Tufos calcários no Algarve Central. Geomorfologia, sedimentologia e paleoambientes

Abstract

Os tufos calcários são um importante repositório de informação paleoambiental, registando as condições no momento da deposição, com grande relevância para a interpretação ecológica da paisagem onde se inserem. Estes depósitos são assim uma ferramenta útil para a análise dos terrenos cársicos do Algarve Central, que por sua vez carecem de um estudo aprofundado sobre a sua distribuição e evolução. Este trabalho teve como principais objetivos a compreensão da evolução geomorfológica e paleoambiental desta área, para a qual foi necessário proceder a uma caraterização do modelado atual (com maior ênfase sobre o modelado cársico) e a sedimentologia e geomorfologia dos tufos calcários. Procurou-se assim compreender a geomorfologia e funcionamento hidrogeológico da área, para desta forma definir os principais focos de investigação para a interpretação paleoambiental. Com o fim de compreender a distribuição dos processos morfogenéticos, optou-se pela síntese com recurso a cartografia geomorfológica (quando se justificasse de pormenor e temática) dos principais aspetos da morfologia cársica, fluvial e estrutural e da morfometria do terreno, testemunhos da evolução da paisagem. A informação representada foi recolhida com trabalho de campo e em gabinete/laboratório. O levantamento geomorfológico e sedimentológico dos afloramentos de tufos calcários foi complementado com a execução de lâminas delgadas, de análises RAMAN e de difração r-x, a elaboração de estratigrafia de pormenor e a quantificação da sedimentação em ambiente natural. Nesta área do Algarve Central, os tufos calcários apresentam-se preferencialmente distribuídos nas áreas de descarga das subbacias hidrogeológicas da área de São Lourenço-Goldra, Loulé-Amendoeira-Almargens e São Romão-Alface. Para além da importância das caraterísticas hidroquímicas dos aquíferos, foi possível observar que a turbulência elevada e as condições climáticas quentes e secas são favoráveis à formação de tufos calcários. A estação primaveril, mais favorável, contrasta com a acumulação de tufos lenta sob condições frias e húmidas e com a interrupção/dissolução no período de estiagem e início da estação húmida. Os depósitos de tufos calcários refletem o tipo de ambiente de formação, pela sua geomorfologia e associações de fácies. Optou-se pela divisão das fácies de tufo calcário em dois grandes grupos: as fácies de acumulação e as fácies granulares. No primeiro grupo, as texturas resultam da precipitação direta dos carbonatos sobre vários tipos de superfície (v. g. briófitas, caules e folhas), cujo cimento apresenta geralmente texturas bandadas que representam as variações nas condições de formação dos tufos. A velocidade de precipitação do carbonato de cálcio é relevante na granulometria e hábito da calcite precipitada, pelo que se considera pertinente considerar o conjunto de tufos calcários micríticos. São caraterísticos de ambientes de precipitação lenta e podem adquirir a morfologia das restantes fácies de acumulação. Os depósitos caratrerísitcos do grupo de fácies granulares caraterizam-se pela remobilização dos materiais do seu ponto de nucleação/precipitação original, acumulando-se em áreas onde as caraterísticas hidrodinâmicas o permitam. Podem resultar da quebra de ramos incrustados, do desmantelamento do tufo, da nucleção em materiais em suspensão ou da acumulação na carga de fundo. Frequentemente são consolidados por cimentos diagenéticos na sua nova posição. Consideraram-se assim associações de fácies caraterísticas dos vários tipos de ambiente do Algarve Central, na origem de vários morfótipos comuns em tufos calcários. Estes são assim caraterizados por ambientes de barreira fitoconstruída, de planície aluvial, palustres e lacustres, que podem formar morfologias compostas como os tufos fluviais de barreira (com e sem barragem) e os tufos calcários de curso de água suspenso. Na análise do conjunto de morfologias tipicamente associadas aos tufos calcários, é possível relacionar a sua distribuição num diagrama triangular em função do equilíbrio de três domínios: exsurgência, curso de água e declive. A utilização deste modelo contínuo permite assim a integração dos vários afloramentos no mesmo diagrama, em função da sua avaliação empírica são enquadrados, tornando a sua comparação e compreensão fluída. O carso do Algarve Central é descontínuo e pouco desenvolvido, onde as formações cuja evolução cársica é mais importante correspondem a materiais calcários oxfordianos-kimeridgianos, kimeridgianos e kimeridgianos-titonianos. É nestas que se localizam as mais importantes formas cársicas: campos de lapiás (incluindo relevo ruiniforme), dolinas, grutas, o polje de Fojo e e a superfície cársica de Campina de Galegos-Almargens. Esta informação permitiu assim estabelecer a relação entre algumas morfologias importantes no Algarve Central e a sua génese. O vale da rib.ª das Mercês terá assim representado uma importante área de recarga da subbacia hidrogeológica de Loulé-Amendoeira, através de perdas no leito da rib.ª ou da drenagem criptorreica de um polje de bordadura cársica, posteriormente capturado pela rib.ª de Algibre. Uma das áreas de descarga deste aquífero seria, à semelhança da atualidade, na área de Loulé, onde se acumulou de uma grande espessura de materiais carbonatados eluviais (na atual S200-220Loulé), assim como nas superfícies mais elevadas dos terraços do rio Seco. Ambas as superfícies são caraterizadas por tufos calcários de planície aluvial, juntamente com outros depósitos aluviais e períodos favoráveis à pedogénese. A incisão fluvial e posterior degradação destas superfícies deu origem à formação de outros níveis aplanados onde se desenvolveram formas cársicas. Atualmente podem-se encontrar vários afloramentos tufos calcários fluviais de barreira e de planície aluvial e de curso de água suspenso.

