Verdiene

De forma a compor a síntese da revisão bibliográfica, apresenta-se a seguir o resgate dos principais elementos de interesse ao tema investigado, cuja abordagem inicia-se com uma breve introdução acerca da evolução do conhecimento sobre os terrenos cársticos, terminologias e paradigmas sobre as diversas formas de interpretação e direcionamento dos estudos nesses ambientes. Em seguida, adentra-se nas questões sobre o desenvolvimento dos estudos geológicos de interesse à área de pesquisa, enfocando os levantamentos existentes em nível regional e local.

Com o intuito de se discorrer sobre os conceitos fundamentais que permeiam a análise hidrogeológica de ambientes cársticos faz-se uma breve recapitulação dos principais aspectos inerentes à pesquisa hidrogeológica e hidrogeoquímica, no que se refere às condicionantes de desenvolvimento dos sistemas de fluxos subterrâneos e de cavernas, com citações das principais teorias acerca da espeleogênese e, conseqüentemente, dos processos relevantes no controle da dinâmica hídrica subterrânea de aqüíferos cársticos. No sentido de se reconhecer os métodos aplicados ao reconhecimento de parâmetros hidrogeológicos voltados à análise do comportamento dos aqüíferos, discorre-se sobre as características básicas em que se manifestam os atributos dos aqüíferos cársticos e exemplos de procedimentos usualmente adotados na coleta de dados específicos. Por fim, traça-se um breve perfil da tipologia cárstica encontrada em Lagoa Santa, a qual busca antever a apropriação dos métodos de análise adotados à realidade do ambiente investigado.

É interessante situar a cronologia a que se tem conhecimento, sobre os primeiros estudos sistemáticos do carste, os quais são relativamente contemporâneos ao surgimento do termo, ou seja, de sua etimologia. A derivação da palavra Karra, segundo Gams (1973), quer dizer rocha em várias línguas na Europa e no Oriente Médio, mas na região norte da antiga Iugoslávia evoluiu para Kars, Kras (ou Karst), sendo ainda um termo coincidente ao das regiões geográficas do nordeste da Itália próximo a divisa com Slovenia e Croácia. Lá surgiram os primeiros estudos científicos envolvendo e difundindo amplamente a terminologia “Karst”, designada para os ambientes caracterizados tipicamente por cavernas, vales de drenagem com sumidouros, grandes surgências de água e notáveis processos de dissolução no relevo.

As primeiras idéias que contribuíram para a evolução histórica do conhecimento sobre terrenos cársticos, conforme citado por Ford & Williams (1989), datam da Grécia antiga e dafilosofia de

Roma, desde 600 a.C, cujos primeiros relatos mostram a atuação em estudos conceituais sobre a natureza da circulação da água e das formas de conexão hidráulica nesses ambientes.

Já as primeiras pesquisas sistemáticas realizadas sobre os terrenos cársticos, que se tem conhecimento, datam do século XVIII, tendo sido motivadas pelo desconhecimento geral a respeito das feições típicas existentes nesses sistemas aqüíferos, desde enormes vazios encontrados em subsuperfície, ou, como também, pelas feições típicas de dissolução observadas na paisagem. Atribuiu-se muito desse ‘desconhecimento’ a causas diversas, até mesmo a fenômenos do dilúvio bíblico; à ação humana de antigas lavras, ou ainda, a fenômenos relativos ao ataque por águas mais acidificadas, aos materiais mais macios que pudessem estar inclusos nas rochas calcárias.

Dessa forma, surgiram as primeiras teorias espeleogenéticas – do grego Espelaion = caverna – as quais puderam ser divididas de acordo com a origem de sua formação, em dois flancos distintos, sendo o primeiro atrelado a uma conotação catastrófica, no final do século XVIII, e início do século XIX, e a segunda, avançando pelo século XIX e adentrando o século XX, numa conotação puramente mecânica, diante dos processos erosivos de dissolução e de corrosão da rocha carbonática pela ação da água (White, 2000).

