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Assunção, P. H. S. 2019, Análise da zona de recarga e sua interação com o aquífero cárstico na Lagoa do Matadouro...
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Figura 2.5 – Mapa mostrando as regiões cársticas no brasil e cavernas dando ênfase na região de Sete Lagoas (modificado de CECAV 2009).
2.4.2 Processo de carstificação ou espeleogênese
O processo de desenvolvimento dos sistemas cársticos (espeleogênese) pode ser considerado um processo de transferência de massas/transporte de massas que depende do fluxo da água subterrânea, responsável pelo equilíbrio/desequilíbrio do sistema água-rocha (Klimchouk 2015). Outro fator relevante é a dissolução responsável pela criação e evolução sistêmica da rede de permeabilidade, oriundas do alargamento de fraturas nas rochas, de uma porosidade tardia (Klimchouk et al. 2000).
O carste, em quase todos seus atributos essenciais, tem sua origem na espeleogênese, ou seja, o carste é uma função da espeleogênese. Segundo as distintas características hidrodinâmicas, existem dois tipos fundamentais de espeleogênese: epigênica e hipogênica (Klimchouk et al. 2000, Klimchouk 2015). A espeleogenese hipogênica ou hipogênese trata-se do desenvolvimento de estruturas de permeabilidade ampliadas pela dissolução, promovida por fluídos ascendentes originados de fontes distantes ou internas, que não dependem da recarga direta da superfície adjacente. Além disso, a
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hipogênese está relacionada à condição hidrodinâmica do aquífero confinado, em que o fluxo subterrâneo está sob pressão e confinado entre camadas de menor pemeabilidade (Klimchouk 2007).
Por outro lado, a espeleogênese epigênica ou epigênese ocorre em condições próximas a superfície terrestre, onde predominam a circulação das águas superficiais e meteóricas que abastecem os aquíferos. Portanto, a epigênese está condicionada a uma hidrodinâmica aberta, cujas zonas de recarga estão imediatamente acima de aquíferos livres (Klimchouk 2015). Na epigênese, o processo de dissolução está intimamente relacionado a reações de equilíbrio químico presente no sistema água- rocha, neste caso, rochas carbonáticas (Sánchez & Lobo 2016). As reações de equilíbrio mais comuns são a acidulação da água pelo gás carbônico presente no solo e atmosfera (1), dissolução das rochas carbonáticas (2) e precipitação de depósitos químicos (espeleotemas) (3), representadas de forma simplificada pelas equações:
( ) ( ) ( )
2.4.3 Tipos genéticos e evolutivos do carste
Na perspectiva da gênese, existem dois tipos de carste distinguíveis na crosta superior, o carste hipogênico e epigênico. Podem ser diferenciados principalmente pelas condições de contorno, geoquímica, hidrodinâmica dos regimes de fluxo da água subterrânea e pelo respectivo tipo de espeleogenese (Klimchouk 2015).
Desde certo tempo pensava-se a evolução do carste sob a perspectiva geomorfológica, como um produto de um processo que ocorria apenas exposto à superfície. Sob o contexto da evolução geológica, considerando os processos diagenéticos e tectônicos, Klimchouk (1996) e Klimchouk &
Ford (2000) desenvolveram uma classificação dos tipos de carste em seus sucessivos estágios de evolução.
Além disso, Klimchouk (2015) contribui com a classificação acrecentando os domínios espeleogenéticos, visto na Figura 2.6. No domínio da epigênese existem os ditos carste entrincheirado, coberto, exumado, enterrado e o carste exposto: denundado e aberto. Na transição entre os domínios está o carste subjacente. No domínio da hipogênese o carste profundo e estabelecido e por fim o carste singenético no estágio da eogênese.
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Figura 2.6 – Tipos evolutivos do carste e processos de carstificação envolvidos (Klimchouk 2015).
2.4.4 Compartimentação do sistema cárstico
Os termos exocarste e endocarste são comumentes utilizados para compatimentação do sistema cárstico, originados da literatura europeia. O exocarste refere-se às características do carste na superfície e o endocarste no subterrâneo. Este é usualmente dividido em hipercarste, onde a dissolução é influêciada pelas águas meteóricas e no hipocarste, pelas águas juvenis ou conatas (Ford & Williams 2007). Todavia, Andreychouk et al. (2009) propõem uma nova concepção de exocarste e endocarste, partindo dos princípios geológicos de circulação de fluidos e divisão da crosta. Dessa forma, Klimchouk (2015) percebe que ambos os termos são empregados de forma equivocada na literatura, pois, na geociência, o exógeno remete-se aos processos de energia externa e, endógeno às fontes internas da Terra.
Partindo dessas ponderações, o exocarste representa a parte mais superior da crosta entre superfície e profundidades de 500 até 7000 m, caracterizado pela presença de recargas meteóricas, sob pressões hidrostáticas e temperaturas moderadas, menores que 80 a 100ºC (Andreychouk et al. 2009).
