Orientadores: Carlos Roberto de Souza Filho, Michael James Friedel

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências

Resumo: Esta tese de doutorado tem como objetivo aprofundar o conhecimento sobre as relações das propriedades físico-quimicas do solo com a morfometria do relevo, buscando quantificar essas relações para a construção de modelos conceituais e preditivos. Mapas auto-organizáveis e modelos de sistemas...

Resumo: Esta tese de doutorado tem como objetivo aprofundar o conhecimento sobre as relações das propriedades físico-quimicas do solo com a morfometria do relevo, buscando quantificar essas relações para a construção de modelos conceituais e preditivos. Mapas auto-organizáveis e modelos de sistemas de informação geográfica foram utilizados para investigar as relações não lineares associadas ao intemperismo químico e físico, fatores associados a fenômenos hidrológicos e à evolução dos solos. Três estudos de caso são apresentados: o intemperismo químico de solo no estado do Paraná (22 variáveis e 304 amostras), o transporte físico de sedimentos em Poços de Caldas (9 variáveis e 29 amostras), e hidroquímica de aqüíferos na Formação Serra Geral no Estado do Paraná (27 variáveis e 976 amostras). O método combinando simulação estocástica e mineração de dados permitiu explorar as relações entre relevo, granulometria e geoquímica dos solos. Regiões mais elevadas e com morfometria convexa apresentaram alta denudação de elementos móveis (e.g., Ca) e baixa de elementos pouco móveis (e.g., Al). O mesmo padrão foi observado para granulometria de solos, ou seja, alta proporção de areia em áreas altas e convexas da bacia e altos teores de argila, com baixa condutividade hidráulica, em regiões convexas próximas aos canais de drenagem. O comportamento espacial da hidroquímica das águas do aqüífero Serra Geral apontou áreas de potencial conectividade entre aqüíferos, áreas de recarga recente e de alto tempo de residência. Foram construídos modelos preditivos não tendenciosos das propriedades do solo em subsuperfície partindo da premissa de que o intemperismo e a morfometria se relacionam através de um processo duplamente dependente, onde a denudação física e química atua no delineamento do relevo e a morfometria do terreno é um fator que caracteriza as condições físico-químicas do solo

Abstract: This Doctoral thesis aims to explore the relationship between soil physical-chemical properties and relief morphometry, and quantifying these relationships to build conceptual and predictive models. Self-organizing maps and Geographic Information Systems modeling are here used to...

Abstract: This Doctoral thesis aims to explore the relationship between soil physical-chemical properties and relief morphometry, and quantifying these relationships to build conceptual and predictive models. Self-organizing maps and Geographic Information Systems modeling are here used to investigate nonlinear correlations associated with chemical and physical denudation; which are factors connected with hydrological phenomena and soil evolution. Three study cases are presented: soil chemical weathering within the limits of the Parana State, southern Brazil (22 variables and 304 samples), physical transport of sediments in the alkaline intrusive complex of Poços de Caldas, southeastern Brazil (9 variables and 29 samples), and hydrochemistry of Serra Geral aquifers also in the Parana State (27 variables and 976 samples). The method combining stochastic simulation and data mining allows exploring the relationships between topography, soil texture and soil geochemistry. In the Parana State, higher regions and areas with convex morphometry shows, respectively, higher and lower denudation rates of mobile (e.g., Ca) and less mobile (e.g., Al) elements. The same pattern is observed for soil particle size. In this case, high proportion of sand is found in highlands and convex areas inside the basin, and high clay content, with low hydraulic conductivity, occurs in convex regions, near drainage channels. The spatial behavior of the Serra Geral aquifer?s hydrochemistry pointed out to areas with potential connectivity with the Guarani aquifer system, recent recharge areas, and long-standing waters. Predictive, unbiased models are built for soil properties on the premise that weathering and morphology are related through a two-way dependent process, where the physical and chemical denudation delineates the elevations of the land surface, and terrain morphometry is a factor that characterizes the physical-chemical conditions of the soil