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O Guia Guia do do Geólogo-viajante Geólogo-viajante de de Ami Ami Boué Boué (1835) (1835) O ‘Bouvard et et Pécuchet’ Pécuchet’ (1881) (1881) foi foi oo último último romance romance de de Gustav Gustav Flaubert Flaubert que que oo grande grande ‘Bouvard escritor deixou deixou inacabado inacabado ao ao falecer falecer em em 1880, 1880, apenas apenas três três anos anos após após aa publicação publicação da da sua sua escritor obra-prima –– ee obra-prima obra-prima do do romance romance moderno moderno –– ‘Madame ‘Madame de de Bovary’ Bovary’ (1877). (1877). Bouvard Bouvard et et obra-prima Pécuchet são são dois dois copistas copistas que que se se tornam tornam grandes grandes amigos. amigos. Bruscamente, Bruscamente, uma uma herança herança Pécuchet inesperada veio veio permitir permitir aa realização realização do do sonho sonho de de se se retirarem retirarem para para oo campo campo ee se se dedicarem, dedicarem, inesperada eles próprios, próprios, àà exploração exploração de de uma uma propriedade propriedade agrícola. agrícola. Estudaram Estudaram agronomia, agronomia, eles horticultura, jardinagem, jardinagem, arboricultura. arboricultura. Mas Mas oo fracasso fracasso foi foi completo. completo. AA produção produção era era zero zero ee horticultura, défice cada cada vez vez maior. maior. Desistiram. Desistiram. Querendo Querendo compreender compreender as as causas causas do do desastre, desastre, oo défice lançaram-se ansiosamente ansiosamente no no estudo estudo das das Ciências. Ciências. Entre Entre muitas muitas outras, outras, estudaram estudaram Geologia. Geologia. lançaram-se Mas também também esta esta lhes lhes estalou estalou nas nas mãos. mãos. “Não “Não era era tarefa tarefa fácil fácil saber saber oo nome nome das das rochas; rochas; aa variedade variedade das das cores cores ee da da Mas textura levava-os levava-os aa confundir confundir aa argila argila com com aa marga, marga, oo granito granito ee oo gnaisse, gnaisse, oo quartzo quartzo ee oo calcário. calcário. EE depois depois aa textura nomenclatura irritava-os. irritava-os. Porquê Porquê Devónico, Devónico, Câmbrico, Câmbrico, Jurássico Jurássico como como se se as as terras terras designadas designadas por por estas estas palavras palavras só só nomenclatura existissem no no Devonshire, Devonshire, perto perto de de Cambridge Cambridge ee no no Jura? Jura? Impossível Impossível orientarem-se orientarem-se naquilo!”. naquilo!”. Foi Foi nesta nesta sátira sátira genial genial existissem Guide de Flaubert, Flaubert, que que vim vim aa descobrir, descobrir, como como obra obra inspiradora inspiradora das das actividades actividades geológicas geológicas de de Bouvard Bouvard ee Pécuchet, Pécuchet, oo ‘‘Guide de du Géologue-voyageur Géologue-voyageur’’ da da autoria autoria de de Ami Ami Boué Boué publicado publicado em em 1835, 1835, uma uma espécie espécie de de ‘Manual ‘Manual de de Geologia Geologia de de Campo’ Campo’ du que vale vale aa pena pena visitar. visitar. Nesta Nesta obra obra dos dos primórdios primórdios da da geologia geologia científica, científica, Boué Boué recomenda recomenda que que se se disponha disponha “em “em que primeiro lugar de uma mochila de soldado, depois de uma cadeia de agrimensor, uma lima, pinças, uma bússola primeiro lugar de uma mochila de soldado, depois de uma cadeia de agrimensor, uma lima, pinças, uma bússola ee três martelos, martelos, enfiados enfiados num num cinto cinto que que se se oculta oculta por por baixo baixo da da sobrecasaca sobrecasaca ee “vos “vos defenderá defenderá assim assim daquela daquela aparência aparência três original que que se se deve deve evitar evitar em em viagem”. viagem”. AA mesma mesma obra obra dá dá interessantes interessantes preceitos preceitos de de comportamento: comportamento: ”saber ”saber aa língua língua original do país país que que se se visita”, visita”, “conservar “conservar uma uma apresentação apresentação modesta”, modesta”, “não “não ter ter dinheiro dinheiro consigo” consigo” e, e, por por fim, fim, “para “para se se poupar poupar do toda aa espécie espécie de de dificuldades, dificuldades, éé bom bom assumir assumir aa qualidade qualidade de de engenheiro”. engenheiro”. Note-se Note-se que que esta esta curiosa curiosa recomendação recomendação aa toda Guide de de Boué Boué,, não éé um um produto produto da da imensa imensa ironia ironia de de Flaubert, Flaubert, jájá que que ele ele aa transcreve transcreve com com aspas aspas directamente directamente do do Guide não como tive tive oo cuidado cuidado de de confirmar confirmar num num exemplar exemplar e-book e-book disponível disponível na na biblioteca biblioteca on-line on-line.. Convenhamos Convenhamos que que Ami Ami como Boué (1794-1881) (1794-1881) não não era era uma uma pessoa pessoa qualquer. qualquer. Além Além de de médico, médico, era era um um geólogo geólogo ilustre ilustre de de renome renome internacional, internacional, Boué Société Géologique Géologique de de France France (1835) (1835) de de que que tinha tinha sido sido membro membro fundador fundador em em 1830. 1830. Sabia Sabia bem bem presidente da da Société presidente doque quefalava. falava. do recomendação de de Boué Boué fez-me fez-me recuar recuar ao ao tempo tempo da da minha minha iniciação iniciação na na geologia geologia de de campo, campo, algures algures entre entre Évora Évora ee AA recomendação S. Manços, Manços, num num Agosto Agosto escaldante escaldante de de 1966, 1966, com com oo Senhor Senhor Leandro, Leandro, experiente experiente colector colector dos dos Serviços Serviços Geológicos Geológicos de de S. Portugal, ee aa supervisão supervisão do do Professor Professor António António Marcos Marcos Galopim Galopim de de Carvalho, Carvalho, hoje hoje um um velho velho amigo amigo (não (não um um amigo amigo Portugal, velho). Estando Estando eu eu de de martelo martelo em em punho punho aa esforçar-me esforçar-me por por colher, colher, com com golpes golpes de de velho). principiante, uma uma difícil difícil amostra amostra de de corneana corneana digna digna desse desse nome, nome, aproximou-se aproximou-se um um principiante, rústico de de sobrolho sobrolho franzido franzido que que me me atirou, atirou, num num tom tom em em que que se se adivinhava adivinhava alguma alguma rústico censura: – ”atão, que é isso que vossemecê tá aí fazendo?” Fiquei atrapalhado, sem censura: – ”atão, que é isso que vossemecê tá aí fazendo?” Fiquei atrapalhado, sem palavras. Naquele Naquele momento, momento, pareceu-me pareceu-me de de repente, repente, também também aa mim, mim, que que oo que que palavras. estava ali ali fazendo fazendo não não fazia fazia sentido sentido nenhum. nenhum. Salvou-me Salvou-me oo Senhor Senhor Leandro Leandro que que estava estava estava por perto: perto: –– “andamos “andamos aos aos pontos!” pontos!” –– gritou gritou ele. ele. O O semblante semblante do do homem homem por desanuviou-se, desejou desejou bom bom trabalho trabalho ee abalou. abalou. “Andar “Andar aos aos pontos” pontos” significava significava desanuviou-se, naquele tempo tempo fazer fazer trabalhos trabalhos de de topografia. topografia. Afinal Afinal tudo tudo se se passou passou como como se, se, de de naquele Guide do do Ami Ami Boué,o Boué,o Senhor Senhor Leandro Leandro tivesse tivesse naquela naquela acordo com com as as instruções instruções do do Guide acordo emergênciaassumido assumido“a “aqualidade qualidadede deengenheiro”. engenheiro”. emergência Estas histórias, apesar de distantes entre si, si, remontam remontam ambas ambas aa momentos momentos do do Estas histórias, apesar de distantes entre desenvolvimento da da geologia geologia em em que que esta esta praticamente praticamente não não existia existia como como profissão. profissão. desenvolvimento La Science Science en en Action Action,, éé duro duro ser ser profissional profissional antes antes Como salienta salienta Bruno Bruno Latour Latour em em La Como deaaprofissão profissãoexistir. existir.Porque Porquenessas nessascircunstâncias circunstânciaséénecessário necessárioprovar provarao aoEstado Estadoque queaa de


geologia é a coisa mais importante do mundo, o ponto de passagem obrigatória de todos os projectos a empreender e que por esta razão é necessário criar empregos bem remunerados. Porque é preciso satisfazer a sociedade e convencer o senso-comum de que a geologia e a profissão de geólogo são matérias de interesse público. Nesta luta, como vezes sem conta tenho repetido, o nosso maior trunfo ainda consiste em preservar a originalidade da nossa profissão na necessária colaboração interdisciplinar com outras profissões, nomeadamente as engenharias. Mas sem deixar de ser quem somos, ou seja, parafraseando o Ami Boué, mas invertendo a pontaria: “para evitar toda a espécie de dificuldades” devemos assumir uma vez por todas a nossa qualidade de geólogos.

António Gomes Coelho Presidente da Associação Portuguesa de geólogos


ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

GEONOVAS N.º 25: 03 a 17, 2012 03

Cartografia geológica Uma mais-valia para o desenvolvimento do território José Manuel Correia Romãoa & Teresa Arriaga e Cunhab Laboratório Nacional de Energia e Geologia,Estrada da Portela, Bairro do Zambujal – Alfragide, Apartado 7586, 2720-866 Amadora. a - manuel.romao@lneg.pt; b - teresa.cunha@lneg.pt

Resumo A cartografia geológica é uma infraestrutura básica e precisa, que sintetiza todo o conhecimento geológico de uma região. Utiliza o método cartográfico de forma intensiva e é, hoje em dia, indispensável a sua interacção com novas tecnologias, nomeadamente imagens de satélite (ópticas e radar) e Sistemas de Informação Geográfica. Constitui um instrumento durável e indispensável para o desenvolvimento sustentável, sob o ponto de vista económico, ambiental e social de um País, pois permite apoiar políticas de gestão de recursos (água, minerais, rochas industriais, entre outros), de ambiente e ordenamento do território, de prevenção de riscos associados a catástrofes naturais (erupções vulcânicas, sismos, escorregamentos, etc.), bem como políticas energéticas. A autoridade nacional que detém a missão de produzir cartografia geológica, com funções de “Geological Survey”, é actualmente o Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Em vários países do mundo, em particular no Reino Unido, Estados Unidos da América e Espanha, foram elaboradas análises quantitativas e qualitativas de avaliação da rendibilidade económica e social de programas de cartografia geológica, de carácter geral e sectorial. Todos os estudos apontam para uma relação benefícios/custos relativamente elevada, que se torna ainda mais acentuada à medida que o tempo decorre. As cartas geológicas do futuro constituem bancos de dados georreferenciados, interoperáveis e normalizados, acessíveis através da internet e que devem estar em permanente actualização. Estas características estão materializadas numa carta geológica mundial elaborada pelos serviços geológicos de diversos países do mundo, no âmbito do projecto OneGeology. A representação espacial 3D é uma mais-valia a acrescentar à carta geológica clássica, e é cada vez mais necessária para se conhecer o espaço subterrâneo, de forma a que a sua gestão seja optimizada, quer na exploração mineral e de hidrocarbonetos, quer na resolução de problemas ambientais. Conclui-se que todas as actividades geocientíficas suportadas por cartografia geológica colocam à disposição dos responsáveis, soluções que permitem o desenvolvimento socioeconómico do País em equilíbrio com as características do seu território. Palavras chave: Cartografia geológica; projecto OneGeology; rendibilidade; cartas geológicas do futuro.

Abstract

Geological mapping is a basic and exact infrastructure, which summarizes all the geological knowledge of a region. It uses intensively the mapping method for the graphical representation of the geoscientific knowledge, and it is essential, nowadays, a strong interaction with new technologies, such as Remote Sensing (optical and radar) and Geographic Information Systems. It is a durable and crucial tool for sustainable development, from an economic, environmental and social point of view, as it supports energy policies and resource management (water, minerals, industrial rocks, etc.), environment and land use planning policies, mitigation of risk associated with natural disasters (volcanic eruptions, earthquakes, landslides, etc.). The national authority that produces systematic geological mapping, with a Geological Survey mission, is the National Laboratory for Energy and Geology (LNEG). Several countries particularly the United Kingdom, United States of America and Spain, carried out quantitative and qualitative analysis to assess the economic and social profitability of geological mapping programs, at global or regional scales. All studies clearly showed a relatively high benefit/cost rate, which increases with time.


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Geological maps of the future will be geo-referenced databases, interoperable and standardized, accessible over the Internet,and updatable in real time.OneGeology project is an international initiative of the geological surveys,which aims to create a geological map of the world with these features. The 3D spatial representation of geological data is increasingly necessary to the knowledge of the underground space, and its efficient management both in mining, for minerals and hydrocarbons, and in solving environmental problems. It is concluded that all geoscientific activities supported by geological mapping provide responsible solutions that enable the socio-economic development of a country in balance with the characteristics of its territory. Key-words: Geological mapping; OneGeology project; profitability; geological maps of the future.

1. Introdução A cartografia geológica de um país representa a máxima expressão do conhecimento geológico do território que o constitui. Corresponde a uma infraestrutura básica e fundamental para a descrição das características geológicas de espaços territoriais e é um elemento chave na planificação, gestão e controle de todas as actividades humanas que requerem o uso do território (Romão, 2005). Daí a existência, em quase todos os países do mundo, de organismos maioritariamente dependentes do Estado, que assumem a elaboração de cartas geológicas, designados na sua grande maioria por Serviços Geológicos (Geological Survey, nos países de língua inglesa). A carta geológica consiste num documento científico e técnico onde se representa graficamente de forma sintética, sobre um fundo topográfico adequado, informação relativa aos materiais rochosos que afloram na superfície da crusta terrestre e aos fenómenos que os afectaram no passado, alguns dos quais ainda persistem na actualidade. Contém abundante informação relativa à natureza e distribuição espacial das diferentes rochas, quer à superfície quer em profundidade, à sua posição, atitude, idade relativa ou absoluta e a movimentos tectónicos ocorridos no decurso do tempo geológico, bem como à ocorrência de substâncias minerais e localização de jazidas fossilíferas, nascentes de água naturais, poços, pedreiras, entre outros. Nas cartas geológicas incluem-se, na generalidade, colunas estratigráficas representativas, cortes geológicos sintéticos e legenda com simbologia adequada e, actualmente, esquemas de enquadramento geológico. Toda esta geoinformação é traduzida por um conjunto vasto de cores e símbolos, que se destina a facilitar a sua leitura e interpretação. Além da carta geológica de base, elaborada com fins técnicos, científicos e didácticos, bem como de utilização geral, podem ser preparadas, a partir desta, outras cartas que incluem informação especializada de carácter geológico, relacionadas com o uso ou benefício dos recursos geológicos do subsolo ou com a actividade humana sobre o meio físico. Constituem as cartas geológicas derivadas, elaboradas com a finalidade de

tratar especificamente determinado assunto, também designadas, pela comunidade científica, cartas geológicas temáticas. As mais comuns correspondem às cartas hidrogeológicas, litológicas, mineiras, tectónicas, geoquímicas, geofísicas, geotécnicas, geomorfológicas, de riscos geológicos, entre outras. Numa concepção mais tradicional, a carta geológica era apresentada em suporte de papel, acompanhada da respectiva notícia explicativa. Tendo em conta as novas tecnologias digitais, as cartas mais modernas evoluiram para um conjunto de bases de dados gráficos e alfanuméricos, georreferenciados e manipulados num Sistema de Informação Geográfica (SIG). Actualmente, as cartas geológicas apresentam-se como um conjunto de dados de diferentes áreas científicas, organizados em diferentes níveis de informação, o que permite recorrer a técnicas cada vez mais sofisticadas de modelização e, até, representar o espaço subterrâneo tridimensional em modelos computacionais em três dimensões (3D). A carta geológica do futuro será um modelo tridimensional da geologia de superfície e de subsuperfície, manipulado interactivamente em computador, e do qual se poderá extrair, em tempo real, informação temática detalhada, também em 3D, capaz de facultar, de forma muito mais eficaz, respostas para a resolução de problemas que actualmente preocupam a sociedade, em particular questões relacionadas com a gestão e exploração dos recursos geológicos e energéticos não renováveis, a mitigação das catástrofes naturais, a contaminação de sistemas aquíferos, o armazenamento subterrâneo de resíduos perigosos, gases com efeito de estufa, lixos nucleares, entre outras. Este trabalho centra-se na importância da cartografia geológica como instrumento de expressão do conhecimento das Ciências da Terra para o planeamento e desenvolvimento sustentado do território. Aborda-se a metodologia cartográfica em interacção com as novas tecnologias de imagem de satélite e dos Sistemas de Informação Geográfica, efectua-se descrição histórica sumária da cartografia geológica no nosso País e apresenta-se o projecto internacional OneGeology. São ainda focados o papel e a rendibilidade económica e social da cartografia geológica,


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considerando que esta é uma ferramenta nuclear, fundamental para a gestão dos sistemas que suportam a vida no futuro. 2. Metodologia cartográfica e novas técnicas sofisticadas As Ciências da Terra utilizam, de forma intensiva, o método cartográfico (Robinson et al., 1995) para a representação do conhecimento geológico, em particular o de natureza espacial. Tradicionalmente, o método cartográfico em Geologia era integralmente desenvolvido pelo geólogo de campo no espaço territorial, com a recolha e análise in loco de dados geológicos e sua representação sobre uma carta topográfica de referência, expressando a extensão e a variação dos litótipos e das suas propriedades, bem como das transformações sofridas por estes ao longo do tempo geológico. Contudo, o grau de exposição dos afloramentos, às vezes inacessíveis, e o método científico em geologia, impõem alguns limites a este método cartográfico. Baseando-se na análise e na interpretação de afloramentos críticos, e tendo em conta a complexidade das relações entre as diferentes unidades geológicas, o geólogo de campo, durante o processo de aquisição de dados, formula várias hipóteses de trabalho, as quais expressa na carta geológica. Esta apresenta, assim, um carácter dinâmico, em que há interpenetração entre a componente puramente descritiva e a interpretativa (Ribeiro, 1984). De facto, a carta geológica corresponde a um objecto que expressa relações espaciais e temporais entre diversas unidades geológicas, sendo a via fundamental de interligação e comunicação dos seus utilizadores com o espaço territorial. A elaboração de uma carta geológica de base, tem o seu início no gabinete, com recolha de informação geológica pré-existente, análise de imagens de satélite e de fotografia aérea e pesquisa bibliográfica. Segue-se a fase dos levantamentos geológicos no campo. Procede-se, posteriormente à definição de unidades litológicas distintas e efectua-se a sua separação das unidades adjacentes, sendo estas representadas espacialmente no mapa. Estas unidades constituem corpos geológicos limitados por superfícies de referência que são designadas por contactos (Fig. 1). As relações possíveis entre estes contactos são interpretadas de acordo com princípios básicos da Geologia, nomeadamente o Princípio do Uniformitarismo de James Hutton (1726-1797) que postula que o presente é a chave da interpretação do passado e o Princípio da Sobreposição de Nicholas Steno (1638–1686), que afirma que as rochas sedimentares se formaram originalmente na posição horizontal e que qualquer desvio desta posição deve ser interpretado como resultado de fenómenos posteriores à sua formação.

Figura 1 – Relações geométricas entre unidades geológicas.

