De acordo com Santos et al. (2002), as voçorocas representam formas erosivas que ocorrem sobre o relevo e possuem como agentes a chuva, vento, gelo, dentre outros. O processo que converge na formação de uma voçoroca passa por várias etapas, que tem início com o fluxo laminar de água da chuva que ao se concentrar em canais específicos gera sulcos superficiais e à medida que esses sulcos vão sendo erodidos e aumentam de tamanho e profundidade, passam a ser chamados de ravinas e, por último, a evolução destas para um canal que atinge o lençol freático caracteriza as voçorocas.
Há registros do desenvolvimento dessas feições no Quaternário (Meis 1977, Moreira 1992) e que foram posteriormente preenchidas por sedimentos aluviais e coluviais. De acordo com Bacellar (2000), a influência antrópica é capaz de gerar voçorocas, mas estas podem se desenvolver na ausência deste tipo de ação, de modo que as mudanças ambientais são os grandes causadores desse fenômeno.
De acordo com Cherobin (2012), algumas voçorocas que ocorrem no município de Ouro Preto, especialmente, no distrito de Cachoeira do Campo, apresentam alto impacto ambiental e social, pois tornam a área em que ocorrem impossibilitada para uso e, além disso, ocorrem em grandes extensões ao longo do centro urbano. Drummond (2006) ao analisar os processos erosivos que ocorrem em São Gonçalo do Bação, município de Itabirito, avaliou que esses processos que se iniciam naturalmente ou por auxílio da atuação humana causam grande desequilíbrio no sistema geomorfológico, bem como danos irreparáveis que atingem tanto a paisagem quanto a economia.
Embora haja uma vasta literatura a respeito de voçorocas, ainda há alguns aspectos a serem estudados, dada a sua ocorrência em distintas unidades estratigráficas. Desse modo, o objeto de estudo deste trabalho, que são voçorocas desenvolvidas no manto intempérico de filitos, contrasta com aquelas associadas ao embasamento cristalino, estudadas por vários autores como, Santos et al.
(2002), Morais et al. (2004), Bacellar (2000), dentre outros.
Segundo Bacellar (2000), o manto intempérico dos filitos é relativamente menos espesso e a razão entre silte/argila é mais baixa, bem como podem ser observados em campo indícios de rupturas em estruturas da rocha matriz. Desta forma, este trabalho tem como foco compreender as relações geomecânicas com viés estrutural e geomorfológicas que atuam sobre voçorocas em filito, com vista a alcançar resultados que sejam relevantes para discussões sobre o controle das mesmas.
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2 1.2 LOCALIZAÇÃO E VIAS DE ACESSO
As voçorocas do presente estudo compreendem uma área de aproximadamente 42.000 m² e está situada na porção centro-sul do Quadrilátero Ferrífero (QFe), no distrito de Rodrigo Silva, município de Ouro Preto à aproximadamente 83 km da capital, Belo Horizonte.
Para acessar a área partindo-se de Ouro Preto, inicialmente percorre-se a BR-356, sentido Belo Horizonte, por aproximadamente 21 km, até o distrito de Cachoeira do Campo. A partir do local, onde se encontra o supermercado Farid, segue- se, por uma via secundária de estrada não pavimentada, em sentido sudoeste, por aproximadamente 9.5 km (Figura 1.1).
Figura 1.0.1- Localização da área de estudo. Fonte: Shapefiles obtidas do portal de mapas do IBGE.
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3 1.3 OBJETIVOS
Este trabalho tem como objetivo principal realizar um estudo geotécnico com viés estrutural e geomorfológico em voçorocas associadas a filito, a fim de compreender os seus condicionantes genéticos e evolutivos principais.
Como objetivos secundários têm-se:
- Avaliar a aplicabilidade da caracterização geomecânica de maciços para obtenção de dados relacionados à formação de voçorocas;
- Compreender a influência de elementos estruturais atuantes nas voçorocas, através da análise estrutural e cinemática de talude;
- Verificar a compatibilidade dos mecanismos de erosão das voçorocas com as cicatrizes erosivas do entorno.
