Ivo Karmann.

Considerando as diversas pesquisas que visam entender a origem e desenvolvimento de sistemas cársticos e a ação do ácido sulfúrico na formação de cavernas, o presente estudo pretende contribuir neste tema demonstrando a geração do ácido sulfúrico como agente corrosivo por meio da atividade microbiológica. 
A área da pesquisa envolve a região de Iraquara, (Bacia de Irecê), Bahia. As amostras serão analisadas em laboratórios da Universidade de São Paulo, Universidade de Brasília e também no exterior.
O estudo será baseado em análises hidroquímicas de águas do aquífero cárstico, geoquímica de isótopos estáveis de enxofre em sulfetos e sulfatos e em análises microbiológicas (RNA 16S e Metagenoma). As análises têm o intuito de estabelecer relações entre a composição da rocha encaixante, da água subterrânea e dos espeleotemas, colocando as bactérias como agentes transformadores do enxofre.
Para isso, pretende-se caracterizar a hidroquímica do aquífero cárstico; determinar possíveis fontes de enxofre do aquífero e identificá-las por meio de sua composição isotópica (δ34S); caracterizar a microbiologia presente na água subterrânea por unidades taxonômicas; contribuir para o estudo do metabolismo microbiano, no que se refere ao ciclo do enxofre; demonstrar a produção biogênica do ácido sulfúrico como agente corrosivo no sistema cárstico de Iraquara e, por fim, propor um modelo para a iniciação freática das cavernas de Iraquara. Os resultados desta pesquisa deverão ser integrados em materiais de divulgação cientifica sobre as cavernas da região.

The scientific objectives of the PIRE are to 1) reconstruct the history of the South American monsoon using tree-ring and speleothem records; 2) create a new reconstruction of the Interdecadal Pacific Oscillation (IPO); 3) detect and attribute extreme events to specific external forcings or internal variability; 4) merge tree-ring and speleothem records over tropical South America into a new blended product; and 5) narrow the uncertainty of future projections by constraining past model performance with observed variability from proxies. Our interdisciplinary team will have access to the largest database of its kind, which will be further expanded as part of the PIRE. This research will enlarge our understanding of the underlying causes of past climate perturbations, many of which were associated with large societal impacts (famine/disease/warfare). We will perform groundbreaking research that includes new climate reconstructions, detection and attribution of societally relevant climate extremes (droughts/wildfire/floods), and creation of a new pseudo-archive by synergistically blending different proxies and constraining regional-scale future projections based on past model-data comparisons, which will serve as an ideal testbed for model assessment..

Com o objetivo de aumentar a confiabilidade das interpretações paleoclimáticas e paleoambientais dos registros isotópicos e geoquímicos de espeleotemas, pretende-se realizar monitoramento sistemático de parâmetros ambientais do clima, hidrologia e composição química e isotópica de água meteórica e das soluções de percolação do ambiente vadoso em áreas de cavernas. Os locais de estudo foram criteriosamente selecionados com base na disponibilidade de uma ampla gama de espeleotemas bem datados, que irão fornecer reconstituições paleoclimáticas de alta resolução. As áreas de estudo estão concentradas ao longo da Zona de Convergência do Atlântico Sul, considerada o componente climático mais importante do sistema de Monção Sul-Americana (SMSA). Esse estudo se soma a demanda de reconstituição paleoclimática da região sudeste da Bahia, fornecendo subsidio para interpretação dos dados de espeleotema coletados no âmbito do projeto de biogeografia e biodiversidade (Fapesp: 2013/50297-0; 2012/03942-4; 2011/1203-4) atualmente em andamento. Como o desenvolvimento do estudo de monitoramente será possível dimensionar, com precisão, os efeitos isotópicos que se processam na atmosfera sobre os trópicas das regiões mais continentalizadas, bem como compreender o comportamento hidrogeoquímico e isotópico das soluções de infiltração no sistema cárstico frente a variações sazonais do regime hídrico.