Assim,o conhecimento preciso da posição original das superfícies de referência permitirá compreender a sua evolução desde o estado original até ao estado actual. No caso da cartografia de rochas sedimentares estratificadas, tem-se o máximo de informação possível, uma vez que a posição original é conhecida, ou seja, as camadas definem estruturas que são aproximadamente planares, paralelas e horizontais, aquando da sua deposição. As acções de geodinâmica interna produzem modificações e os agentes de geodinâmica externa modelam-nas, constituindo o estado actual o ponto de partida para as reconstituições relativas ao seu passado. A aquisição sistemática de dados geológicos no campo é insubstituível e fundamental no processo de elaboração de uma carta geológica. Contudo, o tempo despendido é longo, e como tal, esta actividade apresenta custos elevados. Na tentativa de optimizar o rendimento da cartografia, surge a necessidade de utilizar, com eficácia,técnicas sofisticadas, com recurso a imagens de satélite (ópticas e radar), radiometria espectral, geofísica aerotransportada e sistemas de informação geográfica. Estas técnicas, possibilitam um melhoramento significativo dos produtos cartográficos finais e permitem reduzir a necessidade de trabalho de rotina no campo, disponibilizando-se tempo para a resolução de problemas chave, investigação científica e para o levantamento de áreas de cartografia mais complexa. As novas técnicas utilizam programas computacionais específicos, permitindo abordagens do território no próprio gabinete. É possível observar com detalhe e


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precisão imagens de satélite de alta resolução e grande variedade espectral, modelos digitais de terreno a 3D e até, em casos especiais, obter informações sobre a estrutura do subsolo a partir de imagens de radar com resolução espacial muito fina. Assim, a diferenciação de unidades litológicas e representação de estruturas geológicas podem ser traçadas nas cartas, considerando estas novas técnicas. Contudo, todas as informações e dados adquiridos no gabinete de forma indirecta deverão ser confirmados por observação directa no campo, através da realização de levantamentos geológicos no próprio terreno. 3. Cartografia geológica em Portugal A cartografia como actividade, contendo a ideia do traçado de mapas, surge na Pré-Histórica, muito antes da invenção da escrita. Como vocábulo, foi criado pelo historiador português Visconde de Santarém em carta de 8 de Dezembro de 1839, escrita em Paris e endereçada ao historiador brasileiro Adolfo de Varnhagem (Oliveira, 1988). Desde esta data, o termo cartografia foi adoptado internacionalmente. Portugal foi um dos primeiros países do mundo a produzir cartografia geológica, sendo de salientar a publicação dos esboços geológicos dos arredores de Lisboa (1841) e do Porto (1849), bem como da região do Alto Douro (1848). Esta actividade foi iniciada de forma sistemática a partir da criação da “1ª Comissão Geológica” em 1848, que constitui uma das primeiras instituições oficiais de geociências a surgir a nível mundial. O desenvolvimento da cartografia geológica no nosso País está directamente relacionado com a evolução das instituições que administraram o conhecimento científico do território nacional. A produção de mapas geológicos, a diversas escalas, tem sido efectuada de forma quase contínua até aos nossos dias. Com a criação, em 1857, do organismo sucessor, a Comissão Geológica do Reino, tendo como directores Carlos Ribeiro e Pereira da Costa, foi possível desenvolver um trabalho de excepcional qualidade, reconhecido internacionalmente, como é demonstrado pelo prémio conquistado na Exposição Internacional de Filadélfia, em 1876, pela primeira “Carta Geológica de Portugal”, levantada na escala 1:500 000, por Carlos Ribeiro e Nery Delgado" (Rebelo, 1998). Neste período áureo, publicaram-se numerosos trabalhos científicos e monografias, bem como sucessivas edições da Carta Geológica de Portugal na escala 1:500 000 (1876, 1878 e 1899), o que testemunha o rápido avanço do conhecimento geológico do território nacional. Este enorme progresso geocientífico deve-se à extraordinária actividade não só de Carlos Ribeiro e Nery Delgado, mas também de Paul Choffat, geólogo de nacionalidade suíça e professor da Escola

Politécnica Federal de Zurique, que, a partir de 1879 passou a trabalhar em Portugal ao serviço da Comissão Geológica. Só em 1935, já depois da morte de Choffat, ocorrida em 1919, se veio a publicar a primeira Carta Geológica à escala 1:50 000 – a Folha 34C-Cascais – baseada em levantamentos geológicos à escala 1:20 000 da autoria de P. Choffat (Rebelo, 1998). Nos anos 50, já com a designação de Serviços Geológicos de Portugal, e sob o impulso de Carlos Teixeira, há uma reactivação da produção de cartografia geológica de base do território nacional através da implementação de um programa de cartografia geológica sistemática com a finalidade de elaborar a Carta Geológica de Portugal na escala 1:50 000. Este projecto proporcionou a publicação de numerosas cartas geológicas, incluindo as dos arquipélagos dos Açores e Madeira, bem como um crescimento substancial de informação e publicações de índole geológica. Este progresso notável foi sintetizado no documento que constituiu a 4ª Edição da Carta Geológica de Portugal na escala 1:500 000 (1972), coordenada por Carlos Teixeira, exprimindo-se pela representação das unidades eruptivas, revisão das formações plioquaternárias, introdução de acidentes tectónicos e pela minúcia da escala estratigráfica (Rebelo, 1998). A partir de 1975 assiste-se a um novo impulso no desenvolvimento e produção da Cartografia Geológica do país na escala 1:50 000, com a formação de novas equipas de geocientistas e a adopção de novos modelos de cartas geológicas. As novas cartas passaram a incluir mais informação, com introdução de colunas estratigráficas, cortes geológicos e elementos estruturais. Este formato inovador veio facilitar a leitura e interpretação da informação geológica contida nas cartas. Na década de 80, iniciou-se a publicação da Carta Geológica de Portugal na escala 1:200 000 com a edição das folhas nºs 7 e 8, no sul de Portugal (Alentejo e Algarve), e a folha n.º 1 (Entre Douro e Minho). Foi ainda implementado um programa sistemático de cartografia temática para o País, iniciado com a impressão das Cartas Hidrogeológicas da Orla Algarvia na escala 1:100 000, e posteriormente com a publicação das folhas nºs 7 e 8 à escala 1:200 000. A 5ª Edição da Carta Geológica de Portugal na escala 1:500 000 (1992) surge posteriormente, em consequência do aumento significativo do conhecimento da geologia do território nacional, que resultou da publicação das folhas de escala 1:50 000 e dos novos dados relativos à geologia da plataforma continental. Os principais elementos inovadores que integraram esta carta consistiram na representação, pela primeira vez, de unidades geológicas na área imersa e na diferenciação de unidades na área emersa tendo em conta ozonamentotectono-estratigráfico do Maciço Ibérico, para além da exposição do mapa de neotectónica.


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Figura 2 – Carta Geológica de Portugal na escala 1:1 000 000 (LNEG, 2010) e outras cartas de síntese (reduzida X0,26). A e B,

Cartas Geológicas dos arquipélagos dos Açores e da Madeira na escala 1:1 000 000; C, Carta Geológica da Área Imersa na escala 1:2 000 000; D, Esquema Neotectónico de Portugal Continental na escala 1:4 000 000; E, Esquema Tectono-Estratigráfico de Portugal Continental, na escala 1:5 000 000.


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Nos últimos anos, as actividades nucleares dos programas de cartografia geológica nas escalas 1:50 000 e 1:200 000, têm sofrido constrangimentos de natureza financeira e na renovação dos quadros de pessoal, o que reduziu significativamente o número de cartas geológicas publicadas nestas escalas. Em 1995, a introdução de técnicas digitais na elaboração das cartas geológicas com recurso a programas informáticos de CAD – Computer Assisted Design (Microstation ©Bentley) e de Sistemas de Informação Geográfica (SIG-MGE ©Intergraph) permitiu diminuir fortemente o tempo e o preço de edição da cartografia geológica, possibilitando igualmente a produção de um novo tipo de cartas geológicas,com funções específicas, que se traduzem em cartas geológicas simplificadas e adaptadas. Neste tipo de cartografia geológica, vocacionada essencialmente para o planeamento regional e geoturismo, contam-se as cartas do Parque Natural de Sintra-Cascais (1995), do Parque Natural da Serra da Estrela (1999), do Parque Natural da Ria Formosa e região envolvente (2000), do Parque Arqueológico do Vale do Côa (2001), do Parque de Natureza de Noudar (2008) e ainda a Carta Geológica Simplificada das Ilhas da Madeira e do Porto Santo (2009). Estas cartas refletem um acentuado crescimento da procura deste tipo de documentos pela generalidade do público. Ainda a partir de 1995, passaram a ser disponibilizadas ao público em geral cartas geológicas inteiramente digitais. Esta cartografia tem sido produzida a pedido de diversas entidades, por forma a responder às suas necessidades específicas, como por exemplo as cartas geológicas de diversos concelhos do País, utilizadas na elaboração dos respectivos Planos Directores Municipais e as cartas geológicas de áreas específicas para a implantação de grandes obras de engenharia, nomeadamente barragens, TGV, novo aeroporto, entre outras. Foi recentemente editada a Carta Geológica de Portugal na escala 1:1000000 (Fig. 2),pelo Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Este novo documento foi produzido integralmente com software ArcGis ©ESRIe publicado, igualmente, em suporte papel. Trata-se de uma actualização da anterior edição publicada pelos Serviços Geológicos de Portugal (1968), correspondendo a uma síntese do conhecimento geológico actual de todo o território nacional. Em relação à edição anterior, esta nova publicação acrescenta a geologia dos arquipélagos dos Açores (Fig. 2-A) e da Madeira (Fig. 2-B) e de uma parte da área imersa da Plataforma Continental Portuguesa, também na escala 1:1 000 000. Contém ainda um excerto da vasta área imersa, adjacente ao continente na escala 1:2 000 000 (Fig.2-C) e duas sínteses do continente relativas à Neotectónica (Fig. 2-D) e à Tectono-Estratigrafia (Fig. 2-E) nas escalas 1:4 000 000

e 1:5 000 000, respectivamente. Esta carta síntese, de marcada vocação didáctica, oferece uma visão global da diversidade litológica e da complexidade estrutural do substrato geológico do território português constituindo apoio fundamental à definição de estratégias nacionais, sejam elas de exploração de recursos, de ordenamento do território ou mesmo de avaliação de riscos geológicos. Dando continuidade ao programa de cartografia geológica nacional foram publicadas pelo LNEGem 2010, mais duas folhas da Carta Geológica de Portugal à escala 1:50.000: Mirandela (7-C) e Rosmaninhal (25-C), estando incluídas nesta última as folhas de Segura (25-D) e Retorta (29-A), sector norte, bem como a respectiva notícia explicativa. Nestas novas cartas foram introduzidas diversas inovações, nomeadamente a inserção do esquema de enquadramento regional extraído da Carta Geológica de Portugal à escala 1:1.000.000 (LNEG, 2010), a integração da legenda com a coluna litostratigráfica regional e a identificação dos ambientes de sedimentação das unidades litológicas sedimentares e metamórficas de baixo grau. Evidenciando a permanente evolução tecnológica no processamento de dados cartográficos, deve referir-se que estas cartas foram as primeiras da série 1:50 000 a serem produzidas integralmente com recurso a software ArcGis. Actualmente, 75% do território nacional continental encontra-se coberto por cartografia geológica publicada na escala 1:50 000 (Fig. 3A) e 50% por cartografia geológica publicada na escala 1:200 000 (Fig. 3B). O território insular encontra-se 100% coberto por cartografia geológica nas escalas 1:25 000 ou 1:50 000 necessitando contudo de actualização, já que a maioria das cartas foi produzida há mais de 30 anos. Das 131 cartas do continente publicadas na escala 1:50 000, 48% foram publicadas antes de 1975, 31% entre 1976 e 1995 e 21% após 1995. Em relação à área do território que não está coberta por cartografia geológica na escala 1:50 000, existem no arquivo do LNEG minutas de levantamentos geológicos realizados na escala 1:25 000, que conjuntamente com as minutas que deram origem às cartas publicadas na escala 1:50 000 totalizam uma cobertura de 90% do território continental à escala 1:25 000. Contudo, parte dos levantamentos geológicos existentes necessitam de trabalhos de actualização, com introdução de novas metodologias, pois foram elaborados há várias décadas. Toda a cartografia geológica produzida pelo LNEG encontra-se presentemente disponível em formato digital ArcGis, podendo ser adquirida neste formato, ou em formato CAD exportado, tanto pelos limites convencionais da divisão cartográfica, como por quaisquer outros limites de áreas específicas, de acordo com as necessidades dos utilizadores.


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Figura 3 – Cartas geológicas de Portugal publicadas na escala 1:50 000 (A) e 1:200 000 (B). Dados fornecidos pela Unidade de Geologia e Cartografia Geológica do Laboratório Nacional de Energia e Geologia.

Desde 2010, a Carta Geológica de Portugal à escala 1:500 000 (edição de 1992) (Fig. 4A) e a Carta Geológica de Portugal à escala 1:1 000 000 (edição de 2010) (Fig. 4B) encontram-se disponíveis para consulta e visualização no geoPortal do LNEG, http://geoportal.lneg.pt/. Neste geoPortal, que se encontra em permanente actualização, é ainda possível consultar os metadados referentes à cartografia geológica de âmbito nacional, bem como um conjunto de bases de dados de diversos temas das geociências. 4. Cartografia Geológica à escala mundial:

OneGeology

O Projecto OneGeology é um projecto inovador, de âmbito mundial, que foi lançado em 2007, como um contributo para o Ano Internacional do Planeta Terra (2008), tendo-se revelado um dos mais valiosos projectos que integraram este evento. Juntou Serviços Geológicos de um número significativode países de

todo o mundo (actualmente 117), entre os quais Portugal, representado pelo LNEG, numa iniciativa comum e ambiciosa de produzir um mapa geológico do mundo em formato digital na escala 1:1 000 000, disponível ao público através da Internet. Na sequência do projecto OneGeology, emergiu a iniciativa OneGeology-Europe com uma finalidade similar, mas restrito ao continente europeu. Envolveu Serviços Geológicos de 20 países europeus e 6 representantes da comunidade de utilizadores de informação geocientífica; contou com o apoio dos EuroGeoSurveys (organização que agrupa todos os Serviços Geológicos da Europa) e foi financiado pelo programa eComtemplus da Comissão Europeia. O objectivo inicial era o de disponibilizar, através da Internet, cartografia geológica e outros dados geológicos à escala 1:1 000 000, de forma gratuita e sem qualquer tipo de restrições, objectivo que foi cumprido no final do ano de 2010. O projecto OneGeology-Europe foi desenhado para permitir a melhoria de metodologias de gestão de dados compartilháveis em rede, fomentar a harmonização da


10 Cartografia Geológica

informação geocientífica entre os diferentes países europeus e aplicar as mais recentes normas, protocolos e especificações no que respeita à partilha de dados

espaciais, em conformidade com a Directiva INSPIRE – INfrastructure for SPatialInfoRmation in Europe, aprovada em 2007 pelo Parlamento Europeu.

Figura 4 – Imagem do geoPortal do LNEG (http://geoportal.lneg.pt/): (A), Carta Geológica de Portugal na escala 1:500 000 (ed., 1992 ©LNEG); (B), Carta Geológica de Portugal na escala 1:1 000 000 (ed. 2010 ©LNEG).

Este projecto permitiu a partilha do conhecimento geológico entre os países europeus participantes e a adopção de uma linguagem comum para descrever os seus dados geológicos. Para assegurar a partilha dos dados de forma harmonizada, foram criadas especificações de dados para os tópicos litologia (Fig. 5), idade, génese e estruturas (falhas e contactos) com uma hierarquização dos termos, respectivas definições e referência à fonte da informação referida. Esta questão não foi pacífica, dado que, de maneira geral, todos os Serviços Geológicos desenvolveram convenções próprias para descrever os seus dados. O Work Package 3 (WP3) do ProjectoOneGeology-Europe,

liderado pelo BGR (Federal Institute for Geosciencesand Natural Resources – Alemanha) teve por missão a definição da especificação para os dados geológicos, que pode ser consultada em http://www.onegeology-europe.eu/ files/doc/D3-1%20-%20Data%20specification.pdf . Este dicionário de dados geológicos foi elaborado tendo em conta a escala do projecto (1:1 000 000). No entanto, foi concebido para poder ser alargado a escalas mais detalhadas, e por conseguinte adaptar-se a dados geológicos de maior resolução. A aplicação deste dicionário de dados assegura, deste modo, que as unidades geológicas sejam descritas de forma harmonizada por todos os países da Europa que participaram no projecto.


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Figura 5 – Especificações de dados litológicos para o projecto OneGeology-Europe.

Os dados ficam armazenados nos servidores das instituições geológicas de cada país participante, onde permanecem sob o seu controle e responsabilidade, podendo ser geridos e actualizados, sempre que as instituições o entenderem, e sendo de imediato as alterações reflectidas no geoportal OneGeology-Europe. A principal vantagem deste modelo adoptado é o carácter descentralizado e dinâmico permitindo aos utilizadores acederem sempre às versões mais actualizadas da informação de cada instituição participante. O projectoOneGeology-Europe, concluído com total êxito em Outubro de 2010, constitui o primeiro passo para a interoperabilidade dos dados geológicos de toda a Europa, que passaram a ficar disponíveis a uma comunidade europeia de utilizadores. Constituem uma base de dados fundamentais para a pesquisa de matérias-primas, gestão dos recursos naturais, preservação do ambiente e mitigação de catástrofes naturais, bem como para o estudo e compreensão das alterações climáticas. Figura 6 – Imagem do geoportal do projecto OneGeology-Europe.

De forma a visualizar, disponibilizar e partilhar dados geológicos espaciais na Europa, à escala 1:1 000 000, foi criado o portal OneGeology-Europe: http://www. onegeology-europe.eu/ (Fig. 6).

5. O papel da cartografia geológica no desenvolvimento da sociedade O aparecimento da maioria dos Serviços Geológicos no mundo foi justificado historicamente pela necessidade de dispor de mapas geológicos do território de


12 Cartografia Geológica

cada país, o que permitia conhecer e valorizar o seu potencial em recursos minerais e energéticos. Em Portugal, no século XIX, as “Comissões Geológicas” tiveram como finalidade principal realizar cartografia geológica para prospecção e avaliação de recursos minerais. Contudo, a sua utilidade foi estendida em pouco tempo a outras áreas da sociedade, nomeadamente à construção civil e às grandes obras públicas de engenharia, à agricultura e ao abastecimento de águas a núcleos populacionais. A necessidade crescente da utilização de mapas geológicos pela generalidade da sociedade, bem como as vantagens económicas inerentes ao seu uso, levou muitos países a investir numa infra-estrutura básica e fundamental para o conhecimento das características geológicas do espaço territorial que integra a sua superfície (Romão, 2010). Foram assim implementados programas de cartografia geológica de base para a produção de mapas geológicos, maioritariamente nas escalas 1:50 000 e 1:200 000 e nomeadamente em Espanha, França, Inglaterra, Alemanha, Estados Unidos da América, entre outros. Nos últimos anos, foram aprovados pelo congresso dos EUA, programas de financiamento para a elaboração de cartografia geológica em todos os seus estados na escala 1:24 000, por forma a cobrir o país na sua totalidade. À escala mundial e no contexto macroeconómico actual, há um número relevante e crescente de sectores de actividade, quer económica quer social, para os quais é imprescindível a existência desta infra-estrutura geológica de base territorial, que tem como suporte o conhecimento do território através dos mapas geológicos (Fig. 7).

Figura 7 – Diagrama ilustrativo das relações entre cartografia geológica e vários sectores da actividade económica.