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Para Klimchouk (2012), o termo exocarste se aproximada da definição do carste epigênico, que se desenvolve em profundidades ainda mais rasas, sob a circulação da água subterrânea com recarga meteórica direta, onde predomina a espeleogênese epigênica.
Dessa maneira, entende-se que o exocarste contém a zona subcutânea do carste, o epicarste.
Segundo Bakalowicz (2004), o epicarste é a camada externa de interface com a biosfera; pode-se incluir a atmosfera e pedosfera, que contribui no desenvolvimento do carste, atuando na distribuição da água infiltrada e na solução solvente (CO2 + H2O) da rocha, resultando em diversas formas tanto da superfície quanto no subterrâneo.
O hipocarste é definido como a zona entre o exocarste e o endocarste, acima do intervalo de máxima compactação, onde predominam a espeleogênese hipogênica por fluidos ascendentes na zona hidrostática (Klimchouk 2012). Segundo Andreychouk et al. (2009), o endocarste compreende a parte mais inferiores dentro da crosta, profundidades abaixo de 500 a 7000 m, onde as pressões excedem a hidrostática e as temperaturas são elevadas (> 80 a 100°C), além da presença da circulação de fluidos mais agressivos, podendo existir cavernas que devem sua origem aos processos endógenos.
2.4.5 Formas, paisagem e feições do carste
As formas e paisagens do carste são resultados de processos hidrológicos e geoquímicos envolvidos no desenvolvimento do sistema cárstico. Podem existir em diversas escalas e comumente são características de regiões húmidas (Ford & Williams 2007). As feições do relevo cárstico são formas geomorfológicas remanescentes, em sua maioria, oriundas principalmente da dissolução de rochas solúveis em superfície terrestre. Elas podem ser classificadas em formas cársticas de entrada, de saída e residuais.
As formas cársticas de entrada permitem a recarga da água superficial e/ou meteórica para o sistema aquífero. Dentre elas existem os lapiás (karrens) que são canais na superfície das rochas, formados pela dissolução da água meteórica. As dolinas são formas cársticas típicas de depressões fechadas circulares ou ovais, que possuem largura maior que a profundidade e, de acordo com sua gênese, elas podem ser classificadas como dolinas de dissolução e de colapso. E o conjunto de duas dolinas interconectadas é denominado de uvala. Os sumidouros consistem em pontos por onde água superficial adentra no sistema aquífero e se une ao escoamento subterrâneo (recarga pontual), embora que sempre um sumidouro se encontrará um uma depressão cárstica (dolinas), podendo considerá-las iguais conceitualmente (Palmer 2007). O polje tipicamente são extensas regiões do carste que possuem as adjacências abruptas e o fundo plano, com uma drenagem superficial que adentra ao subterrâneo por um sumidouro (Palmer 2007, Ford & Williams 2007, Travassos et al. 2015).
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As formas cársticas de saídas são aquelas por onde as águas subterrâneas reacendem à superfície, por processos hidrodinâmicos ou devido à condição do meio geológico. De acordo com Travassos et al. (2015), podem-se destacar as surgências que são um tipo de nascente típica de ambientes cársticos e, quando se localiza no meio subterrâneo é chamado de ressurgência, por exemplo, numa caverna. A lagoa cárstica é uma típica depressão cárstica com água devido o aumento da recarga do sistema aquífero cárstico, que interage com as água superfíciais e/ou meteóricas, isto é, dependendo das condições hidrodinâmicas podem ser formas cársticas de entrada.
Segundo Ford & Williams (2007), as formas e paisagens cársticas residuais são tipicamente descritas como uma planície contendo morros dispersos e isolados, que possuem distintas formas e nomes (torres, hum, morros isolados, mogotes e cones).
As cavernas são feições cársticas subterrâneas formadas pelo processo de espeleogênese, constituindo formas complexas e são afetadas principalmente pela interação geologia, química e mecanismos hidrodinâmicos da água subterrânea. De acordo com a União Internacional de Espeleologia (UIS), caverna pode ser definida como uma cavidade natural subterrânea e acessível pelo ser humano (Ford & Williams 2007, Palmer 2007).
Os condutos cársticos também são formados pelo processo de espeleogênese, constituindo uma rede de condutos (canais), considerados como um tipo de porosidade terciária (Ford & Williams 2007). Diferentemente das cavernas, os condutos se localizam em zonas totalmente saturadas por onde há o fluxo da água subterrânea, sobretudo turbulento. Apenas cerca de 1% da porosidade de condutos de um aquífero cárstico é acessível ao homem (cavernas), os demais compõem a rede de condutos freáticos (Karmann et al. 2000).
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Figura 2.7 – Resumo da compreensão de todo sistema cárstico formas e processos (Ford & Williams 2007).