O município de Lagoa Santa se insere na porção sudeste da Depressão do Alto-Médio São Francisco (FIG. 22), que abrange grande parte do Brasil central, desde a Depressão de Belo Horizonte, ao norte do Quadrilátero Ferrífero, até a Depressão Sertaneja, já próximo ao contato noroeste da Serra do Espinhaço Setentrional (IBGE, 2006). O eixo principal da depressão coincide com a calha do rio São Francisco em direção vulgarmente N-S, abrindo- se ortogonalmente nos vales dos principais afluentes deste rio.
Em toda sua extensão, relevos orograficamente mais elevados recortam a depressão formando patamares residuais na forma de alinhamentos serranos em terrenos cristalinos e chapadas em coberturas sedimentares fanerozóicas. Na margem esquerda do rio São Francisco, essas elevações ocorrem como invaginações que configuram interflúvios da drenagem afluente, como a Serra Geral do Rio Preto, a Serra dos Tropeiros e a Serra do Ramalho. Porém, em sua margem direita, as elevações formam relevos residuais isolados, que também funcionam como divisores da drenagem afluente, como a Serra do Repartimento, a Serra da Tiririca, a Serra dos Fonseca e a Serra do Cabral, esta última, um compartimento isolado da Serra do Espinhaço (FIG. 22).
O contato com as unidades deprimidas ao norte e ao sul ocorre de forma gradual, marcado por variações litológicas significativas; porém, ocorrem escarpas erosivas na transição para os patamares e chapadas em sua borda ocidental. Sua borda oriental é determinada pela Serra do Espinhaço, na forma de escarpas erosivas na sua porção setentrional e de escarpas de falha na sua porção meridional (IBGE, 2006).
As altitudes são baixas variando de aproximadamente 700 m próximo à cidade de Arcos, no extremo sul da depressão, a 400 m ao norte de Jaíba, formando uma rampa irregular e suave com mais de 700 km de extensão. Suas bordas são mais elevadas, devido ao contato com as unidades de relevo que a circunda.
FIGURA 22 – Modelo Digital de Terreno da Depressão do Alto-Médio Rio São Francisco
Em termos morfotectônicos, a Depressão do Alto-Médio São Francisco está inserida na porção central do Cráton do São Francisco. Segundo Alkimim (2004), o que define uma área cratônica é a presença de antigas e espessas raízes mantélicas e não apenas uma longa estabilidade tectônica resultante da não ocorrência de grandes deformações recentes (fanerozóico). Isso implica que essas unidades configuram grandes baixos continentais, apesar de isostaticamente positivos (ALKIMIM, 2004).
Delimitado pela orogênese brasiliana (~600 Ma), o Cráton do São Francisco limita-se a sul e oeste pela faixa Brasília, a noroeste pela faixa Rio Preto e a leste pela faixa Araçuaí (TROMPETTE et al., 1992). Porém, seu prolongamento nordeste em direção a atual costa atlântica é motivo de discussão. O prolongamento da Serra do Espinhaço no interior do cráton pela Província Paramirim é considerado como registro de um evento Brasiliano por estudos recentes. Segundo Trompette et al. (1992), as faixas Sergipe e Araçuaí foram unidas, promovendo a separação entre o cráton do São Francisco e o do Congo.
O Cráton do São Francisco é constituído estratigraficamente por três grandes compartimentos: i) o embasamento arqueano gnáissico-migmatítitico, aflorante na Depressão de Belo Horizonte, extremo sul do cráton; ii) o Supergrupo Espinhaço, que ocorre na borda oriental, inclusive na Serra do Cabral; iii) o Supergrupo São Francisco, que recobre a maior parte do cráton, sendo aflorante em seu eixo central (UHLEIN et al., 1995). A Depressão do Alto-Médio São Francisco coincide com a área de ocorrência do Supergrupo São Francisco, mais especificamente, do Grupo Bambuí.
O Supergrupo São Francisco apresenta rochas sedimentares neoproterozoicas que sofreram anquimetamorfismo durante a estruturação da cadeia do Espinhaço, com aumento progressivo da influência tectônica (dobras) para leste (UHLEIN et al., 1995). Constitui-se a partir de uma bacia sedimentar do tipo de margem passiva, sobreposta à bacia do Espinhaço, no neoproterozoico (SILVA, 1998).