1.4 JUSTIFICATIVA
Trabalhos anteriores desenvolvidos na região investigaram, principalmente, as voçorocas que se desenvolveram no manto intempérico de rochas granito gnáissicas do Complexo Bação, buscando compreender os mecanismos e fatores que atuam no processo (Sobreira & Bacellar 1999, Sobreira 1998, Melo 2004 e Costa 2005, Drummond 2006).
A avaliação de condicionantes geológicos e geomorfológicos no desenvolvimento dessas feições foi realizada por pesquisadores como Bacellar (2000) que analisou um grande número de voçorocas que se desenvolveram na Bacia do Rio Maracujá e Morais et al. (2004) que investigou a influência dos fatores mineralógicos e texturais no desenvolvimento de voçorocas. A avaliação de condicionantes geotécnicos, principalmente aqueles que avaliam a erodibilidade, também foi realizada, como nos trabalhos de Parzanese (1991) que atribuiu o desenvolvimento das voçorocas a elevada erodibilidade do horizonte C do solo e Santos (2002) que avaliou a resistência das camadas superficiais do solo à erosão hídrica.
Com base no exposto acima, este trabalho justifica-se pela escassez de pesquisas relacionadas ao estudo de voçorocas que ocorrem em rochas supracrustais do Quadrilátero Ferrífero, como o filito da Formação Cercadinho, visto que a maior parte dos estudos concentra-se nas feições erosivas que se desenvolveram no embasamento. Além disso, pretende-se avaliar fatores ainda pouco estudados, tais como o controle litoestrutural nos processos de formação e evolução das voçorocas, dado que grande parte dos estudos já realizados na área ou próximos a esta tem como enfoque análises a partir de perspectivas de erodibilidade para a quantificação dos processos erosivos em voçorocas.
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Ademais, a análise dos condicionantes que atuam sobre as voçorocas de estudo possibilita a geração de dados para melhor entendimento a respeito da atuação da geologia regional na formação e evolução de demais feições erosivas do entorno, ativas e inativas. Sobretudo, tais informações são de significativa relevância para tratar de questões relacionadas à segurança da população que habita próxima a área onde ocorrem os voçorocamentos, dada a elevada incidência dessas tanto em meio rural, quanto urbano.
1.5 MATERIAIS E MÉTODOS
O trabalho foi desenvolvido de acordo com as seguintes etapas:
i) Revisão bibliográfica, através da leitura e análise de publicações de periódicos, livros, teses e dissertações, dentre outros, para obter informações prévias e fundamentação teórica sobre formação de voçorocas e desenvolvimento de feições erosivas, geologia regional e local, e geomorfologia. Também foi realizada vasta pesquisa sobre métodos geotécnicos que melhor se aplicam ao estudo e revisão de recursos dos softwares ArcGIS 10.2 (ESRI) e Stereonet 11;
ii) Análise de imagens de satélite, obtidas através do software Google Earth Pro com o intuito de realizar reconhecimento de área e escolha de voçorocas que tenha condições de acesso para realização de atividades de campo;
iii) Levantamento de dados de campo, realizado através de atividade prática de campo para coleta de dados, caracterização das voçorocas de estudo e do arcabouço geomecânico-estrutural do maciço rochoso associado;
iv) Análise dos dados, realizada por meio da classificação geomecânica dos maciços, utilizando-se o sistema RMR. Análise cinemática dos taludes discriminados nas voçorocas, através do software Stereonet 11;
v) Avaliação de condicionantes geomorfológicos, através da análise de mapas temáticos, confeccionados no software ArcGIS 10.2 (ESRI), em escala de 1:100.000;
vi) Integração dos dados geológicos, geotécnicos e geomorfológicos e discussão dos condicionantes na formação e evolução das voçorocas e feições erosivas do entorno.
