglaciais também forneceu meios para a datação em série U de sequências de terraços fluviais ( Figs 3 e 5 ) e preservou raros vislumbres de superfícies terrestres preservadas do Pleistoceno em que os hominídeos viviam, como representado pela preservação de lareiras dentro desses depósitos em locais como Bilzingsleben ( Mania 1991 ), Weimar–Ehringsdorf ( Vlček 1993 ) e Taubach ( Bratlund 1999 ), todos na Alemanha, e West Stow, em Suffolk, Inglaterra ( Preece et al. 2006 ).
Sequência transversal através dos terraços do rio Wipper, Turíngia, Alemanha: seção transversal não idealizada de um núcleo meandro em Bilzingsleben. Os depósitos subaéreos de travertino são representativos de interglaciais (as correlações MIS sugeridas são mostradas). Modificado de Mania (1995) e reproduzido de Bridgland e Westaway (2014) com permissão da Geologists' Association.
Solos
O papel dos solos e paleossolos (fósseis/solos enterrados) no Quaternário é de grande importância em algumas regiões, fornecendo um meio primário de correlação e cronoestratigrafia em áreas da China e da Europa Central onde ocorre cobertura de loess, como já foi observado, particularmente com referência aos grandes avanços feitos por Kukla (1975 , 1977 ) ( Fig. 2 ). De fato, Kukla (1987 ; Kukla e An 1989 ) ( Fig. 6 ) esteve envolvido na correlação das seqüências empilhadas de paleossolos do planalto de loess chinês com o registro climático marinho, juntamente com Bronger e Heinkele (1989) , Ding et al. (1994) , Vandenbergheet ai. (1997) e Lu et al. (1999) .
Parte da sequência loess-paleossolo chinesa em torno de Lanzhou, província de Ganshu, sobrejacente aos terraços do Rio Amarelo, para a qual fornece evidências de datação chave (modificada de Pan et al. 2009 ).
Um exemplo do avanço do final do século XX da compreensão do Quaternário com base em evidências de paleossolos deriva do reconhecimento de solos de clima quente e frio sobrepostos sob o Anglia (MIS 12) até Anglia Oriental, o que levou à percepção de que grande parte do cascalho subjacente, anteriormente classificado como glacial, representa antigos terraços do rio Tamisa ( Rose et al. 1976 ; Rose e Allen 1977). Esses solos sobrepostos foram denominados Valley Farm Rubified Sol Lessivé e Barham Arctic Structure Soil, o primeiro caracterizado por avermelhamento e evidência de translocação de argila, e o último por estruturas de ruptura periglacial, ambas macro (por exemplo, pseudomorfos em cunha de gelo e solo padronizado) e microescala, esta última determinada a partir da análise micromorfológica de seções delgadas ( Kemp 1987 ). A relevância geomorfológica destes está em sua contribuição para o novo pensamento sobre a evolução da paisagem no sudeste da Grã-Bretanha, confirmando o desvio glacial do Tamisa sugerido pela primeira vez por Salter (1905) e promovido com base na composição do cascalho por Hey (1967 , 1980 ).). Este evento teve impacto geomorfológico em escala regional, deslocando o eixo principal de drenagem para leste significativamente para sul; sem ele, o principal rio do Reino Unido não fluiria pela atual localização de sua capital. Em East Anglia, os componentes pedogênicos e geomorfológicos deste marcador estratigráfico de eventos provaram ter sido supersimplificados inicialmente, prevendo uma única camada de cascalho do Tâmisa durante o estágio Beestoniano, seguido pela formação do Valley Farm Soil no Cromerian e o Barham Soil no início de Anglian, antes da chegada do manto de gelo. Trabalhos posteriores refinaram a história para se encaixar melhor com a maior complexidade da flutuação climática quaternária que estava se estabelecendo, de modo que os cascalhos representavam um amplo vôo de terraços,Kemp 1987 ) ( Fig. 7 ).
Seção transversal idealizada através da sequência de terraços do rio Tâmisa no sul de East Anglia, mostrando o desenvolvimento de complexos de paleossolos sobrejacentes. Em parte derivado de Bridgland et al. (1988) com permissão da Geologists' Association.
A formação do solo também teve um papel na morfoestratigrafia, na datação relativa um tanto imprecisa de formas de relevo com base no grau de desenvolvimento do solo nas superfícies das formas de relevo, particularmente morenas ( Harden 1982 ; Harden e Taylor 1983 ; Berry 1994 ; Evans 1999 ), mas também terraços fluviais e marinhos ( Muhs 1982 ; Bull 1990 ; Markewich e Pavich 1991 ; Smith e Boardman 1994 ; Bockheim et al. 1996 ; Leigh 1996 ).
Resumo e conclusão
Neste capítulo, foi dada prioridade às sequências de terraços fluviais e praias elevadas, justificadas por fornecerem subsídios para a compreensão do Quaternário e para desvendar os registros de outros registros geomorfológicos do Pleistoceno, como múltiplos avanços glaciais de diferentes idades. Avanços significativos na compreensão da relação entre essas feições geomorfológicas e seu contexto quaternário ocorreram durante o final do século XX. Além disso, a geomorfologia das encostas foi considerada valiosa na medida em que os processos envolvidos produziram arquivos de feições fósseis e sedimentos que registram a evolução da paisagem quaternária. Os estudos cársticos têm uma relevância sobreposta tanto para a geomorfologia quanto para a ciência quaternária,
Reconhecimentos
Sugestões construtivas e conselhos dos editores e revisores, incluindo o Prof. Jamie Woodward, são reconhecidos com gratidão, assim como o trabalho de Chris Orton da Unidade de Cartografia do Departamento de Geografia da Universidade de Durham, que produziu as figuras. Versões anteriores foram gentilmente lidas e comentadas pelo Dr. Peter Allen.
Contribuições do autor
DRB : redação – rascunho original (liderança), redação – revisão e edição (liderança).
Financiamento
Esta pesquisa não recebeu nenhuma concessão específica de nenhuma agência de financiamento nos setores público, comercial ou sem fins lucrativos.
Disponibilidade de dados
O compartilhamento de dados não é aplicável a este artigo, pois nenhum conjunto de dados foi gerado ou analisado durante o estudo atual.
- © 2021 O(s) Autor(es). Publicado pela Sociedade Geológica de Londres
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