ArticlePDF Available

GEOESPELEOLOGIA DAS CAVERNAS EM ROCHAS FERRÍFERAS DA REGIÃO DE CARAJÁS, PA

Authors:
Augusto S. Auler at Carste Ciência Ambiental / Instituto do Carste
Augusto S. Auler
  • Carste Ciência Ambiental / Instituto do Carste
Download full-text PDF
Read full-text
Download citation

Abstract and Figures

This paper intends to provide an overview of the caves and speleogenesis in iron ore in the Carajás Mineral Province. Caves were characterized regarding their dimensions, morphology, lithology, structure, sedimentation and speleogenesis. The results show that there is a considerable potential for cave generation in these rocks, placing the Carajás Province as one of the most significant speleological areas in Brazil. Introdução
Figures - uploaded by Augusto S. Auler
Author content
All figure content in this area was uploaded by Augusto S. Auler
Content may be subject to copyright.
Content uploaded by Augusto S. Auler
Author content
All content in this area was uploaded by Augusto S. Auler on Jun 01, 2015
Content may be subject to copyright.
ANAIS do XXX Congresso Brasileiro de Espeleologia
Montes Claros MG, 09-12 de julho de 2009 - Sociedade Brasileira de Espeleologia
------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------
www.sbe.com.br sbe@sbe.com.br
181
GEOESPELEOLOGIA DAS CAVERNAS EM ROCHAS FERRÍFERAS DA REGIÃO DE
CARAJÁS, PA
Luís B. PILÓ - lbpilo@gmail.com
Augusto AULER
Instituto do Carste - Rua Kepler, 385/ 04, CEP. 30360-240, Belo Horizonte, Minas Gerais, Brasil.
Abstract
This paper intends to provide an overview of the caves and speleogenesis in iron ore in the Carajás Mineral
Province. Caves were characterized regarding their dimensions, morphology, lithology, structure,
sedimentation and speleogenesis. The results show that there is a considerable potential for cave generation
in these rocks, placing the Carajás Province as one of the most significant speleological areas in Brazil.
Introdução
Na região da Serra dos Carajás, no sudeste do
Pará, a primeira referência a cavernas deve-se a
Tolbert et al. (1971), que relata sobre as grandes
cavernas encontradas sob o manto de canga.
Os estudos espeleológicos tiveram um grande
avanço a partir dos trabalhos do Grupo
Espeleológico Paraense - GEP, notadamente Clóvis
W. Maurity e Roberto Vizeu L. Pinheiro. Em seu
primeiro relatório, Pinheiro et al. (1985) detalhou
aspectos geoespeleológicos de quatro cavernas na
Serra Norte, além de discorrer sobre sua possível
gênese. Essas revelações foram ampliadas em
Pinheiro & Maurity (1988), momento em que a
interpretação espeleogenética foi aprimorada.
Maurity & Kotschoubey (1995) posteriormente
produziram um detalhado estudo não só sobre a
gênese das cavidades, como também da geoquímica
e da mineralogia dos espeleotemas.
Ainda na região de Carajás, mais
especificamente na Serra Leste, Atzingen &
Crescêncio (1999) apresentaram uma descrição,
acompanhada de mapas, de algumas cavernas da
região.
A partir do ano 2000 teve início um dos maiores
levantamentos espeleológicos já realizados no
Brasil. O Grupo Espeleológico de Marabá - GEM,
através de convênio com a Casa de Cultura de
Marabá – FCCM e a Vale, realizou prospecções nas
serras Norte, Sul, Leste, Tarzan e Bocaina (Figura
1). Essas investidas levaram a descoberta de mais de
1.100 cavidades na região. Em poucos anos, a
região de Carajás surge como a área com a maior
concentração de cavernas no Brasil. Cavernas na
formação ferrífera e sob a cobertura de canga já
representam cerca de 20% das cavernas oficialmente
cadastradas no Brasil.
Figura 1: Localização da região de Carajás.
ANAIS do XXX Congresso Brasileiro de Espeleologia
Montes Claros MG, 09-12 de julho de 2009 - Sociedade Brasileira de Espeleologia
------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------
www.sbe.com.br sbe@sbe.com.br
182
Objetivos
Este resumo tem como objetivo revelar um breve
panorama geoespeleológico das cavernas da região
de Carajás. Especificamente pretende discorrer
sobre os seguintes aspectos: morfologia e
morfometria; lito-estrutura; sedimentos clástico e
químico; além da espeleogênese.
Procedimentos
Para elaboração dos estudos geoespeleológicos,
centenas de cavernas estão sendo topografadas com
grau de precisão 5D (BCRA), o que tem contribuído
para importantes revelações sobre aspectos
espeleométricos e morfológicos. Dados litológicos e
estruturais das cavernas foram analisados através de
descrição petrográfica e medidas de campo. Os
depósitos clásticos e químicos também estão sendo
descritos. Análises laboratoriais, envolvendo
granulometria, química global de óxidos e
difratometria de Raios-X, já foram realizadas para
caracterização das rochas, dos sedimentos clásticos
e dos espeleotemas.
Resultados
Inserção na paisagem
A Serra dos Carajás encontra-se inserida no
domínio do Planalto Dissecado do Sul do Pará,
caracterizado por maciços residuais de topo
aplainado ou ondulado, além de poucas cristas e
picos interpenetrados por faixas de terrenos
rebaixados.
Entre as principais serras da região temos a serra
Norte e Leste, da Bocaina, do Tarzan e a Serra Sul.
Essas serras apresentam amplitude de 300 m, com
altitude média de 700 m (Radambrasil, 1974).
Nos recortes mais altos do planalto dissecado,
localmente chamados de platôs, ocorrem coberturas
de canga que recobrem principalmente as rochas
ferríferas arqueanas, pertencentes à Formação
Carajás (Grupo Grão-Pará).
Esses platôs cobertos pela canga apresentam-se
como fragmentos de dimensões variadas, onde
ocorre uma evolução física e biológica singular no
contexto regional. Nesses platôs ocorre uma das
maiores reservas de minério de ferro do mundo,
além de outras mineralizações importantes.