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5 1.6 ASPECTOS FISIOGRÁFICOS
O QFe localiza-se na porção centro-sul do estado de Minas Gerais, e abrange uma área de aproximadamente 7.200 km2 (Dorr 1969). O domínio do QFe é delimitado por estruturas responsáveis pela sua geometria característica, de acordo com Dorr (1969) essas estruturas delimitantes são: na porção norte, a Serra do Curral, a leste, a Serra do Caraça e início da Serra do Espinhaço, a sul, a Serra de Ouro Branco e Itatiaia e a oeste pela Serra da Moeda.
O relevo é marcado pela associação entre estruturas topograficamente altas, caracterizadas pelas serras, e terrenos mais baixos juntamente com colinas que ocorrem em áreas de litologia granito-gnáissicas. Nessa complexa morfologia encontram-se também as áreas acidentadas, marcadas por vales encaixados e cristas, e estão relacionadas à litologia composta por quartzito, itabirito e canga ferruginosa (Herz 1978).
As altitudes dos relevos do QFe apresentam nítido contraste. Nas porções caracterizadas pelas serras, as altitudes alcançam cerca de 2000 metros, já nos terrenos de altitude intermediária, esses valores estão próximos a 1000 metros e, para as terras mais baixas a altitude é de 600 metros (Silva 2007).
No tocante ao clima, o mesmo é caracterizado por Silva (2007) como temperado-quente, marcado por duas estações, o inverno frio e seco e o verão quente e chuvoso. A temperatura média anual situa-se na faixa de 20º C e a precipitação varia de 1300 mm a 2100 mm, referentes às porções leste e sul do QFe, respectivamente. Quanto à vegetação, Jacobi (2008) caracteriza a mesma como sendo um ambiente de transição entre a mata atlântica e o cerrado, onde se encontram fisionomias como, floresta estacional semidecidual, campo cerrado, campo rupestre, dentre outros.
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CAPÍTULO 2 2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL
2.1 CRÁTON SÃO FRANCISCO
Segundo Marshak & Alkmim (1989), a evolução da porção meridional do Cráton São Francisco pode ser dividida em eventos polideformacionais e policíclicos datados do proterozoico. O primeiro destes trata-se do ciclo Transamazônico, marcado pela abertura e fechamento de bacias, mas que predominou a deformação baseada no encurtamento crustal. Após esse evento a região foi cratonizada, assim, este é considerado o evento tectônico metamórfico mais importante do Cráton São Francisco, de acordo com Texeira (1991).
Na sequência tem-se o evento Uruaçuano, também marcado pelo encurtamento crustal e, após estes dois eventos, ocorre uma fase extensional marcada pela intrusão de diques máficos. Por fim, o ciclo Brasiliano, caracterizado por uma fase compressional com falhas de empurrão e dobras NS (Marshak & Alkmim 1989).
O embasamento do Cráton São Francisco de acordo com Almeida (1977) é composto por rochas do Arqueano e Paleoproterozoico que possuem idade superior a 1.8 Ga. Quanto às rochas supracrustais, estas são de idade mesoproterozoica e neoproterozoica (Alkmim et al. 1993).
2.2 QUADRILÁTERO FERRÍFERO
O QFe, situado na porção sul do Cráton São Francisco, é abordado em distintas vertentes que explicam sua gênese e evolução tectônica. Chemale Jr. et al. (1994) defendem que esta megaestrutura regional teve sua evolução marcada por dois principais eventos deformacionais.
O primeiro evento refere-se ao soerguimento de domos granito-gnáissicos e nucleação de sinclinais regionais do Supergrupo Rio das Velhas e Minas, ocorrido no Paleoproterozoico, no ciclo Transamazônico (2.1 a 2.1 Ga). Este evento extensional tem seus efeitos mais preservados na porção oeste do QFe, onde as deformações ocorridas no processo colisional subsequente são menores.
Algumas estruturas que se relacionam com esse evento extensional são as megasinclinais da Serra do Curral, Moeda, Dom Bosco, Santa Rita e Gandarela que possuem cinemática e geometria marcadas por zonas de cisalhamento e orientação WNW-ESE das megaestruturas.