Ford (2000) aponta a dificuldade de abordagem dos cenários de interpretação entre os sistemas espeleológico e hidrogeológico, enfatizando que somente a partir da segunda metade do século XIX, foi estabelecida uma separação interpretativa quanto à tipologia das referidas pesquisas científicas, posto que até este período, não existia uma convergência entre os assuntos tratados. Segundo o mesmo autor, os hidrogeólogos apóiam-se normalmente em ferramentas de cunho físico, sob a forma de ensaios e testes de aqüíferos, localizados ou regionalmente, simplificando a origem dos mecanismos de controle ao nível da bacia de investigação, enquanto os espeleólogos e hidrólogos do carste habituaram-se a coletar informações ao nível das galerias de cavernas acessíveis pelo homem para inferir tais observações ao nível dos maciços carbonáticos, cujas proporções representam apenas uma ínfima parte da totalidade, para a maioria dos casos.

Muito do avanço conquistado no entendimento das questões relacionadas à hidrologia cárstica, deve-se às atividades de espeleólogos europeus e norte-americanos, cujas explorações foram fundamentais para a elaboração das primeiras premissas a respeito da gênese das cavernas e dos mecanismos de circulação das águas subterrâneas, como agentes de

Um nome, porém, merece destaque como elemento transformador e modificador da rota de raciocínio acerca dos processos responsáveis pelo desenvolvimento do relevo cárstico e da hidrologia de subsuperfície: Jovan Cvijic, cujas obras na região do carste dinárico, entre 1893 e 1918 marcaram, de certa forma, o fim das especulações sobre a natureza de formação das feições cársticas e do movimento das águas subterrâneas em subsuperfície; possibilitado através da tradução de seus estudos, por Sanders, em 1921 (Lowe, 2000).

Houve assim, o início da difusão dos conhecimentos acumulados e, dessa maneira, pôde se evoluir diante das observações do ambiente explorado, contrapondo-se os principais processos formadores da espeleogênese até os dias atuais: erosão mecânica da rocha calcária, dissolução/corrosão dos carbonatos e os princípios de atividade espeleogenética entre a circulação das águas no epicarste2 e nas zonas vadosas, nas suas faixas de transição e na zona saturada (Lowe, 2000).

Dentre os inúmeros pesquisadores que sucederam aos estudos de Jovan Cvijic, pode-se atestar um avanço das idéias movidas pelas postulações anteriores, mas que de certa forma, foram a base dos experimentos atuais. White (2002) mostra que os estudos modernos do carste ainda carecem de várias frentes de pesquisa, mas têm sido observados avanços consideráveis quanto às propriedades, características e evolução dos aqüíferos cársticos, desde apenas poucos anos, até o presente momento.

O aumento do número de pesquisas, bem como sua divulgação e a otimização dos recursos necessários ao avanço dos estudos sobre a hidrologia cárstica são fatores essenciais para o entendimento amplo das causas e efeitos que se sucedem nos referidos ambientes. Estudos realizados há apenas dez anos atrás já estão sendo atualizados em vista dos fatores citados (White, 2002, Klimchouk et al. 2000), o que promove uma aceleração no processo de investigação, em vista das circunstâncias em que as pesquisas vêm ocorrendo na atualidade.

Decorrente do próprio avanço tecnológico, que propiciou uma maior e melhor capacitação na obtenção de parâmetros hidrológicos, no tempo e no espaço, o conhecimento palpável de determinadas variáveis, antes inexplicáveis, tornou-se possível diante dos diversos adventos surgidos após a revolução industrial, os quais, destinados a fins específicos têm trazido maior agilidade na resposta de determinadas questões relativas ao carste.

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Contudo, devido à grande heterogeneidade e à complexidade oriunda da enorme gama de fatores que, em conjunto, conformam o ambiente cárstico, é elevado ainda, o grau de incertezas acerca dos mecanismos controladores, pois somente a partir da avaliação dos vários fatores pertinentes, de forma integrada, seria possível se quantificar e se diagnosticar um ambiente cárstico, considerando-se todas as suas nuances interpretativas e o elevado nível de detalhes que o tornam sempre complexos.

A análise interpretativa integrada mostra-se muito difícil de ser aplicada de maneira mais ampla, dada a enorme gama de recursos necessários à compreensão do modelo evolutivo dos aqüíferos cársticos, mas que em virtude dos avanços de pesquisa neste final de milênio (White, 2002), em que a tecnologia tem atuado em prol da otimização instrumental dos equipamentos, pode ser visível num horizonte próximo.