Entre os sectores da actividade económica que recorrem de forma sistemática à cartografia geológica, destaca-se a área dos recursos minerais, dando-se

ênfase aos estratégicos (críticos) e industriais, dos hidrocarbonetos, dos recursos hidrogeológicos e geotérmicos. De facto, a procura de recursos minerais estratégicos e de hidrocarbonetos foi relançada nos últimos anos, devido ao forte crescimento económico dos países emergentes, em particular, da China, Índia e Brasil. A escassez, os preços elevados e os altos investimentos na procura destes recursos indicam que este sector atravessa um período extremamente positivo a nível mundial, que é marcado por sucessivas cotações em valores máximos das matérias-primas. Salienta-se ainda que, na área das rochas e minerais industriais, há um crescimento sustentado da sua procura a nível mundial (o total da extracção global é de cerca de 25 biliões de toneladas) e que o seu conhecimento e quantificação, bem como o dos recursos hidrogeológicos, requerem a necessidade imprescindível de se dispor de mapas geológicos com informação pormenorizada relativa às características das unidades geológicas, para que se possa implementar uma política correcta para a sua avaliação, exploração, regulação e ordenamento. A geotermia, fonte de energia que utiliza o calor interno da Terra, tem sido utilizada pelo homem desde há mais de um século e a sua procura fortemente incrementada desde que se começou a investir nas fontes de energia alternativas aos combustíveis fósseis. Em todos os tipos de geotermia, a água desempenha um papel fundamental. De facto, a água, em contacto com rochas que se encontram a profundidades não muito elevadas, é aquecida, podendo ser utilizada directamente em actividades domésticas e industriais muito diversas, ou, por outro lado, ser captada sob a forma de vapor para produzir electricidade, ou alimentar centrais eléctricas, neste caso, a profundidades mais elevadas. A definição dos potenciais reservatórios geotérmicos é função das características das formações geológicas, bem como do grau de fracturação das rochas que as constituem, sendo os mapas geológicos essenciais nesta escolha. A crescente ocupação do território por todo o tipo de actividades associadas com o Homem, aumenta, de forma considerável, o número dos seus bens expostos aos processos geológicos activos. Consequentemente, existem cada vez mais perdas económicas e humanas provocadas por catástrofes naturais, tais como: inundações catastróficas, movimentos elementares e em massa de vertentes, erosão hídrica e costeira, expansividade de argilas, actividade sísmica ou vulcânica, entre outras. A partir de cartografia geológica de base e de cartas temáticas derivadas é possível delimitar áreas inadequadas para determinados usos com consequências gravosas para a humanidade. Os mapas geológicos são, assim, essenciais para a


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prevenção e mitigação de riscos naturais, constituindo um elemento pouco dispendioso para um adequado ordenamento do território num planeamento eficaz. A cartografia geológica pode ainda desempenhar um papel de relevo na prevenção contra a propagação de incêndios florestais e no ordenamento e planeamento da floresta, dado que fornece indicações sobre litologias, circulação de água, erosão do solo e das vertentes e uso do solo pelo Homem. Neste domínio e em relação à litologia, podemos referir que alguns litótipos de grande resistência à erosão, como por exemplo cristas de quartzitos, formam barreiras geomorfológicas podendo constituir áreas tampão que são defesas contra a propagação dos fogos. A representação cartográfica de áreas tampão a várias escalas pode ser utilizada pelas autoridades, quer no planeamento florestal, quer em cenários de crise, constituindo instrumentos para um eficaz controlo de incêndios florestais. Muitos investigadores afirmam que as emissões de dióxido carbónico (CO2) contribuem significativamente para o aquecimento global, sendo que três quartos do CO2 de origem antrópica são imputáveis a combustíveis fósseis (petróleo, carvão e gás) utilizados nas centrais térmicas, siderurgias e transportes. Uma das soluções a médio prazo para a resolução deste problema consiste na sequestração geológica de CO2; de facto, o armazenamento deste gás pode ser efectuado em reservatórios já esgotados de petróleo e gás, em camadas de carvão, em aquíferos salinos profundos e cavernas de sal, bem como pela formação de carbonatos a partir do processamento de rochas ultramáficas ou carbonatadas. A escolha de sítios com as condições necessárias para o armazenamento de dióxido de carbono e de outras substâncias, ou resíduos, em espaço subterrâneo, bem como a sua implementação efectiva, requerem elaboração de cartografia geológica detalhada, a várias escalas. Existem ainda outras actividades humanas que provocam um forte impacto no meio físico, nomeadamente contaminação de solos e de aquíferos por lixeiras, efluentes, pesticidas e/ou produtos fitossanitários utilizados essencialmente na agricultura, intervenções no litoral, abandono de minas, entre outros. O impacto destas actividades pode ser mitigado mediante a realização de um eficiente ordenamento territorial, tendo por base os mapas geológicos e outros factores de carácter geoambiental. Também no planeamento agrícola se utilizam mapas geológicos simplificados, para a definição espacial, por exemplo, de áreas vitivinícolas, dado que existe uma clara conexão entre a geologia e a tipicidade dos vinhos. De facto, há uma estreita relação entre as formações geológicas, a topografia, o solo, a água, o microclima e as vinhas; estes factores determinam o

comportamento das águas subterrâneas, bem como o seu escoamento, e vão influenciara alimentação hídrica da videira, que exerce um papel fundamental na maturação das uvas. A utilização de cartografia geológica de qualidade, a várias escalas, é um instrumento necessário e imprescindível na escolha de locais para a construção de obras públicas, em particular as de cariz linear e barragens. Esta cartografia tem reflexos importantes e eficazes no valor económico das obras, uma vez que optimiza os custos do traçado e reduz ao mínimo as zonas constituídas por terrenos instáveis, bem como os seus impactos ambientais. Na sociedade actual, a dinamização lúdica e, mais concretamente, o sector do geoturismo, vão adquirindo importância económica e social cada vez mais relevante. O seu desenvolvimento tem implicado um crescimento da procura de documentos geológicos de natureza cartográfica, nomeadamente mapas simplificados com a representação de Locais de Interesse Geológico (LIGs) ou Geossítios. Alguns destes mapas apresentam elevado interesse didáctico e científico, pois contêm figurações esquemáticas elucidativas da evolução dos processos geológicos presentes nosLIGs, bem como de algumas das suas particularidades. Servem assim de suporte ao conhecimento e compreensão dos elementos e processos responsáveis, quer pela génese, quer pela modelação da paisagem natural. Os Parques Naturais são as áreas de maior procura para este tipo de cartografia. Duas novas disciplinas da geologia têm vindo a desenvolver-se nas últimas décadas e tiram enorme partido da cartografia geológica: trata-se da geomedicina e da geologia forense. A geomedicina está relacionada com o estudo dos efeitos de factores ambientais de natureza geológica não só na saúde pública, mas também em animais e plantas. De facto, elementos como o mercúrio, arsénio, chumbo, etc., e minerais ricos em silicatos e os asbestos, são reconhecidos, desde longa data, como prejudiciais à saúde. Por outro lado, existem elementos como o cálcio, flúor ou magnésio, bem como muitos outros, assim como determinadas lamas, que são utilizados em medicamentos ou como terapêutica para certas doenças, trazendo enormes benefícios para a saúde humana. A geologia forense corresponde à análise detalhada de evidências relacionadas com minerais, solos ou outros materiais, através do uso de técnicas geológicas, que são relevantes para responder a questões do foro judicial. Por exemplo, a presença no local de um crime de determinado tipo de argila ou areia, pode constituir prova sobre o lugar de onde provém o suspeito, dando desta forma pistas sobre a culpabilidade do transgressor.


14 Cartografia Geológica

6. Rendibilidade económica e social da cartografia geológica A mais-valia dos mapas geológicos pode ser ilustrada por benefícios económicos, directos e indirectos, bem como socioeconómicos, podendo apresentar-se muitos e variados exemplos. Como benefício económico directo aponta-se a descoberta de jazidas de recursos energéticos (carvão, petróleo, gás natural e fontes geotérmicas), de minerais metálicos (ouro, prata, cobre, platina, entre outros) e de depósitos de rochas e minerais industriais (argilas, rochas ornamentais, gesso, entre outros). Cita-se, por exemplo, a descoberta do campo aplito-pegmatítico do Barroso-Alvão (Norte de Portugal), efectuada durante a elaboração de levantamentos geológicos para a folha 6C – Cabeceiras de Basto (Noronha & Charoy, 1991). Nesta região, foi reconhecida uma área caracterizada pela abundância de filões ricos em espodumena, com ocorrências de petalite e eucryptite como minerais acessórios, para além de filões com raras ocorrências de lepidolite (Charoy et al., 2001). Este campo filoniano tem vindo a ser explorado e os seus constituintes são usados na indústria da cerâmica. Indirectamente, o uso dos mapas geológicos apresenta relevante e significativa mais-valia sócioeconómica; pelo seu contributo na adopção de decisões ponderadas no ordenamento do território, na preservação do ambiente e na segurança de obras de engenharia. No âmbito da gestão do território, nomeadamente no que se refere à sensibilidade geotécnica, a cartografia geológica e a informação contida nas respectivas notícias explicativas dos mapas publicados, estão na base da elaboração de cartas de risco geotécnico. Apresenta-se, a título de exemplo, o caso do concelho de Vila Franca de Xira, que é um território com elevada pressão urbanística, caracterizado por unidades geomorfológicas e geológicas muito diversas e complexas, constituídas por formações competentes do ponto de vista geotécnico, e outras não competentes, como as aluviões do rio Tejo. Esta diversidade geológica, associada à existência de falhas consideradas activas, tem influência determinante no comportamento dos terrenos e por conseguinte na escolha do tipo de assentamento a usar nas edificações, bem como na identificação de locais propícios a movimentos em massa nas vertentes. No sentido de agilizar e optimizar o planeamento e licenciamento urbano, e a segurança das obras de engenharia, o município de Vila Franca de Xira preparou uma carta de sensibilidade e risco geotécnico, cujo factor base para a sua elaboração foi a cartografia geológica. Passou, assim, a dispor de condições para aferir, de forma célere, o risco inerente à obra em causa e, face à localização, inviabilizar, viabilizar com, ou sem estudo geotécnico associado, ou adequar determinado projecto.

No campo oposto, a ausência de mapas geológicos e, consequentemente, de conhecimentos geológicos de uma dada região, pode levar a uma variedade de efeitos adversos, quer em relação a impactos no ordenamento do seu território, quer devido ao desconhecimento da existência de matérias-primas necessárias ao seu crescimento sustentado. A inexistência, por exemplo, de cartas de neotectónica, onde são representadas as estruturas activas responsáveis pela génese de sismos, pode potenciar um ordenamento do território pouco eficaz, aumentando os danos no caso da ocorrência de um sismo numa estrutura activa não identificada. Na perspectiva de conhecer com exactidão os benefícios relativos à elaboração e utilização de mapas geológicos, foram efectuados, a partir da década de noventa do século XX, estudos de avaliação económica de programas de cartografia geológica de cobertura nacional, que consistiram, na sua maioria, em abordagens essencialmente qualitativas da relação benefício/custo, mas também sobre a rendibilidade económica e social da cartografia geológica. Bernknopf et al. (1993) realizaram este tipo de análise quantitativa, tendo por base um caso concreto, designadamente a elaboração de um mapa na escala 1:100 000 nos Estados Unidos da América (EUA). A metodologia utilizada partiu da aplicação, com maior precisão, de restrições legais sobre certas actividades desenvolvidas no território, apoiadas em informação geológica detalhada sobre esse território. Em particular refere-se o valor dos terrenos de acordo com restrições de índole geológica, ou o custo de obras de mitigação de riscos geológicos na construção de obras de engenharia. A partir das premissas precedentes e tendo em conta o custo de execução da cartografia, a sua rendibilidade foi estimada, numa óptica conservadora, como compreendida entre 210% e 400%. Estudos de custo/benefício nos EUA mostraram que um mapa geológico de base, que reflicta e sintetize os conhecimentos geológicos actuais, reduz em cerca de 35 000€ o valor de cada projecto que envolva o uso do território, desde que este ocorra no interior da área onde foi efectuada a cartografia geológica (Price, 2011). Contudo, como o mesmo mapa geológico pode ser utilizado em vários projectos, o valor mencionado pode ser multiplicado inúmeras vezes, consoante o número de projectos existentes na área coberta por esse mapa. Bhagwat & Ipe (2000) avaliaram quantitativamente o impacto económico que os mapas geológicos na escala 1:24 000 criaram no estado de Kentucky (EUA), estimando uma razão benefício/custo entre 25 a 39, ou seja, foi calculado que o valor económico dos mapas geológicos é 25 a 39 vezes o custo dos levantamentos geológicos elaborados. Mais tarde, Halsing et al. (2004, 2004a) estimaram que os custos de uma carta geológica de base estariam totalmente


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pagos ao fim de 14 anos e, acima dos 12 anos, os benefícios aumentariam de forma exponencial, partindo do pressuposto que a região teria uma taxa constante de desenvolvimento. Na óptica de responder com eficácia às necessidades actuais no campo das geociências e de estimar as maisvalias das cartas geológicas para o desenvolvimento sustentado da sociedade, Ellison & Calow (1996) calcularam que os mapas geológicos do Reino Unido, considerando vários sectores de actividade económica e social, traziam um benefício económico anual de

aproximadamente 27 milhões de euros para o país (Quadro I). Este estudo incluíu ainda exemplos de casos concretos de utilização da informação geológica de natureza cartográfica para a planificação urbana e exploração de areias, que proporcionaram benefícios da ordem de 3,3 a 7,2 milhões de euros anuais. Para além disso, foi estimado que o British Geological Survey (organismo inglês responsável pela produção de cartas geológicas) contribuiu com cerca de 5 a 8% do seu valor para o total da produção nacional (Tym & Partners, 2003).

Quadro I – Síntese de benefícios económicos e sociais das Cartas Geológicas no Reino Unido, por sectores de actividade (BGS, 1996).

Sectores de Actividade

Tipo de benefício Saúde

Minerais industriais

Ambiente

Financeiro

Benefício anual (€ Milhões)

x

x

3,0

Aterros sanitários

x

x

0,6

Avaliação ambiental

x

x

0,3

Planeamento local e regional

x

1,0

Gestão do litoral

x

0,3

Gestão hidráulica

x

1,0

x

0,4

Gestão hidrogeológica

x

x

6,4

x

5,9

Seguros e tramitações

x

3,5

Educação

x

0,3

Investigação académica

x

Hidrocarbonetos

x

2,3

Carvão

x

0,3

Construção de estradas x

Construção, excepto estradas

Saúde

x

Conservação

1,7 x x

Turismo e lazer Agricultura

x

x

Floresta

x

x

TOTAL

Na vizinha Espanha, com o objectivo de avaliar o plano de cartografia geológica Magna (MAGNA 50 – Mapa Geológico de España à escala 1:50 000-IGME – Instituto Geológico y Minero de España), que completou a cobertura total do país, elaboraram-se questionários e inquéritos detalhados a utilizadores dos mapas

27,0

geológicos. Concluiu-se que a cartografia geológica é utilizada em quase todos os sectores de actividade económica e em algumas áreas sociais.De facto, o uso da informação geológica contida nos referidos mapas permite a obtenção de benefícios consideráveis de natureza diversificada. A partir de cálculos empíricos


16 Cartografia Geológica

quantitativos, foi estimado que o valor económico da implementação do programa de cartografia geológica acima mencionado, representou um acréscimo para a economia compreendido entre 10,35 e 27,54 vezes os seus custos. De facto, foi estimado para o plano Magna uma razão custo/benefício média de 18, isto é, para um investimento de 122 000€ foi produzida uma poupança de 2 200 000€ na economia espanhola até ao ano de 2004 (Rodrigues, 2005; García-Cortés et al., 2005). Em Portugal, a elaboração de mapas geológicos a várias escalas é efectuada pelo LNEG, sucessor do Instituto Geológico e Mineiro (IGM), que incorporou os Serviços Geológicos de Portugal. Não são conhecidos, até ao momento, estudos sobre a rendibilidade da cartografia geológica em Portugal. Contudo, nos últimos anos, verifica-se um aumento da procura de mapas geológicos, tanto em papel, como em formato digital,por parte de investigadores, engenheiros, geólogos, técnicos de planeamento e urbanismo, para alémdo público em geral. O seu interesse centrou-se, em particular, naaquisição de mapas de maior pormenor, levantados à escala 1:25000. 7. Conclusões e carta geológica do futuro A cartografia geológica moderna, disponibilizada em formato digital, é hoje em dia um instrumento durável e indispensável para o desenvolvimento social e económico de um país. É importante compreender que uma carta geológica de uma determinada zona geográfica, em virtude de descrever com precisão a infra-estrutura do subsolo, corresponde a uma verdadeira síntese de conhecimentos geológicos, sobre a qual se podem apoiar políticas de energia, de gestão de recursos (água, rochas industriais, minerais, entre outros), de prevenção de riscos naturais, de ambiente e de ordenamento do território. A cartografia geológica, ao ser utilizada em quase todos os sectores de actividade económica, proporciona, na maioria das vezes, consideráveis ganhos económicos, sociais e muitas vezes ambientais. Acresce que os diversos estudos qualitativos e quantitativos que têm sido elaborados em diversos países, para a avaliação da rendibilidade económica e social de programas de cartografia geológica de âmbito nacional, apontam para relações benefícios/custos relativamente elevadas, que se torna ainda mais acentuada à medida que o tempo decorre. O desenvolvimento de programas de cartografia geológica a 3D, ou seja, a representação cartográfica de unidades geológicas, quer à superfície quer no subsolo, integrando dados de natureza hidrogeológica, geotécnica, geofísica, geoquímica, entre outros, tem revelância crescente nos diversos sectores de actividade,

em particular no progresso do conhecimento geocientífico em áreas densamente povoadas que necessitam do saber geológico entre os 0 e 100m de profundidade, bem como no seu uso detalhado para a exploração de jazidas de hidrocarbonetos e minerais. De facto, as cartas geológicas do futuro constituem bancos de dados georreferenciados, interoperáveis e normalizados, que devem estar em permanente actualização. Integram numerosos dados de diferentes disciplinas e fazem apelo à digitalização e a técnicas cada vez mais sofisticadas de modelização para representação a 3D do espaço subterrâneo. Quando se pretendem elaborar modelos preditivos deve-se introduzir nas cartas a evolução temporal, produzindo-se cartas 4D. Actualmente, a elaboração de cartas geológicas requer cada vez mais o uso de tecnologias avançadas, como a detecção remota de alta resolução espacial e espectral, e a geofísíca aerotransportada através de magnetometria e radiometria espectral. Estas ferramentas e procedimentos sofisticadossão particularmente úteis em países ainda pouco desenvolvidos, cujo território é de difícil acesso, para a elaboração de cartografia geológica a pequena escala e abordagens ao conhecimento das principais unidades geológicas que constituem o seu subsolo. Agradecimentos Agradece-se à Unidade de Geologia e Cartografia Geológica do Laboratório Nacional de Energia e Geologia os dados disponibilizados, ao colega Daniel Metodiev a ajuda na preparação da Figura 1 e à comissão científica da Geonovas a leitura crítica do manuscrito eas sugestões apresentadas. Bibliografia Bernknopf, R. L.;Brookshire, D. S.;Soller, D. R.;McKee, M. J.;Sutter, J. F.;Matti, J. C. & Campbell, R. H. (2006) - The Societal Value of Geologic Maps. Reviews of Studies on the Economic Evaluation of Geologic Maps in the United States, GSJ Interim Report Nº. 37, Geological Survey of Japan, AIST, 5-58. Bhagwat, S. B. & Ipe, V. C. (2000) – The economic benefits of detailed geologic mapping to Kentucky. Illinois State Geological Survey Special Report 3, 39 p. Charoy, B.;Noronha, F. & Lima, C. (2001) – SpodumenePetalite-Eucryptite: mutual relationships and alteration style in pegmatite-aplite dykes from Northern Portugal. Canadian Mineralogist, 30: 639-651. Ellison, R. A. & Calow, R. (1996) – The economic evaluation of BGS geological mapping in the United Kingdoom. British Geological Survey, unpublished report, 28 p.


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GEONOVAS N.º 25: 19 a 25, 2012 19

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Alguns aspectos da geoestratégia global do lítio O caso de Portugal Helena Viegas1a, Luís Martins2 & Daniel de Oliveira1b 1 – Laboratório Nacional de Energia e Geologia – Estrada da Portela, Bairro do Zambujal, Apartado 7586, 2611-901 Amadora. a – helena.santana@lneg.pt; b – daniel.oliveira@lneg.pt 2 – Direcção Geral de Energia e Geologia – Av. 5 de Outubro, nº 87, 1069-039 Lisboa. luis.martins@dgge.pt

Resumo O lítio é um metal com uma multiplicidade de aplicações numa grande diversidade de indústrias. Utiliza-se na forma metálica, de diversos compostos químicos ou de concentrado mineral, em sectores como as indústrias vidreira, cerâmica, farmacêutica, electrónica, agro-química, baterias, entre outras. O crescente consumo a nível global tem sido dominado pelas indústrias cerâmica e vidreira. Contudo, o desenvolvimento tecnológico dos veículos eléctricos, a implementação no mercado e as previsões de crescimento global deste sector, fazem prever um significativo crescimento na procura de lítio, já que é a base das baterias utilizadas nestes veículos. Deste modo, os projectos mineiros de lítio proliferam por todo o globo, sobretudo em depósitos do tipo salmoura e pegmatitos. Em Portugal, os recursos de Li são do tipo pegmatito e têm sido explorados conjuntamente com os feldspatos, para utilização na indústria cerâmica. Devido ao potencial existente em Portugal neste tipo de recursos, é necessária a aplicação de uma nova metodologia que contribua para a maximização do valor do recurso pegmatito e para avaliar a viabilidade de produção de carbonato de Li. Palavras-chave: Lítio; valorização de pegmatitos; veículos eléctricos. Abstract

Lithium is a metal with a wide range of applications in very different industries. It is used in the metallic form or as several chemical compounds (carbonate, hydroxide, butyl) or even as different mineral concentrates. Due to its physic and chemical properties has such different applications as ceramics, glass, several types of lithium batteries, pharmaceutical, agrochemical, amongst others. The lithium consumption has been grown globally during the last decade and the demand has been specially driven by ceramics and glass industries. However, it is expected a quite significant growth in the demand, driven to the continuous growth of the electric and hybrid electric market vehicles, based on Li batteries technology, expected during the coming years. This forecast scenario in the global demand and consumption of lithium has been responsible for the development of mining projects worldwide, mainly in continental brines and pegmatite deposits. The lithium resources in Portugal are mainly related with pegmatitic and aplopegmatitic rocks and have been exploited together with feldspars to be used in the ceramic industry. Due to the mineral potential that Portugal has in this type of mineral resources, there is a need to put in place a new mining approach in the whole added value chain which may be able to maximize the value of the pegmatitic and aplopegmatitic resources and evaluate the feasibility to produce lithium carbonate. Key words: Lithium; pegmatites valorization; electric vehicles.