Uma generalizada transgressão marinha teria controlado a deposição clasto-química do Grupo Bambuí em um período entre 600 a 650 Ma (UHLEIN et al., 1995; ALKIMIM, 2004). Iglesias e Uhlein (2009) descrevem dois tipos de ambientes deposicionais principais no Grupo Bambuí. O primeiro relaciona-se a contextos marinhos correspondendo aos carbonatos da Formação Sete Lagoas e Lagoa do Jacaré, às rochas pelito-carbonáticas da Formação Serra de Santa Helena e aos pelitos da Formação Serra da Saudade. O segundo (sequência de topo) é marinho-continental, constituindo a Formação Três Marias, predominantemente psamítica (IGLESIAS e UHLEIN, 2009).
A estratigrafia regional apresenta a Formação Serra de Santa Helena como unidade litológica de topo, em contato concordante gradativo com a Formação Sete Lagoas (Membros Lagoa Santa e Pedro Leopoldo) que se posta sobre a unidade basal do complexo gnáissico- migmatítico arqueano (FIG. 23 e 24). Berbert-Born (2002, p. 418) sintetiza essa conformação estratigráfica como “unidades carbonáticas composicionalmente diferenciadas (Formação Sete Lagoas), superpostas por rochas siliciclásticas muito finas (Formação Serra de Santa Helena)”.
Iglesias e Uhlein (2009) afirmam que a Formação Serra de Santa Helena representa o afogamento gradual da plataforma carbonática da Formação Sete Lagoas com uma deposição típica de ambiente marinho plataformal. Constitui-se prioritariamente de pelitos (metapelitos), representados por metassiltitos e metargilitos com estratificação plano-paralela, por vezes, calcíticos (SHINZATO, 1998). É a unidade de mais ampla extensão na área de estudo, perfazendo as porções mais elevadas do relevo local, com uma espessura máxima de 135 m (IGLESIAS e UHLEIN, 2009). Ao norte, a Formação Serra de Santa Helena abrange uma vasta área contínua, que alcança a divisa com o estado da Bahia, por vezes recoberta pela Formação Lagoa do Jacaré ou sedimentos fanerozóicos.
FIGURA 23 – Estratigrafia da região de Lagoa Santa.
A: unidades geológicas básicas segundo Berbert-Born (2002); B: litofácies identificadas por Iglesias e Uhlein (2009). Fonte: Uhlein, 2009 e Berbert-Born, 2002.
FIGURA 24 – Unidades litoestratigráficas sobre MDT na porção sul da Depressão do Alto-Médio São Francisco, com perfil topográfico ESSE-WNW.
Do topo para a base, a formação é constituída por siltitos, folhelhos e margas, com intercalações de calcário. Predominam estruturas sedimentares plano-paralelas, ocorrendo camadas maciças (IGLESIAS e UHLEIN, 2009). Os pelitos registram deformação dúctil-rúptil heterogênea e gradual, ampliando em direção leste (SHINZATO, 1998).
A Formação Sete Lagoas apresenta uma composição faciológica mais complexa. Sedimentada em um evento de subsidência do embasamento, possui uma formação basal composta por calcários impuros (por vezes dolomíticos) e silicosos do Membro Pedro Leopoldo. Predominam calcissiltitos e calcilutitos finamente laminados, com teor de carbonatos inferior a 90% (SHINZATO, 1998; BERBERT-BORN, 2002).
Em contato gradacional ou até indefinido, ocorrem sobre o Membro Pedro Leopoldo pacotes de até 200 m de calcarenitos muito homogêneos do Membro Lagoa Santa. Os calcários dessa unidade possuem reconhecido grau de pureza, com concentração de carbonato de cálcio superior a 94%. Por esse motivo, esta é a unidade mais sujeita à carstificação (BERBERT- BORN, 2002).
As litologias da Formação Sete Lagoas apresentam anquimetamorfismo. Os calcários impuros da unidade basal apresentam estrutura associada a uma tectônica dúctil. Já os calcarenitos homogêneos do Membro Lagoa Santa apresentam estruturas herdadas de uma tectônica rúptil, com fraturamentos de grande influência na morfologia atual (BERBERT-BORN, 2002). Além disso, espessas coberturas elúvio-coluviais, com profundidades que podem atingir 80 m, recobrem indiscriminadamente a superfície.