Quanto às investigações geológicas envolvendo o conhecimento das características deposicionais, estruturais e/ou litoestratigráficas dos materiais que se encontram no domínio de interesse, as primeiras observações descritas remontam de Eschwege (1833), quando relatou a presença dos arenitos horizontalizados na região de Pirapora, bacia hidrográfica do rio São Francisco. Como os de Eschwege, diversos outros estudos têm sido realizados desde os últimos cento e cinqüenta anos. Uma síntese dessa revisão encontra-se muito bem relatada no trabalho de Magalhães (1988), o quel identifica os principais estudos que determinaram, tanto a terminologia atualmente utilizada, como a evolução dos conhecimentos sobre a região denominada Cráton do São Francisco.

A evolução dos conhecimentos sobre a geologia do Grupo Bambuí e do Cráton do São Francisco encontra-se distribuída em inúmeros estudos pioneiros que foram sendo modificados ou seguidos a outros levantamentos acerca das rochas encontradas ao longo da bacia do São Francisco (Magalhães, 1988). Diversos outros estudos investigativos tentaram resolver as indefinições acerca dos condicionamentos litoestratigráficos e estruturais da seqüência pelítico carbonatada do Grupo Bambuí (Ribeiro et al. 2003).

Entre os inúmeros trabalhos existentes, surgiu a mais importante divisão lito-estraligráfica para o Grupo Bambuí, apresentada por Branco & Costa (1961), distribuindo as rochas em três formações descritas a partir de seções estratigráficas realizadas através das observações sobre a geologia às margens da rodovia BR-040, entre Belo Horizonte e Brasília.

A uniformidade das informações estratigráficas disponíveis foi estabelecida por Dardenne (1978), a partir das correlações que traçou ao longo da bacia, sintetizando a estratigrafia do Grupo Bambuí numa ampla região abrangida pelos estados de Minas Gerais, Goiás, Bahia e Mato Grosso, cuja nomenclatura proposta por Branco & Costa (1961) serviu de base para a definição de uma equivalência entre as seqüências sedimentares existentes nesses estados. Utilizando uma terminologia específica para a região, mas seguindo-se uma linha de zoneamento tectônico já proposta inicialmente por Braun (1968), Costa et al. (1970) e Dardenne (1978b), o Grupo Bambuí encontra-se localmente subdividido em três tectonogrupos, conforme seu posicionamento geotectônico. Tais assertivas são também verificadas em Magalhães (1988), Ribeiro et al. (2003) e Pinto & Martins-Neto (2001).

Braun (1968) considerou a bacia de sedimentação Bambuí como tipicamente intracratônica, formada pelo levantamento dos maciços orogênicos marginais, o ocidental (Brasília) e o oriental (Espinhaço), que se mantiveram estáveis até o final da sedimentação. Assim, a conformação atual da bacia seria resultado de esforços tangenciais dirigidos das bordas oeste e leste para o centro, durante o evento brasiliano (Alkimim et al., 1993).

Da mesma forma, Almeida (1977) cita que o arcabouço tectônico regional remonta da estruturação brasiliana do Cráton do São Francisco e suas faixas marginais. Barbosa (1966) designou de Cráton Franciscano à área central do escudo brasileiro correspondente à Bacia do São Francisco: esta megaestrutura, tendo sido consolidada no Arqueano, “teria se comportado como plataforma estável de sedimentação no Pré-cambriano mais recente ou início do Paleozóico”, e posteriormente, atingida por uma tectônica com falhamentos e dobramentos nas bordas, originando assim a Faixa de Dobramentos Brasília, a oeste, e a Faixa de Dobramentos Araçuaí, a leste.

Segundo Alkimim et al. (1993), a partir dos limites e estruturação interna do cráton, verifica- se uma compartimentação tectônica caracterizada por traços e feições típicas de uma deformação progressiva, com esforços compressivos de leste para oeste.

Assim, para a área de entorno de Lagoa Santa, de acordo com sua posição no contexto tectônico regional, o grau de deformação abrange apenas os pulsos médios a fracos dos esforços tectônicos (Magalhães, 1988; Alkimim et al. 1993). Considerando a localização do município de Lagoa Santa neste contexto, identifica-se uma situação em que tais rochas

apresentam uma deformação, cujo movimento subhorizontal, do transporte tectônico indicado, é revelado pela existência de falhas de descolamento basal, com o decréscimo da deformação para o centro do cráton (oeste do município), corroborado por Ribeiro

et al. (2003).