Introdução O lítio (Li) é um metal alcalino, o mais leve da tabela periódica, não existe na natureza na forma livre, possui um elevado calor específico e um elevado potencial electroquímico. As suas propriedades, as diferentes

possibilidades de ocorrência e os elementos a que se pode associar permitem-lhe grande diversidade de aplicações. Pode ser utilizado directamente na forma de concentrado mineral, metal ou de diversos produtos químicos (carbonato, hidróxido) que se podem obter a partir das salmouras ou dos minerais de lítio (Fig. 1).


20 Alguns Aspectos da Geoestratégia Global do Lítio

tradicionalmente consumidores desta matéria-prima. Note-se, contudo, o consumo crescente no sector das baterias, que atinge actualmente 23% do consumo global (Fig. 5).

Figura 3 – Produção Mundial de Lítio por país, 2000-2009 e Figura 1 – Principais aplicações dos produtos de Li mais comuns

(t LCE) (adapt. Baylis, 2010).

(adapt. Engel-Bader, 2010).

A produção e a cotação de lítio têm vindo a aumentar na última década, tendo-se registado um aumento na produção proveniente de salmouras e de concentrados minerais para uso directo, bem como na produção de carbonato e hidróxido de Li (Fig. 2). A cotação da tonelada de LCE (lithium carbonate equivalent) sofreu um decréscimo a partir de 2009 devido à conjuntura financeira global pouco favorável, tendo recuperado para valores de cerca de 6 000 US$ em Julho deste ano, sendo expectável que este valor não venha a sofrer proximamente alterações significativas (Talbot, 2011). Refira-se, contudo, que a cotação do lítio é essencialmente baseada em contratos de longo prazo estabelecidos entre o produtor e o comprador.

Figura 4 – Consumo Mundial de Lítio por sector, 2000-2009 (t LCE) (adapt. Baylis, 2010).

Figura 5 – Consumo Mundial de Lítio actual e por sector em %, (USGS, 2011).

Figura 2 – Evolução da produção mundial de lítio e da cotação do carbonato de lítio, na última década (adapt. O’Keefe et al., 2009).

Essa produção foi dominada pelo Chile, Austrália e Argentina, com uma contribuição relevante dos EUA e da China, sendo de destacar o aumento gradual da produção deste último país, para a qual ainda contribuíram outros, nos quais se inclui Portugal (Fig. 3). A produção da última década destinou-se a diversos usos industriais (Fig. 4), entre os quais se destacam a indústria cerâmica e do vidro, que são os sectores

Quando analisado o cenário das previsões do consumo a curto prazo apenas se prevêem aumentos muito modestos (Fig. 6), enquanto que para uma análise a médio prazo o cenário altera-se significativamente (Fig. 7). A previsão de crescimento na procura global de Li a médio prazo é induzida pela também crescente implementação dos veículos eléctricos no mercado (Fig. 8). O analista David Talbot considera que o valor máximo apresentado na figura 8 pode mesmo ser bastante superior e atingir uma procura de 240 000 a 270 000 t LCE por ano. A previsão do forte crescimento do consumo de Li a nível mundial levou a que este metal passasse a ser considerado como uma matéria-prima crítica nos EUA (Committee on Critical Mineral Impacts on the U.S. Economy, 2008), enquanto na UE se encontra entre o grupo dos 41 recursos minerais que foram seleccio-


Helena Viegas, Luís Martins, Daniel Oliveira 21

nados pelo grupo de trabalho Ad-Hoc, no âmbito da Iniciativa Matérias-Primas, para identificar quais os recursos mais críticos para a sua indústria (Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials, 2010). Este novo contexto global do mercado do Li incentivou à proliferação de projectos mineiros para prospecção e exploração deste recurso um pouco por todo o globo.

Figura 8 – Previsões da procura global de Li a médio prazo, induzido pelo desenvolvimento do sector dos veículos eléctricos (adapt. Engel-Bader, 2010).

Os recursos e as reservas mundiais de Li

Figura 6 – Previsões do consumo mundial de Li a curto prazo (Baylis, 2010).

Figura 7 – Previsões da procura global de Li a médio prazo (Anderson, 2011).

Os principais depósitos mundiais de Li são as salmouras, cujas principais ocorrências se localizam na faixa litinífera da América do Sul (Chile, Bolívia e Argentina), onde se localizam os bem conhecidos salares de Atacama, Uyuni e Hombre Muerto, respectivamente; os pegmatitos litiníferos, dos quais se destacam as ocorrências do Brasil e Austrália; e, menos comuns, alguns depósitos sedimentares aos quais se encontra associada actividade hidrotermal, como as ocorrências de hectorite nos EUA e de jadarite, no Vale de Jadar, na Sérvia, sendo que este último detém importantes reservas de Li (Fig. 9). Entre os tipos de depósito de lítio encontram-se ainda as salmouras associadas a campos geotérmicos e as salmouras associadas a depósitos de hidrocarbonetos (Brown, 2010). Os minerais de lítio mais comuns são a espodumena, a petalite, a lepidolite, a ambligonite, a eucriptite, a montebrasite, a zinnvaldite, a hectorite e a jadarite.

Figura 9 – Distribuição das principais ocorrências mundiais de Li, por tipo de depósito.


22 Alguns Aspectos da Geoestratégia Global do Lítio

Os salares têm teores em Li que variam entre 0,02 – 0,14%, os depósitos pegmatíticos e aplitopegmatíticos têm teores entre 0,59 – 1,59%, a hectorite tem teores de cerca de 0,27% e a jadarite de 0,096% (Gruber & Medina, 2010). A distribuição das reservas mundiais, por tipo de depósito, pode ser observada na figura 10, onde se torna evidente que, mesmo podendo existir oscilações nestes valores consoante os autores, os salares são claramente dominantes.

Figura 12 – Principais diferenças entre os depósitos de Li do tipo salmoura e do tipo pegmatito e entre os projectos mineiros associados à sua exploração.

O caso de Portugal

Figura 10 – Reservas mundiais de Li por tipo de depósito (Metal Bulletin Research, 2011).

Os dados publicados relativos à distribuição das reservas mundiais de Li são algo díspares, situação que resulta de diversos factores, entre os quais a utilização de diferentes fontes de informação e o conceito de “reservas” para os diferentes autores. Veja-se, a título de exemplo, a disparidade entre os dados publicados por Evans (2008) e pela MRI (Fig. 11).

Figura 11 – Distribuição das reservas mundiais de Li segundo diferentes autores (Abell, 2008).

Devido à sua significativa diferença em termos de génese e de contexto geológico, os principais tipos de depósitos de Li, salares e pegmatitos, apresentam diferenças significativas segundo diversos aspectos. A figura 12 sintetiza algumas dessas diferenças.

O contexto geológico de Portugal confere-lhe um considerável potencial em mineralizações de lítio, associadas a depósitos do tipo pegmatito, aplitopegmatito e a alguns filões quartzosos, com excepção do jazigo de Argemela, cuja mineralização de Li (ambligonite) se encontra associada a filões e ao granito de Argemela (Ferraz et al., 2010). As mineralizações pegmatíticas e aplitopegmatíticas relacionam-se geneticamente com magmas graníticos mais diferenciados, predominantemente granitos Hercínicos do tipo S (largamente contaminados por materiais resultantes da fusão de metassedimentos crustais). Formam-se a partir de resíduos aplíticos, pegmatíticos e hidrotermais que resultam da fase tardia de consolidação do tipo de magmas já referido. Este tipo de granitos encontra-se bem representado no norte e centro de Portugal, aflorando aí em grandes extensões. Em termos morfológicos correspondem, maioritariamente, a filões e bolsadas intragraníticas ou por vezes encaixados nas formações metassedimentares. Os campos de pegmatitos litiníferos portugueses de maior potencial (Fig. 13), à luz do conhecimento actual, localizam-se em: - Serra d’Arga, filões radiais perigraníticos, filões pegmatóides peraluminosos sódicos intragraníticos, soleiras pegmatóides peraluminosas potássicas litiníferas exograníticas com petalite, espodumena e ambligonite, soleiras pegmatóides peraluminosas sodalíticas exograníticas com espodumena, ambligonite e elbaíte e filões pegmatíticos hiperaluminosos lítico-potássicos exograníticos distais com lepidolite, elbaíte e ambligonite; - Covas do Barroso, filões aplitopegmatíticos intrusivos nas formações metassedimentares com espodumena, ambligonite, petalite, eucriptite e lepidolite;


Helena Viegas, Luís Martins, Daniel Oliveira 23

- Escalhão – Barca d’Alva, filões aplitopegmatíticos intrusivos nas formações metassedimentares com ambligonite, lepidolite e espodumena; - Massueime, filões aplitopegmatíticos endo e exograníticos com ambligonite, (lepidolite) e cassiterite; - Gonçalo – Seixo Amarelo, soleiras predominantemente intragraníticas com lepidolite, ambligonite e petalite e outros minerais litiníferos; - Mangualde, bolsadas pegmatíticas intragraníticas com litiofilite; - Gouveia, soleiras aplitopegmatíticas intragraníticas com ambligonite e lepidolite; - Segura, filões aplitopegmatíticos, encaixados nos metassedimentos, com cassiterite, lepidolite e fosfatos do tipo ambligonite-montebrasite.

Figura 13 – Localização dos principais campos pegmatíticos litiníferos portugueses.

Embora com menor relevância, são ainda dignas de referência outras ocorrências como no Picoto (Montalegre), em Vidago e na Rebordosa (Farinha Ramos, 2000). Pese embora o potencial em minérios de Li de muitos pegmatitos e aplitopegmatitos em Portugal, estes depósitos minerais têm sido tradicionalmente explorados sobretudo para a produção de feldspato e quartzo, sem que sejam produzidos concentrados de minérios de Li. Os minérios de Li existentes e explorados nos pegmatitos e aplitopegmatitos em Portugal têm sido tradicionalmente comercializados misturados nos concentrados de feldspato e destinados, essencialmente, à indústria cerâmica ou das tintas. Ainda assim, este mercado sempre se afigurou como promissor, o que motivou o então Instituto Geológico e Mineiro a desenvolver nos anos 90 uma campanha de prospecção e pesquisa na região do Barroso – Alvão (importante campo litinífero em Portugal) com o

objectivo de valorizar os filões aplitopegmatíticos mineralizados em espodumena (Farinha, 1998). Para esta campanha foram seleccionadas três estruturas aplitopegmatíticas com espodumena visível: Alijó, Veral e Adagói. Os resultados foram francamente promissores, destacando-se os campos de Alijó e Adagói, para os quais foram calculadas reservas de 402 801 toneladas métricas com teores ponderados de 1,40% LiO2, de 3,45% Na2O, de 2,21% K2O e de 0,71% Fe, e de 108 092 toneladas métricas com teores ponderados de 1,05% LiO2, de 3,98% Na2O, de 3,2% K2O e de 0,6% Fe, respectivamente (Farinha & Lima, 2000). Os três campos encontram-se actualmente concessionados a empresas mineiras ou em regime de contrato de prospecção e pesquisa. Este é, aliás, um excelente exemplo do papel que uma instituição do tipo “Serviços Geológicos” deve assumir na promoção e valorização dos seus recursos minerais, com o subsequente impacto positivo na dinamização da indústria extractiva e transferência de conhecimento para o sector empresarial. Em conformidade com a legislação mineira em vigor em Portugal, os recursos minerais existentes nos pegmatitos e aplitopegmatitos enquadram-se nos recursos minerais do domínio público (D.L.90/90), pelo que as empresas que pretendam desenvolver prospecção deste tipo de recursos deverão assinar um contrato de prospecção e Pesquisa com o Estado Português, representado para o efeito pela entidade com tutela deste domínio. Esse contrato, com a duração máxima de 5 anos, prevê que seja implementado um plano de trabalhos e de investimentos e vir a resultar na obtenção de uma concessão de exploração, caso os resultados da prospecção e pesquisa venham a demonstrar a viabilidade económica do projecto. Considera-se ainda relevante referir que os pegmatitos e aplitopegmatitos litiníferos em Portugal foram e continuam a ser também alvo de numerosos estudos de investigação, desenvolvidos por várias instituições universitárias, encontrando-se muito bem conhecidos do ponto de vista geoquímico, petrográfico e mineralógico, pelo menos no que respeita à sua parte aflorante. Impacto do mercado global na situação de Portugal. O que urge mudar À semelhança do que se verificou à escala global, também em Portugal se registou um aumento da produção de pegmatitos com lítio, na última década (Fig. 14). A conjugação de vários factores, entre os quais o contexto global favorável do mercado para o Li e outros potenciais recursos existentes nos pegmatitos, o contexto geológico favorável à ocorrência de


24 Alguns Aspectos da Geoestratégia Global do Lítio

pegmatitos litiníferos e a ocorrência de um número considerável de campos pegmatíticos já conhecidos, fazem com que o futuro da exploração deste tipo de recursos em Portugal seja promissora.

Figura 14 – Evolução da produção de pegmatitos com Li na última década, em Portugal (DGEG, 2010).

O recurso pegmatito, com potencial para aproveitamento de quartzo, feldspato, quartzo (incluindo o quartzo de pureza óptica), granadas, micas, terras raras, nióbio, tântalo, estanho e lítio, onde todos os seus componentes mineralógicos são susceptíveis de ser valorizados, colocam-no numa situação de excelência no contexto mineiro, permitindo uma valorização total do recurso com produção zero de resíduos. Do grupo das 14 matérias-primas actualmente consideradas críticas para a UE, 5 ocorrem em pegmatitos: terras raras, nióbio, tântalo, berílio e fluorite. Assim, o futuro da exploração dos recursos pegmatíticos e aplitopegmatíticos em Portugal necessita claramente de uma nova abordagem nas fases de prospecção, extracção e beneficiação, tal como uma nova logística na gestão e aproveitamento do recurso, que passe por uma estratégia de caracterização mineralógica, geoquímica e de avaliação de reservas do recurso total, de modo a assegurar a maximização de valor de todo o recurso pegmatítico. Será necessário aplicar metodologias que são utilizadas normalmente pelo sector dos recursos metálicos, em detrimento das que tradicionalmente têm sido utilizadas e características dos recursos minerais não metálicos, para que se possa proceder a um melhor reconhecimento do recurso em profundidade, fazer uma avaliação de reservas mais rigorosa e um planeamento mais sustentável das explorações. O futuro da extracção e processamento terá que garantir ainda práticas de responsabilidade social e ambiental, onde se inclua a recuperação ambiental e restituição da área explorada à sociedade, para outras utilizações, dando cumprimento à legislação em vigor. Refira-se que as duas principais empresas que operam actualmente em Portugal neste tipo de depósitos já demonstraram vontade em alterar a abordagem tradicional e começar a implementar as novas metodologias que se impõem para este sub-sector dos recursos minerais.

Constrangimentos à produção de carbonato e/ou hidróxido de Li em Portugal A produção de carbonato e/ou hidróxido de Li em Portugal só poderá ser encarada numa perspectiva de viabilidade à escala do país e não de cada projecto mineiro individual. Para o efeito é necessário proceder a uma análise rigorosa das reservas existentes e da capacidade de produção de concentrados minerais de Li por parte dos projectos em curso. Um factor igualmente determinante num estudo de viabilidade de produção de carbonato ou hidróxido de Li é o custo da energia, já que se trata de um processo de elevadíssimo consumo energético. Esta abordagem abre oportunidades para constituição de clusters que englobem toda a cadeia de valor acrescentado do recurso primário e reciclagem, tendo também em consideração a possibilidade de introduzir recursos secundários nos processos.

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ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

GEONOVAS N.º 25: 27 a 33, 2012 27

Geotermia de muito baixa entalpia Razões e vantagens do seu aproveitamento Pedro Ribeiro Madureira1 & Pedro Antunes2 1 – GeoplanoTechnic- Zona Industrial de Casais da Serra, Lote 10, 2665-305 – Milharado – Portugal. pmadureira@geoplano.pt 2 - Paseo Alameda de Osuna, nº 50M, 3B – 28042 – Madrid – Espanha. pantunes1973@gmail.com

Resumo A geotermia de muito baixa entalpia aproveita a estabilidade térmica do terreno para reduzir os diferenciais de temperatura a vencer pelos sistemas de climatização, em ambos os sentidos: refrigeração e calefação. Não estando a sua aplicação restrita a ambientes geotérmicos especiais e sendo de fácil aplicação (podendo a instalação tirar partido da construção – fundações termoativas), constitui opção apetecível no contexto das energias renováveis, podendo funcionar em conjunto com outros sistemas. O enquadramento regulamentar atual (níveis de emissões de CO2 e eficiência térmica) favorece e estimula a utilização de fontes de energia limpas e renováveis, onde a geotermia se insere. A Geologia e a Geotecnia têm um papel fundamental a desempenhar, quer na caracterização dos terrenos com vista ao dimensionamento dos dispositivos geotérmicos, quer no planeamento da prospecção geotécnica e sensibilização dos donos de obra para as suas vantagens. Palavras-chave: Geotermia de muito baixa entalpia; energia renovável; sustentabilidade. Abstract

Very low enthalpy geothermal energy takes advantage on soil thermic stability in order to reduce the differences of temperature with which air conditioning and water-warming devices have to deal when operating. Geothermal resources are not only restricted to special geologic environments, therefore they can be – and should be – considered as a valuable option among other sustainable ways of producing energy. Nowadays regulation (as far as CO2 emissions and building thermic efficiency) encourages the use of clean and renewable energy sources. Geology and Geotechnical Engineering have a major role to play, in planning survey activities and in awareness of Promoters about the advantages of very low enthalpy geothermal energy. Key-words: Very low enthalpy geothermal energy; renewable energy; sustainability

1. Introdução O aproveitamento das energias renováveis representa um dos maiores desafios que as sociedades enfrentam no que toca à sustentabilidade do planeta, tanto na procura da redução das emissões de CO2 e outros componentes poluentes para a atmosfera, como na diminuição da dependência das fontes energéticas não renováveis (petróleo, gás, etc). O presente texto pretende chamar a atenção para o potencial da energia geotérmica de muito baixa entalpia, designadamente, das bombas de calor, na contribuição para uma redução

de emissões de CO2 e para menor dependência das fontes de energia tradicionais, não renováveis. Quando se fala de energias renováveis referem-se, muitas vezes, as energias solar esolar térmica, eólica, hídrica, biomassa, etc. Não sendo comum a referência à energia geotérmica, devendo-se o facto à ideia redutora, ainda que compreensível, de que o seu aproveitamento está associado, exclusivamente, a regiões vulcânicas e a fenómenos hidrotermais e, por isso, restringido a áreas geográficas determinadas. Sendo certo que nestas regiões a geotermia apresenta maior potencial qualitativo e quantitativo de aproveitamento


28 Geotermia de muito Baixa Entalpia

energético, é, contudo, possível a sua utilização em zonas sem qualquer anomalia térmica. De facto, a temperatura do subsolo a pouca profundidade, pode ser aproveitada economicamente, não obstante o pequeno diferencial que apresente em relação à atmosfera. Esta realidade, associada ao aperfeiçoamento das técnicas de aproveitamento e à possibilidade de este se poder executar em praticamente qualquer localização geográfica e comprometendo áreas relativamente reduzidas, vem promover cada vez mais os sistemas energéticos geotérmicos de muito baixa entalpia. Por ser renovável, de fácil aplicação e pela rapidez e economia que representa na respectiva instalação, julgamos ser de toda a pertinência a referência e divulgação, por meio do presente texto, da energia geotérmica de muito baixa entalpia.

baixa entalpia assenta no facto de, a partir de determinada profundidade, a temperatura do subsolo até cerca dos 200m de profundidadeserpraticamente constante durante todo o ano, não sofrendo interferências do exterior. De facto, a partir de determinada profundidade (aproximadamente 15m), a temperatura no subsolo mantém-se praticamente constante ao longo do ano, como ilustra o gráfico seguinte (Fig. 1).

