trabalho de conclusão de curso
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO ESCOLA DE MINAS DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO GEOESPELEOLOGIA DA GRUTA SANTUÁRIO, PAINS/MG Mateus Lima Rosa Nº 142 Ouro Preto, Março de 2015 GEOESPELEOLOGIA DA GRUTA SANTUÁRIO, PAINS/MG i ii FUNDAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO Reitor Prof. Dr. Marcone Jamilson Freitas Souza Vice-Reitor Prof.ª Drª Célia Maria Fernandes Nunes Pró-Reitor de Graduação Prof. Dr. Marcílio Sousa da Rocha Freitas ESCOLA DE MINAS Diretor Prof. Dr. Issamu Endo Vice-Diretor Prof. Dr. José Geraldo Arantes de Azevedo Brito DEPARTAMENTO DE GEOLOGIA Chefe Prof. Dr. Fernando Flecha de Alkmim iii iv MONOGRAFIA Nº 142 GEOESPELEOLOGIA DA GRUTA SANTUÁRIO, PAINS/MG Mateus Lima Rosa Orientador Paulo de Tarso Amorim Castro Co-Orientador Cláudio Maurício Teixeira Silva Monografia do Trabalho de Conclusão de curso apresentado ao Departamento de Geologia da Escola de Minas da Universidade Federal de Ouro Preto como requisito parcial para avaliação da disciplina Trabalho de Conclusão de Curso – TCC 400, ano 2015/1. OURO PRETO 2015 v Universidade Federal de Ouro Preto – http://www.ufop.br Escola de Minas - http://www.em.ufop.br Departamento de Geologia - http://www.degeo.ufop.br/ Campus Morro do Cruzeiro s/n - Bauxita 35.400-000 Ouro Preto, Minas Gerais Tel. (31) 3559-1600, Fax: (31) 3559-1606 Direitos de tradução e reprodução reservados. Nenhuma parte desta publicação poderá ser gravada, armazenada em sistemas eletrônicos, fotocopiada ou reproduzida por meios mecânicos ou eletrônicos ou utilizada sem a observância das normas de direito autoral. Revisão geral: Mateus Lima Rosa Catalogação elaborada pela Biblioteca Prof. Luciano Jacques de Moraes do Sistema de Bibliotecas e Informação - SISBIN - Universidade Federal de Ouro Preto R788g Rosa, Mateus Lima. Geoespeleologia da Gruta Santuário, Pains/MG [manuscrito] / Mateus Lima Rosa - 2015. xviii, 53f.; il. color.; grafs.; tabs.; mapas. (Monografia n. 142). Orientador: Prof. Dr. Paulo de Tarso Amorim Castro. Coorientador: Prof. Dr. Cláudio Máurício Teixeira Silva. Monografia (Graduação) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Departamento de Geologia. 1. Espeleologia. 2. Geofísica. 3. Carste. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título. CDU: 551(815.1):551.44 Catalogação: [email protected] http://www.sisbin.ufop.br vi Agradecimentos Agradeço a minha mãe, Marlene, por me manter determinado e forte para superar todos os obstáculos já superados e ao meu pai, Paulo, por mostrar-me o interesse e o valor do conhecimento. À Universidade Federal de Ouro Preto pelo ensino de qualidade, à Fundação Gorceix pelo auxílio financeiro, e principalmente, à Sociedade Excursionista e Espeleológica, e todos que comigo ali estiveram, entidade que esteve presente em toda a minha vida estudantil. Ao professor Cláudio Maurício Teixeira pela amizade, por todo o conhecimento oferecido e pela co-orientação neste trabalho. E ainda a Fabrício Fernandes Vieira, Rodolfo Renó e Tiago Rocha Faria Duque, meus amigos e mentores na espeleologia. Ao professor Paulo de Tarso Amorim Castro pela orientação. A professora Maria Silvia Carvalho Barbosa, pela colaboração no estudo geofísico. Aos amigos Marco Antônio Bragante Filho e Bárbara Zambelli pelo auxílio nos trabalhos de campo. Agradeço também a República dos Deuses e todos os amigos que estiveram presentes nesta caminhada, que me proporcionaram os momentos mais felizes e ajudaram a superar os tristes. Muito obrigado! vii viii SUMÁRIO INTRODUÇÃO ........................................................................................................................ 1 1.1 NATUREZA DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVAS............................................... 2 1.2 OBJETIVO .................................................................................................................. 3 1.3 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................ 3 1.4 LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO..................................................................... 4 1.5 ASPECTOS FISIOGRÁFICOS ................................................................................... 6 1.5.1 Hidrografia............................................................................................................ 6 1.5.2 Clima .................................................................................................................... 8 1.6 GEOMORFOLOGIA ................................................................................................. 10 GEOLOGIA REGIONAL ..................................................................................................... 13 2.1 ESTRATIGRAFIA .................................................................................................... 14 2.2 ESTRUTURAL ......................................................................................................... 16 2.3 METAMORFISMO ................................................................................................... 18 2.4 RECURSOS MINERAIS .......................................................................................... 18 ANÁLISE GEOFÍSICA ......................................................................................................... 19 3.1 MAGNETOMETRIA ................................................................................................ 19 3.2 RADIOMETRIA ....................................................................................................... 21 3.3 BANCO DE DADOS ................................................................................................ 22 3.4 ANÁLISE QUALITATIVA ...................................................................................... 23 3.4.1 Mapas magnetométricos ..................................................................................... 23 3.4.2 Mapas radiométricos........................................................................................... 26 3.5 ANÁLISE QUANTITATIVA ................................................................................... 28 GEOLOGIA LOCAL ............................................................................................................. 31 4.1 ESTRATIGRAFIA .................................................................................................... 31 4.2 GEOLOGIA ESTRUTURAL .................................................................................... 36 4.3 INTEGRAÇÃO GEOLÓGICO-GEOFÍSICA ........................................................... 40 GEOESPELEOLOGIA ......................................................................................................... 43 5.1 FEIÇÕES ENDOCÁRSTICAS ................................................................................. 46 5.2 FEIÇÕES EXOCÁRSTICAS .................................................................................... 47 CONCLUSÃO......................................................................................................................... 49 ix REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 51 x INDÍCE DE FIGURAS Figura 1.1 - Mapa de localização e vias de acesso. .................................................................... 5 Figura 1.2 - Mapa hidrográfico da região de estudo................................................................... 7 Figura 1.3 - Mapa de classes climáticas da Mesorregião do Oeste de Minas ............................ 8 Figura 1.4 - Graficos de: A) Temperatura; B) Umidade e C) Precipitação no ano de 2013.. .... 9 Figura 1.5 - Aspecto do calcário dolomítico ou "pedra cascuda" (porção superior do pacote rochoso) e do calcário calcítico (porção inferior do pacote rochoso)....................................... 11 Figura 2.1 - Mapa geológico da Bacia do São Francisco em meio ao cráton homônimo. ....... 13 Figura 2.2 - Posicionamento da Gruta Santuário e compartimentação estrutural. ................... 14 Figura 2.3 - Coluna Estratigráfica do Grupo Bambuí, Supergrupo São Francisco. ................. 14 Figura 2.4 – Seção esquemática mostrando a distribuição de fácies do Grupo Bambuí na porção sudoeste da Bacia do São Francisco. A) Coluna estratigráfica com as peculariedades de cada unidade. ....................................................................................................................... 15 Figura 2.5 - Domínios estruturais da porção SW da Bacia do São Francisco. ......................... 17 Figura 3.1 - Histograma mostrando os valores médios e intervalos de suscetibilidade de tipos de rochas mais comuns. ............................................................................................................ 