Essas elevações, frequentemente, possuem
encostas com feições côncavas portadoras de
depósitos de tálus grosseiros, originários da erosão e
regressão da cobertura de canga que reveste e
mantém os platôs, como também de escarpas da
formação ferrífera.
O posicionamento das cavernas pode ser dividido
em três grupos: cavernas posicionadas nas bordas de
lagoas doliniformes, no topo de platôs; cavernas
localizadas nas bordas de drenagens e cabeceiras;
além das cavernas inseridas nas bordas inclinadas
do planalto dissecado (platôs), incluindo ocorrências
nas baixas, médias e altas vertentes. As cavidades
estão inseridas na base de pequenas escarpas de
canga ou da formação ferrífera.
Litotipos e estruturas
A maioria das cavernas já registradas na região
de Carajás é constituída por dois litotipos: a
Formação Ferrífera Bandada - FFB e a canga
detrítica. Muitas cavernas apresentam os dois
litotipos. Em outras litologias, tais como arenitos,
máficas alteradas e ferricretes, cavernas também já
foram identificadas, mas em menor número.
As ocorrências ferríferas (jaspilitos) foram
denominadas de Formação Carajás, unidade
intermediária do Grupo Grão Pará (Beisiegel et al.
1973). Sua idade mínima é de 2.740 ± 8 MA
(Trendall et al.,1998). No interior das cavernas
predomina rocha bandada pela alternância de
camadas (até 3 cm) e lâminas milimétricas de
hematita, separadas por matriz argilo-ferruginosa,
como também por espaços vazios de morfologia
tabular/laminar.
Os planos do bandamento normalmente estão
bem preservados. Representam estruturas reliquiares
do jaspilito transformado em minério de ferro. Essas
estruturas, localmente, podem apresentar um arranjo
caótico, muito deformado. Nessas situações, as
lâminas apresentam-se fragmentadas ou exibem
kinks e dobras. O plano inclinado do bandamento da
rocha ferrífera é a descontinuidade principal no
controle morfológico das seções das cavidades.
Sistemas de fraturas (juntas) inclinadas também
podem guiar o desenvolvimento de cavidades. No
geral, o controle das estruturas não é marcante nas
cavernas de Carajás.
Já a canga detrítica é constituída por clastos
subangulares (tamanho seixo a calhau) de minério
de ferro, caoticamente arranjados e cimentados por
matriz reduzida, constituída por agregados de
ANAIS do XXX Congresso Brasileiro de Espeleologia
Montes Claros MG, 09-12 de julho de 2009 - Sociedade Brasileira de Espeleologia
------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------
www.sbe.com.br sbe@sbe.com.br
183
óxidos e hidróxidos de ferro (hematita e goethita),
além de água. Trata-se de um produto da
degradação da formação ferrífera, cujos detritos
foram transportados através do creep e de fluxos
hídricos concentrados.
Na canga, predominam fraturas atectônicas de
alívio de pressão. Essas juntas influenciam a
ocorrência de movimentos de massa do tipo
abatimentos, que são corriqueiros no interior das
cavidades. Frentes de alteração química da rocha
também são guiadas por essas juntas irregulares.
Espeleometria e morfologia
As cavernas inseridas na formação ferrífera e na
canga são em geral de pequenas dimensões. Em
torno de 70% das cavidades de Carajás estão no
intervalo entre 20-30 m de projeção horizontal.
Cavernas com projeções superiores a 100 m são
menos freqüentes, mas ocorrem em todas as serras
da região. A maior caverna nesses litotipos, até o
momento, encontra-se na serra Norte, com 372 m de
projeção horizontal.
Em razão das pequenas dimensões da grande
maioria das cavernas de Carajás, o padrão
morfológico encontra-se inibido. Ocorrem muitas
cavidades em pequenos salões únicos, com
apêndices que se afunilam normalmente em
canalículos.
Dois padrões já podem ser identificados:
cavernas de câmaras irregulares e cavernas
retilíneas. As cavernas de câmaras irregulares se
caracterizam por condutos irregulares, normalmente
globulares, de tamanho variado que se
interconectam. A conexão entre câmaras maiores é
feita, muitas vezes, por meio de condutos estreitos.
As maiores cavernas da região apresentam esse
padrão. Assemelha-se ao padrão espongiforme
definido por Palmer (1991).
As cavernas retilíneas, menos freqüentes, são
formadas por condutos simples, seguindo uma
direção preferencial, condicionada por junta ou pela
superfície inclinada do bandamento da rocha
ferrífera.
As seções transversais e longitudinais
demonstraram, nas paredes e teto, maiores
irregularidades quando da presença da canga. Pilares
ocorrem em cavernas dos dois litotipos. Pendentes,
por sua vez, são mais freqüentes nas cavernas de
canga. As clarabóias são relativamente comuns nas
cavernas de Carajás. As cavernas constituem feições
muito rasas, o que contribui para atuação de
processos de abatimento de tetos e a formação de
pequenas clarabóias.
Figura 2: Principais padrões planimétricos das cavernas
de Carajás: A) câmaras irregulares; B) retilínea.
Hidrologia
A grande maioria das cavernas da região é seca.
Ou seja, os processos hidrológicos associados a
cursos d’água são restritos no interior das mesmas,
só ocorrendo em cavernas localizadas nas
proximidades de igarapés. Surgências e canais de
drenagem temporários ocorrem, gerados pela
concentração do gotejamento ou percolação de
águas pluviais infiltradas via canalículos ou juntas.
O gotejamento no interior das cavernas é
expressivo durante a estação chuvosa, em função da
alta porosidade da rocha e proximidade da
superfície.
Sedimentos clásticos
Os depósitos clásticos das cavernas de Carajás
podem ser divididos em dois tipos principais.
Depósitos formados por sedimentos
predominantemente de caráter autogênico, gerados a
partir de material do próprio substrato encaixante
(formação ferrífera e/ou canga); depósitos formados
por sedimentos mistos: autogênicos e alogênicos, ou
seja, gerados tanto no interior da caverna como
vindos de fora.