2. Noções de geotermia A geotermia é utilizada desde sempre. O Homem primitivo utilizava grutas, não só pela proteção que lhe ofereciam dos predadores, mas também pelas suas temperaturas mais ou menos constantes (frescas no Verão e quentes no Inverno) relativamente ao meio exterior. A energia geotérmica é, por definição, a energia armazenada sob a forma de calor na superfície da terra (definição oficial alemã contida na Norma VDI 4640, adoptada pelo Conselho Europeu de Energia Geotérmica). Atualmente a geotermia está dividida em quatro categorias (Llopis Trillo & Rodrigo Angulo, 2008): - Alta temperatura (superior a 150º) – uma temperatura superior a 150º permite transformar directamente o vapor de água em energia eléctrica. - Temperatura média (entre 90º e 150º) – permite produzir energia eléctrica utilizando um fluido de intercâmbio que alimenta as centrais. - Baixa temperatura (entre 30º e 90º) – o seu conteúdo em calor é insuficiente para produzir energia eléctrica, mas é adequado para a calefação de edifícios e em determinados processo industriais e agrícolas. - Muito baixa temperatura (inferior a 30º) – pode ser utilizado em calefação e climatização, necessitando de empregar bombas de calor. A geotermia é uma fonte inesgotável de energia, permanente durante os 365 dias do ano, 24h por dia, sendo esta uma vantagem, relativamente a outros sistemas energéticos, uma vez que não está dependente da influência das condições meteorológicas (sol, vento, etc.). O princípio fundamental da geotermia de muito

Figura 1 – Gráfico de comportamento de Temperaturas vs Profundidades (http://www.filterclean.co.uk).

Este comportamento térmico estável do solo é uma característica que pode ser aproveitada em diversas aplicações, sendo uma das mais comuns o aproveitamento através da utilização de bombas de calor geotérmicas para a climatização de edifícios e águas pluviais. O princípio é simples: com uma temperatura de 16º a 21º no subsolo (valores frequentes em Portugal – ver figura 2) no inverno o solo está em regra mais quente que a atmosfera e no verão, pelo contrário, encontra-se mais frio. Assim, será apenas necessário um sistema que proporcione um intercambio térmico que, tirando partido deste facto, aqueça no Inverno e arrefeça no Verão. Este objetivo é conseguido, através das bombas de calor geotérmico, com esforço muito menor do que o necessário num sistema convencional, dada a pequena diferença entre a temperatura do solo e a temperatura considerada de conforto, particularmente no caso de climatização e de águas quentes sanitárias. Conseguem-se rendimentos de 4 a 5 unidades de energia obtida por uma unidade de energia usada no processo.


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Figura 4 – Esquema de sistema vertical em edifício residencial/ /escritórios (www.energuia.com).

Figura 2 – Mapa Geotérmico da Europa

2. Sistemas de intercâmbio horizontais – sistemas de laço ou em espiral, em que as sondas geotérmicas estão enterradas a pouca profundidade (em geral na ordem de 1,0m a 2,0m). Normalmente ocupam maior área superficial (Fig. 5, 6 e 7).

(http://www.egec.org/).

Existem vários tipos desistemas de captura e libertação da energia geotérmica contida no subsolo: 1. Sistemas de intercâmbio verticais – sistemas executados mediante determinada quantidade de perfurações verticais, sendo as sondas geotérmicas instaladas em profundidade no interior desses furos (em regra entre os 80,0m e os 150,0m, variando a quantidade e profundidade dos furos em função dos objectivos do projecto e do local da implantação) (Fig. 3 e 4).

Figura 5 – Esquema de sistema horizontal em laço aplicado a moradia (http://www.hemeraenergy.com).

Figura 3 – Esquema de sistema vertical em moradia

Figura 6 – Imagem de instalação horizontal em laço

(www.12limited.co.uk).

(http://resourcerobin.com).


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térmica. Os tubos, ou sondas, são cheios com um fluido próprio (normalmente água glicolada), ligados às bombas de calor e, daí, distribuídos para os diversos locais a climatizar. O trabalho da bomba de calor consiste em transformar a temperatura do fluido em mais calor ou em mais frio, consoante a estação do ano em que nos encontremos.

Figura 7 – Imagem de instalação horizontal em espiral (heatpumpathome.blogspot.com).

3. Fundações termoativas – trata-se de aproveitar qualquer tipo de estrutura que vá ser implantada/enterrada no subsolo para colocar sondas geotérmicas e realizar o aproveitamento, permitindo a minimização de custos através da rentabilização energética dessas estruturas (podem ser intercâmbios horizontais como lajes de ensoleiramento, ou verticais no caso das estacas, microestacas, paredes moldadas, muros de contenção, etc.) (Fig. 8 e 9).

Figura 9 – Pormenor de maciços de encabeçamento de estacas de fundação onde foram instaladas sondas geotérmicas (www.domusweb.it).

3. O papel da geologia Em qualquer aproveitamento geotérmico o papel da Geologia é fundamental, já que para o dimensionamento da instalação é crucial uma correcta interpretação geológica a diversos níveis e nas suas mais variadas vertentes, como por exemplo: - Litológica – a condutibilidade térmica depende do tipo de rocha (ígnea, sedimentar ou metamórfica), dos minerais que a constituem e, também, da estrutura ou forma do cristal. O correcto reconhecimento das litologias envolvidas é fundamental pois é a estas que serão atribuídos os valores de condutibilidade térmica. Uma má análise deste parâmetro pode levar ao sobre ou sub-dimensionamento da instalação, tornando-a muito cara ou ineficaz.

Figuras 8 – Aplicação de sondas geotérmicas em armadura de estaca de fundação (www.tunnels.mottmac.com).

De forma simplificada, o que se faz em qualquer destes sistemas é introduzir um conjunto de tubos de PEAD ou PVC de alta resistência (sondas geotérmicas) no interior de perfurações de diâmetro e profundidade determinados. Estes furos são, depois, em regra, preenchidos com calda de cimento termicamente tratada para obtenção de máxima condutibilidade

- Hidrogeológica – é fundamental para o dimensionamento de qualquer sistema geotérmico, pois na maioria dos casos é um directo interveniente, existindo, para além disso, alguma correspondência entre os princípios e propriedades que regem estas duas geociências. Ainda neste âmbito, importa destacar a importância do conhecimento hidrogeológico do local em estudo, principalmente nos sistemas verticais, uma vez que as profundidades de perfuração aumentam o risco de se intercetarem aquíferos e/ou aquitardos,


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havendo o risco de conetar diferentes reservas ao atravessar distintas formações geológicas distintas. No caso de interceção de aquíferos será necessário, entre outros parâmetros e cuidados, conhecer a condutibilidade hidráulica e direções de fluxo. - Geofísica – em regra utilizada em sistemas mais profundos e de análise mais complexa. Os métodos geofísicos permitem identificar mudanças na condutibilidade térmica das rochas já que estas exercem efeito significativo na distribuição do calor, dadas as distintas características a elas associada. Com base nestas propriedades a pesquisa do fluxo térmico fornece informações sobre a estrutura do substrato em profundidade. - Estrutural – estratificação, xistosidade, dobras, falhas, diapirismo, etc. condicionam o cenário geológico e o seu desconhecimento pode provocar erros no dimensionamento. - Geoquímica – principalmente nos sistemas abertos, onde há influência da composição química da água a bombear e injetar no aquífero, ou no eventual calor a induzir neste e os respectivos efeitos no quimismo da água. Nos sistemas fechados poderá ter influência nas reações com o material de enchimento dos furos e, no longo prazo, nas próprias sondas geotérmicas. O geólogo deverá ainda dar o seu contributo na análise dos ensaios de comprovação do sistema geotérmico de muito baixa entalpia, tais como o teste de resposta térmica (TRT) e os ensaios de pressão. Estes ensaios, além de comprovarem o funcionamento do sistema, permitem que, em instalações de vários furos, se possa otimizar a instalação. Por exemplo, se na fase de dimensionamento se atribuirem parâmetros mais conservadores, a avaliação in situ mediante um TRT pode levar a uma redução do número de perfurações e/ou da profundidade das mesmas. À parte do dimensionamento, o papel do geólogo também se deve focar no acompanhamento e eleição dos sistemas de perfuração adequados aos terrenos a perfurar, de forma a aumentar as produtividades e, consequentemente, reduzir o custo da instalação. É de salientar que, nos sistemas verticais ou de aproveitamento de fundações, uma má execução condena a instalação ao fracasso sem possibilidade de reparação, uma vez que o furo fica feito e selado e as sondas instaladas nas fundações do edifício. Daí a importância do acompanhamento deste tipo de obras por técnicos com as devidas competências. Neste âmbito, importa destacar o papel da Geotrainet (Geo-Education for a Sustainable Geothermal Heating and Cooling Market – www.geotrainet.eu). Esta instituição tem o apoio da Intelligente Energy – Europe (IEE) e pretende formar e credenciar as

especialidades envolvidas no projecto (viabilidade e dimensionamento, incluindo geologia) e execução (perfuração e instalação dos tubos) de instalações geotérmicas com recurso a bombas de calor. O objectivo é habilitar técnicos que assegurem uma boa execução dos sistemas. Estas instituições referem que uma investigação levada a cabo na Europa mostra que os principais entraves a um mercado sustentável e crescente na geotermia é a falta de pessoal qualificado, de design de qualidade e obras insatisfatórias. 4.O papel da geotecnia O papel da geotecnia é também de elevada importância. As possibilidades de aproveitamento tornam vital que os especialistas desta área estejam conscencializados para este assunto. Se isto acontecer, no futuro, será possível otimizar os custos e correr menos riscos ao nível do projeto e da execução. Sensibilizar os clientes de uma obra geotécnica para a realização dos estudos hidrogeológicos, aquando da execução do estudo geológico-geotécnico e/ou inclusivamente propor desde o início que se faça um furo de investigação a maior profundidade, com medidas de temperatura reais – o chamado teste de resposta térmica (TRT) – poderá e deverá tornar-se uma prática frequente, se não mesmo de rotina. Ganhos de planeamento e de capacidade de resposta seriam obtidos, traduzindo-se num melhor ajuste do projeto geotérmico à realidade existente in-situ. Outro fator importante é a sensibilização dos projetistas de obras geotécnicas para o facto de qualquer elemento enterrado poder servir o fim da geotermia – as fundações (directas e/ou indirectas), os muros de contenção (paredes moldadas, muros Berlin, etc) podem servir como captadores geotérmicos. Tendo em conta que uma das maiores parcelas do custo numa instalação geotérmica decorre das perfurações, facilmente concluímos que, em edifícios a fundar por estacas e na possibilidade do seu aproveitamento, a redução do custo de investimento é muito significativa no cômputo da instalação. 5. Aplicações da geotermia superficial São muitas as aplicações da geotermia de muito baixa entalpia, em vários setores de atividade, essencialmente para calefação, águas quentes sanitárias (AQS) e refrigeração: x Setor residencial, serviços e escritórios; x Setor turístico e desportivo (grande rentabilidade no aquecimento de piscinas); x Setor público (casos de climatização de estações de metro, edifícios universitários, estradas com problemas de gelo e neve, etc.);


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x Setores agrícola (muito aplicado na climatização de estufas, aviários, etc.) e pescas (pisciculturas e viveiros); x Setor industrial (nas operações de secagem, nos têxteis, nas adegas, etc.). 6. Enquadramento político e económico – vantagens da geotermia superficial A diretiva 2009/28/CE fixa para os estados membros da UE, os objectivos nacionais de cada um deles relativos à quota de energia proveniente de fontes renováveis, nos sectores dos transportes, eletricidade, aquecimento e arrefecimento em 2020. O Plano de Acção Nacional para as energias renováveis (PNAER), constituído ao abrigo daquela diretiva, verte para Portugal essas mesmas metas. Na resolução do Conselho de Ministros Nº 29/2010 de 15 de Abril foi aprovada a Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020). A Estratégia Nacional para a Energia (ENE 2020) assenta sobre cinco eixos principais que nela se desenvolvem e detalham, traduzindo uma visão, um conjunto focado de prioridades e um enunciado de medidas que as permitem concretizar. Eixo 1 – Agenda para a competitividade, o crescimento e a independência energética e financeira. Eixo 2 – Aposta nas energias renováveis. Eixo 3 – Promoção da eficiência energética. Eixo 4 – Garantia da segurança de abastecimento. Eixo 5 – Sustentabilidade económica e ambiental. A ENE 2020 tem por objectivo: 1. Reduzir a dependência energética do País face ao exterior para 74% em 2020, atingindo o objectivo de 31% da energia final, contribuindo para os objetivos comunitários. 2. Garantir o cumprimento dos compromissos assumidos por Portugal no contexto das políticas europeias de combate às alterações climáticas, permitindo que em 2020, 60% da electricidade produzida tenha origem em fontes renováveis. 3. Criar riqueza e consolidar um cluster energético no sector das energias renováveis e da eficiência energética, criando mais 121.000 postos de trabalho e proporcionando exportações equivalentes a 400 M€. 4. Promover o desenvolvimento sustentável criando condições para reduzir adicionalmente, no horizonte de 2020, 20 milhões de toneladas de emissões de CO2, garantindo de forma clara o cumprimento das metas de redução de emissões assumidas por Portugal no quadro europeu e

criando condições para a recolha de benefícios diretos e indiretos no mercado de emissões que serão reinvestidos na promoção das energias renováveis e da eficiência energética. 5. Criar, até 2012, um fundo de equilíbrio tarifário, que contribua para minimizar as variações das tarifas de eletricidade, beneficiando os consumidores e criando um quadro de sustentabilidade económica que suporte o crescimento, a longo prazo, da utilização das energias renováveis. O mesmo documento refere em relação à geotermia o seguinte: “É previsível que a geotermia ganhe importância no mix energético nacional até 2020, dado o potencial de que o nosso país dispõe. Para além da forte aposta em energia geotérmica na Região Autónoma dos Açores, estão em curso projetos inovadores no território continental. A investigação científica e a avaliação do potencial de aplicação da geotermia de alta entalpia para geração de energia eléctrica e da geotermia de baixa entalpia para o aproveitamento da energia associada aos aquíferos (hidrogeologia energética) ou em formações geológicas serão alvo de projetos-piloto. O Programa do Governo prevê que se avance com uma nova fileira na área da geotermia (250 MW) até 2020.” Assim, decorrendo das diretrizes comunitárias de redução das emissões de CO2 e da diminuição da dependência do consumo dos combustíveis fósseis, todo o espetro das energias renováveis, incluindo a energia geotérmica, está neste momento em cima da mesa – Visão Eco-Eficiente (50% de redução nas emissões de CO2 e 20% de produção de eletricidade a partir de fontes renováveis). Ao nível dos edifícios será reforçada a penetração da produção de energias renováveis (solar térmico, solar fotovoltaico, micro-eólicas e geotérmica) e a utilização do processo de certificação energética será um instrumento fundamental para melhorar o desempenho energético dos edifícios (ENE 2020). Neste âmbito, as vantagens do aproveitamento geotérmico por bombas de calor manifestam-se essencialmente ao nível económico/ambiental: ECONÓMICO x É uma fonte de energia inesgotável, contínua e fiável; x Poupanças no consumo de outras fontes de energia a rondar os 70-80% em aquecimento, AQS e arrefecimento; x Rápida amortização; x Reduzido espaço necessário para instalação; x Custos de manutenção muito baixos;


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x Possibilidade de aproveitamento de estruturas de fundação – fundações termoativas; x Período de vida longo; x Grande versatilidade, já que é um sistema com uma alta gama de aplicações no que respeita a aquecimento, arrefecimento, AQS, incluindo a possibilidade de conjugação com outras fontes de energia renováveis, como por exemplo a solar. AMBIENTAL x É uma energia limpa e totalmente respeitadora do meio ambiente, com grandes reduções das emissões de CO2 e outros gases causadores do efeito de estufa; x Evita o consumo de combustíveis fósseis e consequentemente a dependência energética do exterior; x O impacto visual é nulo; x Pode ser uma ajuda fundamental no cumprimento dos objetivos marcados pela Comunidade Europeia para as energias renováveis através do PNAER 2020,bem como da resolução do concelho de ministros Nº 29/2010 de 15 de Abril onde se aprovou a ultima Estratégia Nacional para a Energia 2020 (ENE 2020). 7. Conclusões O paradigma energético atual dita a procura da redução do consumo de combustíveis fósseis e das emissões de CO2 e outros gases nocivos. Ao mesmo tempo, a crise económica instalada na Europa torna viável e promove o investimento nas energias renováveis, o que faz surgir a rentabilidade no aproveitamento geotérmico de muito baixa entalpia. De facto, a exploração da energia geotérmica, como de outros recursos, energéticos ou não (como o minério), têm subjacente a premissa economicista em que as técnicas de aproveitamento, outrora dispendiosas, se tornam exequíveis, porque rentáveis. A eficiência energética, tema particularmente enfatizado atualmente, é o resultado de uma equação onde se encontram harmonizados os sistemas de energias renováveis, tornando a geotermia numa das variáveis a ter em conta. Acrescem ainda os ganhos sócio-económicos decorrentes do desenvolvimento deste mercado, pelo potencial que representa na criação de emprego e renovação de competências já existentes. Para além dos benefícios económicos mais diretos, a geotermia pode ainda contribuir para alguma autonomia/independência relativamente aos fornecedores externos da energia convencional (combustíveis fósseis). Este conjunto de fatores é deveras estimulante para o investimento nesta fonte energética limpa e inesgotável.

Uma verdadeira vontade institucional e privada é condição necessária para realizar as mudanças que se impõem. É necessário criar mecanismos que facilitem e premiem as empresas/instituições/particulares que apostem neste tipo de iniciativas. Será inclusivé uma maneira de fomentar a economia podendo contribuir para a sustentabilidade de diversos setores de atividade. A geotermia de muito baixa entalpia constitui um tipo de energia com um potencial muito elevado e até hoje, por razões diversas, não explorada em Portugal. Contudo, a conjuntura económica, as inúmeras aplicações, a disponibilidade geográfica abrangente, a versatilidade e a facilidade de execução, tornam este recurso energético uma aposta incontornável dos tempos atuais. A geotermia é hoje uma energia que está aí, debaixo dos nossos pés, e cabe-nos a nós geólogos, bem como aos outros atores envolvidos, aproveitá-la, promovê-la e oferecê-la à nossa geração e às vindouras. A principal “guerra” do seculo XXI, será, para além da água, a das energias alternativas, que sem dúvida assumirão um papel de destaque num futuro a curto prazo. Bibliografia Llopis Trillo, G. & Rodrigo Angulo, V. (2008) – Guia de la EnergiaGeotermica – Fundación de le Energia de la Comunidad de Madrid, 32-33.

Documentação consultada Gonzalez, J. P. L. (2010) – Curso Práctico de Diseño de Instalaciones Geotérmicas.GEOENERII – Congresso de Energia Geotérmica en la Edificación y la Indústria. Llopis Trillo, G. (2011) – Aplicaciones y utilización de la Geotermia de Baja Entalpia. Jornadas Geotérmicas Fenercom. Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid – Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid. Fernández, L. de Pereda (2011) – Curso sobre Instalaciones Geotérmicas para la Climatización de Edifícios – Casos Práticos. Jornadas Geotérmicas Fenercom. Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid – Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid. Isabel, J. A. de (2011) – Técnicas de Cimentación Pilotes Geotérmicos. Jornadas Geotérmicas Fenercom. Dirección General de Industria, Energía y Minas de la Comunidad de Madrid – Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid. de Pereda, L.; Mallo, M.; Widerin, B.; Hendriks, M.; Cubillo, J.M.; Cuesta, M.A.; Fernández, J.; Catalán, E. & Stucki, B. (2011) – Guia sobre Aprovechamento Energético de las Infraestructuras Subterraneas. Fundación de le Energia de la Comunidad de Madrid. 2008 – I Congresso de Energia Geotérmica en la Edificación y la Industria, Libro de actas.