O relevo atual reflete diretamente a estratigrafia do Grupo Bambuí. Apresenta um comportamento regional similar, denotando uma depressão periférica à Serra do Cipó, em contato gradual com a depressão adjacente de Belo Horizonte, como se observa no perfil topográfico da FIG. 24. Porém, sub-regionalmente, a carstificação é um fator preponderante na compartimentação geomorfológica. Destacam-se, nessa escala, planaltos cársticos com topografia extremamente irregular, superfícies cársticas encobertas com carstificação em profundidade, depressões cársticas, entendidas como poljés cobertos por mantos de intemperismo argilosos, além de superfícies não-cársticas irrestritas (AULER, 1994).
De uma forma geral, os terrenos mais elevados representados por topos residuais ou interflúvios secundários estão embasados pelos metapelitos da Formação Serra de Santa Helena. Locais onde afloram os calcários puros do Membro Lagoa Santa tendem a desenvolver importantes feições exocársticas e endocársticas em toda sua extensão, ainda
que associadas aos calcissiltitos do Pedro Leopoldo. A carstificação nas rochas do Membro Pedro Leopoldo depende essencialmente da composição mineralógica e estrutural das mesmas. Todavia, não se pode negar a ocorrência de dissolução ainda que nos calcários mais impuros.
O quadrante definido como área de estudo em Lagoa Santa (4,1 km x 3,8 km) localiza-se no extremo oeste do município, nas proximidades do rio das Velhas. Possui uma morfologia típica de fundo de depressão, com relevo suave-ondulado entrecortado por uma drenagem dendrítica individualizando colinas e morros com topos arredondados (FIG. 25). A proximidade com o nível de base regional (rio das Velhas) promove bacias de configuração alongada, normalmente de segunda ou terceira ordem. Os afluentes diretos do rio das Velhas são perenes, porém, a drenagem tributária é majoritariamente temporária e, por vezes, efêmera, ocorrendo em ravinas e sulcos erosivos.
A altitude é majoritariamente baixa, superando os 900 m apenas nas elevações mais acentuadas, estando, regularmente, abaixo da cota de 800 m. A dissecação fluvial é nítida, com perfis longitudinais acentuados, promovendo vertentes que podem possuir elevado grau de inclinação em rampas retilíneas. Todavia, a declividade média é baixa, com gradiente topográfico máximo de 0,07 m/m entre a maior elevação e a calha do rio das Velhas.
Os afloramentos rochosos, porém, restringem-se às calhas fluviais ou localizam-se pontualmente na média e baixa vertente. As coberturas eluviais que recobrem as formações clasto-químicas são argilo-arenosas e espessas. Feições exocársticas não são comuns, tendo sido identificados pontualmente lapiás ao longo da foliação e caneluras verticais em paredões rochosos, além de cânions tipicamente cársticos nos fundos de vale.
A relação entre o relevo da depressão e a estratigrafia do Grupo Bambuí, referida por Berbert- Born (2002), Shinzato (1998) e Auler (1994) é perfeitamente nítida na área das nascentes estudadas, como se observa na FIG. 26. A estratigrafia local é composta pela Formação Serra de Santa Helena, no topo, pelo Membro Pedro Leopoldo da Formação Sete Lagoas e pelo complexo gnáissico-migmatítico. Não são registradas ocorrências do Membro Lagoa Santa, estando os pelitos assentados sobre os calcissiltitos.
FIGURA 25 – Localização das nascentes estudadas em Lagoa Santa – hipsometria.
FIGURA 26 – Geologia das nascentes estudadas em Lagoa Santa.
Os pelitos recobrem a maior parte da área, estando relacionados às porções mais elevadas do relevo. Conforme se aproxima do rio das Velhas, os carbonatos tornam-se mais presentes. Eles afloram no terço inferior das vertentes, próximo às calhas fluviais. Quando o perfil longitudinal dos cursos d’água atinge o Membro Pedro Leopoldo, é comum ocorrerem severas rupturas de declividade, muitas vezes, condicionadas pela existência de cânions. Isso demonstra a importância da drenagem na esculturação do relevo local, promovendo a retirada da cobertura pelítica e aflorando os calcissiltitos sotopostos.