O segundo evento de caráter compressivo está relacionado com o cinturão de cavalgamento com vergência W do Neoproterozoico, no ciclo Brasiliano (0.8-0.6 Ga). De acordo com Chemale Jr. et
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al. (1994) esse evento é o responsável pela rotação, translação e inversão dos sinclinais em torno da estrutura dômica que afetou principalmente a porção oriental do QF, obliterando características do evento extensional anterior.
Já Marshak & Alkmim (1989) definem quatro principais fases de deformação para o QFe.
Chamadas de D1, D2, De e D3, esses eventos tectônicos são indicados como os responsáveis pela formação das grandes estruturas geológicas.
Fase D1: refere-se ao processo que deu origem as dobras e falhas que possuem vergência para NW, alguns exemplos são o Sinclinal Gandarela e Sinclinal de Ouro Fino. Datados do Paleoproterozoico, mais especificamente do evento orogênico Transamazônico.
Fase D2: refere-se ao evento ocorrido no ciclo Uruçuano, do final do Paleotroterozoico e compreende estruturas tais como dobras com vergência para N e falhas de empurrão. O Sinclinal Moeda e Sinclinal Dom Bosco são exemplos dessa fase.
Fase De: caracteriza-se como um evento de características extensionais, ocorrido no mesoproterozoico e possui como principais estruturas marcantes desse período as falhas normais e a intrusão de diques máficos.
Fase D3: trata-se do conjunto dos eventos compressionais, pertencente ao período Neoproterozoico, no qual ocorreram as dobras e falhamentos com vergência para W.
Abaixo encontra-se o mapa geológico simplificado do QF, em relação à sua posição no Cráton São Francisco (Figura 2.1).
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Figura 2.1 - Mapa geológico simplificado do sul do Cráton São Francisco, mostrando a localização do Quadrilátero Ferrífero. Adaptado de Heilbron et al. (2016).
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10 2.3 LITOESTRATIGRAFIA
A litoestratigrafia abordada neste trabalho, baseia-se na divisão proposta por Endo et al.
(2020). A figura 2.2 resume a disposição das unidades litoestratigráficas. Além das suítes intrusivas máficas e ultramáficas, as demais unidades que compõem o QF são descritas a seguir.
2.3.1 Complexo Metamórfico
No Quadrilátero Ferrífero ocorrem cinco complexos metamórficos: Belo Horizonte, Caeté, Bonfim, Bação, Congonhas e Santa Rita (Alkmim & Noce 2006), que ocorrem na forma de domos (Alkmim & Marshak 1998). Os complexos metamórficos possuem idade arqueana entre 2.9 -3.2 Ga e são compostos por rochas como gnaisses, migmatitos e intrusões de granitóides (Teixeira 1985).
2.3.2 Supergrupo Rio das Velhas
Esta unidade corresponde a um terreno do tipo greenstone belt, que são associações de rochas metavulcânicas e metassedimentares que ocorrem em terrenos granito-gnáissicos, em regiões cratônicas, datadas do Arqueano, com idade entre 2.8-2.67 Ga (Almeida 1976, Dorr 1969). O Supergrupo Rio das Velhas é composto por três grupos que se dispõem da base para o topo na sequência: Quebra Osso (Schorscher 1978), Nova Lima (Dorr 1969, Ladeira 1980) e Maquiné (Dorr et al. 1957).
- Unidade Metavulcânica, composta por rochas ultramáficas, metabasaltos, metatufos, komatiítos, serpentinitos, esteatitos e formações ferríferas;
- Unidade Metassedimentar Química, composta por filito grafitoso, xisto carbonático e formação ferrífera bandada do tipo Algoma;
- Unidade metassedimentar clástica, composta por quartzitos, quartzo-xisto e meta conglomerado.
Por último, tem-se o grupo Maquiné que é dividido em duas formações, segundo Dorr et al.
(1957):
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- Formação Palmital, localizada na base é composta por filitos, filitos quartzosos e quartzitos sericíticos.
- Formação Casa Forte, composta por quartzitos sericíticos, quartzitos cloríticos e filitos e metaconglomerados na porção basal, segundo Gair (1962).