Os depósitos predominantemente autogênicos
são constituídos por clastos de hematita originados
do minério de ferro, da canga e, por vezes, de rochas
máficas em contato com a FFB. Esses clastos são
originados principalmente de processos
gravitacionais do tipo abatimentos de porções do
teto e das paredes. Diante disso, os depósitos
apresentam uma estreita relação com os
constituintes do substrato sobrejacente. O transporte
ANAIS do XXX Congresso Brasileiro de Espeleologia
Montes Claros MG, 09-12 de julho de 2009 - Sociedade Brasileira de Espeleologia
------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------
www.sbe.com.br sbe@sbe.com.br
184
sedimentar, atualmente, é geralmente restrito no
interior das cavernas.
Os depósitos mistos também são muito
freqüentes nas cavernas. Os alogênicos são
originados principalmente dos canalículos e juntas
alargadas existentes na grande maioria das cavernas,
como também de clarabóia e cones sedimentares de
entrada.
A injeção de sedimentos via canalículos da rocha
pode ser originada do interior do próprio maciço ou
da superfície. Os sedimentos alogênicos são,
freqüentemente, mais finos e de cor
predominantemente vermelha (2.5YR). Pequenos
leques de sedimentos finos, na saída dos
canalículos, são muito comuns nas cavernas.
Espeleotemas
Os depósitos químicos (espeleotemas) podem ser
identificados em praticamente todas as cavernas da
região de Carajás. Neste momento, vários
espeleotemas estão em pleno processo de formação.
Observa-se uma gradação tipológica de
espeleotemas dependendo da incidência de luz e
fluxos de ar e soluções. Próximo à zona de entrada
ou nos arredores de clarabóias tem-se uma
competição entre material biológico (musgos,
liquens) e deposição química.
Em locais com fluxo de ar mais acentuado
predominam coralóides de pequenas dimensões e
aspecto pontiagudo. Nesses setores temos uma
maior quantidade de coralóides.
Nos trechos mais internos, nos quais há uma
maior estabilidade atmosférica e maior umidade
relativa do ar, há predomínio de crostas de material
ferruginoso, recobrindo paredes e blocos, além de
coralóides com o topo arredondado e coloração
marrom-avermelhada.
Fluxos hídricos na forma de escorrimentos geram
espessas crostas, às vezes com textura semelhantes
aos microtravertinos. Descontinuidades no teto
podem fornecer sedimentos químicos tipo pingentes.
Em síntese, as crostas e os coralóides são os mais
abundantes espeleotemas das cavernas de Carajás.
Dados de difração de Raios X evidenciaram uma
grande diversidade de minerais, superior daquela
encontrada nas cavernas carbonáticas. O óxido de
ferro do tipo hematita (Fe
2
O
3
) é o mineral mais
abundante nos espeleotemas analisados, juntamente
com a goethita (FeO(OH)). Já a gibbsita (AlOH
3
) foi
identificada em um número menor de amostras até o
momento. A gibbsita pode ser derivada da
dissolução de alumínio por soluções ácidas criadas
pela oxidação de sulfetos. Guano de morcego
também pode contribuir para sua origem, assim
como lixiviação a partir do solo (Hill & Forti,
1997).
Quanto aos fosfatos, a leucofosfita
(KFe
2
(PO
4
)2OH.2H
2
O) já foi identificada em vários
espeleotemas de cavernas da serra Norte. Esse
mineral também foi identificado em Carajás por
Maurity & Kotschoubey (1995). Também já foi
registrado em cavernas no Quadrilátero Ferrífero
(Piló & Auler, 2007) e em várias cavernas do
mundo, segundo Hill & Forti (1997). Possivelmente,
os depósitos de guano contribuem para o
fornecimento de fósforo para a formação de
compostos químicos fosfáticos.
A estrengita (Fe,Al)PO
4
.2H
2
O), mineral fosfático
de ferro e alumínio, foi detectado em algumas
cavernas, tendo sido também identificado por
Maurity & Kotschoubey (1995) como revestimentos
de pisos, blocos, bem como cimento de
paleopavimentos em cavernas da serra Norte.
Três sulfatos também já foram registrados: a
gipsita (CaSO
4
.2H
2
O), a alunita
(Al
2
(SO
4
)(OH)
4
.7H
2
O) e a basaluminita
(Al
2
SO
4
(OH)
10
.4H
2
O).
Aspectos espeleogenéticos e cronológicos
Simmons (1963), trabalhando em Minas Gerais,
foi pioneiro em atribuir a gênese de cavernas em
minério de ferro e canga a processos de dissolução.
Segundo ele, a dissolução do dolomito, mas também
de quartzo e hematita, leva à formação de uma zona
de minério de ferro alterada de alta porosidade que
chega a atingir 50% do volume da rocha.
Autores como McFarlane & Twidale (1987)
acreditam que a dissolução dos óxidos de ferro, e
não somente de sílica e dolomita, são essenciais à
carstificação em minério de ferro.
Devido ao caráter pouco solúvel do ferro, esses
autores evocam a atuação de agentes
microbiológicos, já que existem microorganismos
capazes de remover Fe por meio de complexação e
formação de quelatos que possuam afinidade com o
ferro.
Pinheiro & Maurity (1988) propuseram duas
fases para a formação das cavernas de Carajás: na
primeira etapa agiria a dissolução, na zona freática,
de complexos alumino-ferrosos e argilo minerais
ANAIS do XXX Congresso Brasileiro de Espeleologia
Montes Claros MG, 09-12 de julho de 2009 - Sociedade Brasileira de Espeleologia
------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------
www.sbe.com.br sbe@sbe.com.br
185
instáveis de Fe, Al e Si que preenchem os vazios da
canga endurecida, mas também ocorrem em níveis
inferiores a esta; a segunda etapa envolveria
processos erosivos (piping) que basicamente
expandem as cavidades geradas na primeira etapa,
levando então à formação de galerias e salões.
É importante salientar que os processos de
mineralização promovem um significativo aumento
da porosidade e permeabilidade do corpo mineral, o
que certamente gerou condições para formação das
primeiras cavidades. Ou seja, um conjunto de
cavernas de Carajás está relacionado com processos
de mineralização da formação ferrífera, envolvendo
reações químicas no interior da massa rochosa na
zona freática, gerando zonas de alta porosidade. São
cavernas “minerogênicas”. Uma segunda fase na
zona vadosa é fundamental para que o material
friável resultante seja transportado para o exterior
por meio de processos similares ao piping.