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ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Fluxo subterrâneo e dinâmico de aquíferos em meios porosos: Utilização de modelos análogos Ana Alencoão1, Alcino Oliveira1, Fernando Pacheco2 & Cândida Ferreira3 1 – Departamento de Geologia, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro e Centro de Geofísica da UC, Ap.1013, 5001-801 Vila Real. 2 – Departamento de Geologia, Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro e Centro de Química de Vila Real, Ap.1013, 5001-801 Vila Real. 3 – Escola Secundária de S. Pedro, Rua Morgado de Mateus, 5000-455 Vila Real alencoao@utad.pt; soliveir@utad.pt; fpacheco@utad.pt; candidaferreiravrl@sapo.pt

Resumo No ensino/aprendizagem de conceitos e processos no âmbito das geociências, o trabalho prático, no qual se inclui o recurso a modelos análogos, revela-se uma excelente estratégia didáctica para o desenvolvimento de competências, atitudes e valores em sala de aula. Em geologia, pela singularidade dos fenómenos, no que respeita à dimensão geográfica e à escala temporal, a utilização de analogias adquire ainda maior relevância. Neste trabalho descrevem-se material e experimentalmente três modelos hidrogeológicos que podem ser explorados através da manipulação de variáveis, permitindo analisar o comportamento hidrodinâmico dos aquíferos a partir da lei que rege o fluxo de águas subterrâneas. Os modelos têm sido utilizados não só em actividades laboratoriais destinadas a alunos do Ensino Secundário e Universitário mas também em cursos de formação de professores, revelando-se um precioso auxiliar para a compreensão de conteúdos e conceitos que, por vezes, são complexos e abstractos. Palavras-chave: Modelos análogos; hidrogeologia; fluxo subterrâneo; aquíferos.

Abstract

In the teaching / learning of concepts and processes covering the topic of geosciences, the practical work, in which analogue models are included, appears to be an excellent didactical strategy for the development of skills, attitudes and values in the classroom. In geology, given the singularity of its phenomena, in respect to geographical dimension and time scale, the use of analogies acquires an even higher relevance. The present work describes materials and building techniques of three hydrogeological models that can be explored by variable manipulation, with the objective of analysing the hydrodynamic behaviour of aquifers using the law that rules groundwater flow. These models have been used not only in laboratorial activities destined to high school and university students but also in upgrading courses of high school teachers, being regarded as precious auxiliary material for the comprehension of contents and concepts which sometimes are complex and abstract. Key-words: analogue models; hydrogeology; underground flux; aquifers.

1. Introdução A reprodução de processos e fenómenos do domínio da Geologia nem sempre é tarefa fácil, uma vez que decorrem a uma dimensão geográfica e a uma escala temporal demasiado grandes para serem confinados no espaço de um laboratório ou no tempo de uma aula.

Esta dificuldade poderá ser minimizada recorrendo a modelos análogos que constituem representações simplificadas da realidade, permitindo prever fenómenos e comportamentos de sistemas naturais. Em termos didácticos, a modelação analógica consiste na criação e exploração de modelos tridimensionais construídos em materiais com propriedades análogas às


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dos que se pretendem estudar e que simulam, no laboratório, a forma como esses fenómenos ocorrem na natureza (Bolacha et al, 2009). A utilização de modelos e de analogias permite aos alunos a apreensão de conceitos e processos, impossíveis de visualizar de uma forma mais efectiva, ao mesmo tempo que possibilita a criação de modelos conceptuais mais complexos e a observação da relação de causa-efeito em processos geológicos. Para Duarte (2005), a utilização de analogias na educação em ciências promove a activação do raciocínio analógico, ajuda a organizar a percepção, desenvolve capacidades cognitivas, nomeadamente a criatividade e a tomada de decisões, facilita a compreensão e a visualização de conceitos abstractos, auxilia a evolução ou a mudança conceptual e permite ainda percepcionar eventuais concepções alternativas e a sua correcção. Apesar da realização de actividades experimentais em Geologia não ser, na maioria dos casos, suficiente para a construção de explicações científicas sobre fenómenos físicos, os especialistas em educação defendem que este tipo de actividades deve fazer parte do currículo de ciências, por poder constituir um recurso didáctico que facilita a compreensão desses fenómenos (Leite & Dourado, 2007). No entanto, importa referir que estas actividades devem ser conduzidas eficazmente de modo a evitar interpretações erradas dos conceitos e a criação de concepções alternativas. Assim, cabe ao professor a selecção das analogias que assegurem a sua utilidade no contexto educativo, ponderando a influência que os pré-conceitos dos alunos podem ter na compreensão da ideia principal que se pretende que adquiram (Sá-Chaves & Alarcão, 2000). Os professores devem ter sempre presente que os adultos e os jovens têm diferentes formas de compreender as analogias e como consequência os resultados podem ser interpretados pelo professor e pelo aluno de forma diferente. Importa pois desmontar as analogias que acompanham um conceito ou teoria científica, transformando, gradualmente, o poder especulativo da analogia em procedimentos mais explícitos, para uma compreensão mais racional e selectiva, desenvolvendo o espírito crítico dos alunos. Neste trabalho, apresentam-se modelos interactivos, de fácil construção, que podem ser explorados tanto a nível do Ensino Secundário como em aulas laboratoriais de hidrogeologia, no Ensino Universitário, ou na formação de professores. Trata-se de uma proposta de trabalho laboratorial experimental (Fonseca et al, 2005) que requer não só o recurso a material de laboratório, mas também o controlo e manipulação de variáveis, procurando, tanto quanto possível, que sejam explorados de uma forma análoga aos processos naturais. Visam, fundamentalmente, analisar o com-

portamento hidrodinâmico dos aquíferos, partindo da lei que rege o fluxo de águas subterrâneas, para compreender, avaliar e resolver eventuais situações práticas e problemas concretos de hidrogeologia. 2. Enquadramento didáctico É inegável o facto de a Geologia ser uma ciência fundamental no Ensino Secundário contribuindo, seguramente, para uma mudança de consciências e para a instituição de valores de cidadania relativamente ao conhecimento científico, à educação ambiental e à protecção do património geológico. O Decreto-Lei 7/2001 de 18 de Janeiro estabelece os princípios orientadores da organização e da gestão curricular dos cursos gerais e dos cursos tecnológicos do Ensino Secundário. Em Portugal, as populações têm um nível de qualificação muito inferior relativamente à maioria da população europeia, pelo que as competências desenvolvidas ao longo do Ensino Secundário têm que se assumir como relevantes na cultura científica dos jovens, criando condições para o acesso à educação, à formação ao longo da vida e à educação para a cidadania. O mesmo diploma apresenta o plano de estudo dos cursos gerais constituídos sobre uma matriz curricular que integra uma componente de formação geral e uma componente de formação específica, que na área das Ciências compreende a disciplina de Biologia e Geologia no 10º e no 11º anos. Salienta-se ainda que a reorganização curricular do secundário acentuou a necessidade da realização de actividades práticas com a criação de um bloco semanal de aulas com a duração de 135 minutos, na qual se encontram apenas metade dos alunos da turma, para que sejam criadas condições à realização de actividades “exclusivamente de carácter prático”. O programa de Geologia do Ministério da Educação para a disciplina de Biologia e Geologia, do 11º ano considera como conteúdo conceptual a Exploração sustentada de recursos geológicos. Os modelos que se apresentam permitem a exploração de conteúdos enquadrados no âmbito da hidrogeologia, mais especificamente no estudo e preservação de aquíferos, relativamente aos quais os programas do Ensino Secundário pretendem desenvolver as seguintes competências: x Relacionar as diferentes formações geológicas com o tipo de aquífero; x Relacionar parâmetros como a permeabilidade, a porosidade e a capacidade de retenção e circulação da água nas formações geológicas; x Valorizar a importância de uma exploração racional das águas subterrâneas como forma de preservação deste recurso natural;


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x Compreender que a sobre exploração dos aquíferos pode determinar problemas relacionados com a disponibilidade de água; x Avaliar as relações entre a responsabilidade individual e colectiva; x Fazer interagir na tomada de decisões o conhecimento científico e a ética. Conceitos como o fluxo de águas subterrâneas ou o comportamento hidrodinâmico de aquíferos são algo abstractos e por vezes de difícil compreensão por parte dos alunos, a qual pode ser facilitada com recurso aos modelos análogos que se apresentam. A exploração dos referidos modelos é ainda uma forma de desenvolver conteúdos procedimentais, nomeadamente problematizar e formular hipóteses ou observar e interpretar dados e ainda conteúdos atitudinais como por exemplo assumir opiniões

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suportadas por uma consciência ambiental com bases científicas e assumir atitudes de defesa do património geológico.

3. Descrição e exploração dos modelos Kirbach & Schmit (1976) classificam os modelos em dois grupos, os estáticos e os dinâmicos, permitindo, os últimos, alterações por parte do utilizador, no decorrer da experimentação. Os modelos apresentados são modelos físicos, construídos com recurso a material facilmente adquirível e enquadram-se nos modelos dinâmicos, permitindo o controlo e a manipulação de variáveis, no sentido de ser explorados de uma forma análoga aos processos naturais. O aluno tem possibilidade de interagir com o modelo e de observar os efeitos dessa interacção. 3.1. Modelo de Darcy O modelo é constituído por um tubo cilíndrico de secção transversal A (44,2 x 10-3 m2), possuindo numa das extremidades um sistema de admissão de água acoplado a uma tampa roscada, e na outra uma torneira também acoplada a uma tampa roscada (Fig. 1). O sistema de tampas amovíveis permite a colocação do material a ensaiar, normalmente rochas incoerentes com diferentes características granulométricas, das quais resultam condutividades hidráulicas (K, m/s) diversas. O sistema de admissão e a torneira permitem, respectivamente, a injecção e o controlo do fluxo da água através desse mesmo material. O modelo possui ainda dois medidores de nível, em plástico transparente e separados de uma distância L (0,8 m), que permitem avaliar a carga hidráulica do fluxo circulante à entrada (ha, m) e à saída do tubo (hb, m).

(b) Figura 1 – Esquema (a) e fotografia (b) do modelo de Darcy. Símbolos: Q, caudal de fluxo; A, área interna da secção transversal do tubo; a e b, piezómetros; L, distância entre piezómetros; h, nível da água nos piezómetros.

A experimentação do modelo consiste em encher o tubo com areão grosseiro e induzir um fluxo de água com caudal constante (Q). Após estabilização do caudal, o mesmo deve ser medido e registado à saída do tubo; o aluno deve ser solicitado a observar e registar o nível da água nos medidores (ha) e (hb) e respectiva diferença (ǻh). De seguida o caudal deve ser aumentado progressivamente e a cada aumento serem registados o caudal e nível da água nos medidores. Numa segunda fase, o material que enche o tubo deve ser substituído por outro de granulometria mais fina e repetido todo o procedimento. No final da experimentação o aluno deve ser capaz de: x Comparar valores de K entre rochas incoerentes com granulometria diferente; x Compreender o conceito de perda de carga; x Assimilar o conceito de gradiente hidráulico; x Calcular a condutividade hidráulica (K) pela aplicação da lei de Darcy.


38 Fluxo Subterrâneo e Dinâmico de Aquíferos

3.2. Aquífero livre e aquífero cativo O modelo para materialização e simulação do comportamento de aquíferos livres e aquíferos cativos é composto por um reservatório transparente em acrílico (30 cm x 25 cm x 12 cm), reforçado com perfil metálico em L para aumentar a sua robustez e manter a estanquicidade. Este reservatório é preenchido por duas camadas de areia isoladas uma da outra através de uma placa em acrílico fixada e colada às paredes do reservatório, de forma a confinar a camada inferior de areia. Ao nível de cada uma das camadas arenosas, o reservatório possui uma entrada e uma saída de água (esta integrando uma torneira) que permitem a indução de fluxo. O modelo incorpora ainda quatro piezómetros, em tubo transparente, em contacto directo com o espaço aquífero através de furos efectuados na parede acrílica e separados por uma distância que assegura perdas de carga visíveis (Fig. 2).

(a)

Quando o modelo é colocado em funcionamento, através de injecção de água nas camadas de areia, a camada superior comporta-se como aquífero livre e a camada inferior como aquífero confinado, funcionando a placa em acrílico como aquícludo. No caso do aquífero livre, a experimentação do modelo passa por induzir fluxo hídrico na camada de areia superior observando os níveis da água estabilizados nos piezómetros, que materializam o nível freático, e a diferença entre os mesmos, que reflecte a perda de carga resultante da resistência ao fluxo da água imposta pelo material do aquífero e cujo valor é proporcional ao gradiente hidráulico. No caso do aquífero cativo, a injecção de água é feita na camada de areia inferior de modo que o nível da água nos piezómetros suba acima do seu tecto. Pode assim materializar-se o nível piezométrico e o artesianismo e observar-se a diferença de nível entre os dois piezómetros associando-a aos conceitos de perda de carga e gradiente hidráulico já referidos. O aumento do fluxo até que se exceda a capacidade do piezómetro mais próximo da entrada de água permite materializar o conceito de artesianismo repuxante. A injecção simultânea de água em ambos os aquíferos até que se estabilizem os respectivos níveis piezométricos num mesmo plano superior (marcação superior), seguida do fecho das torneiras de admissão, da abertura das torneiras de saída até que o nível da água nos piezómetros atinja um mesmo plano inferior (marcação inferior) e da medição dos volumes descarregados, permite compreender os conceitos de cedência específica do aquífero livre e de coeficiente de armazenamento do aquífero cativo. No final da experimentação o aluno deve ser capaz de: x Compreender o conceito de piezometria em aquífero livre e em aquífero cativo; x Simular uma situação de artesianismo repuxante; x Verificar o conceito de perda de carga; x Perceber o significado de gradiente hidráulico; x Compreender os conceitos de cedência específica e de coeficiente de armazenamento. 3.3. Aquífero semi-cativo

(b) Figura 2 – Esquema (a) e fotografia (b) do modelo representativo do aquífero livre e do aquífero cativo.

O modelo para o aquífero semi-cativo é em tudo idêntico ao modelo anterior, residindo a única diferença no tipo de material que faz a separação entre as camadas inferior e superior de areia. Este material, deverá ser de menor permeabilidade de modo a funcionar como aquitardo. O conjunto dos três níveis permite observar o funcionamento de um aquífero inferior semi-cativo e de um aquífero superior livre (Fig.3).


Ana Alencoão, Alcino Oliveira, Fernando Pacheco, Cândida Ferreira 39

algum tempo. A drenância do aquífero livre para o semi-cativo pode ser observada mantendo todas as torneiras fechadas com excepção da torneira de saída do aquífero semi-cativo. No final da experimentação o aluno deve ser capaz de: x Compreender o conceito de piezometria em aquífero livre e semi-cativo; x Observar o efeito da drenância; x Compreender o conceito de anisotropia do meio (permeabilidade horizontal e vertical). (a)

(b) Figura 3 – Esquema (a) e fotografia (b) do modelo representativo de aquífero livre e de aquífero semi-cativo.

A experimentação consiste em abrir a torneira de entrada de água no aquífero semi-cativo mantendo fechada a de saída assim como as torneiras do aquífero livre. Poderá observar-se a saturação do aquífero semicativo bem como a drenância da água através aquitardo em direcção ao aquífero livre. A ausência de um fluxo horizontal é evidenciada pelo facto de o nível da água ser igual nos dois piezómetros do aquífero semi-cativo. É ainda possível observar que este nível fica acima do tecto aquífero semi-cativo, durante a fase de drenância, indicando pressão da água sobre a base do aquitardo. A subida do nível da água nos piezómetros do aquífero livre, inferior ao nível registado nos piezómetros do aquífero semi-cativo, materializa a perda de carga verificada no trajecto ascendente da água. Fechando a torneira de entrada de água para o aquífero semi-cativo, observa-se que os níveis da água nos piezómetros dos dois aquíferos se igualam passado

4. Considerações finais Os modelos apresentados foram construídos com o objectivo de desenvolver uma Acção de Formação para professores do grupo 520, do 3º Ciclo do Ensino Básico e Ensino Secundário, em que pretendemos deixar aos formandos pistas para a realização de trabalhos experimentais motivadores e de cariz investigativo, que promovessem o desenvolvimento de competências, atitudes e valores na sala de aula, especificamente no ensino da hidrogeologia. Posteriormente têm constituído um recurso utilizado em palestras e actividades experimentais para alunos do 10º e 11º anos de Escolas Secundárias, revelando-se neste caso um precioso auxiliar para a compreensão de conteúdos e conceitos relacionados com a dinâmica de aquíferos. Temos verificado que este tipo de actividades estimula e envolve os alunos, para quem os processos dinâmicos da água subterrânea são por vezes algo complexo e abstracto. A nível do Ensino Universitário são também utilizados em disciplinas com a componente de hidrogeologia, onde para além da experimentação e manipulação de variáveis os alunos são solicitados para a resolução de problemas. Em consonância com o referido, cremos que a construção e utilização de modelos no ensino/aprendizagem de hidrogeologia constituem uma actividade promotora do desenvolvimento de competências, atitudes e valores, pelo facto de materializar conceitos e processos nos quais os alunos são envolvidos de forma activa.

5. Bibliografia Bolacha, E.; Deus, H. M. & Fonseca, p. e. (2009) – Modelação Análoga em Geologia, na Sala de aula. In

Actas do XXIX Curso de Actualização de professores em Geociências, Centro Interdisciplinar de estudos Educacionais, Escola Superior de Educação de Lisboa, 83-85. Duarte, M. C. (2005) – Analogias na Educação em Ciências: contributos e desafios. Investigações em Ensino de Ciências, 10 (1): 7-29.


40 Fluxo Subterrâneo e Dinâmico de Aquíferos

Fonseca, P.; Barreiras, S. & Vasconcelos, C. (2005) – Trabalho experimental no ensino da Geologia: Aplicações da investigação na sala de aula. Enseñanza de las ciencias, 2005. Número extra. VII Congresso [on line]: http://scholar.google.pt/scholar?as_q=&num=10&btnG= Pesquisa+no+Google+Acad%C3%A9mico&as_epq=Traba lho+experimental+no+ensino+da+Geologia%3A+Aplica% C3%A7%C3%B5es+da+investiga%C3%A7%C3%A3o+na +sala+de+aula&as_oq=&as_eq=&as_occt=any&as_sauthors=& as_publication=&as_ylo=&as_yhi=&hl=pt-PT&as_vis=1 (acedido em 15/05/10) Kirbach & Schmidt (1976) – On the uses of models in education. In Proceedings of ACM SIGSE-SIGUE

tecnichal symposium on computer science and education. Disponível em: http:/doi.acm.org/10.1145/800107.803475 (acedido em 23/04/10). Leite, l. & Dourado, L.; (2007) – Das reformas curriculares às práticas em sala de aula: O caso das actividades laboratoriais no ensino das ciências. Boletim Paulista de Geografia, 86: 95-122. Sá-Chaves, i. & Alarcão, J. (2000) – O conhecimento profissional do professor. Análise multidimensional usando representação fotográfica. In I. Sá-Chaves (org). Formação, conhecimento e Supervisão. Aveiro: UIDTFF, 53-67.


GEONOVAS N.º 25: 41 a 44, 2012 41

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Competição pelo uso do solo: O caso das areias e argilas da Mata de Sesimbra João Meira Visa Consultores, S. A., Rua do Alto da Terrugem, n.º 2, 2770-012 Paço de Arcos. jmeira@visaconsultores.com

Resumo A exploração dos recursos minerais nem sempre tem suporte nos Instrumentos de Gestão do Território (IGT). Frequentemente, os diversos IGT’s ignoram a actividade extractiva e os recursos minerais já identificados e devidamente caracterizados. Neste caso concreto, faz-se alusão às areias e argilas exploradas na Mata de Sesimbra. Apesar de a exploração já decorrer há várias décadas, nem sempre os IGT’s olharam para estes recursos de forma a permitir a sua preservação e salvaguardar o seu aproveitamento como recurso mineral. Só em 2008 se efectivou algo parecido como uma suposta salvaguarda destes recursos minerais na Mata de Sesimbra, aquando da realização de um Plano de Pormenor para um empreendimento turístico. Apesar disso, muito ficou por definir em termos de preservação e salvaguarda dos recursos minerais existentes na Mata de Sesimbra. Palavras-chave: recursos minerais; areias; argilas; Bacia do Baixo Tejo; Mata de Sesimbra; Instrumentos de Gestão do Território; empreendimentos turísticos.