Tornando-se o cenário evolutivo da sedimentação Bambuí mais compreendida e aceita em âmbito regional, surgiram as primeiras datações sobre a idade do Grupo Bambuí. Amaral & Kawashita (1967), a partir de datações radiométricas feitas pelo método Rb/Sr, apontaram uma idade mínima de 600 Ma para os folhelhos da região de Vazante. Recentemente, Kawashita (1998) aponta uma idade em torno de 600 a 680 Ma para as rochas da base do Grupo Bambuí, utilizando-se o método 87Sr/86Sr.

Uma atualização dos conhecimentos sobre a Bacia Sedimentar do São Francisco, ressaltando- se os interesses sobre seus recursos minerais, energéticos e hídricos, é apresentada por Pinto & Martins-Neto (2001).

Já em nível local, os estudos geológicos existentes estão representados pelos mapeamentos em escala 1:4.000, apenas para as proximidades das zonas de lavra, e pelas atividades de interpretação das seções geológicas a partir dos furos de sondagem existentes no domínio de abrangência da mina Lapa Vermelha e em seu entorno imediato (Soeicom, 2004).

As características hidrodinâmicas relativas ao ambiente investigado podem ser paltadas apenas por estudos em escala regional, não se verificando, para a área de interesse, nenhum estudo de cunho acadêmico e científico voltado para o entendimento da dinâmica hídrica subterrânea, com exceção de trabalhos de consultoria especializada, de cunho hidrogeológico ambiental, conforme verificado em Hidrovia & FCO (2002).

Outros estudos de conhecimento dos atributos cársticos, em domínio regional, foram elaborados por Silva (1984, 1986), Guerra (1986), Guerra & Mello (1986), Andrade e Cascaes (1990), Menezes & Melo (1990), tendo sido discorrido sobre as influências marcantes dos fatores estruturais e/ou feições cársticas nas avaliações hidrogeológicas, na região dos Grupos Bambuí e Una, em Minas Gerais e Bahia.

Estudos para caracterização da dinâmica hídrica de subsuperfície foram desenvolvidos por Auler (1994) na região de Matozinhos, pouco ao norte de Lagoa Santa, mas objetivando, além

da definição das rotas de fluxos subterrâneos pela aplicação de traçadores corantes, a caracterização hidroquímica dos aqüíferos cársticos, com base na análise de parâmetros físico-químicos. O estabelecimento de sub-bacias aqüíferas foi possível, delimitando-se os compartimentos hidrogeológicos com seus respectivos traçados de fluxos associados ou não aos sistemas de desenvolvimento das cavernas existentes na porção estudada.

Conforme apontado pelos estudos hidrogeológicos realizados por Pessoa (1996), na região cárstica do município de Sete Lagoas, um dos principais fatores que influenciam no regime de fluxo subterrâneo, principalmente em ambientes de rochas calcárias, é a trama estrutural existente, percebendo que as condições de circulação e armazenamento das águas subterrâneas estão fortemente controladas pela estruturação das rochas através do sistema planar das foliações e das juntas, onde ocorre a dissolução mais intensa dos calcários.

Da mesma maneira, Karmann (1994), através de estudos abrangentes sobre a evolução dos sistemas cársticos de cavernas na região sudeste de São Paulo, mais precisamente no vale do rio Ribeira de Iguape, conseguiu compartimentar os sistemas aqüíferos cársticos a partir da aplicação de técnicas morfométricas, estruturais, hidroquímicas e radiométricas do sistema acessível de cavernas, constituído por rochas calcárias metamorfisadas do Grupo Açungui.

A espeleologia teve um aporte de conhecimento significativo na região pesquisada, face às intensas campanhas realizadas através das investigações do Projeto VIDA e APA Carste Lagoa Santa, ambos desenvolvidos pela CPRM entre 1991 e 1997. Esses levantamentos possibilitaram a elaboração de um inventário das cavidades naturais na região conhecida como Matozinhos-Mocambeiro (Berbert-Born, 1994), totalizando o levantamento topográfico e a descrição de 218 cavidades somadas às 81 já conhecidas, em uma área de cerca de 182 km2. Dado o exímio detalhamento das cavidades levantadas, muito se pôde perceber quanto às feições estruturais de interesse para a abordagem hidrogeológica, em vista da elaboração dos inúmeros mapas confeccionados com as projeções dos eixos principais de desenvolvimento das cavernas.

Dentre os estudos mais importantes voltados ao conhecimento das características geomorfológicas regionais e locais, podem ser citados Carvalho et al. (1978), Kohler (1978, 1989) e Coultard et. al. (1978) entre outros. Estes estudos buscaram, através da avaliação de registros geológicos levantados na sua maior parte por análises interpretativas, a descrição do arcabouço morfológico do relevo local e regional, dando ênfase específica aos processos de

evolução da paisagem e das feições cársticas que compõem o quadro geomorfológico regional.