Foi constatado que a zona de contato
canga/minério de ferro favorece claramente a
espeleogênese. Já a gênese de cavernas
exclusivamente formadas na canga parece ser
controlada pelas variações de fácies.
Também já foi registrado em Carajás que a
oscilação de lagoas e os escoamentos pluvial e
fluvial podem ampliar cavidades.
Pinheiro et al. (1985) e Pinheiro & Maurity
(1988) associam o início da formação das cavidades
de Carajás ao processo de geração da canga
laterítica, atrelando a idade das cavernas à idade da
canga. No entanto, existem grandes incertezas com
relação à idade do início da formação da canga.
Uma idade aproximada, final do Cretáceo/início do
Terciário e desenvolvimento durante o Pleistoceno
foi aventada por Pinheiro et al. (1985) e Pinheiro &
Maurity (1988).
Novos dados geoquímicos e cronológicos
fornecidos por Spier (2005) sinalizaram que a partir
do Eoceno as formações ferríferas do Quadrilátero
Ferrífero, em Minas Gerais, já apresentavam boas
condições para o início da espeleogênese, tendo em
vista que os processos supergênicos já estavam
instalados, ocasionando aumento expressivo da
porosidade e perda de densidade da formação
ferrífera. Acredita-se que a grande maioria das
cavernas desenvolvidas na formação ferrífera de
Carajás é muito antiga, com idades bem superiores
às cavernas carbonáticas. As cavernas com a
presença da canga detrítica são mais recentes.
Considerações finais
Carajás apresenta-se hoje como uma das mais
importantes regiões espeleológicas do Brasil,
comprovando o grande potencial da formação
ferrífera e da canga para geração de cavidades.
Diante da nova legislação sobre as cavernas, parte
desse grande conjunto de cavernas será conservado,
potencializando estudos e novas revelações para a
espeleologia brasileira.
Agradecimentos
À Vale pelo incentivo à divulgação dos dados de
estudos ambientais realizados na região,
particularmente à Daniela Silva. Ataliba Coelho,
Yuri Stávale, Thiago Lima e Allan Calux têm
contribuído decisivamente para os trabalhos em
Carajás. Ao GEM pela determinação na prospecção
e topografia das cavernas. Ao CECAV/ICMBio
pelas frutíferas discussões sobre o tema e apoio
permanente.
Referências bibliográficas
ATZINGEN, V, N.; CRESCÊNCIO, G. Estudos espeleológicos em Serra Pelada, Curionópolis – PA.
Boletim Informativo da Fundação Casa da Cultura de Marabá, p. 63-72, 1999.
HILL, C.; FORTI, P. Cave Minerals of the World. National Speleological Society, 1997. 463p.
MAURITY, C.W.; KOTSCHOUBEY, B. Evolução recente da cobertura de alteração no Platô N1 – Serra
dos Carajás-PA. Degradação, pseudocarstificação, espeleotemas. Boletim do Museu Paraense Emilio
Goeldi. Série Ciências da Terra, n 7, p. 331-362, 1995.
MCFARLANE, M.J.; TWIDALE, C.R. Karstic features associated with tropical weathering profiles.
Zeitschrift fur Geomorphologie Suppl. Bd, v. 64, p. 73-95, 1987.
ANAIS do XXX Congresso Brasileiro de Espeleologia
Montes Claros MG, 09-12 de julho de 2009 - Sociedade Brasileira de Espeleologia
------------------------------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------
www.sbe.com.br sbe@sbe.com.br
186
PALMER, A. N.. Origin and morphology of limestones caves. Geological Society of America Bulletin,
v.103, p.1-21. 1991.
PILÓ, L.B.; AULER, A.S. Mineralogia de espeleotemas das grutas de minério de ferro de Capão Xavier,
Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE ESTUDOS DO CARSTE,
2., 2007, São Paulo. Caderno de Resumos...São Paulo: Instituto de Geociências, IG-USP, 2007. p. 32.
PINHEIRO, R.V.L.; MAURITY, C.W.; HENRIQUES, A.L.; SILVEIRA, L.T.; MOREIRA, J.R.A.; LOPES,
P.R.C.; SILVEIRA, O.T.; PAIVA, R.S.; LINS, A.L.F.A.; VERÍSSIMO, C.U.V.; PINHEIRO, S.H.S.,
HENRIQUES, R.V.L. Considerações Preliminares sobre a Espeleologia da Serra dos Carajás (PA).
Grupo Espeleológico Paraense - GEP. Relatório inédito, 1985. 38p.
PINHEIRO, R.V.L.; MAURITY, C.W. 1988. As cavernas em rochas intempéricas da Serra dos Carajás (PA)
– Brasil. In: CONGRESSO DE ESPELEOLOGIA DA AMÉRICA LATINA E DO CARIBE, 1., 1988,
Belo Horizonte. Anais...Belo Horizonte: Sociedade Brasileira de Espeleologia, 1988. p. 179-186.
RADAMBRASIL. Levantamento de recursos naturais, v.4, Folha SB.22 - Araguaia. Ministério das Minas e
Energia. Departamento Nacional da Produção Mineral. Rio de Janeiro, RJ. 1974.
SIMMONS, G.C. Canga caves in the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brazil. The National
Speleological Society Bulletin, v 25, p. 66-72. 1963.
SPIER, C.A. Geoquímica e gênese das formações ferríferas bandadas e do minério de ferro da mina de
Águas Claras, Quadrilátero Ferrífero, MG. 2005. 298 f. Tese (Doutorado) -Instituto de Geociências,
USP, São Paulo.
TOLBERT, G.E.; TREMAINE, J.W.; MELCHER, G.C.; GOMES, C.B. The recently discovered Serra dos
Carajás iron deposits, northern Brazil. Economic Geology, v. 66, p. 985-994. 1971.
TRENDALL, A. F.; BASEI, M.A.S.; LAETER, J.R.; NELSON, D.R. Íon microprobe zircon U-Pb results
from the Carajás área of the Amazon Craton. Journal of South American Earth Sciences, v. 11, p. 265-
277. 1998.