Os mecanismos de gênese e desenvolvimento de aquíferos cársticos levam à formação de meios altamente descontínuos e heterogêneos. Nestes meios, a modelagem hidrológica baseada na noção de volume elementar representativo não pode ser utilizada. No entanto, a descarga destes aquíferos costuma concentrar-se numa única ressurgência, característica que tem estimulado o uso da análise de sistemas para entender suas propriedades. O princípio da técnica é considerar o aquífero como um filtro que transforma um sinal de entrada (precipitação) num sinal de saída (débito). Portanto, o grau de transformação do sinal de entrada fornece informações a respeito da natureza do fluxo no sistema. Nesta análise, variáveis relacionadas ao relevo da zona de recarga e ao arranjo espacial da drenagem subterrânea também devem ser consideradas. Nesta proposta pretende-se monitorar simultaneamente dois aquíferos cársticos do planalto Alambari - Ouro Grosso (PETAR, Vale do Ribeira, SP), para compreender como os diferentes componentes do sistema interferem na hidrodinâmica e na hidroquímica registradas em nascentes. Para proceder a análise comparada serão realizados: (a) monitoramento dos débitos e do fluxo de matéria nas fontes cársticas; (b) monitoramento das precipitações nas zonas de recarga; (c) testes com traçadores para identificar a geometria e caracterizar o transporte nas rotas de fluxo; (d) análise geomorfológica das zonas de recarga. Ferramentas para a análise espectral serão utilizadas para a caracterização hidrológica dos sistemas e para quantificar as diversas relações impulso-resposta. A estimativa de parâmetros hidráulicos nos testes com traçadores será obtida pelo método dos momentos. O trabalho fornecerá parâmetros para entender o escoamento subterrâneo em aquíferos cársticos dispostos em estrutura sinclinal com comprimento de onda da ordem de centenas a milhares de metros. Espera-se que os resultados contribuam para o desenvolvimento sustentado de aquíferos cársticos e para o manejo de áreas de conservação.

Com o objetivo de aumentar a confiabilidade das interpretações paleoclimáticas e paleoambientais dos registros isotópicos e geoquímicos de espeleotemas, pretende-se realizar monitoramento sistemático de parâmetros ambientais do clima, hidrologia e composição química e isotópica de água meteórica em áreas de cavernas. Os locais de estudo foram criteriosamente selecionados com base na disponibilidade de uma ampla gama de espeleotemas bem datados, que irão fornecer reconstituições paleoclimáticas de alta resolução. As áreas de estudo estão concentradas ao longo da Zona de Convergência do Atlântico Sul, considerada o componente climático mais importante do sistema de Monção Sul-Americana (MAS).Com o desenvolvimento do estudo de monitoramento será possível dimensionar, com precisão, o efeito isotópico causado pelo "amount effect" nas precipitações de chuva das áreas de estudo, bem como compreender o comportamento hidrogeoquímico e isotópico das soluções de infiltração no sistema cárstico frente a variações sazonais do regime hídrico. Esse estudo é parte integrante de outros projetos de pesquisas paleoclimáticas já em curso (projetos FAPESP proc. 2011/12013-4; proc. 2011/12238-6 e FAPESP-FAPERJ 2011/50394-0) focados na reconstituição da variabilidade do regime de precipitação do sistema da MSA em escala decadal a multisecular durante o Holoceno. (AU)

O Núcleo de Apoio a Pesquisa em Mudanças Climáticas (NapMC) tem por objetivo formar as vértebras da coluna central deste tema, aglutinando o Estado da Arte da ciência desenvolvida pela Universidade de São Paulo, possibilitando o necessário trabalho integrado de professores, pesquisadores, alunos de pós-graduação e iniciação científica em torno de um tema fundamental para a USP, para o Brasil e para o planeta.

