Edgar Pane e Sueli Yoshinaga Pereira

AS FONTES EM ITAMONTE, SUL DE – UMA CONTRIBUIÇÃO PARA O ENTENDIMENTO DAS RELAÇÕES ENTRE ÁGUA SUPERFICIAL E SUBTERRÂNEA.

Edgar Pane1 e Sueli Yoshinaga Pereira2

Recebido em 21/01/2004, aceito em 18/07/2004 RESUMO O trabalho caracterizou três surgências em microbacia (0,72 km2) situada no município de Itamonte, sul de Minas Gerais. A microbacia é composta por rochas gnáissicas do Complexo Paraíba do Sul, e blastomilonitos do falhamento local. Os dois lineamentos estruturais, N–NE e N–NW, comportam o sistema de drenagem na área de estudo, cujo primeiro é o principal sistema e o segundo apresenta-se intermitente. A execução de 11 perfis pelo método de caminhamento elétrico indicou no sentido N-NE, uma zona de fraturas situada logo abaixo do canal de drenagem, e no sentido N-NW, deslocada 100 metros. As taxas de escoamento básico foram calculadas em 0,29 x 10-3, 0,70 x 10-3 e 5,13 x 10-3 m3/s com base nos hidrogramas das fontes 1, 2 e 3 respectivamente. As águas são de baixa mineralização e de composição bicarbonatadas mistas e cálcicas. O cálculo do balanço hídrico estimou para as fontes 1 e 2, taxa de infiltração de 146,44 e 149,33 mm/ano, em que suas bacias de contribuição são áreas de recarga. Para a fonte 3 estima-se uma contribuição significativa de toda a área de estudo e predomínio de condições de descarga do aqüífero.

Palavras-chave: fontes, Itamonte, microbacia, aqüífero fissural, geofísica.

ABSTRACT This article studied three springs situated in a hydrographic basin (0.72 km2), in the municipality of Itamonte, south region of Minas Gerais State, . This basin is supported by gneissic rocks, from Paraíba do Sul Complex, and blastomilonites from local fault zones. There are two structural lineaments, N–NE and N–NW directions, supporting the drainage system of the study area. The main system is perennial and has N–NE direction; the second system (N–NW) is intermittent. The geophysics survey consisted by electrical resistivity, using the Schlumberger gradient array, which indicated fractures zones in N–NE direction, below the drainage channel; fractures zones displaced about 100 m in relation to the drainage channel was found in N–NW drainage system. Hydrograms of springs 1, 2 and 3 were used to calculate recessions flows of 0,29 x 10-3, 0,70 x 10-3 e 5,13 x 10-3 m3/s, respectively. These waters have low mineralization and calcium-bicarbonate and calcium-sodium bicarbonate composition. Water balances estimated an infiltration tax of 146,44 and 146,33 mm/year for the areas of springs 1 and 2, where their contribution basins were recharge areas. The spring 3 had aquifer discharge conditions.

Keywords: springs, Itamonte, micro basin, geophysical methods, fractured aquifer.

INTRODUÇÃO de 27 quilômetros da sede do município. O O presente trabalho faz parte da dissertação de acesso rodoviário é feito através da Rodovia mestrado de PANE (2001) e apresenta a Presidente Dutra (BR-116) até o entroncamento caracterização de três nascentes situadas em uma com a BR-354, Distrito de Engenheiro Passos, mesma microbacia no Município de Itamonte, sul município de Resende, Rio de Janeiro, onde há o do Estado de Minas Gerais. Os estudos para seu acesso para o município de Itamonte. A região de entendimento compreenderam tanto a análise estudo fica entre os municípios de Itamonte e hidrológica, como a hidrogeológica, geofísica e Alagoa, cujo acesso se dá por vias secundárias, e climática. pertence a unidade de conservação federal APA A fonte é considerada como ponto de da Mantiqueira. descarga das águas subterrâneas em superfície, A área de estudo, apresentada na figura 1, final de um ciclo subterrâneo da água, como consiste de uma microbacia de 0,72 km2 de área também é o início do ciclo da água na superfície de drenagem, situada entre as cotas topográficas (as nascentes de córregos e drenagens). O de 1400 e 1800 m. Possui forma alongada, entendimento dessa relação é complexo e nesse comprimento do canal principal de 1460 m e caso exigiu uma análise envolvendo os estudos vales fechados. de três partes do ciclo: a climatologia, a A microbacia apresenta altas declividades, e hidrologia e a hidrogeologia, envolvendo estudos cobertura de vegetação secundária margeando as geofísicos. duas principais drenagens existentes em parte da área; na outra parte predominam as pastagens. As ÁREA DE ESTUDO drenagens principais formadoras da microbacia A área de estudo está localizada na Fazenda de estudo possuem direção N-NE e NW e são , zona rural do Município de afluentes do Ribeirão da Aberta. Itamonte, Estado de Minas Gerais, distante cerca 1 Mestrando do Departamento de Geologia e Recursos Naturais, Instituto de Geociências, Unicamp ([email protected]) 2 Departamento de Geologia e Recursos Naturais, Instituto de Geociências, Unicamp ([email protected])

Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005 1 As fontes em Itamonte, sul de Minas Gerais – uma contribuição para o entendimento das relações entre água superficial...