19 Figura 3.2 - Gráfico ternário coma abundância relativa de elementos radioativos em diferentes tipos de rochas. ........................................................................................................ 21 Figura 3.3 - Fluxograma com a rotina adotada na elaboração dos mapas magnetométricos. .. 24 Figura 3.4 - Mapa geológico da área da gruta. ......................................................................... 25 Figura 3.5 - a) Mapa de Amplitude do Sinal Analítico com os lineamentos observados; b) Diagrama de roseta dos lineamentos. ....................................................................................... 26 Figura 3.6 - Fluxograma com a rotina adotada na elaboração dos mapas radiométricos. ........ 27 Figura 3.7 - a) Mapa de radiométrico do Canal K com os lineamento observados; b) Diagrama de roseta dos lineamentos. ........................................................................................................ 28 Figura 3.8 - a) Localização do perfil geofísico; b) Deconvolução de Euler evidenciando os contatos geológicos. ................................................................................................................. 29 Figura 4.1 - Mapa com setores definidos na descrição estratigráfica. ...................................... 32 Figura 4.2 - a) Estromatólitos colunares ; b) Estratificações cruzadas de baixo ângulo. ......... 33 Figura 4.3 - Amostra de mão do ponto G13. ............................................................................ 34 Figura 4.4 - a) Contato erosivo visto no ponto G05, o pacote superior refere-se ao pelito carbonatado; b) Contato erosivo visto no ponto G06; c) Boundins sin-deposicionais de pelito. .................................................................................................................................................. 35 Figura 4.5 - Diagrama de densidade de polos: a) Planos de falha reversa; b) Eixos de dobras. c) Diagrama de roseta das fraturas. .......................................................................................... 36 Figura 4.6 - a) Plano de falha reversa com dobras de arrasto; b) Fratura preenchida por calcita e quartzo recristalizados. .......................................................................................................... 37 xi Figura 4.7 - a) Dobra SZ falhada com detalhe delimitando os estratos e o plano de falha; b) Dobra de arrasto na parede oposta do conduto. ........................................................................ 38 Figura 4.8 - Estruturas de compressão verificadas no ponto G11. ........................................... 39 Figura 4.9 - Dobras intraestratais. ............................................................................................ 39 Figura 4.10 - Mapa de interpretação dos lineamentos geofísicos com suas respectivas influências no desenvolvimento da cavidade. .......................................................................... 41 Figura 4.11 - Perfil geofísico, com aplicação da deconcolução de Euler, evidenciando os domínios propostos por Muzzi-Magalhães (1989).. ................................................................. 41 Figura 5.1 - Mapa geológico da Gruta Santuário. .................................................................... 44 Figura 5.2 - Destaque para a zona de falha do ponto G09 com conduto de morfologia circular em amarelo e teto plano e rebaixado em vermelho. ................................................................. 45 Figura 5.3 - Mapa exocárstico. ................................................................................................. 47 xii ÍNDICE DE TABELAS Tabela 3.1 - Filtros de Fourier e suas finalidades geofísicas. ................................................... 20 Tabela 3.2 - Relação do índice estrutural com os modelos físico e geológico. ........................ 20 Tabela 3.3 - Minerais radioativos. ............................................................................................ 22 xiii xiv Resumo A Gruta Santuário localiza-se no município de Pains/MG próxima a fronteira com o município de pimenta/MG. Estratigraficamente posiciona-se no extremo sudoeste da Bacia do São Francisco, encaixada nas rochas carbonáticas do Grupo Bambuí. Em seu interior foram verificados quatro grupos de rochas carbonáticas: calcarenito calcítico, calcarenito calcítico com estratificações cruzadas, pelitos carbonatados e calcário estromatolítico dolomítico. A região apresenta deformação de caráter frágil-dúctil a frágil, em nível estrutural médio a superior e em condições de tectônica epidérmica sobre um substrato mais rígido. Seu acervo estrutural é dominado por falhas inversas e de rejeito direcional. A correspondência da morfologia da planta baixa da cavidade com direção de desenvolvimento preferencial SWNE escalonada segundo uma direção NWSE, reflete as estruturas verificadas no estudo geofísicos e indicam que gênese da cavidade está condicionada por estruturas em grandes profundidades, abaixo da cobertura sedimentar. Sua formação inicial provavelmente ocorreu devido a um posicionamento freático (condutos) e que atualmente encontra-se na posição intermediária (inundações) enquanto sua partes mais elevadas encontram-se sob influencia vadosa com os salões maiores originados por incasão e sucundariamente por dissolução preferencial de estratos. A diversidade de espeleotemas é grande e foram observados escorrimentos métricos, microtravertinos, travertinos, estalactites, estalagmites, cortinas, coraloides, helictites e anemolites. Esse dois últimos, que são formas reconstrutivas mais raras, concentram-se principalmente no Salão dos Blocos Abatidos. Com exceção do Salão dos Blocos Abatidos e do Grande Salão onde ocorrem depósitos de blocos, o piso da gruta é formado essencialmente por argila. Nesse piso argiloso verificam-se feições como pequenas dolinas (até três metros de diâmetro), ondulações (small riplles), e pequenos canais (até dois metros de largura e um metro de profundidade). As ondulações ocorrem tanto dentro quanto fora dos canais o que sugere que ocorra fluxo por todo o conduto, e quando o nível freático começa a baixar é que se desenvolvam os canais. Foram observadas ainda surgências e sumidouros efêmeros. A fonte dos sedimentos argilosos pode ser da descalcificação da rocha encaixante, da injeção de sedimentos pelas dolinas que ocorrem sobre a cavidade ou ainda por carreamento dos sedimentos pelas águas do Ribeirão dos Patos durante os períodos de cheia. O verdadeiro volume da gruta é incerto, visto que o piso rochoso, da rocha encaixante in situ, não aflora em nenhum ponto da cavidade. Palavras chave: Gruta Santuário, geoespeleologia, geofísica, gênese cárstica xv xvi Abstract The Santuário Cave is situated in the city of Pains/MG close to the border with city of Pimenta/MG. Stratigraphically, it is situated at the extreme southwest of São Francisco Basin, embedded in carbonated rocks of the Bambuí Group. Inside, were founded four groups of carbonate rocks : calcitic calcarenite, calcitic calcarenite with across stratification, carbonated mudstone and estromatolitic dolomitic limestone. The region presents deformations ruptileductile to ruptile character, in a middle level superior with tectonic terms epidermal on a more rigid substrate. Its outline is denominated for reverse and directional faults. The similitary of the morfology of the floor plant of the cave with preferential direction of development SWNE at stepped second direction NW-SE, reflects to the structures verificated in the geophysics studies and indicate that genesis of cavity is conditioned for structures in high depth under of the sedimentary cover. Its initial formation is probably due to the groundwater zone position (conducts) actually they are found in the middle zone (inundation) while the high parts are founded in vadose influence with bigger salons origined by incasion and secondary for the preferential dissolution of the stratas. The diversity of the speleothems is great and there were observed flowstones metrics, microrimstone dams, rimstone dams, stalactites, stalagmites, draperies, coraloids, helictites and deflected stalactites. These last two, which are the rare reconstructive forms, are mainly concentrated in the Blocos Abatidos Salon. Excepts the Blocos Abatidos Salon and the Salon Grande Salão where are the deposits of the fall blocks, the rest of the floor are formed essentially for mud. In that clay floor verify forms like little sinkholes (Until 3 meters of diameters), small riplles, and little waterways (Until two meters long and one of deepness). The ripples happens in the waterways and out of then, that indicates a flood for all the conduct and when the groundwater level starts to get low, the waterways are developed. Were also observed surges and ephemeral sinks. The source of the mud sediments can occurred because of the carbonate dissolution of the