Distribuição espacial dos isótopos e recarga

Antes de se analisar a distribuição espacial e a recarga, é preciso fazer algumas considerações sobre o Membro Pedro Leopoldo. No mapeamento regional de Ribeiro et al. (2003), esse membro foi dividido em quatro fácies, devido principalmente às variações do seu grau de impurezas e de deformação. Todavia, todas essas fácies foram descritas nas cercanias do município de Sete Lagoas.

Na área de estudo, Ribeiro et al. (2016) separaram esse membro em próximo ao Limite

Oeste e próximo ao Limite Leste. Morfologicamente, os dois tipos se diferenciam pela

coloração predominante das rochas, pela textura e pelo grau de impureza. O primeiro tipo (próximo ao Limite Oeste), em geral, apresenta cores mais claras, lâminas filossilicáticas mais finas e claras (compostas basicamente por sericita) (RIBEIRO et al., 2016). Já o segundo tipo (próximo ao Limite Leste) apresenta cores mais escuras, como verde e cinza-esverdeado, lâminas filossilicáticas mais espessas e com intercalações mais frequentes com a rocha calcária, além de lâminas mais espessas, podendo ultrapassar 1 cm. Clorita e sericita, de maneira preponderante, e pirita, de forma disseminada, são importantes componentes dessas lâminas (VIEIRA, 2015; RIBEIRO et al., 2016). Em alguns locais, também poderia ser definido como cálcio-filito ou até xisto carbonático (PESSOA, 2005). Devido ao maior grau de impureza do MbPL próximo ao Limite Leste, nem mesmo uma carstificação incipiente foi observada em campo, diferentemente do primeiro tipo.

Além das características litológicas e de susceptibilidade à carstificação, os dois tipos de Membro Pedro Leopoldo se diferenciam pela sua configuração estrutural. O primeiro tipo, que aflora a sudoeste da área de estudos, está assentado diretamente no embasamento, em contato brusco, discordante e tectônico (RIBEIRO et al., 2003). O segundo tipo foi colocado acima do Membro Lagoa Santa por falha de cavalgamento, repetindo a estratigrafia, e é sotoposto à Formação Serra de Santa Helena. A Figura 5.33 mostra a diferença estrutural dos dois tipos de acordo com perfil elaborado por Ribeiro et al. (2003).

O Membro Pedro Leopoldo, portanto, poderia ser dividido em duas fácies dentro da área de estudos: o Membro Pedro Leopoldo Inferior, caracterizado por um metacalcário menos impuro; e o Membro Pedro Leopoldo Superior, representado por um metacalcário mais impuro. Essa informação será fundamental para as análises subsequentes.

Figura 5.33 – Parte Oeste de seção geológica esquemática da região nordeste do mapa geológico do Projeto Vida (RIBEIRO et al., 2003) mostrando os dois tipos de Membro Pedro Leopoldo

Fonte: adaptado de Ribeiro et al. (2003).

Foram feitos mapas de isovalores de δ2H (Figura 5.34A), δ18O (Figura 5.34B) e concentração de trítio (Figura 5.35) para os poços tubulares. Os poços foram diferenciados de acordo com as unidades hidrogeológicas (VIEIRA, 2018) e a variação dos isótopos no espaço foi contrastada com a potenciometria de referência com linhas equipotenciais de 40 em 40 metros gerada para a área de estudos. Também foi traçada uma linha de divisor de águas com base nas linhas equipotenciais.

Em tese, as águas subterrâneas amostradas em regiões consideradas de recarga seriam menos negativas, ou seja, mais enriquecidas em isótopos estáveis em relação àquelas amostradas em regiões mais próximas à descarga do aquífero e, assim, um mapa de distribuição de isótopos estáveis teria similaridades com um mapa potenciométrico regional. Por outro lado, as águas subterrâneas com menor concentração de trítio seriam águas de fluxos mais profundos.