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Córrego da Aberta

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528 530 532 Km E Folha Alagoa (SF-23-Z-A-I-2) IBGE 1974

Estradas (principais e secundárias) Área de Estudo

Drenagens

Figura 1 – Planta topográfica de localização da microbacia hidrográfica

PROCEDIMENTOS DE ESTUDO perfis também foram paralelos entre si (D–D´, Os estudos de campo consistiram do E-E´, F–F´ e G–G´) e possuíram os reconhecimento geológico local e também do distanciamentos 100, 150 e 100 metros, levantamento geofísico de eletroresistividade, respectivamente. Os perfis H–H´ e I–I´ têm todas onde foram selecionados trechos de interesse na as estações de leitura coincidentes, variando microbacia com base na fotointerpretação, sendo apenas a abertura dos eletrodos de corrente (400 realizados 11 perfis geofísicos, sendo 10 m e 300 m, respectivamente). O perfil J–J´ possui perpendiculares às estruturas. O método utilizado 10 estações de leitura coincidentes com as foi o caminhamento elétrico com arranjo estações de leitura dos perfis H–H´ e I–I´. O gradiente, para verificação da variação lateral da perfil L–L´ não cortou a estrutura, sendo paralelo resistividade elétrica das rochas e detecção de à mesma. A Figura 2 apresenta a disposição dos descontinuidades em subsuperfície. perfis geofísicos na microbacia e os pontos de Os perfis foram realizados na cabeceira da monitoramento e coleta de amostras para análise. drenagem principal (perfis A–A´, B–B´ e C–C´, a Os estudos de vazão das fontes foram feitos distância de 50 metros entre um e outro); outros através da instalação de no talvegue da 2 Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005

Edgar Pane e Sueli Yoshinaga Pereira drenagem principal da microbacia para a simples foram realizadas pelo LAMIN-CPRM, realização de monitoramento da vazão em compreendendo alguns parâmetros de nascentes situadas em três pontos diferentes: na potabilidade nas fontes 4 e 5, ambas datadas de cabeceira (denominada F1, a 1650 m de altitude), 16/04/99. na parte média (F2, a 1580 metros) e inferior (F3, Os dados de precipitação mensais foram a 1.350 m). As medidas de vazão foram provenientes do Ministério de Minas e Energia, realizadas quinzenalmente de agosto de 1999 a Departamento Nacional de Águas e Energia setembro de 2000, com um balde plástico Elétrica-M.M.E./DNAE (Microssistema de graduado de 20 litros e um cronômetro digital, Dados Hidrometeorológicos–MSDHD), desde o sempre pelo mesmo operador. Foram efetuadas ano de 1969 até 1998, de estações metereológicas cinco medidas de tempo e vazão para cada fonte, próximas à área de estudo (Tabela 1). As séries tirada a média aritmética simples e calculada a históricas de 30 anos das estações meteorológicas vazão em litros por hora. Os pontos F4 e F5 não foram comparadas e apresentaram o mesmo foram monitorados porque o primeiro é uma padrão pluviométrico para a região. Pela maior drenagem intermitente e o outro está fora da proximidade foi selecionada a estação de Alagoa microbacia. como a mais representativa da área de estudo. Algumas análises físico-químicas foram A estação de Alagoa distancia 8 km à nordeste realizadas nas fontes localizadas na drenagem da área de estudo, e situa-se nas coordenadas principal e secundária, para uma caracterização 22º10´13”S e 44º38´38”W, a 1036 m de altitude. hidroquímica básica. Os laboratórios de análise A série histórica correspondente ao período de foram: Laboratório de Análises Minerais do 1969 a 1998 apresenta uma média total de Serviço Geológico do Brasil-LAMIN-CPRM precipitação de 1749 mm/ano, com valor máximo (amostras F1, F2 datadas de 17/08/99, 31/01/01, de 2917,7 mm/ano em 1983 e mínimo de 1039,6 respectivamente) e o Laboratório de Controle de mm/ano, em 1984. O desvio padrão encontrado é Qualidade S/C Ltda-Hidrolabor (amostras F2– de 371,5 mm/ano e mediana de 1706,2 mm/ano. 02/06/99 e F5–04/06/99). Outras análises mais 532 Km E

N F3 Fonte

Microbacia Estudada

Estrada A A´ Perfil de terra Geofísico C A Lineamento C’ Drenagem Estrutural 0 A’ 170 B Drenagem B ’ Intermitente Lineamento F1 Estrutural F4 1600 Curva de Inferido Nível (m) F2 Escala gráfica 0 160 1600 0 200m

0 G G’ 150

F F’ 7541 J’ =I’ F5 km N J H´ H=I 0 140 E E’ F3

D D’ 0 130

da Aberta go rre Có

Figura 2 – Mapa esquemático da micro-bacia de estudo apresentando os perfis geofísicos, as fontes avaliadas e os lineamentos estruturais.

Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005 3 As fontes em Itamonte, sul de Minas Gerais – uma contribuição para o entendimento das relações entre água superficial...

FISIOGRAFIA GEOLOGIA REGIONAL O local de estudo pertence ao setor ocidental A área de estudo faz parte do Complexo Paraíba do Planalto de Itatiaia, apresentando relevos de do Sul, que abrange um agrupamento litológico dissecação diferencial com aprofundamento de composto predominantemente por gnaisses e drenagem, reflexo das rochas existentes e de sua migmatitos. BRANDALISE et al., (1976) refere- forte tectônica (MACHADO FILHO et al., 1983). se a Associação Paraíba do Sul como sendo Nesta compartimentação geomorfológica, constituída de uma grande variedade de tipos destacam-se os vales estruturais, escarpas, cristas petrográficos metamórficos de médio a alto grau, simétricas de grande extensão e linhas de provenientes de rochas magmáticas e cumeada, além de bordas de estruturas circulares. sedimentares que além do metamorfismo regional Próximos ao município de Itamonte, MG, e sofreram processos tectônicos e granitização em característica da área de estudo, as formas de graus variáveis. NOGUEIRA (1999) faz relevo são mais colinosas, com manto de referência sobre os terrenos gnáissicos de alto alteração muito profundo, mas variam até um grau metamórfico do Cinturão Ribeira, região de perfil retilíneo-côncavo, quando atingem as , em que descreve a alta litologias do Grupo Andrelândia, com alterações complexidade das estruturas internas e tipos de menos profundas e argilosas. As encostas destes rochas existentes, devido a longa história locais são instáveis e tendem a movimentos de evolutiva pela qual passaram estas rochas. Esta massas, notando terracetes e sulcos nas partes estruturação é decorrente de seqüência de mais inclinadas. Em áreas mais elevadas, as processos e eventos geológicos que tendem cristas são seccionadas por falhamentos. É um obliterar estruturas mais antigas e imprimir ambiente com relevo extremamente forte e estruturas mais novas às rochas. Os eventos controlado tectonicamente. O solo resultante é o constituíram de sucessivas fases de Cambissolo, compreendendo solos minerais com metamorfismo, intrusões e deformação, bem horizonte B câmbico ou incipiente, não como processos de fusão parcial, recristalização e hidromórficos e com pouca diferenciação de assimilação. textura do horizonte A para B, apresentando certo grau de evolução, mas insuficiente para alterar os GEOLOGIA LOCAL minerais primários de fácil intemperização como Nas proximidades da área de estudo, ocorrem os feldspatos, micas e outros. gnaisses bandados a até parcialmente Em relação ao clima, CAVALCANTE et al., migmatizados e gnaisses granatíferos, litologias (1979) caracteriza-a como pertencente ao grupo típicas do Complexo Paraíba do Sul. mesotérmico (C), sub-tipo Cwb – clima Na microbacia, foram coletadas algumas mesotérmico de inverno seco, com verões amostras (de blocos rolados) para superar as brandos e estação chuvosa no verão. A dificuldades de se encontrar afloramentos na temperatura média anual varia de 17,4 ºC a 19,8 área, para os estudos petrográficos no local. ºC e a temperatura do mês mais quente é inferior Abaixo, se descrevem as rochas principais a 22 ºC. A estação seca estende-se de maio a existentes na microbacia. setembro, atingindo índices baixos de 1. Hornblenda-Granada Quartzito – rocha evapotranspiração neste período. O período mais metassedimentar, calcossilicatada, seco ocorre nos meses de junho e julho, quando metamorfisada na fácies anfibolito, se observam as mais baixas temperaturas médias, granulação fina, maciça e levemente foliada, 16 ºC. O período mais chuvoso compreende os sem deformação evidente, textura meses de dezembro e janeiro, quando o total de porfiroblástica e matriz granoblástica; chuvas atinge mais de dez vezes o total de junho apresenta a seguinte composição e julho. mineralógica: quartzo (45%), plagioclásio Próxima à área de estudo, a estação de Alagoa (3%), granada (30%), hornblenda (20%). distancia 8 km à nordeste da área de estudo, e 2. Muscovita-Biotita-Plagioclásio-Microclina situa-se nas coordenadas 22º10´13”S e Gnaisse (Blastomilonito Granítico) – 44º38´38”W, a 1036 m de altitude. Apresenta granulação fina a média, com foliação uma precipitação total média de 1743 mm/ano, proeminente, deformada e parcialmente com médias máximas mensais de 315 mm recristalizada, textura blastomilonítica com (dezembro) e médias mínimas mensais de 26 mm porfiroclastos de feldspatos, composta pelos (julho). minerais quartzo (30%), plagioclásio (20%),