wall rock, by injection of sediments of the sinkholes that are located over the cave or still of the thrust of the sediments for the water of Ribeirão dos Patos during the periods of inundation . The real volume of the cave is uncertain because the wallrock doesn’t outcrop in the point of the cave. Key words: Santuário Cave, geoespeleology, geophysics, karst genesis. xvii xviii CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO 1 APRESENTAÇÃO O Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) é uma das disciplinas que compõem a grade curricular do curso de Engenharia Geológica da Escola de Minas de Ouro Preto/UFOP, sendo que este trabalho foi desenvolvido ao longo do ano de 2014, nos dois semestres letivos e nele buscou-se esclarecer fatores que exerceram influência na gênese da Gruta Santuário. Para Lino (2001), a definição mais difundida para espeleologia é a proposta por Géze (1968 apud Lino 2001) que postula: “Espeleologia é a disciplina consagrada ao estudo das cavernas, sua gênese e evolução, do meio físico que elas apresentam, do povoamento biológico, atual ou passado, bem como do meio ou técnica necessárias ao seu estudo”. A origem etimológica do termo é derivada dos radicais gregos: spelaion e logos que significam, respectivamente, “caverna” e “estudo”. Para Sallun Filho & Karmann (2012), o carste é um tipo de relevo peculiar o qual resulta de importantes processos de dissolução tanto de águas superficiais quanto subterrâneas, que geram solos típicos, depressões fechadas, dolinas, cavernas, além de ausência ou escassez de drenagem superficial. Segundo Auler & Zogbi (2005), o termo “carste” originou-se na região calcária na fronteira entre a Itália e a Eslovênia, denominada Kras, pelos eslovenos, e Karst, pelos alemães. Atualmente, o termo foi internacionalizado e designa qualquer região com feições semelhantes. Dentro deste contexto, é possível dividir essa disciplina, a Espeleologia, em “Espeleologia Científica” e “Espeleologia Técnico-esportiva”, onde a segunda é um meio para primeira, e ainda subdividir em diversas disciplinas específicas como, Espeleologia Física que corresponde à Carstologia ou estudo do relevo onde se formam as cavernas; Espeleomineralogia que estuda as deposições minerais no interior das cavernas; Bioespeleologia, que estuda a fauna e flora subterrâneas; Geoespeleologia, foco deste estudo, que volta-se para a gênese e evolução das cavernas; entre outras. E a Espeleologia Técnico Científica por sua vez engloba: a prospecção e a exploração de cavernas que envolve a utilização de mapas, aerofotografias, etc.; Espeleodocumentação que envolve o registro dos 1 dados; a Logística Espeleológica que envolve a técnica de comunicação, resgate e permanência em cavernas; entre outros (Lino 2001). Os conceitos espeleológicos, aqui utilizados, são aqueles voltados para a carstificação de rochas carbonáticas, que além de se encontrarem entre as mais comuns da terra, aflorando em aproximadamente 10% da superfície terrestre livre de gelo (Ford & Willians 2007), é a rocha onde se encontra a caverna alvo deste estudo, os carbonatos do Grupo Bambuí, Supergrupo São Francisco (Martins-Neto & Alkmim 2001). Esta região se posiciona no extremo sudoeste da Bacia Intracratônica do São Francisco (Almeida 1977). No Brasil, a ocorrência aflorante de carbonatos fica abaixo da porcentagem mundial, ocupando 2,8% das áreas continentais expostas. Dessa porcentagem, que equivale a cerca de 237.814 km² dos 8.515.000 km² do território brasileiro, cerca de 45% corresponde ao Grupo Bambuí (Sallun Filho & Karmann 2012). O presente trabalho apresenta o resultado do mapeamento geoespeleológico, além da interpretação de imagens de sensor, estudo geofísico, e compilação bibliográfica das áreas próximas a Gruta Santuário, localizada no sudoeste do município de Pains/MG. Espera-se que estes dados sirvam como base para estudos posteriores, nesta região que apresenta uma grande riqueza científica e potencial extrativista, o que releva ainda mais a necessidade de estudos científicos, que subsidiem as tomadas de decisões pelos órgãos competentes sobre áreas de preservação e áreas passíveis de exploração mineral. 1.1 NATUREZA DO PROBLEMA E JUSTIFICATIVAS O calcário, dentre diversas características, apresenta dois importantes atributos que são: a aptidão para desenvolvimento de cavernas e o potencial extrativista. Talvez não haja outras rochas com uma variedade de usos tão ampla quanto calcário e dolomito. Essas rochas são usadas na obtenção de blocos para a indústria da construção, material para agregados, cimento, cal e até rochas ornamentais. As rochas carbonatadas e seus produtos são também usados como fluxantes, fundentes, matéria-prima para as indústrias de vidro, refratários, carga, agentes para remover enxofre, fósforo e outros na indústria siderúrgica, abrasivos, corretivos de solos, ingredientes em processos químicos, dentre outros.” (Sampaio & Almeida 2005). Por outro lado, a maioria de nossas grutas está inserida em calcários e em dolomitos, rochas facilmente dissolvidas pelas água subterrânea. A maior ocorrência de rochas 2 favoráveis a cavernas no Brasil são representadas pelos calcários e pelos dolomitos do Grupo Bambuí (Auler & Zogbi 2005). Analisando o que foi citado acima, pode-se perceber o quanto é delicada a situação das regiões cársticas, já que indubitavelmente ocorrerá um conflito entre as frentes conservacionistas e as extrativistas. Um agravante na pressão sofrida pelas áreas cársticas se encontra no fato do baixo valor agregado do minério calcário, pois o calcário representa um produto relativamente barato, exceto em suas formas beneficiadas mais sofisticadas, de valor agregado elevado, o que implica que os custos de logística, comercialização e outros, são especialmente importantes em relação ao calcário (Silva 2009). A influência do custo da logística sobre o valor final do minério induz uma exploração forçada próxima a áreas consumidoras, como no caso da porção sul do Grupo Bambuí, que se encontra no segmento centro oeste até o norte de Minas Gerais, incluindo a região da capital estadual, Belo Horizonte. Nestas condições o mercado tende a ditar os locais viáveis para a exploração, ao invés de se buscar áreas com baixo potencial espeleológico. Neste contexto, o presente trabalho estuda a Gruta Santuário, cavidade natural de relevância máxima (SEE 2012) buscando assim acumular novos conhecimentos, além de subsidiar e fomentar futuros estudos nessa importante província espeleológica do país. 1.2 OBJETIVO Este trabalho tem como objetivo a caracterização endocárstica, exocárstica, e genética da Gruta Santuário. 1.3 MATERIAIS E MÉTODOS Inicialmente foi realizada uma etapa de campo para avaliar e topografar a cavidade através de percursos no seu interior, confecção de plantas baixas e cortes (Nível 4C, segundo a British Cave Research Association - BCRA, Rubbioli & Moura 2005), preenchimento de Fichas de Caracterização Endocárstica e, também, através das descrições das suas características físicas. Ressalta-se que o mapa espeleométrico é indispensável já que nele são anotados os pontos descritos no interior da cavidade, além de sua forma por si só, ser um indicador geológico, podendo evidenciar alguma estrutura a qual condicionou o desenvolvimento da cavidade. 3 Nos pontos estudados, quando possível, foram feitas medidas das fei es geológicas planares e lineares, no sistema dip dip (trama) (e . 4 35), e descri o petrográfica com objetivos de interpreta es geoespeleológicas. Foram ainda descritas as feições cársticas internas e externas a cavidade, as quais fornecem informações acerca do ambiente no qual se formou a caverna (e.g.: evolução freática ou vadosa, etc.). O tratamento dos dados foi executado através de um Sistema de Informações Geográficas-SIG, utilizando-se de imagens de satélites obtidas através do software Google Earth. Foram utilizados os softwares AutoCAD para edição vetorial dos croquis, ArcGIS para distribuição dos dados espaciais e geração de mapas. Ainda, foram confeccionados mapas magnetométricos e radiométricos utilizando-se do software Geosoft Oasis Montaj buscandose acrescer informações ao entendimento das estruturas que foram verificadas no interior da cavidade. Nos trabalhos de campo foram utilizados os equipamentos: veículos motorizados, martelos e bússolas de geólogo, aparelhos GPS Garmin, máquinas fotográficas, capacetes e ecleragens de espeleólogo com carbureteira Ariane, da PETZL, lanternas elétricas diversas, trenas de tamanhos vários, trena laser. Além de pranchetas, fichas de topografia, papel milimetrado, cadernetas, lapiseiras, canetas, borrachas, escalímetros, transferidores e esquadros. 