GRUPO BAMBUÍ Formação Serra de Santa Helena

Formação Sete Lagoas Membro Lagoa Santa

Membro Pedro Leopoldo

COMPLEXO GRANÍTICO GNÁISSICO- MIGMATÍTICO Membro Pedro Leopoldo Superior Membro Pedro Leopoldo Inferior

B’

Figura 5.34 – Mapa de isovalores de (A) δ2H e de (B) δ18O dos poços tubulares, em comparação com a potenciometria de referência e com a classificação hidrogeológica

Figura 5.35 – Mapa de isoconcentrações de trítio dos poços tubulares, em comparação com a potenciometria de referência e com a classificação hidrogeológica

Entretanto, no caso dos mapas de δ2H e δ18O da área, esses isótopos parecem variar mais estreitamente de acordo com as litologias do que com a potenciometria de referência. É possível observar que, de maneira aproximada, as áreas de isótopos mais negativos (mais empobrecidas) estão sobre as regiões de afloramento das litologias não carbonáticas (Complexo Belo Horizonte e a Formação Serra de Santa Helena), e também na área de ocorrência do Membro Pedro Leopoldo Superior (mais impuro). Embora o metacalcário do MbPL Superior e o metapelito da FmSSH se apresentem como rochas pouco carstificáveis, eles apresentam feições exocársticas em seu relevo, além de, em profundidade, haver a ocorrência de rochas carstificadas do Membro Lagoa Santa e do Membro Pedro Leopoldo Inferior carstificadas. Esses domínios, portanto, configuram o que Pessoa (2005) chamou de Carste Intraestratal. A recarga nesses domínios será indireta ou difusa, através do solo e das unidades estratigráficas menos permeáveis.

Já o mapa de isovalores de concentração de trítio apresenta resultados ainda mais evidentes dessa segmentação. Em geral, valores de concentração de trítio mais baixos, que sinalizam recargas mais antigas, estão nos domínios da FmSSH e MbPL Superior.

Um detalhe percebido foi a diferença entre dois poços da UH CBH ao sul da área (00886-2010 e 07543-2010) que, embora estejam bem próximos, apresentam concentrações de trítio bem diferentes. Isso ilustra a anisotropia dessa unidade hidrogeológica, em que provavelmente há duas direções distintas de fraturas conduzindo águas com diferentes tempos de residência.

Em discussão prévia no capítulo sobre as nascentes, comentou-se sobre a zona extensional de direção NNW-SSE no contato tectônico entre o embasamento e o Grupo Bambuí (Figura 5.22), próxima ao Ribeirão da Mata, a qual se constituiria como um local propício para a concentração e circulação preferencial de água. Assim como explicado previamente, infere-se que essa circulação hidráulica ao longo do contato seja profunda (uma vez que não foi observada em sistemas de sumidouros e nascentes) e, dessa forma, estaria impressa na assinatura isotópica dos poços que bombeiam fluxos mais profundos locados nessa região.

Foi observado que os poços classificados como UH PL possuem em geral trítio mais baixo. Porém, os poços 03174-PT e HP5, classificados hidroquimicamente como UH LS, também possuem trítio muito baixo, o que não seria característico dessa unidade hidrogeológica. No caso do HP5, esse comportamento poderia ser justificado pela sua ocorrência abaixo da camada de FmSSH. Todavia, o 03174-PT se encontra em domínio de exposição do MbLS. Uma possível explicação, nessa situação, é mais uma vez a configuração

estratigráfica e estrutural em que se encontram seus fluxos, em que o 03174-PT está no alinhamento produtivo comentado anteriormente, onde circulariam fluxos um pouco mais profundos.

Nos mapas de isovalores, é possível ver que os três poços alinhados acima desse alinhamento estrutural NNW-SSE apresentam valores semelhantes de δ2H, δ18O e concentração de trítio (exceto pelo δ2

H para um dos poços). Essas assinaturas indicam águas relativamente mais empobrecidas e de maior tempo de renovação.

Pode-se interpretar a partir desses mapas de isovalores que a FmSSH e o MbPL Superior são unidades menos permeáveis, isto é, que possuem recarga mais demorada, mas que ainda assim contribuem notadamente com a recarga do sistema aquífero. Portanto, observa-se que não há uma evolução isotópica clara. Na verdade, o comportamento isotópico revela aspectos de permeabilidade e configuração espacial das litologias.