4 Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005

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microclina (30%), biotita (10%), muscovita resistividades, há a presença de uma zona (10%). fraturada com mais de 100 m de largura. 3. Diabásio – granulação média, maciça, sem Os perfis D–D´, E–E´, F–F´ e G–G´, deformações, textura subofítica e intersertal, apresentados nas figuras 6, 7, 8 e 9 também são apresentando, predominantemente paralelos, mantendo as respectivas distâncias plagioclásio (40%) e augita (25%). entre si de 100, 200 e 100 m. Para os perfis D–D’ A micro bacia possui duas drenagens e E–E’, a abertura dos eletrodos de corrente foi principais e são concordantes com os lineamentos de 360 m e para os demais, de 400 m. Em todos estruturais regionais, pois possuem direção N-NE eles as aberturas dos eletrodos de potencial foram e NW, indicando zonas de fraturas. As presenças de 20 m e as estações de leitura espaçadas de 10 de rochas blastomiloníticas indicam a presença m. de falhamentos no local. As duas drenagens À medida que se aumentou a cota topográfica afluem para o Ribeirão da Aberta, de direção (do perfil D–D´ para G–G´), a ordem de grandeza E-W, e estão encaixadas em uma zona de falha dos valores de resistividade aparente aumentou, de mesma direção. significando diminuição da espessura do manto Na área de estudo definiram-se dois de alteração. Uma faixa de baixa resistividade lineamentos estruturais, por meio de está bem definida na estação 16 dos perfis G–G´, fotointerpretação, que condicionam os canais de F–F´ e D–D´, com grande contraste de valores, drenagem superficial, sendo que a direção N-NE indicativa de fratura, assim como nas estações 2 e é a mais expressiva. O lineamento estrutural NW 3, com baixos valores de resistividade aparente. apresenta-se inferida e com presença de canal de Os perfis D–D´, E–E´, F–F´ e G–G´, drenagem intermitente. A figura 2 apresenta a apresentados nas figuras 6, 7, 8 e 9 também são situação dos lineamentos na microbacia. As paralelos, mantendo as respectivas distâncias presenças de rochas com evidências de entre si de 100, 200 e 100 m. Para os perfis D–D’ falhamentos inferem que a microbacia se e E–E’, a abertura dos eletrodos de corrente foi encontra em uma zona de falhamentos. O ribeirão de 360 m e para os demais, de 400 m. Em todos da Aberta, à jusante da microbacia, está eles as aberturas dos eletrodos de potencial foram encaixado neste sistema de falha de direção E-W. de 20 m e as estações de leitura espaçadas de 10 m. GEOFÍSICA À medida que se aumentou a cota topográfica Os estudos geofísicos, método de (do perfil D–D´ para G–G´), a ordem de grandeza eletroresistividade, foram aplicados no sentido de dos valores de resistividade aparente aumentou, se obter em subsuperfície a presença e direções significando diminuição da espessura do manto dos fraturamentos das rochas na área de estudo. de alteração. Uma faixa de baixa resistividade Os onze perfis realizados foram na modalidade está bem definida na estação 16 dos perfis G–G´, caminhamento elétrico, com arranjo gradiente, F–F´ e D–D´, com grande contraste de valores, sendo três na cabeceira da microbacia, quatro indicativa de fratura, assim como nas estações 2 e fora da mesma cortando estruturas paralelas às 3, com baixos valores de resistividade aparente. drenagens e quatro na porção inferior. Os perfis H–H´ e I–I´, apresentados nas Nas figuras 3, 4 e 5 são apresentados os perfis figuras 10 e 11, possuem as 22 estações de leitura A-A´, B–B´ e C–C´, paralelos, à 50 metros de coincidentes, variando apenas a abertura dos distância um do outro e cortando o lineamento eletrodos de corrente (400 m e 300 m estrutural norte-nordeste. A abertura de eletrodos respectivamente). Estes dois perfis cortam a de corrente (AB) foi igual a 360 m, a abertura dos drenagem principal encaixada na fratura N-NW eletrodos de potencial (MN) de 20 m, e estações entre as estações 11 e 12, porém não foram de leitura com espaçamentos de 10 m. A observadas anomalias de resistividade nestes profundidade investigada foi de até 120 m, pontos. A zona de baixa resistividade relacionada aproximadamente um terço da distância que a fratura, neste caso, está deslocada cerca de 80 separa os eletrodos de corrente (AB). m para oeste, na altura da estação 3. A correlação dos três perfis mostra um mesmo O perfil J–J´ (Figura 12) tem as estações de 13 padrão, com altos valores de resistividade a 22 coincidentes com as estações de 1 a 10 dos aparente do início até o meio do perfil, e a partir perfis H–H´ e I–I´, e uma zona de baixa daí, valores bem menores. As altas resistividades resistividade que começa na estação 3 e se são representativas da rocha sã, maciça, sem estende até a estação 15. fraturas, e as baixas resistividades, da rocha A figura 2 apresenta as zonas fraturadas fraturada. Pela extensão lateral da zona de baixas identificadas pelos perfis geofísicos na microbacia estudada, de direções norte–nordeste

Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005 5 As fontes em Itamonte, sul de Minas Gerais – uma contribuição para o entendimento das relações entre água superficial... e norte–noroeste, sobre os canais de drenagem e se valores médios de resistividade elétricas, os lineamentos fotointerpretados existentes. As crescentes para leste e decrescentes para oeste, zonas de fraturas de direção norte–nordeste é a indicativos de uma zona de transição que foi que possui drenagem de água permanente, em interpretada como o contato entre a rocha sã e o relação a outra, intermitente. Neste último, a zona início da zona fraturada. O perfil J–J confirma a de fraturamentos está deslocada do canal de existência de uma faixa de baixos valores de drenagem principal. A junção destes dois canais resistividade de mais de 100 Ω.m, entre as de drenagem origina uma drenagem secundária estações 3 e 14, correlacionada ao início dos de direção noroeste (a mesma do canal perfis H–H´ e I–I´. intermitente), que deságua no Ribeirão da Aberta, Por fim a Figura 2 apresenta também uma encaixado em estrutura de direção E–W. área mais propícia para a perfuração de um poço À leste da microbacia, fora da mesma, os tubular, na porção oeste da microbacia, entre os quatro perfis de caminhamento elétrico indicaram perfis H–H´ e I–I´. um espessamento do manto de alteração das cotas O perfil L–L´ (Figura 13) é perpendicular aos mais altas para as mais baixas, e também perfis H–H´, I–I´, J–J´ e tem a estação 5 determinaram linhas de fraturas coincidentes com coincidente com a estação 4 dos perfis H–H´ e lineamentos estruturais observados na I-I. fotointerpretação. Na parte inferior da microbacia a drenagem encaixada no lineamento estrutural N-NW, corta os perfis geofísicos H–H´ e I–I´, entre as estações 11 e 12. Neste ponto observam-

) A - A´ m . 20000 m

h 18000 o ( 16000 e t 14000 12000 aren 10000 Ap

e 8000

ad 6000 d i v

i 4000 t

s 2000 si 0 Re 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819202122232425 Estação

Figura 3 – Perfil de Caminhamento Elétrico A–A´

B - B´

) 20000 m . 18000 m

h 16000 o (

e 14000 t

en 12000

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Estação

Figura 4 - Perfil de Caminhamento Elétrico B–B´

6 Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005

Edgar Pane e Sueli Yoshinaga Pereira

C - C´ ) 24000 m .

m 22000 h

o 20000 (

e 18000 t 16000

aren 14000 12000

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Resi 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 Estação

Figura 5: Perfil de Caminhamento Elétrico C–C’

D - D´ 3000 ) m .

m 2500 h o ( e t 2000

aren 1500 e Ap

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st 500 esi

R 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Estação

Figura 6 - Perfil de caminhamento elétrico D–D’

E - E´

) 6000 m . m

h 5000 o ( e t 4000 en

ar 3000 e Ap

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Resi 0 1234567891011121314 Estação

Figura 7 - Perfil de caminhamento elétrico E–E’

Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005 7 As fontes em Itamonte, sul de Minas Gerais – uma contribuição para o entendimento das relações entre água superficial...

F - F´ 24000 )

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m 20000 h

o 18000 ( e t 16000 14000 aren 12000

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ad 8000 d i v

i 6000

st 4000 si 2000 Re 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 Estação

Figura 8 – Perfil de Encaminhamento Elétrico F–F´

G - G´

) 30000 28000 .m

m 26000

h 24000 o

( 22000 e t 20000 n

e 18000 r

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e 12000 d 10000 da i 8000 v i

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e 2000 R 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617181920 Estação

Figura 9 – Perfil de Caminhamento Elétrico G–G´

H - H´ ) m . 1200 m h o

( 1000

e t 800 en ar 600 e Ap

d 400 a d i v i 200 st 0 Resi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Estação

Figura 10 – Perfil de caminhamento elétrico H–H´.

8 Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005

Edgar Pane e Sueli Yoshinaga Pereira

) I - I´ m

. 3500 m

h 3000 o ( e

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ar 2000 1500 e Ap

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e 0 R 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Estação

Figura 11 – Perfil de caminhamento elétrico I–I´.

J - J´

) 2500 m . m h

o 2000 ( e t

en 1500 ar p A e 1000 ad d i v i

st 500 esi R 0 123456789101112131415161718192021 Estação

Figura 12 – Perfil de Caminhamento Elétrico J–J´

L -L´ 1000 ) m . 900 m

h 800 o (

e 700 t 600 aren

p 500

e A 400 ad

d 300 i v i 200 st 100 esi

R 0 12345678910111213 Estação

Figura 13 – Perfil de Caminhamento Elétrico L–L´

Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005 9 As fontes em Itamonte, sul de Minas Gerais – uma contribuição para o entendimento das relações entre água superficial...