1.4 LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO A gruta investigada situa-se próximo ao limite SW do município de Pains/MG. Seu pórtico principal posiciona-se nas coordenadas UTM 419290/7741870 a uma altitude de 660 metros, na Fazenda do Zé Brega. O acesso, a partir de Belo Horizonte/MG, é feito pela BR-381, sentido sul, até o cruzamento com a BR-262, onde se segue para WNW por cerca de 17 km, onde no cruzamento, segue-se para SW pela MG-050 por aproximadamente 140 km. Neste ponto segue-se pela rodovia 354, sentido WNW, por cerca de 10 km até alcançar a MG-439 onde se segue para oeste até a cidade de Pains. Para acessar a gruta a partir da cidade de Pains/MG (Figura 1.1) utiliza-se a MG-170, na qual se segue no sentido Pimenta/MG, por cerca de 14 km, onde então se avança para NW por estrada vicinal por cerca de 2,5 km até a sede da fazenda. A partir deste ponto prossegue- 4 se, ainda por estrada vicinal, por cerca de 0,5 km. A entrada da cavidade se encontra a 75 m para oeste da estrada. Figura 1.1 - Mapa de localização e vias de acesso. 5 1.5 ASPECTOS FISIOGRÁFICOS A área em questão se posiciona na Mesorregião do Oeste de Minas, a qual recobre uma área de 24.043,437 Km². É formada por 44 municípios agrupados em 5 microrregiões (Campo Belo, Divinópolis, Formiga, Oliveira, e Piumhi). Sua economia é diversificada, com evidência para os municípios de Itaúna, Formiga e Divinópolis, e ainda outros de importância regional como Arcos, Oliveira, Campo Belo e Piumhi (IBGE 2001). 1.5.1 Hidrografia A área de estudo se encontra no oeste mineiro, microrregião de Formiga, próximo ao divisor de águas da bacia do Rio Grande com a bacia do Rio São Francisco, sendo que se posiciona dentro desta última, mais especificamente na Sub-bacia do Ribeirão dos Patos. Segundo a Agência Nacional das Águas - ANA (2014) o Rio são Francisco é um importante rio que nasce na Serra da Canastra/MG e percorre 2.700 km no sentido SN, atravessando os estado de Minas Gerais e Bahia onde então altera seu curso para SE, atingindo o oceano Atlântico na fronteira estadual de Sergipe e Alagoas. Drena uma área de 638.576 Km² que equivale aproximadamente 8% do território nacional e sua vazão natural média anual é de 2.846 metros cúbicos por segundo, mas ao longo do ano pode variar entre 1.077 m³/s e 5.290 m³/s. O Ribeirão dos Patos nasce no extremo sul do município de Pains/MG, próximo a fronteira municipal com o município de Pimenta/MG, a uma altitude próxima a 870 m e percorre cerca de 89 km até sua confluência com o Rio São Francisco, no município de Iguatama/MG. Sua nascente encontra-se na vertente norte do divisor de águas entre as bacias do Rio São Francisco com o Rio Grande (Figura 1.2) 6 Figura 1.2 - Mapa hidrográfico da região de estudo. 7 1.5.2 Clima Sá Junior (2009) sugere que existem três classes climáticas na Mesorregião do Oeste de Minas, sendo que a classe Cwa representa 78% do total da área dessa mesorregião (Figura 1.3). Esta é a classe que abrange a região onde se encontra a Gruta Santuário. Figura 1.3 - Mapa de classes climáticas da Mesorregião do Oeste de Minas. (Modificado de Sá Junior 2009) A classe Cwa é caracterizada pelo clima temperado úmido com inverno seco sendo que nessa estação, em pelo menos um dos meses, a precipitação média é inferior a 60 mm. O verão é quente, com temperatura média do mês mais quente superior a 22°C. Os gráficos do Instituto Nacional de Metereologia - INMET, a seguir, representam os dados coletados na estação meteorológica convencional “83582 - BAMBUÍ”, localizada na cidade homônima, e a estação mais próxima da área estudada. Os dados representam, respectivamente, temperatura (Figura 1.4 A) umidade (Figura 1.4 B) e precipitação (Figura 1.4 C), no intervalo de tempo entre o dia 01/01/2013 e 01/01/2014. 8 Figura 1.4 - Graficos de: A) Temperatura; B) Umidade e C) Precipitação no ano de 2013. (Modificado de INMET, 2014). 9 1.6 GEOMORFOLOGIA Para Karmann & Sánchez (1979), o termo “Província Espeleológica” define a regi o onde as rochas carbonáticas, de uma mesma unidade geológica, são susceptíveis a carstificação. A ocorrência de descontinuidades dos processos cársticos no interior da província permite dividi-la em “Distritos Espeleológicos”. Estudos mais específicos, envolvendo o entendimento do fluxo hídrico, zonas de carga e descarga podem, ainda, designar “Sistemas Locais ou Subregionais de cavernas”. Desta forma, a área de estudo localiza-se na “Província Espeleológica Bambuí”, a qual designa toda a região onde ocorre o Grupo Bambuí, mais especificamente no “Distrito do Alto e Médio S o Francisco”, que compreende a regi o situada entre os municípios de Arcos, Pains, Doresópolis, Formiga, Córrego Fundo, Bambuí, Iguatama até a região sul da Bahia (Karmann & Sánchez 1979). O exocarste da região é controlada pela litologia aflorante onde os calcários apresentam relevos acidentados e os argilitos apresentam formas suaves e onduladas. As feições cársticas topográficas são representadas por elevações escarpadas e de aspecto ruiniforme e presença de cavernas em sua base (SEE 2012). Utilizando-se imagens de sensor remoto, SEE (2012) caracteriza as rochas carbonáticas como de texturas mais rugosas, com estrutura ruiniforme e geralmente de coloração acinzentadas ocasionadas pela exposição dos maciços rochosos. Já os padrões de textura mais suaves e aplainados denotam áreas com rochas pelíticas ou solo, cobertos por pastagens. As rochas carbonáticas podem, ainda, ser divididas em dois tipos principais, o calcário calcítico e o calcário dolomítico. As respostas ao intemperismo dessas duas rochas são diferentes (Figura 1.5), de forma que o calcário dolomítico localmente é denominado de “pedra cascuda” devido a sua te tura superficial mais rugosa (SEE 2012). 10 Figura 1.5 - Aspecto do calcário dolomítico ou "pedra cascuda" (porção superior do pacote rochoso) e do calcário calcítico (porção inferior do pacote rochoso). Adaptado de SEE (2012) Segundo uma compartimentação geológica-geomorfológica proposta por Pizarro (1998), a área posiciona-se no Bloco Ribeirão dos Patos, caracterizado por duas faixas de maciços calcários (Faixa Quilombo e Vila Costina), de direções NW-SE com uma sequência de rochas pelíticas entre as duas faixas. Os sistemas de falhamentos transcorrentes Doresópolis-Pains, controlam a direção de orientação dos maciços. As cavernas mais representativas, desse bloco, são: Gruta do Brega, Santuário (Pizarro 2008) e Zezinho Beraldo (SEE 2012). O endocarste da “Província Espeleológica Bambuí” é descrito por Santos (2 2). Este autor afirma que predominam cavernas com desenvolvimento sub-vertical nos calcários com acamamento horizontal e cavernas com desenvolvimento sub-horizontal nos calcários dobrados com influência das dobras na forma das entradas. Com relação aos depósitos siliciclásticos, são encontrados blocos abatidos e argilas de descalcificação. A morfologia dos espeleotemas indicam eventos de flutua es do nível d’água e, algumas vezes, sedimentos compostos por clastos de até 30 cm, incrustados nos tetos, este último indicando que essas cavernas, em vários períodos, tiveram suas galerias entupidas por fluxos de lama. 11 12 CAPÍTULO 2 GEOLOGIA REGIONAL 2 A Gruta Santuário localiza-se na Bacia do São Francisco, uma bacia sedimentar intracratônica, com área aproximadamente 300.000 km² de idade essencialmente Proterozóica, situada na parte central, mais estável, do Cráton São Francisco (Alkmim 2004) (Figura 2.1). Figura 2.1 - Mapa geológico da Bacia do São Francisco em meio ao cráton homônimo. Modificado de Alkmim & Martins-Neto, 2001). Alkmim & Martins-Neto (2001) descrevem esta bacia como do tipo intracratônica, poli-histórica, “m e de bacias sucessoras”. Esses autores ainda dividem a bacia em três compartimentos estruturais: um oeste, associado à zona externa das faixas Brasília e Rio Preto; um leste, correspondente às extremidades da Faixa Araçuaí e um central, onde as unidades pré-cambrianas encontram-se praticamente indeformadas (Figura 2.2). A área de estudo é afetada pela Faixa Brasília. 13 Figura 2.2 - Posicionamento da Gruta Santuário e compartimentação estrutural. (Modificado de Alkmim & Martins-Neto, 2001) 2.1 ESTRATIGRAFIA A área estudada está associada ao ciclo foreland (Alkmim & Martins Neto 2001), que abrange os grupos Vazante, Bambuí e seus correlatos. A megasseqüência Bambuí (Neoproterozóico Médio a Superior) divide-se em três megaciclos em shallowing-up envolvendo as formações Samburá, Carrancas, Sete Lagoas, Serra de Santa Helena, Lagoa do Jacaré, Serra da Saudade e Três Marias (Figura 2.3). Figura 2.3 - Coluna Estratigráfica do Grupo Bambuí, Supergrupo São Francisco (Alkmim & Martins-Neto 2001). 