Segundo Kohler (1989) a gênese e a dinâmica do carste da região de Lagoa Santa estão relacionadas, principalmente, aos fatores estruturais, petrográficos e químicos dos materiais que constituem o arcabouço geológico local. Segundo o mesmo autor, o relevo existente entre o bloco interfluvial Ribeirão da Mata-Velhas foi palco da atuação de múltiplos processos que, a partir do Terciário, modelaram a paisagem atual.

Kohler (1978) estudou o ritmo morfogenético da lagoa central de Lagoa Santa, em função de uma metodologia de análise das formações superficiais aliada a modelos genéticos estabelecidos por outros pesquisadores. O estudo da bacia que aloja a lagoa permitiu ao autor estabelecer o ritmo dos eventos morfogenéticos ocorridos a partir da dissecação da superfície Sul Americana, através do estudo dos depósitos correlativos e processos de carstificação. Carvalho et al (1978) argumentam a probabilidade de a lagoa resultar da coalescência de várias dolinas. Segundo os mesmos autores, a disposição triangular da lagoa pode estar combinada à presença de estruturas geológicas em profundidade que teriam funcionado como linhas preferenciais de dissolução. Uma dessas estruturas seria uma suposta falha cujo traço pouco se afastaria da margem nordeste da lagoa atual e que estaria alinhada com os vales seccionados pela lagoa, a saber: o superior, que penetra na lagoa por sudeste, e, o inferior, por onde a mesma deságua a noroeste.

Para conhecer melhor a geologia de subsuperfície, principalmente no que diz respeito à espessura de rochas carbonáticas abaixo da lagoa, Carvalho et al (1978) investigaram os materiais a pequenas profundidades para se determinar o topo das camadas calcárias. Utilizaram-se de sondagem sísmica de refração, verificando que o topo do calcário não se encontra antes dos 20 metros de profundidade e, a partir de 6 sondagens mecânicas, os resultados indicaram que há ocorrência de filito, pelo menos a até 40 metros de profundidade.

Conforme apontado em Parizzi (1993), as águas da lagoa estão contidas numa bacia revestida de materiais impermeáveis de espessura talvez não inferior a cerca de 30 metros, em nenhum de seus pontos. Esse revestimento impermeável isola os sistemas hídricos superficiais e subterrâneos, garantindo que a perenidade da lagoa esteja na dependência exclusiva dos

das águas pluviais (chuva incidente diretamente e escoamento superficial), do escoamento de base na camada dos solos e da evaporação direta, nos anos de pouca precipitação registram-se os níveis mais baixos.

Admitindo-se a hipótese da formação da lagoa por dissolução do pacote de calcário subjacente ao filito, ao longo de alinhamentos estruturais antigos, Kohler (1978) conclui que a lagoa encontra-se em relativo estado de equilíbrio, nada tendo a ver com a ciclicidade típica das lagoas cársticas.

As características hidrogeológicas inerentes ao ambiente conformado por rochas carbonáticas necessitam de ferramentas que possibilitem o conhecimento dos mecanismos de funcionamento da dinâmica hídrica de subsuperfície. Estas ferramentas têm sido estudadas por diversos pesquisadores desde as quatro últimas décadas (White 1988; Dreybrodt, 1988; Ford & Williams, 1989) e, recentemente, mais precisamente a partir das duas últimas décadas têm sido revistas e atualizadas (White 1993, 1998), como descrito em diversos apontamentos, a partir das abordagens sobre a caracterização de aqüíferos cársticos sob os mais diversos aspectos.

Segundo White (2002) os avanços tornaram-se melhor entendidos quando os pesquisadores, de uma forma em geral, começaram a descrever os mecanismos de fluxos diante de uma só linguagem, abordando a questão da dinâmica hídrica subterrânea em termos de fluxos na matriz rochosa, fluxos por fraturas, por condutos e fluxos mistos.

Diversos estudos trataram os aspectos preponderantes no desenvolvimento dos aqüíferos cársticos e, conseqüentemente, na gênese dos sistemas de formação das cavernas - espeleogênese. Os estudos clássicos destinados à formulação de hipóteses sobre tais processos, datam do início do século passado, sendo atribuídos a Martel (1921), Swinnerton