HIDROGEOLOGIA “vazão que ocorre em períodos de estiagem pelo A microbacia hidrográfica situa-se em uma esgotamento das reservas do sub-solo que região de clima úmido, o que propiciou a afloram nas fontes e nos talvegues em cursos de formação de um espesso manto de alteração água” (SILVEIRA; SILVEIRA, in PAIVA; sobre a zona fraturada. Este binômio, manto de PAIVA 2001). alteração-rocha com fraturas constituem no Os escoamentos básicos das fontes foram sistema de percolação e circulação das águas obtidos pela seguinte equação de recessão subterrâneas deste aqüífero. Pela suas (FETTER, 2001): -at constituições originais, gnáissicas, este manto Q = Qo.e (equação 1) gerou um sistema que se comporta como um Q= vazão em um tempo t depois do início da meio de porosidade intergranular e funciona recessão (m3/s) 3 como recarga que alimenta o aqüífero fissural Qo= vazão no início da recessão (m /s) subjacente. a=constante de recessão para uma bacia (d-1)

Caracterização e Monitoramento das Vazões Os valores obtidos para o cálculo da vazão Q das Fontes são apresentados na Tabela 1. As fontes caracterizam-se como surgências situadas ao longo do canal de drenagem da Tabela 1 –Variáveis para cálculo da vazão de microbacia sob estudo. A Fonte 1 (F1) origina-se recessão das fontes monitoradas em anfiteatro e situa-se a 1.650 m de altitude, nas F1 F2 F3 cabeceiras do canal de drenagem principal (N-NE). A Fonte 2 (F2) encontra-se a 1.580 m e -3 3 Q (10 m /s) 1,70 2,27 7,955 a Fonte 3 (F3) a 1.350 m, ambas situadas no o mesmo canal de drenagem. Elas se caracterizam a 0,012 8,02 2,85 por surgências que alimentam o canal principal x 10-3 x 10-3 da microbacia, geralmente sob um sedimento Período considerado: 146 dias orgânico, em “nichos” (sob rochas e/ou manto de alteração, ou em contato destes). As equações de recessão obtidas para este Outros pontos foram avaliados, como a Fonte período foram: -0,012t 4 (F4) e Fonte 5 (F5), porém não foram F1: Q = 0,0017 x e -0,008t monitoradas porque a primeira é uma drenagem F2: Q = 0,0023 x e -0,002t intermitente e a segunda está em outra F3: Q = 0,0080 x e microbacia. Os resultados dos monitoramentos das fontes O escoamento básico (vazão mínima) possui 1, 2 e 3 encontram-se apresentados no gráfico da valores de 0,29 x 10-3, 0,71 x 10-3 e 5,98 x 10-3 Figura 14, juntamente com os dados de m3/s respectivamente para as fontes 1, 2 e 3, no precipitação da estação pluviométrica mais período considerado. próxima – Alagoa, para o período de 1999–2000. Pela classificação das fontes segundo sua Na Fonte 3, as vazões dos meses de janeiro a vazão (MEINZER, in De WIEST 1965), as fontes abril não foram plotadas, devido a analisadas da microbacia são de Quarta e Quinta impossibilidade de medição de grande volume de Magnitudes, conforme tabela 2. água ocorrente neste período. Os valores médios O gráfico (Figura 14) mostra a variação das de vazão das fontes, observados no período vazões das águas das fontes durante um ano, e foram: (1) F1– 1,4 x 10-3 m3/s (máxima de 5,1 x seu comportamento apresenta uma relação direta 10-3 m3/s e mínima de 0,30 x 10-3 m3/s); (2) F2– com a precipitação. No entanto pode-se perceber 1,9 x 10-3 m3/s (máxima de 8,8 x 10-3 m3/s e um atraso das respostas em relação às chuvas. mínima de 0,35 x 10-3 m3/s). A vazão média da Grosso modo pode-se estimar uma resposta das F3 não foi calculada devido a impossibilidade de chuvas nas águas das fontes de 4 meses no medição no período de chuva, mas a vazão período de setembro a dezembro de 1999, para as mínima registrada no período foi de 2,56 x 10-3 fontes 1 e 2. A Fonte 3, situada em menor m3/s. altitude, possui uma resposta mais rápida às A vazão de recessão (depleção, restituição ou precipitações. fluxo básico) em sub-bacias é definida como:

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mês

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 0 0 0 9 0 0 0 0 0 0 0 9 9 /9 9 /9 9 9 /9 9 9 /9 /9 0 0 /0 9 /0 0 0 /0 0 0 /0 /0 / / r r/ i / 9 o t/ t/ v z / / r r/ i / 0 o t/ t/ v z n v a b a n l/ g e u o e n v a b a n l/ g e u o e ja fe m a m ju ju a s o n d ja fe m a m ju ju a s o n d 0 14

100 12

200 10

300 Período de recessão ) )

considerado 8 s m / l m (

400 o ã va ( z u va h 6 c 500

pp (mm) Período de recessão considerado 4 600

Vazão F1 2 700 Vazão F2 Vazão F3 800 0

Obs.: no período de janeiro a abril de 2000 não foi possível fazer medições na Fonte 3, pelo método proposto, devido às elevadas vazões. Figura 14 - Variação da pluviosidade e das vazões das fontes 1, 2 e 3.