14 Muzzi-Magalhães et al. (1989) dividiram as rochas do Grupo Bambuí em quatro fácies que ordenadas da base ao topo são: Conglomerática, Pelítica, Carbonática e Psamo-pelítica. A Fácies Conglomerática se relaciona ao Conglomerado Samburá e a Fácies Psamo-pelítica foi correlacionada com a Formação Serra da Saudade. Com relação às unidades pelítica e carbonática, este autor indica três hipóteses: 1) a Fácies Carbonática corresponderia a Formação Sete Lagoas e não teria sido depositada a Formação Lagoa do Jacaré. Neste caso a base da Fácies psamo-pelítica corresponderia a Formação Serra de Santa Helena; 2) a Formação Serra de Santa Helena não teria sido depositada, e a unidade carbonática se correlacionaria, da base para o topo, com as formações Sete Lagoas e Lagoa do Jacaré; 3) a Formação Sete Lagoas não teria sido depositada e a unidade carbonática corresponderia a Formação Lagoa do Jacaré (Figura 2.4). Figura 2.4 – Seção esquemática mostrando a distribuição de fácies do Grupo Bambuí na porção sudoeste da Bacia do São Francisco. A) Coluna estratigráfica com as peculariedades de cada unidade (Muzzi-Magalhães 1989). 15 Calcilutitos e margas marcam a base da fácies carbonática, a qual se encontra finamente laminadas, com estruturas do tipo hummockies e com frequentes lâminas e filmes de pelito esverdeado. Compõem-se de grandes corpos de seção lenticulares, alongados segundo a direção N-S e fazem contato direto com rochas essencialmente carbonáticas ou se intercalam em pelitos (Alkmim et al. 1989). Uma espessa sequência de calcarenitos cinza escuros a pretos, normalmente ooidais, sobrepõe os calcilutitos e margas. Esta sequência se organiza em ciclos granodecrescentes para o topo, que, além disso, são laminados ou finamente acamadados na base e se tornam banqueados ou grosseiramente estratificados nas porções superiores. Revelam lamina d'água decrescente e energia crescente no sentido ascendente. Muitas vezes são truncados por superfícies de erosão, acompanhadas de brechas ou conglomerados intraclásticos grosseiros (Alkmim et al. 1989). 2.2 ESTRUTURAL Para Hasui (2012) a deformação do Grupo Bambuí consiste em dobras e empurrões estruturados paralelamente às bordas do cráton, isto é, às direções dos cinturões Brasília, Araçuaí e Rio Preto. Ao se afastar dessas bordas, as deformações se atenuam e o Grupo Bambuí acaba por se apresentar como uma cobertura tabular na porção mediana (Coelho et al. 2008). Essa deformação é relacionada com compressão induzida pelos cinturões adjacentes. No embasamento pericratônico afloram ortognaisses granitóides arqueanos e/ou paleoproterozóicos retrabalhados durante a Orogênese Transamazônica (Teixeira et al. 2000). Essas rochas encerram uma foliação penetrativa antiga, uma xistosidade em geral mal desenvolvida e com alto caimento, entre 50 e 80 graus, para sudoeste. As poucas estruturas novas observadas sugerem que o embasamento acomodou a deformação brasiliana em falhas reversas de pequeno rejeito. Para Muzzi-Magalhães (1989), a porção sudoeste da Bacia do São Francisco apresenta uma deformação de caráter frágil-dúctil a frágil, em nível estrutural médio a superior e em condições de tectônica epidérmica sobre um substrato mais rígido. Seu acervo estrutural é dominado por falhas inversas e de rejeito direcional. O autor supracitado propõe a existência de uma fase principal de deformação, e a subdivide em duas etapas distintas: A primeira (ED1) originou falhas inversas de empurrão com planos de descolamentos e dobras flexurais e a segunda (ED2) gerou zonas de falhas 16 transcorrentes sinistrais, formadas pela ativação das fraturas de cisalhamento com direção N60W, responsáveis pela rotação das estruturas preexistentes. Os elementos estruturais indicativos de movimento permitem inferir vetores tectônicos com vergência de W para E. Baseado na tipologia, freqüência, distribuição espacial, arranjos e gerações de estruturas, Muzzi-Magalhães (1989) sugere uma diminuição da magnitude de deformação de oeste para leste que possibilita a individualização da área em dois domínios estruturais (Domínio 1 e Domínio 2), separados por uma zona de transição (Figura 2.5). O Domínio 1, subdividido nos Domínios 1a e 1b, corresponde a uma faixa de direção NS no oeste da área. Enquanto no Domínio 1b as estruturas encontram-se orientadas, preferencialmente, segundo sua direção original, N-S, os elementos tectônicos no Domínio 1a apresentam-se rotacionados pelos sistemas de falhas transcorrentes da segunda etapa de deformação. O Domínio 2, as rochas do Grupo Bambuí se apresentam, em geral, isentas de estruturas tectônicas. A Zona de Transição, que corresponde a uma faixa de direção N-S entre os domínios 1 e 2, é marcada pela ausência de falhas inversas de empurrão, ocorrendo apenas dobramentos nas rochas pelíticas e planos de descolamento e dobras intraestratais nas carbonáticas. Gruta Santuário Figura 2.5 - Domínios estruturais da porção SW da Bacia do São Francisco (Modificado de Muzzi-Magalhães 1989). 17 Ainda, Muzzi-Magalhães (1989) afirma que a fase ED1, com direção N-S estão associadas a intenso dobramento e inversão estratigráfica e podem estar conectadas a planos de descolamento ou compondo leques imbricados e estruturas em duplex. A fase ED2 é principalmente associada a inflexões de elementos tectônicos pré-existentes. As feições lineares, de direção NW, denominadas Sistema Doresópolis-Pains e Sistema Tapira-Candeias delimitam a área de estudo. 2.3 METAMORFISMO Para Ribeiro et al. (2008), o metamorfismo regional associado a orogênese brasiliana diminui em direção ao cráton. Passa de fácies xisto-verde com muscovita, clorita e localmente cloritóide no sistema de empurrões a fácies subxisto-verde de metamorfismo incipiente com sericita e clorita na zona pericratônica. No domínio parautóctone-autóctone as rochas não desenvolveram clivagem penetrativa, exceto incipiente clivagem ardosiana em rochas pelíticas. 2.4 RECURSOS MINERAIS A região de Arcos e Pains/MG é um importante pólo industrial de calcário. Segundo o Anuário Mineral de 2010 (Ribeiro et al. 2008), juntos, estes dois municípios possuem pouco mais que 51% (2.959.633.103t) de toda a reserva medida de calcário do estado de Minas Gerais. O pólo industrial é formado por mineradoras de pequeno, médio e grande porte, sendo que o calcário geralmente é livre de impurezas. Os demais bens minerais na região são o cromo, chumbo, diamante, turfa e água mineral. 18 CAPÍTULO 3 ANÁLISE GEOFÍSICA 3 3.1 MAGNETOMETRIA A susceptibilidade magnética das rochas está relacionada à presença de minerais magnéticos em sua composição, apresentando magnetização induzida e remanescente, sendo os minerais ferromagnéticos magnetita e pirrotita os mais importantes, respectivamente. Embora a característica magnética de uma determinada rocha dependa também do tamanho, quantidade, forma e distribuição dos minerais ferromagnéticos, é razoável classificar o comportamento magnético desta de acordo com seu conteúdo global de magnetita (Fernandez 2004, Kearey et al. 2009). O histograma a seguir (Figura 3.1) mostram os valores médios e intervalos de suscetibilidade de tipos de rochas mais comuns. Figura 3.1 - Histograma mostrando os valores médios e intervalos de suscetibilidade de tipos de rochas mais comuns (Baseado em Dobrin & Savit 1988). Para a avaliação visual, são utilizadas técnicas de filtragem para confecção de diferentes mapas geofísicos. As filtragens consistem em técnicas aplicadas sobre os dados, com intuito de atenuar feições indesejadas (ruídos), destacar as desejadas ou transformar feições, através de seleção de faixa de frequência de sinal analítico. Para estas seleções de freqüências, utiliza-se a transformada de Fourier (Blakely 1996), com o auxílio do programa Geosoft/MAGMAP. 19 A filtragem baseia-se na análise da freqüência da onda eletromagnética emitida pelo corpo em profundidade que gerou anomalia. Para tal fim os principais filtros são: gradiente vertical, gradiente horizontal, passa alta, passa baixa, passa banda, continuação para cima, derivada em X, Y e Z. A Tabela 3.1 tem como finalidade exemplificar os filtros mais utilizados. Tabela 3.1 - Filtros de Fourier e suas finalidades geofísicas (modificado de Silva & Barbosa 2011). A deconvolução de Euler é uma técnica que se dá pelo processo de inversão dos mínimos quadrados que, com os valores do campo anômalo e índice estrutural (Tabela 3.2) busca desenvolver as equações de Euler, gerando informações sobre profundidade e posição geográfica das diversas fontes magnéticas (Reid et al. 1990, Silva & Barbosa 2011). Tabela 3.2 - Relação do índice estrutural com os modelos físico e geológico. (Reid et al. 1990). 