Recarga

De acordo com observações de campo e estudos anteriores, os maciços calcários, assim como outras feições cársticas como depressões e sumidouros, teriam grande importância na recarga direta. Por outro lado, as regiões com cobertura pedológica em espessuras consideráveis (entre 20 a 40 metros, podendo chegar a 100 m, segundo Pessoa, 2005), mesmo que cobrindo as rochas carbonáticas, apresentariam recarga difusa. Assim, foi necessário elaborar um mapa de regiões de recarga a fim de analisar as diferenças isotópicas entre esses diversos tipos de área de recarga.

Foi elaborado um mapa de regionalização dos tipos de área de recarga (Figura 5.36) para se avaliar e comparar esses tipos de recarga com resultado dos parâmetros isotópicos. O tipo de recarga de infiltração direta em maciços calcários fraturados com ou sem vegetação foi retirado de Paula (2019). Enquanto que as depressões cársticas definidas por Amaral (2018) formaram o tipo de recarga por meio de escoamento interno através de dolinas com ou sem sumidouros. Além disso, foi separada a área de domínio do embasamento, onde não há cobertura sedimentar do Neoproterozoico e, consequentemente, não há carste, e o restante da área foi dividido em dois tipos de área distintos: o primeiro engloba o domínio de afloramento do Membro Pedro Leopoldo Inferior (ou seja, mais puro) e do Membro Lagoa Santa; e o segundo abarca o domínio do Membro Pedro Leopoldo Superior (mais impuro, encaixado entre o Mb. Lagoa Santa e a Fm. Serra de Santa Helena) e da Formação Serra de Santa Helena.

Figura 5.36 – Mapa de tipos de área de recarga na área de estudo

A partir desse mapa, foram selecionados os poços locados em cada tipo de área de recarga e foi feito seu estudo estatístico descritivo (Tabela 5.22). Os poços da UH CBH e que ficam fora da área classificada ficaram de fora dessa avaliação.

Tabela 5.22 – Estatística descritiva de isótopos para os poços tubulares locados em áreas de: domínio de afloramento de calcário (exposto ou encoberto por vegetação); de dolinas e sumidouros; cobertura pedológica

nos domínios do Membro Pedro Leopoldo Inferior (mais puro) e do Membro Lagoa Santa; e cobertura pedológica nos domínios do Membro Pedro Leopoldo Superior (mais impuro) e da Formação Serra de Santa

Helena

PARÂMETROS Valor máximo Valor mínimo Mediana Média Desvio Padrão

Calcário (exposto e com vegetação) (N=6)

δ2H (‰) -39,08 -49,96 -44,85 -44,95 4,26 δ18O (‰) -5,96 -7,50 -7,09 -6,94 0,56 d-excess (‰) 15,92 6,67 9,99 10,58 3,43 Concentração de trítio (UT) 1,59 0,62 0,90 0,96 0,34 Idade (anos) 64 < 17 29,50 33,08 19,92 Dolinas/sumidouros (N=13) δ2H (‰) -32,83 -50,69 -45,29 -44,37 5,26 δ18O (‰) -6,12 -7,48 -7,09 -7,03 0,33 d-excess (‰) 19,25 6,35 11,85 11,90 3,81 Concentração de trítio (UT) 1,44 0,52 0,84 0,89 0,30 Idade (anos) 84 < 17 36,00 38,62 27,73

Solo em domínio de MbPL inferior (+puro) ou MbLS (N=10)

δ2H (‰) -40,17 -48,91 -45,39 -44,53 2,83 δ18O (‰) -6,02 -7,37 -7,06 -7,00 0,38 d-excess (‰) 18,16 6,36 11,08 11,44 3,57 Concentração de trítio (UT) 1,40 0,52 0,84 0,87 0,26 Idade (anos) 84 < 17 35,50 37,90 25,29

Solo em domínio de MbPL superior (+impuro) ou FmSSH (N=23)

δ2H (‰) -34,06 -55,44 -46,12 -46,29 4,77 δ18O (‰) -6,38 -7,71 -7,29 -7,23 0,38 d-excess (‰) 23,80 4,13 11,34 11,53 4,87 Concentração de trítio (UT) 1,16 0,30 0,70 0,69 0,25 Idade (anos) 173 < 17 51,00 65,59 47,96

Fonte: elaborada pela autora.