Tabela 2 - Classificação das fontes segundo sua permeabilidade), presença ou não da vegetação e vazão (MEINZER, in De WIEST macroporos, e condições de umidade desse solo 1965) (FETTER, 2001). Magnitude Vazão O gráfico (Figura 14) apresenta o Primeira Maior que 2,83 m3/s comportamento das fontes em estudo, o início do Segunda 0,283 a 2,83 m3/s período de recessão em março de 2000. Terceira 28,3 a 283 L/s Infelizmente não houve continuidade de monitoramento deste período, porém observa-se Quarta 6,31 a 28,3 L/s que há tendência de se manter em mesmo Quinta 0,631 a 6,31 L/s patamar que no período de recessão passado Sexta 63,1 a 631 mL/s (agosto a dezembro de 1999). Sétima 7,9 a 63,1 mL/s As sub-bacias das fontes F1 e F2 situadas nas Oitava Menor que 7,9 mL/s porções mais altas da microbacia podem ser consideradas como áreas de recarga, que Os cursos de água intermitentes são aqueles alimentariam o sistema de fraturas subjacente. Já que tem o volume armazenado no período a fonte F3, mais a jusante, receberia outras chuvoso esgotado durante a estiagem. A contribuições, além das águas da chuva; de quase reservação (ou armazenamento) de água é feita toda a área de estudo. nos aqüíferos freáticos em período chuvoso, que As vazões de recessão registradas indicam a mantém a circulação subterrânea, descarregando existência de uma reserva do aqüífero (manto de água pelas nascentes, e mantendo o escoamento alteração – rocha fraturada) nas fontes F1 a F3, superficial (denominado básico, pelas vazões) alimentando a drenagem principal da microbacia nas estiagens. (N-NE) durante o período de agosto a dezembro A dinâmica das águas das fontes possui de 1999 (particularmente as fontes F1 e F2). relação direta com a dinâmica superficial e A drenagem de sentido N-NW, em suas subsuperficial da água de infiltração. Isso implica cabeceiras, é intermitente e isso pode indicar uma na variação da capacidade de infiltração do solo, reserva menor ou não reservação nas cabeceiras função do tipo de solo (em termos de desta drenagem primária, por fraturamentos

Águas Subterrâneas, v. 19, n. 1, p. 1-14, 2005 11 As fontes em Itamonte, sul de Minas Gerais – uma contribuição para o entendimento das relações entre água superficial... fechados ou impermeabilizados. Esta hipótese é fontes F1, F4 e F5 (0,038, 0,001 e 0,002 mg/L), carente de comprovações e necessita de maiores fosfatos (0,07, 0,2, 0,09 e 0,02 mg/L), sulfatos estudos no local. nas fontes F1 e F2 (0,12 e 0,10 mg/L) e cloretos Em termos de dinâmica de subsuperfície, a em todas as fontes analisadas (0,118, 0,10, 0,086 presença de fluxos na zona não saturada e 0,122 mg/L). (interflow e throughtflow, FETTER, 2001), Algumas análises identificaram presença de possui contribuição significativa, principalmente ferro total (0,071mg/L e 0,062 mg/L) nas fontes nos períodos chuvosos, e de início da estiagem, F1 e F2 respectivamente. Os elementos Bário, período de janeiro a setembro de 2000. Lítio, Manganês, Estanho, Estrôncio, Selênio e Zinco apresentaram concentrações abaixo do Composição Química das Águas das Fontes limite de detecção (< 0,01 mg/L). As análises químicas das fontes F1, F2, F4 e O diagrama de Piper indica para as águas das F5 apresentaram águas de aspecto límpido, fontes 1 e 2, que possuíam análises completas, inodoras, com baixa presença de sólidos em composição bicarbonatada mista e bicarbonatada suspensão e baixa turbidez. São águas levemente cálcica, apresentada na Figura 15. ácidas até neutras (pH entre 5,40 e 7,46), com Os resultados destas análises indicam para a baixa mineralização (resíduo seco entre 14,67 e área de estudo águas de baixa mineralização, que 22,98 mg/L) e baixa dureza. Há a presença de circulam rapidamente sob o manto de alteração nitrogênio amoniacal nas fontes F1 e F2 (0,097 e após a infiltração e descarregam nas fontes 0,012 mg/L respectivamente), nitrogênio analisadas. As presenças de elementos do ciclo albuminóide nas fontes F1, F2 e F5 (0,053, 0,100, de nitrogênio e fosfato são decorrentes do 0,010 mg/L), presença de nitrato nas fontes F1, ecossistema local, e indicativos também desta F2 e F4 (0,17, 0,2 e 0,03 mg/L), fluoreto nas dinâmica.

