Evolução e dinâmica atual do sistema cárstico do alto vale do rio Ribeira de Iguape, sudeste do Estado de São Paulo

• Ano de defesa: 1994
• Autor(a) principal: Karmann, Ivo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Espeleologia; Não informadas pelo autor.
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44134/tde-22042013-163755/

Estudou-se do ponto de vista geomorfológico, geoespeleológico, hidrológico e hidrogeológico, uma área com terrenos cársticos desenvolvidos sobre metacalcários, metacalcários dolomíticos e magnesianos, de idade proterozóica média, pertencentes ao Grupo Açungui. A área localiza-se no alto vale do rio Ribeira de lguape, entre os municípios de Apiaí e lporanga, sudeste do Estado de São Paulo. O mapeamento geomorfológico permitiu identificar uma seqüência evolutiva da paisagem cárstica, a qual inicia-se com um sistema fluvial, onde os vales da drenagem superficial são gradativamente segmentados com o tempo, através da implantação de bacias de drenagem fechada, cujo desenvolvimento levou à formação de carste poligonal. Esta transição da paisagem fluvial para a cárstica levou à definição das zonas morfológicas fluviocárstica, de transição (com bacias poligonais compostas) e a de carste poligonal (com bacias poligonais simples). O relevo cárstico é estruturalmente condicionado, onde os sumidouros (fundos de depressões poligonais) instalaram-se preferencialmente na intersecção entre planos de estratificação, juntas e falhas. Estes pontos de absorção do escoamento autogênico alinham-se preferencialmente sobre traços de acamamento, em situações de mergulho alto deste e, predominantemente sobre traços de fraturas longas e falhas, no caso de mergulho moderado a baixo do acamamento. Propõe-se a evolução do conjunto de depressões poligonais através do processo de competição e coalescência entre estas (taxas de ampliação diferenciadas), o qual gera inversões de relevo, onde antigos fundos de depressões fechadas hoje localizam-se em cristas. Este processo é acompanhado pelo mecanismo de geração múltipla, onde depressões maiores com drenagem subterrânea mais eficiente, deflagram a instalação de depressões menores, vizinhas e sobre a maior. A morfometria do relevo levou à conclusão de que o carste estudado é semelhante ao carste poligonal da Nova Guiné e Jamaica, com zonas de alto grau de carstificação, apesar das condições climáticas distintas do Alto Ribeira, em comparação com aquelas áreas. Na área carbonática encaixante do sistema de cavernas Pérolas-Santana, a zona de carste poligonal mais desenvolvida é associada à concentração de condutos em profundidade nas proximidades da linha de contato SE da faixa carbonática. O mapeamento geológico de cavernas evidenciou que entre o grande número e variedade de descontinuidades presentes na rocha metacarbonática, as estruturas mais favoráveis para instalação de condutos são os planos de estratificação, fraturas simples longas e falhas. A morfologia planimétrica dos sistemas de cavernas reflete o estilo estrutural do metacalcário encaixante. Cavernas com padrão planimétrico retilíneo e anguloso (p. ex, cav. Santana), associam-se à mergulhos altos do acamamento, enquanto que o padrão sinuoso e curvilíneo (p. ex., cav. Areias) refletem mergulhos moderados a baixos da estratificação. O grau de sinuosidade de condutos subterrâneos é controlado pelo ângulo agudo entre a direção do gradiente hidráulico e a descontinuidade favorável para instalação do conduto. Quanto maior for este ângulo, tanto mais sinuosa será a rota de condutos da água subterrânea. A iniciação de proto-cavernas acompanha linhas de intersecção entre o acamamento e fraturas simples longas e falhas. O sistema de cavernas Pérolas-Santana segue o modelo de Worthington (1991), o qual prevê que a profundidade média (Dm) de iniciação de condutos freáticos (abaixo do N.A.) segue uma função exponencial, onde a base desta função é o produto entre o seno do ângulo de mergulho da estratificação(sen\'teta\') e a distância (Lx) entre o ponto de insurgência e ressurgência da rota de condutos em iniciação (obteve-se a função Dm=(Lx sen\'teta\')\'POT. 0.82\'). A fase de desenvolvimento da espeleogênese na área estudada produziu canyons vadosos com até 50m de entalhamento vertical. Este entalhamento é interpretado como produto de uma taxa moderada de rebaixamento do nível de base dos sistemas de cavernas, o que por sua vez, seria reflexo de um soerguimento tectônico moderado da área. Com base nas idades preliminares Th/U de calcita secundária sobre depósitos fluviais subterrâneos, estimou-se uma taxa máxima média de entalhamento vadoso subterrâneo de 0,0042cm/ano (42mm/ka). Aplicando esta taxa de entalhamento vadoso aos canyons subterrâneos observados na área, concluiu-se que os sistemas de cavernas da região encontram-se na fase de desenvolvimento por aproximadamente 1,7 Ma. A idade mínima do sistema Pérolas-Santana, incluindo a estimativa teórica de duração da fase de iniciação, é em torno de 2 Ma. A correlação deste entalhamento fluvial subterrâneo com o rebaixamento do canal fluvial externo do rio Betari, sobre metacalcários, permitiu estimar uma idade mínima de \'6,4 POT. +7.4 IND. -3.1\' Ma para o entalhamento do vale do rio Betari na área de estudo. A ressurgência do sistema de cavernas Pérolas-Santana é do tipo fluxo total permanente (classificação de Worthington, 1991), com razão entre vazão máxima e mínima de 19,7 para o ano hidrológico de 1990-1991. Os coeficientes de recessão do deflúvio do escoamento básico desta ressurgência refletem um aqüífero cárstico com alto grau de fissuramento interconectado, segundo classificação de Milanovic (1976). Com base no cálculo do balanço hídrico do sistema Pérolas-Santana, comprovou-se que a área de captação da bacia associada ao sistema, definida inicialmente pelo traçado dos divisores topográficos (14,8 km2) é insuficiente para alimentar o volume de água escoado pela ressurgência, por um ano hidrológico. Ajustando o balanço hídrico, definiu-se uma área de captação de 25,4 km2 para esta bacia. Comprovou-se assim, uma conexão subterrânea entre sistemas vizinhos de drenagem subterrânea, os quais, através de uma análise convencional da rede de drenagem superficial, seriam independentes. Definiu-se as seguintes fácies hidroquímicas para o sistema cárstico estudado: escoamento superficial alogênico, escoamento superficial fluviocárstico, percolação autogênica vadosa em fissuras, percolação autogênica vadosa em condutos, circulação freática em condutos profundos e escoamento de ressurgências cársticas. A evolução geoquímica das águas no sistema cárstico é controlada principalmente pela ação de água meteórica enriquecida em ácido carbônico. Ao longo de rotas de circulação profunda e localmente na zona vadosa, a carstificação pelo ácido carbônico é provavelmente somada à ação de ácido sulfúrico produzido pela oxidação de sulfetos. A dinâmica erosiva atual do terreno cárstico estudado é expressa pela taxa de saturação em calcita e dolomita de águas alogênicas que invadem o sistema cárstico, pela sazonalidade dos índices de saturação em calcita e dolomita das principais fácies hidroquímicas que circulam pelo sistema e pela taxa de rebaixamento da superfície epicárstica por dissolução (denudação química). Para esta última, obteve-se uma média de 31,1 \'+ ou -\' 6 mm/ka.