Abstract

The exploitation of mineral resources has not always supported by the Land Management Instruments (LMT). Often, many LMT's ignore the mining activity and mineral resources that have been identified and properly characterized. In this case, it is an allusion to the sands and clays exploited in “Mata de Sesimbra”. Although the exploration already underway for several decades, LMT's not always looked at these resources to enable its preservation and defined their use as a mineral resource. Only in 2008 have been made something for these mineral resources in “Mata de Sesimbra”, when carrying out a detailed plan for a resort. Nevertheless, much remained to be defined in terms of preservation and protection of mineral resources existing in the “Mata de Sesimbra”. Key-words: mineral resources; sand; clay; Lower Tagus Basin; “Mata de Sesimbra”; Land Management Tools; resorts.

As areias e argilas existentes na Mata de Sesimbra são dois recursos minerais de extrema importância para as indústrias de construção civil e cerâmica da Área Metropolitana de Lisboa (AML). As areias representam cerca de 40 % das necessidades de agregados arenosos enquanto as argilas representam a maior jazida conhecida de matérias-primas argilosas para a indústria de cerâmica estrutural da Península de Setúbal. A Mata de Sesimbra possui em exploração um núcleo de pedreiras constituído, actualmente, por quatro pedreiras de areia e três de argila, sendo um dos

mais importantes núcleos de pedreiras da AML. No caso das areias, é a única jazida conhecida na Península de Setúbal com areias finas, bem calibradas, quartzosas, com uma extensão cartográfica que se estende por quase toda a Mata de Sesimbra e uma espessura passível de exploração da ordem da dezena de metros. No caso das argilas, a jazida, apesar de bastante localizada, possui uma espessura superior às duas dezenas de metros que lhe confere uma característica ímpar na Península de Setúbal, em termos de dimensão. A argila explorada nas pedreiras de argila abastece duas das


42 Competição pelo uso do Solo

três fábricas de cerâmica em laboração na Península de Setúbal, sendo que uma delas é fornecida exclusivamente por argila desta jazida. Do ponto de vista geológico, as areias e argilas da Mata de Sesimbra integram-se na Bacia Cenozóica do Baixo Tejo, no flanco Sul do Sinclinal de Albufeira. Os esforços tectónicos responsáveis pela formação daquele sinclinal estiverem também na origem do Anticlinal da Arrábida e do doma de Monsanto (Pais et al., 2006), estruturas que o limitam a Sul e Norte, respectivamente. As formações Cenozóicas apresentam-se segundo uma gometria subtabular, ligeiramente arqueada em sinforma, numa estrutura designada Sinclinal de Albufeira (Azevedo, 1982). A descontinuidade erosiva entre as formações miocénicas e os sedimentos suprajacentes atribuídos ao Pliocénico, a que corresponde uma discordância nos flancos meridional e setentrional, representa uma lacuna importante com erosão subaérea associada a um período regressivo, possivelmente de origem tectónica e/ou essencialmente de origem eustática (Manuppella et al., 1999). Os depósitos fluviais pliocénicos assentam através da superfície de erosão nos sedimentos marinhos do Tortoriano inferior da Península de Setúbal (Pais, 2004). Esses depósitos fluviais constituem o complexo arenoso pliocénico, onde são exploradas as areias e argilas, sendo constituído por uma espessa série de areias, apenas interrompidas, episodicamente, por lentículas de argilas (Azevedo, 1982). A sedimentação na Bacia Cenozóica do Baixo Tejo é de génese estuarina, possuindo um enchimento basal atribuível ao Paleogénico, sendo as formações mais recentes, dunas e aluviões, pertencentes ao Holocénico (Cunha, et al., 2009). De acordo com a Carta Geológica de Portugal, à escala 1:50 000, folha 38-B, as areias e argilas da Mata de Sesimbra pertencem à formação “Areias feldspáticas de Fonte da Telha e de Coina” (PTC), datada do Pliocénico (Manuppella et al., 1999). Trata-se de uma formação constituída por areias finas a médias, bem calibradas, com uma componente argilosa pouco significativa, de tons amarelo-esbranquiçado a creme. De um modo geral, são areias soltas com estratificação entrecruzada e lamelar. Para o topo esta formação apresenta intercalações de argilas cinzentas a negras com restos de vegetais, lenhitos e diatomitos. Em 2000 e 2001, as empresas que laboram na Mata de Sesimbra realizaram uma campanha de sondagens tendo em vista o reconhecimento das formações geológicas em profundidade. Essa campanha envolveu 23 sondagens com profundidades máximas de 21 metros e com uma distribuição espacial que cobriu as áreas que se pretendiam explorar no futuro. Com

esta campanha de sondagens foi verificada a continuidade lateral e vertical que as areias e argilas apresentam em toda a área reconhecida. Foi, também, verificada a posição do nível freático, dado que as areias são o suporte de um aquífero livre. Para a caracterização tecnológica das areias foram realizadas análises laboratoriais, designadamente, análise granulométrica por peneiração húmida, análise química (com doseamento de elementos maiores e perda ao rubro) e análise mineralógica qualitativa e semiquantitativa (por difracção de raios-X). Apesar de os recursos minerais (areias e argilas) se encontrarem devidamente caracterizados e de ocorrerem em praticamente toda a Mata de Sesimbra, a sua exploração apenas é possível numa reduzida área (Visa Consultores, 2009). De facto, os Instrumentos de Gestão do Território (IGT) em vigor não permitem que a exploração destes recursos minerais se efectue onde ocorrem, mas antes onde os IGT o determinaram. Desde a publicação, em 1998, do Plano Director Municipal de Sesimbra (PDMS), ratificado pela Resolução do Conselho de Ministros n.º 15/98, de 2 de Fevereiro, que as pedreiras em laboração na Mata de Sesimbra têm enfrentado problemas de exploração. Todas as pedreiras possuem licenças de estabelecimento anteriores à publicação do PDMS. Como o regulamento do PDMS não permite ampliações das áreas de exploração, verificaram-se inúmeras dificuldades para compatibilizar a actividade extractiva com este IGT. O Plano Regional de Ordenamento do Território da Área Metropolitana de Lisboa (PROT-AML), ratificado em 2002 pela Resolução do Conselho de Ministros n.º 68/2002, de 8 de Abril, veio relevar a importância das jazidas da Mata de Sesimbra ao nível da AML, tendo estabelecido a necessidade de criar uma zona de reserva para a exploração de Areia e de Argila. Contudo, a delimitação dessa área de reserva nunca se veio a concretizar, pelo que a actividade de exploração de areias e argilas na Mata de Sesimbra atravessou, nos últimos anos, alguns constrangimentos legais, tendo sido ultrapassadas as áreas licenciadas. Apesar dos inúmeros esforços desenvolvidos pelas empresas exploradoras para ultrapassar as dificuldades de ordenamento do território, persistiu a impossibilidade de obter novas licenças de exploração. A Câmara Municipal de Sesimbra, consciente da necessidade de assegurar a continuidade da exploração das pedreiras, essencial para a economia local e regional, considerou, na elaboração do Plano de Pormenor da Zona Sul Mata de Sesimbra (PPZSMS), integrar a gestão dos recursos minerais, procurando ordenar os espaços de exploração e definir métodologias e regras de exploração e recuperação paisagística integradas.


João Meira 43

Apesar do PPZSMS ter como objectivo principal possibilitar o desenvolvimento de empreendimentos turísticos na Mata de Sesimbra, veio também compatibilizar a actividade extractiva aí desenvolvida com os IGT. O PPZSMS foi aprovado em reunião de Câmara em 28 de Dezembro de 2007 e em Assembleia Municipal em 15 de Fevereiro de 2007. A sua publicação ocorreu através da Deliberação n.º 1012/2008, de 7 de Abril, publicada em Diário da República. Dos cerca de 5000 ha abrangidos pelo PPZSMS apenas foram salvaguardados cerca de 200 ha para exploração de areia e argila, o que é manifestamente insuficiente para os recursos já identificados na Mata de Sesimbra, principalmente ao nível das areias, já que a jazida de argila está praticamente toda salvaguardada para exploração. A definição desta área de exploração deixou de fora uma das pedreiras que laborava na Mata de Sesimbra o que levou ao seu encerramento por incompatibilidade com os novos IGT em vigor. A exploração dessa pedreira deixou de ser possível, devido à definição de um corredor ecológico nessa zona, ficando por explorar uma quantidade significativa de reservas de areia que havia sido comprovada na campanha de sondagens realizada. A “Planta de Recursos Geológicos”, constante no PPZSMS, veio delimitar as áreas de exploração para as areias e para as argilas e ao mesmo tempo definir os limites temporais de exploração de cada recurso mineral. Foram, assim, definidos limites temporais de 15 anos para as areias e de 25 anos para as argilas. Isto significa que a exploração das areias só poderá exercerse até 2023 e a exploração das argilas até 2033. Independentemente das reservas passíveis de serem exploradas e dos ritmos de exploração de cada pedreira, condicionados pelas necessidades de mercado, a definição de limites temporais constantes no PPZSMS foi totalmente inconsistente para o aproveitamento dos recursos minerais, não levando em consideração que se tratam de recursos finitos e que a sua exploração só pode exercer-se onde ocorrem. A exploração destes recursos minerais, de resto como toda a actividade mineira, está sujeita às necessidades de mercado, com todas as vicissitudes que isso possa implicar. Importa salientar que as reservas passíveis de exploração na área definida no PPZSMS e as necessidades de mercado actuais fazem prever que as reservas de areia e argila não venham a ser totalmente exploradas. Para além disso, a “Planta de Recursos Geológicos”, constante no PPZSMS, definiu, ainda, nas proximidades dos empreendimentos turísticos previstos, zonas com limites temporais de 5 anos, para as areias, e de 5 anos e 10 anos, para as argilas. No caso concreto das areias,

esta restrição temporal que termina em 2013, faz prever que grande parte das reservas não possa ser explorada. Isto implicará também o encerramento de uma pedreira e, consequentemente, a cessão da actividade de uma das empresas que possui a sua área de exploração totalmente abrangida pelo limite temporal de 5 anos. Esta pedreira é de resto a maior exploração de areias existente na Mata de Sesimbra. Apesar da exploração destes dois recursos minerais ser agora compatível com os IGT e das suas regras de exploração estarem definidas no “Projecto Integrado do Núcleo de Pedreiras da Mata de Sesimbra”, não é certo que venha a ser feito o seu aproveitamento racional conforme previsto no regulamento geral de revelação e aproveitamento dos recursos geológicos (Decreto-Lei n.º 90/90, de 16 de Março). Acresce, ainda, que a definição de limites temporais para cada um dos recursos não assegura a sua conveniente protecção com vista ao seu aproveitamento racional. Uma coisa é para já certa com os IGT em vigor, a exploração de areias decorrerá até 2023 e a exploração da argila até 2033. Depois disso, será necessário procurar jazidas alternativas que de resto não se sabe se existem e se terão estas características, para já ímpares.

Bibliografia Azevedo, M. T. (1982) – O Sinclinal de Albufeira. Evolução pós-miocénica e reconstituição paleogeográfica. Dissertação de Doutoramento em Geologia. Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, 302 p. Cunha, P. P., Pais, J. & Legoinha, P. (2009) – Evolução geológica de Portugal continental durante o Cenozóico – sedimentação aluvial e marinha numa margem continental passiva (Ibéria ocidental). 6.º Simposio sobre el Margen Ibérico Atlántico, 1-2 Dezembro de 2009, Oviedo, 20 p. Decreto-Lei N.º 90/90, de 16 de Março (1990), Regulamento geral de revelação e aproveitamento dos recursos geológicos. Diário da República. Imprensa Nacional da Casa da Moeda. Lisboa. Deliberação N.º 1012/2008, de 7 de Abril (2008), Ratifica o Plano de Pormenor da Zona Sul Mata de Sesimbra. Diário da República. Imprensa Nacional da Casa da Moeda. Lisboa. Manuppella, G., Antunes, M. T., Pais, J., Ramalho, M. M. & Rey, J. (1999) – Notícia explicativa e Carta Geológica de Portugal à escala 1:50 000, folha 38-B. Instituto Geológico e Mineiro, Lisboa, 143 p. Pais, J. (2004) – O Neogénico da Bacia do Baixo Tejo (Portugal). Associação Portuguesa de Geólogos. A geologia na rota dos vinhos e da vinha do Ribatejo. Cartaxo, 24-25 de Setembro de 2004, 2 p.


44 Competição pelo uso do Solo

Pais, J., Moniz, C., Cabral, J., Cardoso, J. L., Legoinha, P., Machado, S., Morais, M. A., Lourenço, C., Ribeiro, M. L., Henriques, P. & Falé, P. (2006) – Notícia explicativa da Folha 34-D Lisboa. Instituto Nacional de Engenharia, Tecnologia e Inovação, Lisboa, 74 p.

Resolução do Conselho de Ministros N.º 68/2002, de 8 de Abril (2002) – Ratifica o Plano Regional de Ordenamento do Território da Área Metropolitana de Lisboa. Diário da República. Imprensa Nacional da Casa da Moeda. Lisboa.

Resolução do Conselho de Ministros N.º 15/98, de 2 de Fevereiro (1998) – Ratifica o Plano Director Municipal de Sesimbra. Diário da República. Imprensa Nacional da Casa da Moeda. Lisboa.

Visa Consultores, S. A. (2009) – Projecto Integrado do Núcleo de Pedreiras da Mata de Sesimbra. Direcção Geral de Energia e Geologia, Paço de Arcos, 181 p.


GEONOVAS N.º 25: 45 a 51, 2012 45

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Métodos geofísicos aplicados ao estudo da contaminação associada a vazadouros controlados O caso de Matosinhos Maria João Fontoura1, Rui Miguel Marques Moura & António Guerner Dias Centro de Geologia da Universidade do Porto, Rua do Campo Alegre, 4169-007 Porto 1 – mjfontoura@fc.up.pt

Resumo Os resíduos resultantes da actividade humana são, desde sempre, um problema de difícil resolução. Com a crescente preocupação com o meio ambiente as temáticas associadas aos Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) tornam-se uma área em desenvolvimento crescente, em termos de estudos interdisciplinares envolvidos. Seja qual for a solução adoptada para o tratamento de RSU, o seu confinamento final em aterro não é o fim do problema. Pelo contrário, a necessidade de acompanhamento contínuo, seguindo a evolução da massa de resíduos em toda a envolvente, contribuirá para avaliar as consequências ambientais da existência de um depósito de RSU. Assim, além de tentar encontrar alternativas para o aterro, será também necessário o desenvolvimento de processos que permitam um rigoroso controlo ambiental, bem como metodologias para medir o grau do estado actual do ambiente. Este estudo pretende conjugar os métodos geofísicos e geoquímicos para avaliar as consequências ambientais da existência de um depósito de RSU. Esta metodologia será aplicada a Vazadouros Controlados (VC) de RSU num contexto geológico cristalino, cujo substrato apresenta uma permeabilidade do tipo fissural. A área em estudo é um VC composto por duas áreas distintas: a SE uma zona onde não houve qualquer tipo de controlo ambiental e que apenas foi impermeabilizada no topo e, outra a NW, composta por três células devidamente impermeabilizadas. São apresentados resultados de perfis de resistividade eléctrica realizados na envolvente ao VC e correlacionados com dados de condutividade obtidos por métodos directos na água dos piezómetros aí existentes. De acordo com os perfis de resistividade realizados até ao momento foi possível identificar duas anomalias na envolvente do VC: uma a montante com valores de resistividade inferiores a 30 Ÿm e outra, aparentemente mais extensa, a sul do VC com valores de resistividade inferiores a 7 Ÿm. Com os perfis realizados até agora foi possível detectar que a anomalia de contaminação a NW vai decrescendo com a distância ao VC, o mesmo acontecendo com a anomalia a S. Comparando as medidas de condutividade em amostras de água recolhidas nos piezómetros de montante com os valores do piezómetro de jusante interpreta-se a presença de forte influência de contaminação a jusante do VC conforme interpretado pelo método da resistividade eléctrica. Palavras-chave: vazadouro controlado; geofísica; resistividade; condutividade; contaminação. Abstract

Wastes resulting from human activity are a difficult problem to solve. With the growing concern for the environment, issues related to municipal Solid Waste (MSW) become an increasing area, in terms of the interdisciplinary studies involved. Whatever the solution adopted for the MSW treatment, its final containment on landfill is not the end of the problem. Rather, the need for continuous monitoring, tracking the evolution of the waste mass in all its surroundings, will contribute to evaluate the environmental consequences of the existence of a MSW deposit. Thus, besides trying to find alternatives to landfill, it will also be required the development of processes that enable a rigorous environmental monitoring as well as methodologies for measuring the degree of the actual state of the environment. This study intends to combine geochemical and geophysical methods to evaluate the environmental consequences of a MSW deposit. This methodology will be applied to a Controlled Dump (CD) of MSW in a granitic, crystalline geological context which has fissure controlled type permeability. The study area is a CD composed by two distinct areas: the SE area without any kind of environmental control, only sealed in the top, and the NW area composed by three cells properly sealed. The electrical resistivity profiles performed at the CD are presented and correlated with conductivity data obtained by direct methods in water of existing


46 Métodos Geofísicos Aplicados ao Estudo da Contaminação

piezometers. According to the resistivity profiles conducted so far, it has been possible to identify two contamination anomalies from the CD: one upstream, with resistivity values lower than 30 ȍm and other, apparently more extensive, with resistivity values lower than 7 ȍm. With the profiles carried out so far it was possible to detect that the Northwestern contamination anomaly was decreasing with the distance of the MSW, and the Southern contamination anomaly was also decreasing with distance of the MSW. Comparing the conductivity measurements in water samples collected from upstream piezometers with the values of downstream piezometer the presence of a strong influence of contamination downstream of the CD as found by the method of electrical resistivity is interpreted and correlated. Key-words: controlled dump; geophysics; resistivity; conductivity; contamination.

1. Introdução A caracterização e monitorização ambiental de áreas onde se procede a confinamento final de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) constituem, no âmbito de estudos de natureza ambiental, um domínio com desenvolvimento cada vez maior em termos do leque de trabalhos interdisciplinares envolvidos. Na realidade, qualquer que seja a solução adoptada para o tratamento de RSU, o seu confinamento final em aterro não é o fim do problema. Pelo contrário, a necessidade de monitorização contínua, acompanhando a evolução da massa de resíduos, em toda a sua envolvente, permitirá avaliar as consequências ambientais da existência de um depósito de RSU. Desde sempre que os resíduos provocados pela actividade humana constituíram um problema de difícil resolução, tendo sido depositados em lixeiras a céu aberto afastadas dos grandes centros populacionais, sem qualquer tipo de controlo ambiental. Após uma primeira fase, decorrida na segunda metade da década de noventa do século passado, em que os municípios portugueses aderiram a sistemas de tratamento de RSU, ambientalmente mais correctos e mais eficazes, verifica-se que muitos dos sistemas, com taxas de deposição de resíduos muito elevadas, se encontram com a sua capacidade de confinamento praticamente esgotada. Assim, além de tentar encontrar soluções alternativas à deposição em aterro, será também necessário desenvolver trabalhos que conduzam ao desenvolvimento de processos que permitam um rigoroso controlo ambiental, bem como metodologias de aferição efectiva do grau do estado do ambiente. Com este trabalho pretende-se conjugar os métodos geofísicos e geoquímicos para avaliar as consequências ambientais da existência de um depósito de RSU. A metodologia que consta deste estudo é, para o contexto português, claramente inovadora uma vez que será aplicada a vazadouros controlados de RSU num contexto geológico cristalino, cujo substrato apresenta uma permeabilidade do tipo fissural. Existem descritos exemplos de aplicação de métodos geofísicos em estudos de contaminação relacionada

com RSU desde finais da década de 60 (Cartwright & McComas, 1968) e início dos anos 70 (Stollar & Roux, 1975; Kelly, 1976) mas, quase sempre, aplicados a ambientes que apresentam uma permeabilidade do tipo intersticial (Senos Matias et al., 1994). Recentemente, o emprego de técnicas geofísicas tornou-se mais frequente e tem-se assistido a grande desenvolvimento, nos últimos anos, tanto nas formas de abordagem e contextos de emprego, como no desenvolvimento de equipamentos e software (Figueiras et al., 2009; Monteiro Santos et al., 2006; Mota et al., 2004). A aplicação de técnicas geoquímicas, para avaliar o estado geral do ambiente na envolvente de vazadouros ou de aterros sanitários, tem-se limitado, nos últimos anos, a proceder a colheitas de amostras de água subterrânea, em piezómetros de monitorização que a legislação ambiental obrigou a entidade exploradora a instalar. A periodicidade e o tipo de análise laboratorial efectuada são, particularmente para as campanhas analíticas trimestrais, muitas das vezes, muito simples, limitando-se a parâmetros físico-químicos, tais como a condutividade, pH e elementos maiores. A área em estudo trata-se de um Vazadouro Controlado (VC) composto por duas áreas distintas: a SE uma zona onde não houve qualquer tipo de controlo ambiental e que apenas foi impermeabilizada no topo de forma a minimizar os riscos daí decorrentes e outra a NW cuja deposição de RSU foi efectuada de forma adequada, composta por três células devidamente impermeabilizadas. Com este estudo pretende-se identificar os caminhos preferenciais de dispersão de contaminantes provenientes do VC; avaliar a contribuição dos sistemas de fracturas principais, e outras descontinuidades, nessa dispersão; avaliar o grau de eficácia, na protecção do substrato geológico, dos sistemas passivos naturais de impermeabilização; avaliar a eficiência dos métodos geofísicos na delimitação de plumas de contaminantes em meios cristalinos; verificar de que forma evolui a pluma de contaminação com o afastamento ao depósito de RSU; e auxiliar a localização de piezómetros para monitorizar a pluma de contaminação.