Propõe-se o estudo estratigráfico e geocronológico de sedimentos detríticos de cavernas do estado da Bahia visando obter idades do soterramento de grãos de quartzo através da técnica de datação por radionuclídeos cosmogênicos. As idades das fases de deposição e erosão de sedimentos clásticos registrados nas cavernas da Chapada Diamantina deverão contribuir no estudo dos efeitos de eventos climáticos do Quaternário (como, p.ex., os eventos milenares Younger Drias, Heinrich e o ultimo máximo glacial, LGM) sobre a dinâmica de sistemas cársticos. Estas variações de paleovazão e do nível d'água dos rios subterrâneos serão comparadas e integradas com variações de paleopluviosidade indicadas pelos registros já obtidos de variações de '18O em espeleotemas carbonáticos da região. A datação U/Th de depósitos calcíticos intercalados em parte do registro clástico deverá fornecer idades de períodos com baixa vazão dos rios em conseqüência de fases menos pluviosas. Por outro lado, as idades radiométricas de isótopos cosmogênicos da seqüência basal dos sedimentos clásticos deverá estender temporalmente os estudos de variações climáticas além das idades do método U/Th em espeleotemas, uma vez que, é muito provável a ocorrência de areias fluviais com idades superiores a 700 ka (atual limite máximo do método U/Th) nas cavernas da região de Iraquara. O detalhamento estratigráfico e as coletas para geocronologia terão como base a seqüência sedimentar de até 20 m de espessura, composta por cascalheiras, areias e argilas, evidenciada em trabalhos anteriores realizados pela equipe, com apoio da FAPESP (proc. 96/05686-0)Além da influência paleoclimática sobre a dinâmica de rios subterrâneos, a presente pesquisa pretende utilizar idades radiométricas de isótopos cosmogênicos de areias quartzosas para quantificar processos de entalhamento destes rios, especialmente na região do sistema de cavernas do Padre (região sudoeste da Bahia), trazendo assim, dados inéditos sobre taxas de soerguimento de áreas cratônicas do Brasil durante o Quaternário, contribuindo com estudos quantitativos da geomorfologia e tectônica recente. Esta proposta representa a continuidade das pesquisas paleoambientais do Quaternário com espeleotemas e da dinâmica de sistemas cársticos, iniciada através dos auxílios à pesquisa da FAPESP, procs. 99/10351-6, 06/02834-2 e 06/06761-0, desenvolvidos por integrantes da presente equipe de pesquisa. (AU)

Importantes áreas cársticas com grandes concentrações de cavernas ocorrem no sul do Estado de São Paulo associadas a rochas carbonáticas proterozóicas, destacando a região dos vales do Ribeira e Paranapanema. Estes terrenos vêm continuamente sendo denudados por processos de dissolução por águas superficiais e subterrâneas, resultando em feições de relevo típicas e cavernas. No cenário geral do território brasileiro as rochas carbonáticas dos Grupos Açunguí e Itaiacoca, ocupam uma posição de destaque por sustentarem feições cársticas únicas e depósitos sedimentares associados. Apesar do grande volume de pesquisas já realizadas no Vale do Ribeira a área do planalto carbonático da Serra do André Lopes, entre os municípios de Eldorado e Barra do Turvo, ainda não foi estudado do ponto de vista geológico, geomorfológico e geoespeleológico. A Serra do André Lopes está situada no denominado Mosaico de Jacupiranga , que abrange APAs e parques subdivididos em 2008 a partir do antigo Parque Estadual de Jacupiranga. Dentre estes, o Parque Estadual da Caverna do Diabo, abriga a principal caverna da região, umas das maiores do estado e uma das cavernas mais visitadas por turistas no Brasil. O Mármore da Tapagem, que compõe a SAL, difere geologicamente dos outros corpos carbonáticos do Subgrupo Lageado, a oeste. É composto essencialmente por dolomitos, que se assemelham as unidades Itaiacoca a oeste ou Capiru no Paraná. Geomorfologicamente constitui um planalto carbonático, diferentemente das áreas rebaixadas do Subgrupo Lageado e do Grupo Itaiacoca, possivelmente influenciada pela tectônica recente na sua configuração atual.