2.3.3 Supergrupo Minas
A divisão clássica do Supergrupo Minas em grupos Caraça (Alkmim & Marshak 1998), Itabira, (Alkmim & Noce 2006), Piracicaba (Alkmim & Noce 2006) e Sabará (Alkmim & Noce 2006, Dorr 1969) foi modificada por Endo et al. 2020, assumindo uma nova configuração, a saber:
- Grupo Tamanduá, constituído pela Formação Cambotas que se localiza na base desse grupo, composta por quartzitos, ortoquartzitos, quartzitos com lâminas ferruginosas, xistos quartzosos e argilosos. Na parte superior tem-se a Formação Morro Grande, constituída por xistos filíticos e quatzosos, xistos ferruginosos, formação ferrífera dolomítica.
- Grupo Caraça, composto pelas formações Moeda e Batatal. A primeira formação é constituída porquartzitos, quartzitos sericíticos, filitos e metaconglomerados (Dorr 1969). Quanto a Formação Batatal esta é constituída por filitos e, em menor quantidade, filito grafitoso, mármore dolomítico, formações ferríferas bandadas e meta cherts (Dorr 1969).
- Grupo Itabira, sobreposto ao Grupo Caraça, representa um período de transgressão e possui depósitos químicos de duas formações: a Formação Cauê, composta por formação ferrífera bandada do tipo Lago Superior, e a Formação Gandarela composta, predominantemente, por dolomitos (Alkmim &
Noce 2006).
- Grupo Piracicaba, composto pelas formações que se dividem da base para o topo em Cercadinho, Fecho do Funil, Taboões e Barreiro (Dorr et al. 1957). A Formação Cercadinho é composta por quartzitos ferruginoso, filitos prateados, em menor quantidade apresenta dolomitos, xistos sericíticos e metaconglomerados. Acima, encontra-se a Formação Fecho do Funil, em contato gradacional, caracterizada por filitos, filitos dolomíticos, metassiltitos e dolomitos quartzosos e argilosos. A Formação Taboões é composta por ortoquartzitos e, por último, Formação Barreiro constituída por filitos grafitosos, filitos e xistos.
2.3.4 Supergrupo Estrada Real
Esta unidade é composta pelos grupos Sabará e Itacolomi (Endo et al. 2020). O Grupo Sabará é composto pelas formações Córrego do Germano, Saramenha e Catarina Mendes. A Formação
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Córrego do Germano é composta por formação ferrífera bandada do tipo granular e quartzitos ferruginosos, esta formação representa a base do Grupo Sabará. A Formação Saramenha é contituida por clorita xistos, mica xistos com intercalações de metagrauvacas, quartzitos e formação ferrífera bandada. Enquanto no topo, tem-se a Formação Catarina Mendes constituída por biotita-quartzo xistos, quartzitos e filitos.
Quanto ao Grupo Itacolomi, este é composto pelas Formações Florália e Pico do Itacolomi. A Formação Florália é uma unidade constituída por ortoquartzitos, representando a base do grupo, já a Formação Pico do Itacolomi é constituída por quartzitos, metaconglomerados com seixos, calhaus e, em menor abundância, matacões com veios de quartzo, quartzito, itabirito, filito e granito (Endo et al.
2020).
Ocorre ainda o Grupo Barbacena, unidade estratigráfica presente na porção meridional do QFe, constituída por grafita xistos, gonditos, queluzitos, metacherts, xistos manganesíferos, micaxistos, quartzitos feldspáticos, filitos com intercalações de anfibolito e metaultramáficas. Segundo Cabral et al. (2019), esta é uma unidade correlata ao Grupo Sabará.
2.3.5 Coberturas Cenozóicas
De acordo com Sykes (1978) a Plataforma Brasileira foi afetada por eventos deformacionais do Cenozoico que se desenvolveram a partir de linhas de fraqueza da crosta, provenientes de eras geológicas anteriores. Mescherikov (1968) refere-se à neotectônica para definir os movimentos que ocorreram entre o Terciário superior e o Quaternário. Enquanto outros autores, como Stewart &
Hancock (1994) propõem que esses movimentos não possuem uma idade que delimita o seu início e consideram como neotectônica os movimentos tectônicos que se encontram ativos no presente.