... Human history and cave environments have been entwined for tens of thousands of years, generating a long-term interest that pervades paleontology, archeology, and biology, culminating in the development of speleology, a science totally dedicated to the study of caves (Ruchkys et al., 2015). Caves have fascinated visitors and enticed their curiosity regarding these systems (Marra, 2009) that can be formed by dissolution, erosion or tectonic movements, over different types of rock such as carbonatic, siliciclastic and ferriferous (Gunn, 2005;Piló and Auler, 2009;Culver and White, 2012). The high degree of specialization found in caves both from the biological and geological viewpoint, allied and fomented by society's interest in the subject, have led to the creation of laws and regulations aiming to protect the world's speleologic heritage. ...
... Plant roots are responsible for absorbing water and naturally display positive geotropism and negative phototropism. Roots found inside iron-ore caves and cavities belong to species that can tolerate the extreme conditions of the substrate, such as chemical composition, heat, flooding, and drought (Piló and Auler, 2009;Stone et al., 2012). Brazilian iron-ore outcrops are locally known as canga and occur in Minas Gerais, Mato Grosso do Sul and in the region of the Serra dos Carajás, state of Pará (Figure 1). ...
... A large number of caves were recorded in the contact zone between the canga and the iron formation, because the hard carapace of the canga supports or forms the roof of the caves. Piló & Auler (2009) divided the positioning of caves into three groups: caves positioned on the edges of lagoons on top of plateaus; caves located at the edges of drainage and headwaters; and caves embedded in the sloping edges of the dissected plateaus. The caves are developed inside the canga, within the iron formation or in the contact between the two, as well as in the ferricrete. ...
Compêndio Produção Científica Espeleologia Vale - Volume IV – Ano 2020
Book
Full-text available
  • Jun 2020
Este compêndio de trabalhos técnico-científicos elaborados na Gerência de Espeleologia e Tecnologia trata-se de uma síntese dos principais artigos publicados em periódicos nacionais e internacionais e congressos científicos entre os anos de 2018 e 2019. No intuito de se aprimorar os conhecimentos da dinâmica e funcionamento dos ecossistemas cavernícolas ao entorno das atividades de mineração, os artigos aqui apresentados correspondem a uma representação do status do conhecimento técnico da equipe de Espeleologia da Vale em temas correlatos a espeleologia, como taxonomia, ecologia, biologia molecular, geofísica, geotecnia e sismografia; todas aplicáveis à conservação e/ou uso sustentável de cavernas em litologias ferríferas. Os dados coletados nos últimos anos através de pesquisas de campo, monitoramentos contínuos e avançados sistemas de transmissão remota são encaminhados a rigorosos processos de validação e posteriormente submetidos a estudos de modelagem, resultando em importantes interpretações para subsidiar projetos pertinentes a definição de áreas de influência de cavidades, estudos de avaliação de impactos e otimização de atividades de mineração concomitantes à manutenção da integridade física e ecológica das cavernas situadas ao entorno das minas em operação de lavra. A busca pela constante interação com o desenvolvimento científico e acadêmico no tema espeleologia em áreas de mineração e aqui representados pelas publicações em revistas especializadas e eventos científicos relacionados a Espeleologia é uma das ações onde a Vale reafirma seu compromisso socioambiental, demonstrando o cumprimento do seu papel de operador sustentável nas regiões onde atua. Boa leitura! Iuri Viana Brandi Gerente Espeleologia e Tecnologia VALE
View
... Iron formation caves usually have small dimensions (Piló & Auler, 2009;Albuquerque et al., 2018), and are found at depths less than 5 m below the topographic surface (Auler et al., 2019). They develop concordantly with slope gradient (Auler et al., 2019;Piló & Auler, 2009), although at a gentler angle (Fig. 2). ...
... Iron formation caves usually have small dimensions (Piló & Auler, 2009;Albuquerque et al., 2018), and are found at depths less than 5 m below the topographic surface (Auler et al., 2019). They develop concordantly with slope gradient (Auler et al., 2019;Piló & Auler, 2009), although at a gentler angle (Fig. 2). The cave halls are small with irregular morphology ( Fig. 2A, B), displaying pendants and pillars (Auler & Piló, 2005;Auler et al., 2014). ...
... Morphometric parameters are of fundamental importance in several geodynamic processes, such as erosion (Bacellar et al., 2005), mass movements (Lee et al., 2004;Di Napoli et al., 2020), and even in the development of iron formation caves (Simmons, 1963;Piló & Auler, 2009;Auler et al., 2019). Among these parameters, the slope gradient (SP) and curvature are frequently used. ...
Multi-criteria analysis for mapping susceptibility to iron formation caves development in the gandarela mountain range (MG), Southeast Brazil
Article
  • May 2021
In tropical regions, abundant in iron-rich geological materials, caves that are genetically and geographically associated with exploitable mineral deposits may develop. These caves have speleological relevance and are environmentally and legally protected in Brazil. Thus, for better planning of exploitation and environmental licensing, it is necessary to study the genesis and development of the iron formation caves seeking to preserve them without impeding the advancement of mining. This subject is complex, rarely studied, and few are the knowledges on alternatives to predict the occurrence of these caves. This gap justifies the development of research and products capable of assisting decision-makers, planners, and competent authorities in supporting the definition of target sites for speleological prospecting in the field. In this study, the prediction of the factors involved in the development of iron formation caves was evaluated producing a map of susceptibility in a GIS environment using fuzzy logic and an analytical hierarchic process (AHP). Therefore, the variables: iron oxide ratio, slope gradient, normalised difference vegetation index (NDVI), plan curvature, profile curvature, lineament intensity, and height above the nearest drainage (HAND) were selected. These variables were obtained by processing of geospatial data from a region of the Gandarela Range (Minas Gerais, Brazil). The fuzzy logic and AHP techniques were applied, and for the validation of the results, a previously surveyed cave inventory was used. The results showed satisfactory performance of the map produced in predicting areas favourable to the occurrence of iron formation caves, presenting an area under the receiver operating characteristic (ROC) curve of approximately 0.85, which indicates a high prediction rate and validates the proposed method. Such results demonstrate that this susceptibility map was reliable and that the set of criteria and weights used were suitable for mapping areas favorable for speleological prospecting.