The carbonate tufa are a significant palaeoenvironmental archive, registering the information during the deposition, and important to understand the landscape ecology of the area. These deposits are an important tool on the Central Algarve karst terrains analysis. The main objectives of this work is to understand the geomphological and palaeoenvironmental evolution of the study area, through the modern relief characterization (particularly the karst morphology) and the geomorphology and sedimentology of the carbonate tufas. To achieve that goal it was mandatory to analyse de local geomorphology and hydrogeology, as a way of defining the main research focus to the palaeoenvironmental analysis. The main karst, fluvial, morphometrical and strutural aspects were syntethized with geomorphological mapping (detailed and thematic when needed), providing accurate information about the contributing morphogenetic processes. The information was collected using base maps and fieldwork, later completed by laboratory/office methods. The tufa outcrops geomorphology and sedimentology was observerd during fieldwork, and later complemented with thin sections petrographical analysis, RAMAN spectroscopy and xray diffraction, detailed stratigraphy and the quantification of the sedimentation rates in the natural environment. In this Central Algarve area, the carbonate tufa are mainly distributed along the discharge areas of the hydrogeological basis of São Lourenço-Goldra, Loulé-Amendoeira-Almargens and São Romão-Alface. Along with the aquifer hydrochemistry, it was noted that high water turbulence and warm and dry climatic conditions determined the carbonates deposition rate. The deposition environment is very important on carbonate tufa deposition, determining its morphology and lithofacies association. In this work, there were considered two main groups of facies: the accumulation facies and the granular facies. For the first group, the textures are the result of direct precipitation of carbonates (calcite) on organic surfaces (e. g. bryophytes, stems and leaves), whith the cement generally presenting a layered texture that represents the fluctuations on the tufa accumulation conditions. It was relevant to consider a micritic carbonate tufa facies, since the precipitation speed of the calcium carbonate determines the grain size and the habit of the calcite. This facies is characteristicof environments with low precipitation rates, and sometimes the precipitates can acquire the framework of other facies. The granular tufa facies is characterized by the tufa erosion and transport from its original nucleation/precipitation point, accumulating in areas of low hydrodynamic energy. The carbonates can be clasts from broken incrusted phytophytes or tufa disassembling, the nucleation on suspended materials or the accumulation on the bedload. Diagenetic cementation of these materials on their new position is frequent. Different facies associations characteristic of different environments on the Central Algarve, form the common carbonate tufas morphotypes. Those characteristic environments are the tufa barrier, the alluvial plain tufa, the paludal tufa and the lacustrine tufa, and the composite models: the fluvial barrier tufas (with and without lacustrine deposits) and the perched springline tufas. The tufa models are mainly related with the combined influence of the spring, the fluvial and the slope domains, which can be represented in a triangular diagram. This scheme allowed the comparison of the different outcrops upon an empirical evaluation shceme, using an integrated and continuous perspective. The Central Algarve karst is discontinuous with some areas of interesting formations, specially developedon oxfordian-kimmeridgian, kimmeridgian and kimmeridgian-titonian limestone terrains. The most expressive and common karst morphology are karren fields (including ruiniform terrain), dolines (and doline fields), caves, the Fojo polje and the Campina de Galegos-Almargens corrosion surface. The study of the Central Algarve karst, together with the characterization of the fluvial features allowed the deciphering of their relations and their influence on the landscape evolution and genesis. The Mercês stream valley is an important recharge area of the Loulé- Amendoeira hydrogeological basin, feeding ponors located at the stream bottom and/or the underground drainage of a karst border polje, later captured by the Algibre stream. Like in the modern days, this aquifer discharge area was located at the Loulé area, where thick elluvial deposits exist (the modern S200-220Loulé), similar to the existing ones at the Seco river terraces. Both surfaces are characterized by alluvial plain carbonate tufa, along with other alluvial deposits and periods dominated by pedogenesis. Later fluvial incision and surfaces degradation formed different plain levels, some deformed by karst processes. Modern day tufa are located at incised and hanged valleys with fluvial barrier tufas and perched springline tufa models) and in wider valleys (alluvial plain tufas).