No QFe, as unidades estratigráficas cenozoicas são organizadas de acordo com as seguintes Formações: Fonseca, composta por por linhitos, siltitos, argilitos e arenitos (Maizatto 2001). Formação Gandarela, não possui litoestratigrafia específica e sua constituição é definida genericamente por
“sedimentos da bacia do Gandarela” (Castro e Varajão 2020). Formação Chapada de Canga, associada a depósitos de leques aluviais, composta por conglomerados oligomíticos, com presença de seixos de itabirito e matriz ferruginosa (Sant’anna, 1994). Formação Cata Preta, constituida por arenitos e conglomerados polimíticos relacionados a depósitos de leque aluvial (Castro & Ferreira 1997) e Formação Gongo Soco, composta por lamitos, arenitos, conglomerados, brechas e diamictitos, de ocorrência em leques aluviais (Saadi et al. 1992, Maizatto 1993).
Os principais depósitos sedimentares cenozóicos, são encontrados nas bacias do Fonseca (Gorceix 1884, Dorr 1969, Maxwell 1972), do Gandarela (Gorceix 1884), sendo esta a que apresenta
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seção estratigráfica mais completa, com elementos do Eoceno ao Eomioceno e, por último, bacia do Gongo Soco (Saadi et al. 1992, Maizatto 1993).
Segundo Castro e Varajão (2020) as Formações Fazenda do Gandarela e Fonseca tem sua descontínua e foram denominados de depósitos terrígenos, para agrupar demais depósitos sedimentares de ocorrência do QFe. Segundo Castro e Varajão (2020), esses depósitos apresentam-se em elevado processo de intemperismo e/ou pedogênese e, em função dos poucos dados e informações de bio e cronoestratigrafia sobre esses depósitos, ainda não há uma estratigrafia definida. Os depósitos terrígenos, de acordo com Lipski (2002) e Lipski et al. (2001) ocorrem em pequenas bacias do tipo graben que foram formadas por eventos tectônicos datados do oligoceno, com a deposição de sedimentos através de fluxo gravitacional.
Lipski (2002), identificou na região do QFe dois principais tipos de depósitos cenozoicos, o primeiro são os ricos em fósseis e associados a ambientes lacustres e meandrantes, e o segundo gerado a partir da acumulação de sedimentos clásticos, que possuem idade do Oligoceno e Mioceno Superior.
Endo et al. (2020) caracteriza as coberturas cenozoicas, de acordo com a constituição pelos seguintes materiais: canga, alúvios e elúvios/colúvios, e distingue as cangas em quatro tipos principais de canga: detrítica, estruturada, química e rica. De acordo com Timo et al. (2015), as cangas, provenientes da dissolução de óxidos e hidróxidos de ferro, e precipitação de goethita principalmente, ocorrem sobre a formação Cauê e encontram-se nos topos de serras, onde apresentam morfologia aplainada, atingindo espessuras de 2 a 10 metros. Dorr (1964) relaciona a formação das cangas à dissolução do minério de ferro e posterior cimentação de detritos provenientes da Formação Cauê.
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Figura 2.2 - Coluna estratigráfica do Quadrilátero Ferrífero. Endo et al. (2020)
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15 2.4 GEOLOGIA LOCAL
2.4.1 Sinclinal Dom Bosco
A voçoroca de estudo está inserida na porção norte do Sinclinal Dom Bosco (SDB). Segundo Lobato et al. (2005), o SDB é uma estrutura que ocorre a sul do Complexo Bação, sendo uma junção
A voçoroca de estudo está inserida na porção norte do Sinclinal Dom Bosco (SDB). Segundo Lobato et al. (2005), o SDB é uma estrutura que ocorre a sul do Complexo Bação, sendo uma junção