Em geral, os poços alocados no domínio de afloramentos de calcário e dolinas/sumidouros, bem como em domínio do Membro Lagoa Santa e Membro Pedro Leopoldo Inferior (mais puro), as assinaturas isotópicas são ligeiramente mais enriquecidase mais semelhantes entre si do que os poços alocados no domínio da Formação Serra de Santa

Helena ou Membro Pedro Leopoldo Superior (mais impuro) (Figura 5.37A). Além disso, é visível que a concentração de trítio é mais alta nos três primeiros tipos em relação ao último, confirmando tempos de renovação mais recentes (Figura 5.37B).

Como visto com os mapas de isovalores de isótopos, a permeabilidade das litologias parece influenciar nos valores de δ2

H, de δ18O e, principalmente, de concentração de trítio. Seria possível afirmar que áreas de domínio do MbPL Inferior e do MbLS possuem um comportamento significativamente diferente das áreas que cobrem o MbPL Superior e a FmSSH: a primeira é mais permeável, resultando em uma recarga mais rápida.

Piló (1998) reconheceu que os solos vermelhos e amarelados da APA Carste “seriam predominantemente originados da alteração quase completa e pedogenização de materiais pelíticos da Formação Serra de Santa Helena”, os quais cobriam os calcários com diferentes espessuras, antes da denudação do relevo. Assim, possivelmente, a cobertura pedológica sobreposta ao MbLS e ao MbPL Inferior passou por um processo mais intenso de pedolização, enquanto, no domínio da FmSSH e do MbPL Superior, a evolução pedogenética teria sido menor.

Supõe-se que haja pouco metapelito fresco em profundidade na área de estudo, fazendo com que a FmSSH seja representada basicamente pelo seu saprolito e solo residual e, além disso, não é possível diferenciar o metapelito do solo ou das rochas metacalcárias nas descrições de perfis litológicos dos poços. Entretanto, as coberturas pedológicas provavelmente não diferem muito entre si e o que de fato deve influenciar mais na velocidade de infiltração da água é a permeabilidade das rochas sotopostas à cobertura do solo, ainda que este seja espesso.

Estudando a região de Lagoa Santa, Pessoa (2005) já havia apontado para uma maior retenção específica dos solos, que nessa região possuem uma fração considerável de argila, o qual é um material poroso, porém pouco permeável. Dessa forma, a percolação vertical (recarga) através desse material é lenta, fazendo com que o tempo de renovação da água seja superior ao de uma água que infiltra diretamente no aquífero cárstico.

Isso também pode ser observado, na análise do escoamento de base por área da Bacia Hidrogeológica do Jaque, em comparação com outras bacias assentadas inteiramente no domínio do MbLS (a partir de dados de Pessoa e Mourão, 1998, e de Paula e Velásquez, 2019). O fato de as áreas de domínio do FmSSH serem menos permeáveis faz com que haja predomínio de escoamento superficial na Bacia do Jaque, no início da Bacia Palmeiras- Jaguara e no final da Bacia Escrivânia-Gordura, por exemplo.

Figura 5.37 – Boxplots de (A) δ18O e (B) concentração de trítio para os poços tubulares com a diferenciação dos tipos de área de recarga

Fonte: elaborados pela autora.

Solo MbPL superior e FmSSH Solo MbPL inferior e MbLS Dolinas/sumidouros Calcário -6,0 -6,2 -6,4 -6,6 -6,8 -7,0 -7,2 -7,4 -7,6 -7,8

Tipo de área de recarga

δ¹ ⁸O ( ‰ ) HP7 03246-PT

Boxplot de δ¹⁸O

Tipo de área de recarga

T rí tio

Boxplot de Trítio

Tipo de área de recarga

Solo MbPL Inferior e MbLS

Solo MbPL Superior e FmSSH Calcário Dolinas/sumidouros

Tipo de área de recarga

Solo MbPL Inferior e MbLS

Solo MbPL Superior e FmSSH

A partir disso, pode-se interpretar que a evaporação durante a infiltração é insignificante se comparada com outras variáveis. O que explica o empobrecimento de águas mais antigas é provavelmente a menor interação com águas superficiais e/ou a maior participação de chuvas mais antigas e empobrecidas, assim como apresentado anteriormente.