SO4 + Cl Ca + Mg

3 N O C a + Mg + 3 SO K O 4 C H

Ca Cl + NO3

Fonte 1 – Lamin/ CPRM 14/08/99

Fonte 2 – Lamin/ CPRM 31/01/01

Figura 15 – Diagrama de Piper com a classificação das águas das fontes

Balanço Hídrico – estimativa da infiltração A equação clássica de balanço hídrico O balanço hídrico foi elaborado na pretensão utilizado foi: de se estimar o valor infiltrado na bacia durante o P = EVT + Qs + Qi (equação 2), ano monitorado. Para efetuar o balanço hídrico Onde: foram consideradas as áreas à montante das P= precipitação média anual fontes estudadas (as sub-bacias). EVT= evapotranspiração potencial

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Qs= escoamento superficial É interessante destacar a existência da Qi= infiltração. drenagem intermitente (direção N–NW) na A evapotranspiração potencial foi porção mais alta da área de estudo, indicando a determinada aplicando-se o método apresentado baixa capacidade de reservação na bacia de em THORNTHWAITE; MATHER (1955), contribuição, que não contribui para a formação utilizando como armazenamento máximo de 125 de escoamento básico durante o período de mm, precipitação média mensal do Posto Alagoa estiagem. e temperaturas médias mensais dos anos de 1999 O uso do método geofísico de e 2000 provenientes do Centro de Previsão do eletroresistividade para definição de estruturas Tempo e Estudos Climáticos do Instituto de em subsuperfície aliada aos estudos hidrológicos Pesquisas Espaciais - CPTEC/ INPE. O resultado e hidrogeológicos é um ferramental interessante foi a classificação de um clima Úmido, para se entender a geometria do aqüífero e suas Mesotérmico, com totais de precipitação de 1.319 interrelações com a água superficial e mm/ano e evapotranspiração potencial de 935 subsuperficial. Os lineamentos estruturais mm/ano. Considerou-se que a evapotranspiração captados em fotos aéreas são representativos de real possui o mesmo valor que a zonas de fraturamento. evapotranspiração potencial (FEITOSA; Na drenagem de primeira ordem da área de MANOEL FILHO, 1997). Deste modo, foram estudo, as fraturas estão localizadas logo abaixo obtidos os valores de volumes de infiltração do canal de drenagem principal, no entanto logo apresentados na tabela 3. na porção mais baixa (canal de segunda ordem), a zona de fraturas está deslocada 100 m do canal. Tabela 3 – Estimativas dos valores de Os valores médios de vazão das fontes, escoamento superficial e infiltrado. observados no período foram: (1) F1– 1,4 x 10-3 Fonte Qs (mm/ano) Qi (mm/ano) m3/s (máxima de 5,1 x 10-3 m3/s e mínima de -3 3 -3 3 F1 237,56 146,44 0,30 x 10 m/s); (2) F2– 1,9 x 10 m/s (máxima de 8,8 x 10-3 m3/s e mínima de 0,35 x F2 234,67 149,33 -3 3 F3 773,72 0 (- 389,72) 10 m/s). A vazão média da fonte F3 não foi calculada devido a impossibilidade de medição. Qs + Qi = 384 mm/ano Há um retardo das vazões em relação ás

precipitações em cerca de 4 meses. As vazões de Os valores de infiltração corresponderam a recessão, que indica contribuição da água 38% da evapotranspiração para as fontes F1 e F2. subterrânea nas nascentes em épocas de No entanto, a fonte 3 a infiltração foi nula, estiagens, foram determinadas em 0,29 x 10-3, havendo um excedente de 389,72 mm/ano. Neste 0,71 x 10-3 e 5,98 x 10-3 m3/s respectivamente último caso, há que se considerar os problemas para as fontes F1, F2 e F3. de medição de vazão nas épocas de chuva (sendo As águas são de baixa mineralização e de estimadas as vazões para este período), ou ainda, composição bicarbonatadas mistas e cálcicas. O caso esses erros não sejam relevantes, uma região cálculo do balanço hídrico estimou para as fontes de descarga de água subterrânea. F1 e F2, taxa de infiltração de 146,44 e 149,33

mm/ano respectivamente, em que suas bacias de CONCLUSÕES contribuição são áreas de recarga. Para a fonte F3 A alta declividade da área de estudo faz com estima-se uma contribuição significativa de toda que a circulação de água seja rápida, cujo tempo a área de estudo e predomínio de condições de de permanência seja de aproximadamente três descarga do aqüífero. meses. A micro bacia estudada é um sistema em equilíbrio dinâmico, no qual o nível freático oscila durante as variações sazonais. As fontes F1 AGRADECIMENTOS Os autores desejam agradecer o apoio do e F2 situadas nas porções mais elevadas desta CNPq pela bolsa de mestrado, aos Srs. Venício microbacia são áreas de infiltração, que Horta Jardim Bastos e Ricardo Jorge Amorim, alimentam a zona saturada. A fonte F3 situada pela disponibilização da área de estudo, ao em cota mais baixa recebe a descarga de quase geofísico Edison Pinto Figueira e aos geólogos toda a micro bacia somada às contribuições do Agenor Pereira de Souza e César Antonio aqüífero fraturado. No período de estiagem, as Schenini. vazões mínimas registradas indicam uma capacidade de reservação do aqüífero subjacente.

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