20 3.2 RADIOMETRIA O método radiométrico consiste na detecção de emissões nucleares e identificação da assinatura de minerais que contêm elementos radioativos. Esse método atinge pequenas profundidades e sua principal aplicação é no mapeamento geológico, já que discrimina as assinaturas radioativa das rochas aflorantes. Existem mais de 50 isótopos radioativos que ocorrem de forma natural. Os de maior importância e maior interesse na exploração são o urânio (238U), o tório (232Th) e o potássio (40K). Ainda, a transformação das contagens por segundo em concentrações de K (porcentagem de potássio), eU (equivalente urânio - ppm) e eTh (equivalente tório - ppm) permitem a integração de dados exploratórios multiforme o que possibilita a identificação de áreas alteradas hidrotermalmente (Telford et al. 1990, Rojas 2008, Kearey et al. 2009). O urânio, tório e potássio são os principais radioelementos contribuintes da radioatividade natural das rochas (Figura 3.2). Todos eles são litófilos e estão concentrados preferencialmente nas rochas ígneas ácidas em relação às intermediárias, básicas e ultrabásicas (Neuerberg 1956 Apud Kearey et al. 2009). Figura 3.2 - Gráfico ternário coma abundância relativa de elementos radioativos em diferentes tipos de rochas (modificado de Kearey et al. 2009). As principais ocorrências minerais de potássio são em rochas ígneas ácidas e em depósitos salinos marinhos. O potássio é também indicativo de alteração hidrotermal, como a alteração potássica, que é composta dominantemente por feldspato potássico (aproximadamente 13% de potássio) e/ou biotita (aproximadamente 8% de potássio). Os principais minerais de tório são monazita e zircão, são minerais pesados resistentes ao intemperismo, devido à alta densidade dos minerais, estes podem ocorrer em depósitos tipo 21 pláceres. O tório, obtido pela quebra de minerais no processo intempérico, pode concentrar-se em minerais hidratados ou oxidados de ferro ou titânio e argilominerais. O urânio primário pode ocorrer em minerais à base de óxido e em silicatos. O urânio, proveniente de processo intempérico, concentra-se em óxidos de ferro autigênicos e argilominerais (Telford 1990). A Tabela 3.3 discrimina alguns minerais e seus respectivos elementos radioativos. Tabela 3.3 - Minerais radioativos (Extraído de Telford et al. 1990). 3.3 BANCO DE DADOS Nos mapas apresentados a seguir foi utilizada a base geológica da CPRM, Folha Piumhi - SF.23-V-B-II, escala 1:100.000, em formato digital e seu respectivo relatório. Os dados geofísicos fazem parte do Programa de Levantamento Aerogeofísico de Minas Gerais, executado pela Companhia de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais CODEMIG em parceria com a CPRM - Serviço Geológico do Brasil, durante os anos de 2005 e 2006. A área do presente estudo posiciona-se dentro dos limites do levantamento denominado como “área 7” (Ara á, Patos de Minas e Divinópolis) onde foram coletados dados magnetométricos e gamaespectométricos. A Área 7 cobre uma superfície de 69.127 22 km², onde estão localizados 123 municípios do Sudoeste mineiro. O levantamento foi realizado a uma altura média de 100m, velocidade de 200km/h, com linhas de produção nortesul e linhas de controle leste-oeste, equiespaçadas de 400m e 8000m, respectivamente. Os dados magnetométricos foram feitas com intervalo de 10 medições por segundo e os radiométricos de uma medição por segundo. 3.4 ANÁLISE QUALITATIVA Neste tópico são apresentados os mapas geofísicos gerados e a metodologia utilizada para a confecção dos mesmos, a análise qualitativa e a integração dos dados, ou seja, a interpretação das anomalias radiométricas e magnetométricas. Através da integração geológica-geofísica (subcapítulo 4.3) pretende-se buscar estruturas que estejam associadas ao desenvolvimento da Gruta Santuário, a qual está localizada no ponto central dos mapas. 3.4.1 Mapas magnetométricos Neste tópico são apresentados os mapas temáticos e os procedimentos adotados. Foram desenvolvidos mapas de campo anômalo (CA) e suas derivadas: 1ª derivada em Z (DZ), 2ª derivada em Z (D2), derivada em X (DX), derivada em Y (DY), upward 100 (UP100), upward 500 (UP500) e upward 1000 (UP1000), além dos mapas de Amplitude do Sinal Analítico (ASA) e sua derivada (DASA). Interpretando-se estes mapas, busca-se identificar lineamentos e estruturas na região. No fluxograma abaixo, observam-se todos os mapas confeccionados durante o estudo e um resumo do processamento dos dados efetuado pelo software Geosoft (Figura 3.3). 23 Limites da área (UTM SAD69 23K) X Y 399965 7751050 437990 7733000 Importação de dados GBD e pré-processamento Rotina WinXY, para utilizar apenas os dados da área Interpolação dos canais (Mínima curvatura) Geração de Grids CA Up100 ASA DASA dx dy dz d2 Up500 Up1000 Figura 3.3 - Fluxograma com a rotina adotada na elaboração dos mapas magnetométricos. 24 Durante o estudo, utilizou-se principalmente o mapa de amplitude do sinal analítico, que por apresentar os dados de forma monopolar facilita sua interpretação. As principais estruturas observadas são lineamentos que cortam toda a área com direção NW-SE e estão associados aos lineamentos AZ125° (Rocha 2013), um lineamento NS o qual não possui citação na literatura utilizada, e uma região com grande amplitude na porção SW da área que está associado às rochas metabasalticas/metakomatiiticas (Ribeiro 2008) da Serra de Pimenta (Figura 3.4). Gruta Santuário Figura 3.4 - Mapa geológico da área da gruta (modificado de Ribeiro et al. 2008). Como é possível verificar no mapa geológico, a gruta, assim como toda a porção leste do mapa está posicionada em rochas sedimentares do Grupo Bambuí. Isso indica que as respostas magnetométricas observadas nesta região, provavelmente correlacionam-se as rochas que se encontram abaixo da cobertura sedimentar. Analisando a tendência dos lineamentos magnetométricos no mapa da amplitude do sinal analítico (Figura 3.5a), verifica-se que a principal direção é a NW-SE, seguida por duas famílias de lineamentos direção NE-SW e outra com direção próxima a NS (Figura 3.5b). 25 Gruta Santuário a) b) Figura 3.5 - a) Mapa de Amplitude do Sinal Analítico com os lineamentos observados; b) Diagrama de roseta dos lineamentos. 3.4.2 Mapas radiométricos A maior aplicabilidade da interpretação desses mapas é identificar assinaturas radiométricas para determinados tipos de rochas, ou seja, delimitação litológica no mapeamento geológico. Contudo neste trabalho que pode ser considerado pontual, visto as dimensões da cavidade, utilizou-se esses mapas com intuito de verificar as respostas estruturais em superfície. 26 Desta forma, foram gerados neste trabalho mapas dos canais de potássio (K), urânio (U) e tório (Th), contagem total (CT), ternário (TER), razão Th/K (ThK), razão U/K (UK), razão U/Th (UTh) e fator F (FF) conforme a Figura 3.6. Limites da área (UTM SAD69 23K) X Y 399965 7751050 437990 7733000 Importação de dados GBD e pré-processamento Rotina WinXY, para utilizar apenas os dados da área Interpolação dos canais(Mínima curvatura) Geração de Grids U Th K U/Th Th/K U/K CT FF TER Figura 3.6 - Fluxograma com a rotina adotada na elaboração dos mapas radiométricos. Analisando a tendência dos lineamentos radiométricos no mapa do canal K (Figura 3.7 a), verifica-se que a principal direção é a NW-SE, além de alguns lineamentos menos expressivos com direção NE-SW e outros com direção EW (Figura 3.7b). 27 Gruta Santuário a) b) Figura 3.7 - a) Mapa de radiométrico do Canal K com os lineamento observados; b) Diagrama de roseta dos lineamentos. 3.5 ANÁLISE QUANTITATIVA Através da aplicação do método da inversão de Deconvolução de Euler, onde se obtém a estimativa da profundidade média do topo das fontes magnéticas através de operações matemáticas de homogeneização de funções matemáticas em coordenadas cartesianas, é possível verificar o possível arranjo do arcabouço estrutural da área. 28 Para aplicação da Deconvolução de Euler foi utilizado o software Euler 1.00, da School of Geosciences – University of the Witwatersrand. A inversão é desenvolvida através da determinação do traçado do perfil no Geosoft Oasis Montaj, onde se exporta um dado com extensão .csv com informações magnetométrica e de localização, o arquivo é então, exportado em formato .dta, o qual é o arquivo base para manipulação dos dados no Software Euler 1.00. O perfil geofísico (Figura 3.8a) o qual utilizou os dados de Amplitude do Sinal Analítico (ASA), com uma altura de vôo de 100m, Índice Estrutural 1 (delimita os contatos geológicos), tamanho de Janela de 20 m e profundidade máxima de 3000 m (Figura 3.8b). Perfil geofísico a) Gruta Satuário b) Figura 3.8 - a) Localização do perfil geofísico; b) Deconvolução de Euler evidenciando os contatos geológicos (exagero vertical de 4,5), destaque para a posição da gruta. 29 O perfil indica que a área se encontra entre o domínio de falhas, a oeste, e domínio de dobras para leste. O domínio de falhas, aparentemente, apresenta em geral um trend NS como mergulho para oeste. Suas estruturas são mais profundas atingindo profundidades de pouco menos que 3000 m e podem ou não atingir a superfície. Já o domínio de dobras apresenta estruturas de menor profundidade, não passando dos 1000 m e em geral atingem a superfície. 