View
... The iron caves of the Carajás-PA region are located in high altitudes ranging from 600 to 700 meters above sea level. According to Piló & Auler (2009), they usually develop on the edges of slopes, headwaters and drainages. The selected cave N4E-0022 is in a 9 meters high slope (Fig. 2). ...
... Given the small size of the caves in Carajás region, the morphological pattern is inhibited. They feature narrow entrances and conduits, small spans and an average horizontal projection of 33 meters, approximately (Piló & Auler, 2009). ...
Geoelectrical Signatures and their Relationships with the Lateritic Horizons: A Case Study of the N4EN Mine’s Iron Cave, Carajás Complex, Brazil
Article
  • Dec 2019
ABSTRACT The Brazilian speleological heritage is protected by laws, and every region where caves are present requires scientific studies to assist in environmental licensing. In the context of mining in iron formations, the near-surface geophysical studies using electroresistivity survey were performed in the cave N4E-0022, located at the N4EN iron mine, Carajás Complex, northern Brazil. The near-surface geophysical surveys generated continuous images that enhanced the lithostructural mapping of the lateritic profile, especially in places to which access by conventional methods was difficult. The electrical resistivity profiles were acquired with the dipole-dipole arrangement in the upper portion of the cave. Three sections were performed in SW-NE direction and two in SE-NW direction, totaling 435 meters of acquisition. The geoelectrical signatures were correlated with the lithologic logs of drillholes, the geophysical well logging and with the typical lateritic profile in the cave N4E-0022 surroundings. The results showed a satisfactory interpretation for the near-surface geoelectrical profiles and evolved to a comparison with the lateritic profile (lateritic crust, transition horizon, and saprolite horizon), providing inherent resistivity signatures for each modeled material. Keywords: applied geophysics, iron cave, Carajás. RESUMO O patrimônio espeleológico brasileiro é protegido por leis, e qualquer região com a presença de cavidades precisa de estudos científicos para auxiliar o licenciamento de empreendimentos. No contexto da mineração em terrenos ferríferos, estudos geofísicos rasos utilizando eletrorresistividade foram executados na cavidade N4E-0022, localizada no extremo norte da Mina de N4EN, Complexo Carajás. A geofísica rasa gerou imagens contínuas que potencializaram o mapeamento lito-estrutural do substrato rochoso, principalmente em locais de difícil acesso aos métodos convencionais. Os perfis de eletrorresistividade foram adquiridos com arranjo dipolo-dipolo na porção superior da cavidade. de modo paralelo entre si na porção superior da cavidade. Três seções foram executadas na direção SW-NE e duas na direção SE-NW, totalizando 435 metros de aquisição. As assinaturas geoelétricas das seções foram correlacionadas com as descrições litológicas de furos de sondagem, perfilagens geofísicas de furos de sonda e o mapeamento de detalhe do perfil laterítico no entorno da cavidade N4E-0022, evidenciando um resultado satisfatório para as interpretações realizadas. Os resultados evoluíram para uma comparação com o perfil de alteração típico de rochas ferruginosas (crosta laterítica, horizonte de transição e saprolito), e forneceram assinaturas de resistividades inerentes à cada material modelado. Palavras-chave: geofísica aplicada, caverna ferrífera, Carajás.
View
... Segundo Jansen et al. (2012) (Piló & Auler, 2009). ...
A região cárstica dos Campos Gerais, Paraná-São Paulo, Brasil: revisão de conceitos, potencial espeleológico e políticas públicas de geoconservação
Article
Full-text available
  • Jun 2021
A região cárstica dos Campos Gerais (RCCG), situada nos estados do Paraná e São Paulo, é considerada uma nova região cárstica brasileira. A área congrega várias cavernas e feições típicas de relevo cárstico, desenvolvido em rochas da Formação Furnas e da subunidade Vila Velha (Grupo Itararé), compostas, sobretudo por quartzoarenitos. Os conceitos de região cárstica, província espeleológica e distrito espeleológico muitas vezes se confundem e até mesmo são utilizados como sinônimos. Propõe-se aqui nova conceituação para estes termos visando seu uso na gestão de territórios, políticas públicas e geoconservação. Apresenta-se um algoritmo matemático para estabelecimento do potencial espeleológico estimado (PEE) de uma área, visando indicar parâmetros menos subjetivos sobre a possibilidade de existência de cavernas. O cálculo proposto visa evitar parâmetros vagos, como a ausência ou baixo potencial de ocorrência de cavidades e rochas carbonáticas. Após tal revisão de conceitos, apresentação do PEE e registro da nova região cárstica, discute-se sobre as políticas públicas e procedimentos administrativos na esfera estadual e municipal, com foco de análise no distrito cárstico de Ponta Grossa (DCPG), área de maior concentração de cavernas da RCCG. Presença de problemas legais e em procedimentos administrativos apontam os riscos na proteção do patrimônio geológico da área frente às atividades e empreendimentos de significativo potencial degradador. Ao final, discute-se sobre a gestão do território na RCCG, que devido às suas fragilidades ambientais, necessita controle diferenciado sobre o uso e ocupação do solo, orientado por instrumentos de gestão claros e concisos, adotando-se sempre o princípio da precaução.
View
... The routes for water into the subsurface and relatively high internal porosity of canga results in the formation of regionally significant aquifers, and water flow can reach 2.80 × 10 -4 m s −1 , comparable to highly fractured rocks and even karst aquifers, with primary porosity occurring at the canga-BIF interface 1,11,24 . Despite this porosity, the weathering-resistant nature of canga would suggest that karstification is limited; however, these iron landscapes represent some of the most cave-dense regions of Brazil, containing over 3,000 documented iron formation caves (IFCs), representing ~ 20% of all the known caves in Brazil 1,21,22,25,26 . ...