Depósitos de tufa, de idade quaternária, ocorrem na Serra do André Lopes, no Vale do Ribeira (SP), associados a sistema cárstico desenvolvido sobre rochas carbonáticas proterozóicas (Grupo Açungui). O projeto visa o mapeamento geológico, a proposição da unidade litoestragrafica, o estudo da gênese, das condições paleoambientais, da relação com o sistema cárstico, a determinação da idade dos depósitos, correlações com outros depósitos e o estabelecimento os padrões de variação paleoclimática para o período de deposição. Face aos poucos estudos sobre as tufas da Serra do André Lopes, um dos resultados do presente projeto será a obtenção de informações paleoclimáticas e paleoambientais especialmente pelo uso de indicadores isotópicos e geoquímicos, além dos fósseis e geocronologia

Propõe-se investigar variações paleoclimáticas do Holoceno ao presente em áreas situadas no domínio dos sistemas climático da Monção Sul-Americana de verão (MSA) e em regiões afetadas diretamente pelo deslocamento anual da Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) no Brasil. O projeto visa a utilização conjunta de perfis de variação da espessura das laminações e razões isotópicas de O e C em amostras de estalagmites compostas primariamente por laminações anuais a subanuais, confirmadas pela geocronologia U/Th. Em escala interannual a decadal pretende-se discutir variações de pluviosidade nos diferentes sistemas meteorólogicos e possível relação com fenômenos climáticos como El Niño-Oscilação Sul (ENOS) e fatores como variações nos padrões de temperatura da superfície marinha (TSM) do Oceano Atlântico. Adicionalmente, em escala milenial a centenial, pretende-se investigar a importância de eventos climáticos típicos do Hemisfério norte com Bond events, Medieval Warm, e Little-Ice age na paleopluviosidade da porção sul da América do Sul.Como referência para orientar e suportar a interpretação do sinal climático de espeleotemas antigos, pretende-se avaliar a relação entre composição isotópica de espeleotemas modernos face a climatologia moderna. A avaliação será executada em duas etapas simultâneas: i) Investigação da variação composição isópica da água da chuva no contexto climatológico sazonal, mensal e em escala sinóptica; ii) Comparação entre composição isotópica da água da chuva, gotejamentos de cavernas e espeleotemas modernos, conjuntamente com parâmetros climáticos e hidrológicos em áreas representativas dos diferentes sistemas climáticos mais importantes na faixa tropical brasileira. (AU)

Pretende-se investigar a ação de diferentes agentes corrosivos na dinâmica de sistemas cársticos, demonstrando, através de um exemplo brasileiro, que a espeleogênese nem sempre é condicionada somente pela ação de ácido carbônico. Área ocupada pelos Grupos Una e Bambuí, no Brasil central, abrigam sistemas cársticos, onde a ação do ácido sulfúrico pode ter tido um papel importante na sua evolução. A principal área de estudos será a Bacia de Irecê (Grupo Una) no Estado da Bahia. Através do monitoramento hidroquímico de nascentes e poços situados em regiões sob o domínio geológico citado, serão identificados os processos de corrosão ativos no aqüífero, visando principalmente a ação do ácido sulfúrico. Os processos químicos envolvidos deverão ser associados às feições morfológicas correspondentes, integrando assim um modelo da gênese de cavernas e da porosidade secundária do aqüífero carbonático. Os resultados desta pesquisa deverão ser úteis para o manejo do aqüífero cárstico da bacia de Irecê. (AU)

A Serra da Bodoquena constitui um planalto predominantemente carbonático onde se desenvolve o relevo cárstico. Os poucos trabalhos específicos sobre o casrte da Bodoquena apresentam apenas informações superficiais sobre a geologia e a gênese das cavernas. As pesquisas na Serra da Bodoquena irão permitir a comparação entre os principais sistemas cársticos em território brasileiro. Este projeto pretende estabelecer a compartimentarão do relevo cárstico, classificar as cavernas segundo padrões morfológicos, identificar os condicionantes geológicos do relevo e das cavernas correlacionarem os dados geomorfológicos com a distribuição e os padrões de cavernas identificadas, determinarem a cronologia dos eventos e taxas da variação do nível d'água através da datação de espeleotemas presentes em cavernas submersas e de outras feições cársticas, para compreender a gênese do sistema cárstico da Serra da Bodoquena inserido no contexto da evolução do relevo durante o Quaternário. (AU)