30 CAPÍTULO 4 GEOLOGIA LOCAL 4 4.1 ESTRATIGRAFIA A gruta encontra-se encaixada em rochas carbonáticas, sendo que em seus arredores ocorrem afloramentos de rochas pelíticas. No interior da cavidade as rochas carbonáticas foram individualizadas em quatro setores, identificados pela identifica o “A”, “B”, “C” e “D”, que s o delimitados por falhas de empurr o, que agrupam as fácies calcárias observadas (Figura 4.1). A perturbação tectônica experimentada pelas rochas próximas às zonas de cisalhamento impede a visualização de suas estruturas deposicionais. Estruturas geopetais como os estromatólitos colunares e os truncamentos de baixo ângulo das estratificações cruzadas sugerem que não houve inversão estratigráfica por dobras (e.g.: dobras inversas, dobras recumbentes), logo considerou-se que as fácies observadas, dentro de um mesmo setor, estão empilhadas na posição original de deposição. A Figura 4.1 aponta a planta baixa, perfil longitudinal, pontos descritos, nome dos salões e localização das zonas de falha. O perfil desconsidera o Setor A devido à grande mudança no sentido de desenvolvimento da cavidade, o que causa uma distorção na representação. 31 Figura 4.1 - Mapa com setores definidos na descrição estratigráfican pontos de descrição e nome dos salões.. O Setor A, ao sul, é composto por calcário dolomítico estromatolítico (Figura 4.2a), de coloração cinza escura, os estromatólitos são colunares. Ocorrem ainda calcarenitos de granulometria fina a média e com estratificações cruzadas de baixo ângulo, formados por tempestade, com sets de até 10cm de espessura (Figura 4.2b). Os fraturamentos, por vezes, 32 encontram-se preenchidos por calcita e/ou quartzo recristalizados, sendo que foram observados planos de recristalização de espessura milimétrica a centimétrica. a) b) Figura 4.2 - a) Estromatólitos colunares (Visada: zenital); b) Estratificações cruzadas de baixo ângulo (Visada: 225°). O Setor B é composto calcarenito calcítico, mal selecionado, de granulometria areia média a muito grossa e coloração cinza escuro, com estratificações cruzadas acanaladas de baixo ângulo. Ocorrem vênulas de calcita recristalizada (Figura 4.3). 33 Figura 4.3 - Amostra de mão do ponto G13. O Setor C é marcado pela ocorrência de um contato erosivo bem definido (Figura 4.4 a, b). Na parte inferior ocorre um calcarenito calcítico, de granulometria areia grossa e coloração cinza escura, com estratificações cruzadas acanaladas de sets de até 40 cm de espessura. Sobreposta a esta última litologia, ocorre pelito carbonatado de coloração cinza média, com boudins sin-deposicionais de pelito amarelado (Figura 4.4 c) e gipsita recristalizada nos planos de acamamento, com algumas intercalações centimétricas de calcarenito de granulometria areia fina. O setor D é composto por calcarenito calcítico de coloração cinza média. Devido a grande ocorrência de espeleotemas, escorrimentos, recobrindo as paredes, não foi possível identificar mais detalhes da rocha. 34 a) b) c) Figura 4.4 - a) Contato erosivo visto no ponto G05, o pacote superior refere-se ao pelito carbonatado (Visada: 260°); b) Contato erosivo visto no ponto G06 (Visada: 100°); c) Boundins sindeposicionais de pelito (Visada: 200°). 35 4.2 GEOLOGIA ESTRUTURAL São observadas no interior da cavidade estruturas como falhas reversas com dobras de arrasto, dobras abertas, fraturas (Figura 4.5 a, b, c) e dobras intraestratais. Nas falhas, as dobras de arrasto atuam como indicadores cinemáticos e evidenciam que nos pontos G03 e G11 a vergência é para N e NE, respectivamente, já no ponto G09 a vergência é para WSW. a) b) c) Figura 4.5 - Diagrama de densidade de polos: a) Planos de falha reversa; b) Eixos de dobras. c) Diagrama de roseta das fraturas. 36 As falhas reversas ocorrem em três pontos da cavidade, próximo aos pontos de descrição G03, G09 e G11. Entre esses locais o acamamento, apesar de apresentar dobras abertas com eixos longitudinais à vergência das falhas, encontra-se mais horizontalizado. No ponto G03 a falha reversa apresenta atitude média 190/34, com vergência para N, e forma uma estrutura em cunha (Figura 4.6 a). A atitude anteriormente citada refere-se ao plano superior que limita a estrutura em cunha. A cunha tectônica apresenta evidentes dobras de arrasto com eixo de azimute 260° e caimento de baixo ângulo não identificado. No ponto G02 que situa-se na mesma zona de cisalhamento ocorre faturamento, atitute 39/25, com preenchimento de calcita e quartzo recristalizados (Figura 4.6 b). a) b) Figura 4.6 - a) Plano de falha reversa com dobras de arrasto (Visada: 300°); b) Fratura preenchida por calcita e quartzo recristalizados (Visada: 120°). 37 No Ponto G09 a falha reversa apresenta vergência oposta às demais. A atitude média é 75/40, com vergência para WSW. Ocorrem dobras SZ falhadas, com rejeito aparente de até 2m. As Figuras 4.7 a, b identificam as paredes opostas do conduto e apresentam a estrutura citada. a) b) Figura 4.7 - a) Dobra SZ falhada com detalhe delimitando os estratos e o plano de falha (Visada: 270°); b) Dobra de arrasto na parede oposta do conduto (Visada: 170°). No ponto G11 a falha apresenta estruturas como brecha de falha e dobra de arrasto, essa ultima indica vergência para NE (Figura 4.8). Ocorrem fraturamentos preenchidos por quartzo prismático com cristais de até dois centímetros. Aparentemente ocorre lineação de estiramento que indica empurrão frontal. 38 Figura 4.8 - Estruturas de compressão verificadas no ponto G11. As dobras intraestratais do ponto G07 (Figura 4.9) apresentam eixo com azimute 255° e caimento de baixo ângulo, comprimento de onda de um metro e amplitude de 0,4 m. A disposição da estrutura é concordante com o eixo de dobras da zona de cisalhamento do ponto G03. Figura 4.9 - Dobras intraestratais. 39 Deformando os planos das zonas de cisalhamento e o contato erosivo foram observadas dobras abertas, com comprimento de onda maior que 25 m e amplitude maior que 12 m. 4.3 INTEGRAÇÃO GEOLÓGICO-GEOFÍSICA Considera-se neste estudo que os dados magnetométricos representam estruturas em maior profundidade, abaixo da cobertura sedimentar, e os dados radiométricos apresentam os dados em superfície. Ainda, definiu-se um foco em questões estruturais visto que não se objetiva aqui discutir questões sobre mapeamento da área, mas apenas a influência da geologia na gênese da cavidade. A família de lineamentos NW-SE, a de maior expressão na área, foi identificada em ambos os métodos indicando sua influência em todas as profundidades. A família de lineamentos NE-SW, apesar de ser menos expressiva, aparentemente ocorre em todas as profundidades, diferentemente das famílias de lineamentos N-S e E-W, que ocorrem apenas em grandes profundidades e superfície, respectivamente. Analisando o mapa da cavidade (Figura 4.10) verifica-se que as famílias NW-SE e NE-SW são as mais expressivas, visto que a direção preferencial de desenvolvimento da gruta tem direção NE-SW e ocorrem aparentes deslocamentos sinistrais das estruturas que controlaram o desenvolvimento do conduto principal, causando um escalonamento, segundo a direção NW-SE. O lineamento NE-SW confirma o controle de desenvolvimento de cavidades devido a existência de outra cavidade nas proximidades, a Gruta do Brega, que também se desenvolve segundo essa direção. O perfil geofísico realizado, evidencia uma mudança de um domínio estrutural controlado por falhas a W para um domínio controlado por dobras a E, sugere que a posição da gruta se enquadra na Zona de Transição proposta por Muzzi-Magalhães (1989). Concluise ainda que o embasamento está envolvido na deformação, ao menos no Domínio 1, visto que não se espera resposta do método magnetométrico para a cobertura sedimentar (Figura 4.11). 40 Figura 4.10 - Mapa de interpretação dos lineamentos geofísicos com suas respectivas influências no desenvolvimento da cavidade. Domínio 1 Zona de transição Figura 4.11 - Perfil geofísico, com aplicação da deconcolução de Euler, evidenciando os domínios propostos por Muzzi-Magalhães (1989). A seta destaca a posição a cavidade. 41 42 CAPÍTULO 5 GEOESPELEOLOGIA 5 Estratigraficamente, foram verificados quatro grupos de rochas carbonáticas no interior da cavidade: calcarenito calcítico no setor D, calcarenito calcítico com estratificações cruzadas nos setores C e B, pelitos carbonatados no setor C e calcário dolomítico estromatolítico no setor A. Apesar da grande semelhança entre o calcarenito calcítico com estratificações cruzadas verificados nos setores B e C, não é certo que estes pertençam a uma mesma fácies. O estudo dos fraturamentos sugere que a gênese da cavidade foi controlada por estas estruturas as quais, provavelmente, foram condicionadas pelos mesmos esforços que geraram os dobramentos suaves, que apresentam eixos de direções concordantes com a família principal de fraturas. A gruta posiciona-se, principalmente nos antiforme das dobras suaves. As disposições dos estratos, juntamente com a morfologia dos condutos, sugerem uma estruturação de cavalgamento, com rampas e patamares, e ainda retroempurrões. De forma geral, a gruta apresenta planta baixa com morfologia linear escalonada, desenvolvida por estruturas como zonas de falha, eixos de dobra e fraturamentos (Figura 5.1). A estratigrafia aparenta controlar o desenvolvimento de algumas partes da cavidade, devido a evidencias de camadas relativamente mais solúveis ou ainda no Salão do contato, onde ocorre um contato erosivo. O escalonamento é causado pelas falhas reversas e pode ser correlacionado a fase de deformação ED2 (Muzzi-Magalhães 1989). É evidenciado também pelos lineamentos geofísicos o que indica uma resposta a estruturação em grandes profundidades abaixo da cobertura sedimentar. 