Enhanced terrestrial Fe(II) mobilization identified through a novel mechanism of microbially driven cave formation in Fe(III)-rich rocks
Article
Full-text available
  • Oct 2022
Most cave formation requires mass separation from a host rock in a process that operates outward from permeable pathways to create the cave void. Given the poor solubility of Fe(III) phases, such processes are insufficient to account for the significant iron formation caves (IFCs) seen in Brazilian banded iron formations (BIF) and associated rock. In this study we demonstrate that microbially-mediated reductive Fe(III) dissolution is solubilizing the poorly soluble Fe(III) phases to soluble Fe(II) in the anoxic zone behind cave walls. The resultant Fe(III)-depleted material (termed sub muros) is unable to maintain the structural integrity of the walls and repeated rounds of wall collapse lead to formation of the cave void in an active, measurable process. This mechanism may move significant quantities of Fe(II) into ground water and may help to explain the mechanism of BIF dissolution and REE enrichment in the generation of canga. The role of Fe(III) reducing microorganism and mass separation behind the walls (outward-in, rather than inward-out) is not only a novel mechanism of speleogenesis, but it also may identify a previously overlooked source of continental Fe that may have contributed to Archaean BIF formation.
View
EFICIÊNCIA DE ISCAS NA COLETA DE ARTRÓPODES ENCONTRADOS NO MEIO SUBTERRÂNEO SUPERFICIAL EM FORMAÇÃO FERRÍFERA NA AMAZÔNIA BRASILEIRA. EFFICIENCY OF BAIT TO COLLECT ARTHROPODS IN THE SUB-SUPERFICIAL HABITAT IN THE BRAZILIAN AMAZON FOREST IRON FORMATION
Article
Full-text available
  • Aug 2023
RESUMO: A legislação brasileira concernente à determinação de áreas de conservação do patrimônio espeleológico nacional utiliza-se, dentre outras informações, de levantamentos dos parâmetros biológicos encontrados em cavernas, uma vez que estes locais representam acesso direto ao ambiente subterrâneo. Tal prática é recorrente em procedimentos de licenciamento ambiental de empreendimentos minerários. Na província mineralógica de Carajás encontra-se uma das maiores jazidas de minério de ferro do mundo e esta formação ferrífera apresenta diversas cavernas distribuídas na paisagem. Com a finalidade de aprimorar técnicas de levantamentos indiretos onde o acesso direto é impossível, ou seja, em habitats como o meio subterrâneo superficial-MSS, este trabalho pretendeu avaliar o efeito do uso de iscas em armadilhas sobre a eficiência destas armadilhas na captura de artrópodes que ocupam estes ambientes em um dos platôs da formação ferrífera. Foram testadas a riqueza e a composição da fauna contida no MSS capturada por armadilhas inseridas em furos de sondagem contendo diferentes iscas: isca padrão, composta por folhiço local esterilizado; e isca enriquecida, composta do mesmo folhiço acrescido de proteína animal (fígado bovino moído). Muito embora invertebrados pertencentes a quatro filos tenham sido coletados (Annelida, Mollusca, Plathyhelminthes e Arthropoda), foram considerados apenas os artrópodes, por terem sido mais abundantes nas amostras. A amostragem total de artrópodes subterrâneos resultou na coleta de 66 táxons, distribuídos em cinco Classes e 13 Ordens. Ao se analisar o efeito das diferentes iscas sobre a riqueza de espécies observou-se que não houve diferença significativa quanto ao tipo de isca, contudo alguns grupos como Acari e Araneae foram mais abundantes em armadilhas com isca padrão. A composição de espécies, por outro lado, foi afetada pelos diferentes tipos de iscas. Palavras-chave: fauna subterrânea, habitat subterrâneo superficial, metodologias de coleta indireta, província mineralógica de Carajás. ABSTRACT: The Brazilian legislation concerning the determination of conservation areas of the national speleological heritage uses, among other information, surveys of the biological parameters found in caves, since these places represent direct access to the underground environment. This practice is recurrent in environmental licensing procedures for mining projects. In the mineralogical province of Carajás there is one of the largest deposits of iron ore in the world and this iron formation has several caves distributed in the landscape. In order to improve indirect survey techniques which direct access is impossible, in other words, in habitats such as the superficial
View
DISTRIBUIÇÃO DE CAVERNAS NO BIOMA CERRADO
Conference Paper
Full-text available
  • Apr 2022
Underground natural cavities are formed from the dissolution of rocks in contact with an acidified solution, being more common in carbonate environments. The Cerrado Biome holds a large amount of these cavities registered in the CANIE/CECAV databases. The objective of this work was to identify the distribution of caves in the Cerrado in relation to attributes of the physical (geology, geomorphology and soils) and territorial (federal units and conservation units) environment. It was possible to identify that the caves were concentrated in the southeast region of the Cerrado Biome, where 78% are on the carbonate rocks of the São Francisco province, in the Neoproterozoic Cratons, predominantly on the Bambuí Group. Among the cavities, 21% are located in Conservation Units, with 71% in areas of sustainable use and 28.9% in areas of strict protection. Regarding the soils, depending on the scale of the mapping used, the underground cavities are located mainly on Ultisols and Inceptisols, but according to fieldwork carried out, it is observed that this does not represent the reality in loco, being much more common in young soils such as Lithic Entisols. With this study, the importance of registration and spatialization of speleological data is pointed out, which will serve as a basis for the development of new studies and may also assist in planning actions for the sustainable use of public and private areas. The need for a more detailed scale database is also highlighted, which will allow a more reliable view of the area in question.
View
Compêndio Produção Científica Espeleologia Vale - Volume I – Ano 2016
Book
Full-text available
  • Jan 2016
O documento “Compêndio de Artigos Científicos de Espeleologia - Vale – Volume 1” apresenta a consolidação de todos os artigos e trabalhos elaborados pelos funcionários da área de espeleologia da Vale e publicados em congressos e periódicos da área de geociências. A área de Espeleologia e Tecnologia, do Departamento de Planejamento e Desenvolvimento de Ferrosos (DIPF), foi estruturada em dezembro de 2009 para atuar como um núcleo especializado de geociências com os objetivos de atender as demandas de licenciamento ambiental pertinentes a espeleologia e minimizar as perdas de recursos e reservas minerais bloqueadas pela influência das cavidades naturais subterrâneas. Também passou a fazer parte do escopo, os trabalhos pertinentes à elaboração de estudos espeleológicos voltados à definição das áreas de influência das cavidades e das medidas de compensação espeleológica para os projetos em licenciamento. Atuando nestas vertentes, a área de espeleologia mostrou-se também influente na difusão e divulgação científica de questões até então pouco discutidas e relatadas no meio acadêmico, abordando temas correlatos à gênese, dinâmica evolutiva das cavidades e suas interações com o ecossistema e as atividades de mineração. Desde então, significativa contribuição à comunidade acadêmica tem sido realizada por meio de publicações científicas, abrangendo temas pertinentes a geologia, mineração, biologia, sismografia, hidrogeologia, geotecnia e tecnologia aplicada a espeleologia.