Serão investigados depósitos carbonáticos (espeleotemas) em cavernas cársticas visando obter registros paleoclimáticos do quaternário Superior, através da aplicação da geoquímica de isótopos estáveis (C e O) e de elementos maiores e traços, como Ca, Mg, Ba e Sr, em associação com datações geocronológicas pelo método Th/U, além das datações ESR e estudos do magnetismo e paleomagnetismo destes depósitos. Entre as diversas áreas cársticas do Brasil, selecionou-se duas áreas com histórias climáticas contrastantes para iniciar as investigações. Uma no Brasil Central (região de São Domingos, GO) e outra no sudoeste do Brasil (região de Iporanga, SP). Como referência para orientar e suportar a interpretação de assinaturas isotópicas antigas, pretende-se definir a dinâmica atual do quimismo destes sistemas cárticos, em relação à precipitação de carbonato de cálcio e do fracionamento isotópico do C e O entre água meteórica, água de percolação vadosa, solo, rocha e espeleotemas em formação. Espera-se obter importantes registros de variações climáticas quaternárias continentais que possam complementar hiatos no quadro até agora delineado através de estudos palinológicos em depósitos lacustres. (AU)

Auxílio Pesquisa - Reunião - Brasil

Investigação geológica, geoquímica e hidrológica de sistemas de cavernas e aqüíferos em rochas carbonáticas visando a elaboração de modelos evolutivos para o carste no Brasil e obter registros paleoclimáticos sobre oscilações do clima no Quaternário continental associado ao carste.

Auxílio à Pesquisa - Reunião - Exterior

O presente projeto visa desenvolver a análise hidrológica e hidrogeológica de sistemas de drenagem cárstica através da aplicação de técnicas de traçadores fluorescentes (Rhodamina e Fluoresceína). Os alvos para aplicação destas técnicas serão os sistemas cársticos Pérolas - Santana, Grilo e Camargo, além da bacia de escoamento superficial do rio Furnas, localizados no município de Iporanga, região sul-sudeste do Estado de São Paulo. A caracterização hidrológica será baseada na obtenção de parâmetros hidráulicos, como tempo de residência da água no sistema, velocidade de percolação através da rede de condutos em função da vazão do sistema e estimativas do volume do aqüífero. A demarcação das áreas de captação dos sistemas, a definição de possíveis conexões entre os sistemas de cavernas e, destes, com a bacia de escoamento superficial do rio Furnas, além do traçado das rotas de fluxo da água subterrânea, serão os elementos para a análise hidrogeológica do corpo calcário encaixante dos sistemas de cavernas. Os parâmetros hidrológicos, principalmente a relação entre o tempo de percurso da água e a vazão dos sistemas de cavernas, deverão ser relacionados com as características morfológicas e estruturais dos mesmos, seguindo a metodologia de Stanton e Smart (1981). (AU)

O relevo cárstico, assim como os sistemas de cavernas, da bacia do rio Una (Itaetê, BA) serão investigados, com o objetivo de estabelecer parâmetros morfométricos de relevo e os fatores geológicos e hidrológicos condicionantes da ocorrência e distribuição de feições de relevo cárstico e de cavernas. A topografia será caracterizada através da densidade de pontos de absorção do escoamento superficial, rugosidade (em diversas escalas) e áreas de bacias poligonais de drenagem centrípeta, o que definirá a geometria de recarga do aqüífero cárstico. O estudo morfológico e geológico das cavernas permitirá definir o tipo e a geometria de rotas de fluxo do aqüífero de condutos da área. As informações morfométricas, geológicas e hidrológicas serão sintetizadas na carta de fenômenos cársticos, elemento básico para esboçar a evolução do relevo e do aqüífero cárstico de uma área de amostragem do carste desenvolvido sobre a Formação Salitre do Grupo Una (Proterozóico Superior). (AU)