43 Figura 5.1 - Mapa geológico da Gruta Santuário. 44 O arcabouço estrutural também exerce influência na morfologia dos condutos. Nas áreas próximas às falhas reversas, desenvolvem-se condutos mais amplos, com teto alto e com formato circular (Figura 5.2) ou em rampa (Figura 4.6 a). Entre estas áreas, verifica-se um teto baixo, e com morfologia mais plana. Estes tetos planos, podem indicar uma influência estratigráfica visto que esta dissolução controlada pode ter sido causada por graus de dissolução diferenciados entre os estratos de rocha. Figura 5.2 - Destaque para a zona de falha do ponto G09 com conduto de morfologia circular em amarelo e teto plano e rebaixado em vermelho. No “Sal o dos Blocos abatidos (falha reversa dos pontos G02 e G03) o processo de incasão é proeminente, com grandes pilhas de blocos abatidos no piso, e desenvolvem-se ainda grande volume e diversidade de espeleotemas, como escorrimentos métricos, microtravertinos, travertinos, estalactites, estalagmites, cortinas, helictites e anemolites, provavelmente devido maior capacidade de percolação da solução meteórica. Na zona de cisalhamento reversa do ponto G11 formou-se uma clarabóia, a qual possibilitou a formação de cone de deposição de sedimentos (argila, cascalho e serapilheira) que ocupa a porção central do conduto. Nos “Sal o do Lago” (ponto G 1), assim como no “Grande Sal o” (pontos G1 e G13) também desenvolvem-se grande quantidade de espeleotemas porém nesses pontos são os fraturamentos que possibilitam a percolação de solução. 45 Os sal es “Grande Sal o” e “Sal o do Contato” (ponto G 6) apesar de n o se posicionarem em falhas, são os mais amplos da gruta. O primeiro apresenta um processo de incasão avançado, e ocorrem blocos decamétricos em parte do salão. O segundo também desenvolveu um maior volume devido ao fraturamentos, mas principalmente devido ao contato erosivo que corta a parte superior do salão. 5.1 FEIÇÕES ENDOCÁRSTICAS A gruta é suscetível à variação do nível freático, sendo que na estação chuvosa, pode ocorrer entrada de água pela sua entrada principal, quando ocorrem grandes cheias no Ribeirão dos Patos. No Salão do Lago, o lençol freático aflora durante todo o ano, e nele já foram observados alguns peixes. Porém não é possível afirmar se este lago faz conexão com o Ribeirão, ou se os peixes foram trazidos durante uma grande cheia. A diversidade de espeleotemas é grande e foram observados escorrimentos métricos, microtravertinos, travertinos, estalactites, cortinas, coraloides, helictites e anemolites. Esses dois últimos, que são formas reconstrutivas mais raras, concentram-se principalmente no Salão dos Blocos Abatidos. Em dois pontos da cavidade, próximo aos pontos G11 e G07 verificam-se cones de deposição de sedimentos. Em análise de imagem orbitais é possível identificar as dolinas que se posicionam na parte e terna, sobre a cavidade (Ver subcapítulo “E ocarste”). Com exceção do Salão dos Blocos Abatidos e do Grande Salão onde ocorrem depósitos de blocos, o piso da gruta é formado essencialmente por argila. Nesse piso argiloso verificam-se feições como pequenas dolinas (até três metros de diâmetro), ondulações (small riplles), e pequenos canais (até dois metros de largura e um metro de profundidade). As ondulações ocorrem tanto dentro quanto fora dos canais o que sugere que ocorra fluxo por todo o conduto, e quando o nível freático começa a baixar é que se desenvolvam os canais. Foram observadas ainda surgências e sumidouros efêmeros. A fonte dos sedimentos argilosos pode ser da descalcificação da rocha encaixante, da injeção de sedimentos pelas dolinas que ocorrem sobre a cavidade ou ainda por carreamento dos sedimentos pelas águas do Ribeirão dos Patos durante os períodos de cheia. O verdadeiro volume da gruta é incerto, visto que o piso rochoso, da rocha encaixante in situ, não aflora em nenhum ponto da cavidade. No ponto G04 foram verificados sulcos no teto preenchidos por sedimentos semiconsolidados. Essa feição indica que a gruta, pelo menos nessa área, teve uma evolução 46 vadosa. Já no ponto G05 onde uma pequena galeria gravitacional, controlado por fratura, que apresenta formato verticalizado. 5.2 FEIÇÕES EXOCÁRSTICAS O entorno da Gruta Santuário é caracterizado por morros suaves, com poucos afloramentos nas bases da encosta na porção próxima a entrada principal e paredões calcários próximo a entrada secundária. A entrada principal da cavidade fica na planície de inundação do Ribeirão dos Patos o que possibilita a entrada de material, carreado pelas águas fluviais, para seu interior. Dolinas de subsidência e de aluvião são comuns na área, sendo que algumas das que estão sobrejacentes a gruta, são vias para injeção de sedimentos para seu interior (Figura 5.3). Figura 5.3 - Mapa exocárstico. Releva-se também a Gruta do Brega, cavidade de grande porte (desenvolvimento linear de aproximadamente 600m) que se alinha com a porção final da Gruta Santuário, na porção próximo ao ponto G01. A Gruta do Brega se encontra num maciço vizinho, a uma distancia de aproximadamente 100 m. Sua proximidade e disposição podem indicar um 47 desenvolvimento coalescente, ou ainda que as cavidades já tenham sido conectadas na cota atual, ou que ainda são conectadas em níveis inferiores. Estudos mais aprofundados são necessários para confirmar estas hipóteses. 48 CAPÍTULO 6 CONCLUSÃO A Gruta Santuário posiciona-se próximo ao limite sudoeste do cráton São Francisco (Alkmim & Martins-Neto 2001), na Megasseqüência Bambuí. É dominada por estruturas de cavalgamento em rampas e patamares com posterior dobramento das zonas de cisalhamento. A correspondência da morfologia da planta baixa da cavidade com direção de desenvolvimento preferencial SW-NE escalonada segundo uma direção NW-SE, reflete os lineamentos regionais verificados no estudo geofísicos e indicam que gênese da cavidade está condicionada por estruturas em grandes profundidades, abaixo da cobertura sedimentar. O perfil geofísico evidencia que a cavidade posiciona-se no Zona de Transição (MuzziMagalhães 1989) e que o embasamento está envolvido na deformação até próximo à longitude da gruta. Estruturalmente, a gênese da cavidade é controlada por eixo de dobras e fraturamentos com direções preferenciais próximas a NE-SW, com as falhas possibilitando o desenvolvimento de condutos mais amplos que a média. Estratigraficamente, verifica-se um controle por dissolução diferencial de estratos, que geralmente é refletida pelos tetos ligeiramente planos nas áreas referentes aos patamares estruturais ou no Salão do Contato, onde contato erosivo. Sua formação inicial provavelmente ocorreu devido a um posicionamento freático (condutos) e que atualmente encontra-se na posição intermediária (inundações) enquanto suas partes mais elevadas encontram-se sob influencia vadosa com os salões maiores originados por incasão e secundariamente por dissolução preferencial de estratos. Com relação a hidrologia, observou-se a que a gruta é inundada durante o período das chuvas, com ocorrência de fluxo evidenciada pela formação de ondulações nos sedimentos e ainda, apresenta canais, surgências e sumidouros efêmeros e lagos efêmeros e perenes. O piso da cavidade é basicamente formado por sedimento argiloso. A fonte dos sedimentos argilosos pode ser da descalcificação da rocha encaixante, da injeção de sedimentos pelas dolinas que ocorrem sobra a cavidade ou ainda por carreamento dos sedimentos pelas águas durante os períodos de cheia. O verdadeiro volume da gruta é incerto, 49 visto que o piso rochoso, da rocha encaixante in situ, não aflora em nenhum ponto da cavidade. Os boudins e o contato erosivo são estruturas importantes e que necessitam estudos mais aprofundados para identificar sua gênese e implicações. 50 REFERÊNCIAS Alkmim F. F. & Martins-Neto M. A. 2001. A Bacia Intracratônica do São Francisco: Arcabouço Estrutural e Cenários Evolutivos. In: Pinto C. P. & Martins-Neto M. A. (eds.). Bacia do São Francisco Geologia e Recursos Naturais. Belo Horizonte, SBG/MG, 9-30. Alkmim F. F., Chemale Jr. F., Bacellar L. A., Oliveira J. P., Magalhães P. M. 1989. Arcabouço estrutural da porção sul da Bacia do São Francisco. In: SBG/Núcleo MG, Simp. Geol. Minas Gerais, 5. Belo Horizonte. 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