View
Compêndio Produção Científica Espeleologia Vale - Volume II – Ano 2016
Book
Full-text available
  • May 2016
O “Compêndio Científicos de Espeleologia – Vale S/A – Volume 2” tem por objetivo apresentar aos leitores os novos trabalhos desenvolvidos e publicados, pelos empregados da área de Espeleologia da Vale. Em 2016, diversas foram as iniciativas e publicação de artigos em periódicos nacionais e internacionais, abordando temas como sismologia, hidrogeologia, geotecnia, ecologia aplicada, genética, microbiologia e tecnologia aplicada. Essa abordagem integrada e transdisciplinar, conduzida pela equipe técnica da Gerência de Espeleologia, ligado à Diretoria de Planejamento de Ferrosos da empresa Vale S/A, vem subsidiando a evolução técnica de tema tão ligado à atual mineração de ferro no Brasil. A área de Espeleologia da Vale vem fomentando discussões, apresentando trabalhos inéditos e produções científicas na busca da compatibilização da exploração mineral e da preservação ambiental. Esta significativa e influente contribuição para multiplicação e difusão de novos conhecimentos no ramo da Espeleologia vem oferecendo uma base informativa essencial ao aprimoramento dos dispositivos legais. Desta forma, nos orgulhamos de poder compartilhar, mais um ano, alguns dos trabalhos realizados por esta equipe. Iuri Brandi Gerente da Espeleologia Vale
View
Análise da fragilidade potencial e emergente do município de Canaã dos Carajás, sudeste do Estado do Pará
Article
Full-text available
  • Jul 2020
O município de Canaã dos Carajás se insere no universo de conflitos gerados pela disputa de território, principalmente, pela grande atividade exploratório de recursos minerais e ao avanço da agropecuária. Desse modo, o presente trabalho teve como objetivo analisar a Fragilidade Potencial e Emergente do município de Canaã dos Carajás, com uso de técnicas de geoprocessamento visando dar subsídios para a realização do Planejamento Territorial Ambiental do município. Para os procedimentos específicos da análise da Fragilidade Potencial e Emergente, foram selecionados os atributos ambientais: declividade, tipos de solo, geologia e o uso e cobertura do solo, baseados no estudo da Análise Empírica da Fragilidade dos Ambientes Naturais e Antropizados proposta por Ross em 1994, aplicado a técnica de análise espacial de álgebra de mapa, pelo procedimento de sobreposição ponderada “Weighted Overlay”. O município de Canaã dos Carajás apresenta baixa susceptibilidade natural aos processos erosivos, porém, percebe-se que as intervenções antrópicas relacionadas principalmente atividade da pecuária influenciam na sua instabilidade, potencializando a perda da qualidade ambiental no município.
View
Origin and morphology of limestone caves
Article
Full-text available
  • Jan 1991
  • GEOL SOC AM BULL, GSA Bulletin
View
View
Cave minerals of the world
Book
  • Jan 1997
Txtbook on cave minerals and speleothems
View
Karstic features associated with tropical weathering profiles
Article
  • Jan 1987
Surficial, intracutaneous and subcutaneous karstic features have been reported from many parts of the tropics, frequently in lateritic terrains. Haematite, geothite, gibbsite, kaolinite and quartz are identified as minerals susceptible to dissolution, which occurs in freely draining situations and in many cases at near-normal pH, thus yielding the karst forms described. The particularly spectacular karst features of the Sturt Plateau may be due to special conditions, namely former incursion by alkaline groundwater, well developed joint and fracture systems and dissolution by polyphenols derived from Eucalypt plant litter. -from Authors
View
View
The Recently Discovered Serra dos Carajas Iron Deposits, Northern Brazil
Article
  • Nov 1971
Title significant deposits were discovered in 1967 and are described. The iron ore consists of friable, fine- grained hematite with a granular or platy texture which, in most areas, is covered by a canga capping. Hard hematite crops out on the crests of hills and occurs as small lenses and tabular bodies in soft friable ore. Preliminary sampling indicates that the grade is equivalent to other high- grade hematite deposits known throughout the world. The Carajas region is accessible only by air, therefore all personnel,equipment, and supplies are brought in by airplane and helicopter.
View
Mineralogia de espeleotemas das grutas de minério de ferro de Capão Xavier, Quadrilátero Ferrífero
  • Jan 2007
  • 32
  • L B Piló
  • A S Auler
PILÓ, L.B.; AULER, A.S. Mineralogia de espeleotemas das grutas de minério de ferro de Capão Xavier, Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais. In: ENCONTRO BRASILEIRO DE ESTUDOS DO CARSTE, 2., 2007, São Paulo. Caderno de Resumos...São Paulo: Instituto de Geociências, IG-USP, 2007. p. 32.
Canga caves in the Quadrilátero Ferrífero
  • Jan 1963
  • 66-72
  • G C Simmons
SIMMONS, G.C. Canga caves in the Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brazil. The National Speleological Society Bulletin, v 25, p. 66-72. 1963.
Estudos espeleológicos em Serra Pelada, Curionópolis -PA. Boletim Informativo da Fundação Casa da Cultura de Marabá
  • Jan 1999
  • 63-72
  • V Atzingen
  • N Crescêncio
ATZINGEN, V, N.; CRESCÊNCIO, G. Estudos espeleológicos em Serra Pelada, Curionópolis -PA. Boletim Informativo da Fundação Casa da Cultura de Marabá, p. 63-72, 1999.
Geoquímica e gênese das formações ferríferas bandadas e do minério de ferro da mina de Águas Claras
  • C A Spier
SPIER, C.A. Geoquímica e gênese das formações ferríferas bandadas e do minério de ferro da mina de Águas Claras, Quadrilátero Ferrífero, MG. 2005. 298 f. Tese (Doutorado) -Instituto de Geociências, USP, São Paulo.