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2. Enquadramento geológico A área em estudo corresponde ao VC de Matosinhos e à sua envolvente imediata, localizado em Santa Cruz do Bispo, no concelho de Matosinhos, distrito do Porto, enquadrado no Nordeste de Portugal Continental. Esta área é abrangida pela Carta Topográfica nº 110 (Maia), editada pelos Serviços Cartográficos do Exército, à escala 1/25000. Em termos geológicos, a área em estudo, localiza-se na Zona Centro Ibérica (ZCI), estando inserida na Carta Geológica de Portugal, folha 9-C (Porto),

editada pelos Serviços Geológicos de Portugal, à escala 1/50 000. Ao contrário do que é referido na folha 9-C, o VC de Matosinhos está implantado numa zona granítica. Foi elaborada cartografia à escala 1/10 000 para melhor caracterizar o enquadramento geológico do VC de Matosinhos (Fig. 1). Na envolvente ao VC de Matosinhos ocorre granito de duas micas, leucocrata, com textura de grão médio a fino. A área em estudo é percorrida por numerosas linhas de água com orientações dominantes N-S e NW-SE. Os sistemas de fracturação têm orientações N-S; ENE-WSW; NNE-SSW; NW-SE.

Figura 1 – Enquadramento Geológico da área de estudo.

3. Metodologia A metodologia que consta deste estudo baseia-se na complementaridade das informações que se podem obter a partir da utilização de métodos geofísicos e geoquímicos. A propagação de corrente eléctrica em solos e rochas dá-se devido ao deslocamento de iões dissolvidos na água contida nos poros e fissuras, sendo afectada principalmente pela composição mineralógica, porosidade, temperatura, teor de água, quantidade e composição dos sais dissolvidos (McNeill, 1980). Estas condições possibilitam a aplicação da resistividade eléctrica em estudos hidrogeológicos e ambientais, onde a água e eventualmente contaminantes ricos em sais estão presentes nos poros e descontinuidades da

rocha (Elis et al., 2004). Valores baixos de resistividade são indicativos da presença de contaminantes, pois estes facilitam o fluxo de corrente e como tal a resistividade é menor. Quando substâncias contaminantes estão presentes no solo/água ocorrem mudanças nas propriedades eléctricas, por exemplo, as plumas de contaminação geradas pela infiltração de lixiviados provenientes de depósitos de RSU causam diminuição localizada da resistividade que pode ser detectada pela aplicação do método da resistividade eléctrica. O método da resistividade eléctrica (Fig. 2) utiliza uma fonte de corrente contínua, que é injectada no terreno através de dois eléctrodos de injecção (denominados A e B), com o objectivo de medir a diferença de potencial entre outros dois eléctrodos de


48 Métodos Geofísicos Aplicados ao Estudo da Contaminação

leitura ou potencial (denominados M e N), o que permite calcular a resistividade aparente, para um determinado volume de solo atravessado pelo campo eléctrico.

encontrar esse modelo é o RES2DINV. O processo de inversão empregue por este software encontra o modelo mais aproximado possível, em função dos dados colhidos e, assim, se obtém um modelo final da distribuição da resistividade do perfil em função da profundidade (Loke, 2004) ou seja uma secção bidimensional vertical.

Figura 2 – Modelo esquemático de aplicação do método da resistividade eléctrica.

O equipamento utilizado neste estudo para a realização dos perfis de resistividade eléctrica (Fig. 3) é composto por um Resistivímetro Syscal Júnior Switch 48, da Iris Instruments, com 48 eléctrodos ligados através de um multicabo e programado em PC através de um programa próprio (ELECTREII). Como os valores obtidos numa campanha de prospecção geoeléctrica são valores da resistividade aparente, e não da resistividade real, é necessário, posteriormente, fazer a inversão dos dados colhidos no campo. Trata-se de uma metodologia que, através de iterações, calcula um modelo para o terreno cuja resposta sintética, segundo o mesmo dispositivo de campo, seja a mais próxima possível em relação ao que foi medido no campo. O software utilizado para

Figura 3 – Equipamento utilizado para realização de perfis de resistividade eléctrica.

A realização dos perfis de resistividade eléctrica foi efectuada tendo por base os arranjos WennerSclumberger sendo esquematizada conforme se pode observar na figura 4. Estes perfis de resistividade eléctrica foram efectuados, sempre que possível, perpendiculares entre si, de modo a verificar se a dispersão de contaminantes se faz de acordo com a fracturação regional ou com outro tipo de circulação, e próximo dos piezómetros existentes.

Figura 4 – Localização dos piezómetros (P1, P2 e P3) e disposição esquemática dos perfis de resistividade eléctrica realizados (1 a 10) e em curso.


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Está em curso a realização de perfis paralelos aos anteriores e com progressivo afastamento à massa de resíduos (Fig. 4), para verificar de que forma a diferença nos valores de resistividade obtidos está relacionada com o afastamento ao VC e deste modo, delimitar a pluma de contaminação proveniente do depósito de RSU. Como complemento está a ser utilizado o método electromagnético (McNeill, 1997) para confirmar a existência das anomalias. Utilizando o método da polarização induzida (Slater & Lesmes, 2002), poderse-á monitorizar a evolução da cargabilidade eléctrica ao longo do tempo e em estações distintas, através da colocação de instrumentação nos locais identificados com contaminantes. Foram recolhidas amostras de água subterrânea em piezómetros a montante e a jusante do vazadouro controlado, com o objectivo de identificar a presença de contaminantes e, ao mesmo tempo, procurar definir caminhos preferenciais para a dispersão de poluentes de forma a determinar o grau de contribuição da contaminação proveniente da massa de resíduos, quer nas águas quer nos solos da região, ao longo do tempo (Kabata-Pendias & Pendias, 1984; McBride, 1994; Novotny, 1995). A obtenção de amostras de água será efectuada também fora da influência da potencial contaminação proveniente do depósito de RSU, para identificar os valores de fundo característicos da área em estudo, para assim se poder inferir se os valores encontrados, na área potencialmente contaminada, correspondem na realidade a contaminação. Além de permitirem a monitorização das águas subterrâneas, através da recolha de amostras de água para posterior análise laboratorial, os piezómetros também permitirão registar a evolução dos níveis freáticos ao longo do tempo, de forma a criar um modelo de fluxo subterrâneo da água que ajudará na avaliação da dispersão dos contaminantes provenientes dos depósitos de RSU. Pretende-se repetir semestralmente as análises laboratoriais para comparação com as análises de anteriores campanhas, de modo a verificar se ao longo do tempo, e nas diferentes estações do ano, os parâmetros físico-químicos que possam indicar a potencial deterioração da qualidade das águas subterrâneas estão correlacionados com eventuais fugas de águas lixiviantes e com a existência de circuitos preferenciais para a dispersão desses contaminantes. Os resultados geoquímicos obtidos serão então correlacionados com os dados de resistividade. 4. Resultados Os resultados das análises físico-químicas à água contida nos piezómetros realizados entre os anos de 2005 e 2007 revelaram valores de condutividade nos

piezómetros de montante (P1 e P2) compreendidos entre 20 mS/m e 65,5 mS/m, e no piezómetro de jusante (P3) entre 200 mS/m e 800 mS/m (Fig. 5).

Figura 5 – Resultados de condutividade (mS/m) obtidos de análises físico-químicas à água dos piezómetros entre 2005 e 2007: P1 (laranja), P2 (roxo) e P3 (verde).

Os valores das últimas análises realizadas (Fevereiro de 2010) mostram valores de condutividade para o P1 de 28,6 mS/m (34,9 Ÿm) e para o P3 de 210 mS/m (4.8 ȍm). Estes valores são indicadores de uma influência de contaminação proveniente do VC na água da envolvente do VC, com maior incidência na área a jusante do VC (não selada). Tendo em conta que estamos a medir diferentes partes do ambiente (solo+”água” vs “água”) estas análises químicas, directas, estão de acordo com as medições eléctricas, indirectas: valores de condutividade entre 5 mS/m e 40 mS/m, da tomografia eléctrica, vs 28,6 mS/m, do valor analítico no piezómetro; valores de condutividade entre 106 mS/m e 446 mS/m, da tomografia eléctrica, vs 210 mS/m para o valor analítico do piezómetro P3. De acordo com os perfis de resistividade realizados até ao momento foi possível identificar duas anomalias na envolvente ao VC. Uma localizada a montante próximo de P1 (Fig. 6), com valores de resistividade inferiores a 30 ȍm abaixo dos 12 m de profundidade, que se prolonga para NW, sendo verticalmente limitada por um material mais resistivo a poucos metros do limite norte do VC. A outra pluma, mais extensa, localiza-se na zona sul do VC entre os 2 m e os 16 m de profundidade com valores de resistividade inferiores a 7 ȍm. Também foi possível detectar que a anomalia de contaminação a NW vai decrescendo com a distância ao VC, terminando a poucos metros do seu limite, o mesmo acontecendo com a anomalia a S. A anomalia a sul do VC observada no perfil 2 (Fig. 6), realizado paralelamente ao rio Leça, não


50 Métodos Geofísicos Aplicados ao Estudo da Contaminação

representa a influência do rio mas sim de possível fuga de lixiviados proveniente do VC, uma vez que conforme se pode observar no perfil 5 (Fig.6), também paralelo ao rio Leça, os valores de resistividade não são tão baixos como os obtidos em todo o perfil 2.

Comparando as medidas de condutividade em amostras de água recolhidas nos piezómetros de montante com os valores do piezómetro de jusante interpreta-se a presença de forte influência de contaminação a jusante do VC conforme interpretado pelo método da resistividade eléctrica.

Figura 6 – Resultados dos perfis de resistividade eléctrica representativos das anomalias identificadas: perfil 1 (secção superior) e perfil 2 (secção do meio) e perfil 5 (secção inferior).

Os métodos geoquímicos continuarão a ser usados para confirmar a presença de contaminantes e para monitorizar e caracterizar a natureza da pluma de contaminação ao longo do tempo. Os perfis de resistividade em curso contribuirão para melhor definir os caminhos preferenciais da dispersão de contaminantes e para determinar a contribuição dos principais sistemas de fracturas na dispersão.

Os dados de condutividade que já foram recolhidos na zona norte pelo método electromagnético, dão-nos uma noção em termos relativos da condutividade no local, e serão alvo de conversão que nos permitirá obter dados de condutividade real e assim poder compará-los com os resultados de resistividade, bem como com os dados da condutividade na água dos piezómetros. Pela correlação de todos os dados disponíveis até ao momento é já possível ver um padrão de distribuição da resistividade em torno do VC (Fig. 7). Biblografia Cartwright, K. & McComas, M. R. (1968) – Geophysical surveys in the vicinity of sanitary landfills in northeastern Illinois. Ground Water, 6(5): 23-30.

Figura 7 – Resultados numa perspectiva a 3D dos perfis (verde) da figura 4. Todos os perfis com a mesma escala de resistividade.

Elis, V. R.; Barroso, C. M. R. & Kiang, C. H. (2004) – Aplicação de ensaios de resistividade na caracterização do sistema aquífero Barreiras/Marituba em Maceió-Al. Revista Brasileira de Geofísica, 22(2): 101-113 Figueiras, J., Gonçalves, M.A.; Mateus, A.; Marques, F.O.; Monteiro Santos, F.A. & Mota, R. (2009) – Initial stages


Maria João Fontoura, Rui Miguel Marques Moura, António Guerner Dias 51

of pollutants dispersion around municipal waste disposal facilities: a case study in Northern Portugal. Int. J. Environment and Waste Management, 4(3-4): 341-365.

around a landfill facility using the VLF-EM method – a case study. Journal of Applied Geophysics, 60(2): 115-125.

Kabata-Pendias, A. & Pendias, H. (1984) – Trace Elements in soils and plants. CRC Press, Inc, Boca Raton, Florida, 315 p.

Mota, R.; Monteiro Santos, F.A.; Mateus, A.; Marques, F.O.; Gonçalves, M.A.; Figueiras, J. & Amaral, H. (2004) – Granite fracturing and incipient pollution beneath a recent landill facility as detected by geoelectrical surveys. Journal of Applied Geophysics, 57: 11-22.

Kelly, W. E. (1976) – Geoelectric sounding for delineating groundwater contamination. Ground Water, [S. I.], 14(1): 6-10. Loke, M. H. (2004) – Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys. 128 p. McBride, M. B. (1994) – Environmental Chemistry of Soil. Oxford University Press. 406 p. McNeill, J. D. (1980) – Electrical Conductivity of soils and rocks. Geonics Limited. Technical Note TN-5. 22 p. McNeill, J. D. (1997) – The application of electromagnetic techniques to envir onmental geophysical surveys.

Geological Society, London, Engineering Geology Special Publications, 12: 103-112. Monteiro Santos, F.A.; Mateus, A.; Figueiras, J. & Gonçalves, M.A. (2006) – Mapping groundwater contamination

Novotny, V. (1995) – Diffuse of pollution by toxic metals and impact on receiving waters. In W. Salomons, U. Förstner & P. Mader (eds.), Heavy metals. Problems and solutions. Springer-Verlag, Berlin, 33-53. Senos Matias, M.; Marques da Silva, M.; Ferreira, P., Ramalho E. (1994) – A geophysical and hydrogeological study of aquifers contamination by a landfill. Journal of Applied Geophysics, 32(2): 155-162. Slater, L. D. & Lesmes, D. (2002) – IP interpretation in environmental investigations. Geophy., 67: 77-88. Stollar, R. L. & Roux, P. (1975) – Earth resistivity surveys: a method for delineating groundwater contamination. Ground Water, [S. I.], 13(2): 145-150.


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GEONOVAS N.º 25: 53 a 66, 2012 53

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Acompanhamento geológico-geotécnico de obras subterrâneas em rocha Recolha e apresentação de dados Vitor Santos & Pedro Olivença CEGE – Consultores para Estudo de Geologia e Engenharia, Lda., Rua General Ferreira Martins, nº 10 1ºA, 1495-137 Algés. Vitor.santos@cege.com.pt; Pedro.olivenca@cege.pt

Resumo O acompanhamento geológico-geotécnico de obras subterrâneas é uma das actividades de maior importância, desenvolvida pelos técnicos da área da geologia na assessoria permanente prestada em obra. Desta actividade resulta um conjunto de informação de natureza diversa, dependendo muitas vezes os dados a apresentar das exigências da entidade contratante. Assim, existem situações em que os dados a apresentar correspondem a um excesso de informação face às necessidades específicas de uma obra e noutros casos ocorre défice na apresentação face ao trabalho de levantamento efectivamente levado a efeito pela equipa de geologia. Com o presente artigo pretende-se divulgar a sistematização deste tipo de actividade, que foi alvo de investigação e desenvolvimento realizado ao longo de anos de experiência neste tipo de trabalho. A sistematização de apresentação de dados leva a adaptação de novas metodologias e novos modelos de apresentação de resultados, fruto de anos de evolução no acompanhamento de escavações de túneis por equipas normalmente pluridisciplinares. Palavras-chave: dados; escavação subterrânea; túnel; modelos. Abstract

The geological and geotechnical follow-up work of underground excavations is one of the most important activities developed by experts in the field of geology, in the permanent staff provided on site. From his activity results a set of information of various kinds, often depending on the requirements of the contracting part. So there are a few situations in which the data presented correspond to an excess of information address the specific needs of a job site and in other cases there is a presentation deficit , over the work survey, actually done by the team of geology. The present article aims to promote the systematization of this kind of activity, which was the target of research and development conducted over years of experience in this type of work. The systematic presentation of the data leads to adaptation of new methodologies and new models of reporting, result of years of evolution in the follow-up of excavation of tunnels by multidisciplinary teams. Key-words: data; underground; tunnel; models.

1. Introdução Cada maciço rochoso, fruto da sua natureza apresenta especificidades próprias e, como tal, no acompanhamento de uma escavação subterrânea, as características importantes a considerar nem sempre são as mesmas, dependendo estas de inúmeros factores. O tipo de trabalho que se desenvolve no acompanhamento de escavação de obras subterrâneas em

rocha, tendo em vista o objectivo a que se destina, ou seja, não só a simples caracterização geológica mas também a avaliação do estado de estabilidade da escavação, pode levar muitas vezes a considerar uns parâmetros como mais significativos em detrimento de outros. No caso do acompanhamento geológico-geotécnico de escavação de túneis em maciços rochosos, a necessidade de se efectuar uma avaliação do estado de estabilidade e


54 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

da necessidade da aplicação de sustimento primário, levou ao longo dos anos ao desenvolvimento de métodos de classificação dos maciços rochosos, ainda que empíricos. A falta de normas e de especificações quanto aos elementos a recolher, para além dos estritamente necessários à realização de classificações geomecânicas, pode levar a que cada técnico realize uma selecção pessoal sobre quais os parâmetros a considerar, bem como à forma dos apresentar. Neste trabalho é efectuada reflexão sobre os parâmetros habitualmente recolhidos durante a escavação de obras subterrâneas em maciços rochosos, bem como sobre a forma da sua apresentação, tendo em conta que os mesmos servem de base de trabalho não só a profissionais da área da geologia, mas também a equipas pluridisciplinares que habitualmente integram as obras na fase de escavação. 2. Parâmetros habitualmente recolhidos numa frente de escavação No acompanhamento geológico-geotécnico de escavações subterrâneas, nomeadamente, em túneis, são habitualmente recolhidos parâmetros de forma a caracterizar o maciço, não só do ponto de vista geológico, como litologia, fracturação, alteração, estrutura, etc., mas também dados que permitem a realização das classificações geomecânicas mais amplamente difundidas e utilizadas. Ao longo dos anos os parâmetros considerados sofreram algumas alterações face à experiência que se foi adquirindo, retirando-se os que não serviriam para mais nada além do seu registo e incluindo-se outros que introduziram maior definição na caracterização dos maciços, levando a adaptações no decurso de determinado acompanhamento. A geologia, como é natural, surge como um dos parâmetros de maior relevo e destaque, uma vez que o litótipo ou litótipos presentes permitem analisar o contexto geológico em que foi formado, as fases de deformação a que esteve sujeito, a distribuição de famílias de fracturas, etc., mas permite também, antever de imediato o possível padrão de comportamento geomecânico de uma escavação. A caracterização do estado de alteração e fracturação do maciço são parâmetros obrigatórios, com os quais os diferentes intervenientes nas obras (equipas pluridisciplinares) estão geralmente familiarizados. A recolha destes elementos deve seguir as metodologias sugeridas pela Sociedade Internacional de Mecânica das Rochas (ISRM, 2007). O estado de alteração de um maciço permite-nos, ainda que de forma muito pouco rigorosa, estimar a resistência da rocha, no entanto para a devida

caracterização deste parâmetro devem ser realizados ensaios em laboratório, sobre amostras colhidas na frente de escavação. O estado de fracturação fornece uma ideia geral sobre a compartimentação do maciço, no entanto para a devida caracterização é fundamental um estudo estatístico de pormenor, às várias características das descontinuidades. Durante os trabalhos de levantamento geológico das escavações são habitualmente recolhidas informações relativamente ao número de famílias de descontinuidades e sua orientação, ao espaçamento das descontinuidades (medindo-se directamente no maciço), permitindo-se assim determinar efectivamente a compartimentação do maciço e a definição da dimensão dos blocos. Estes parâmetros são fundamentais para a caracterização do maciço, uma vez que permitem avaliar a presença de blocos potencialmente instáveis na superfície de escavação e são também dados fundamentais para a determinação do resultado das classificações geomecânicas. A resistência do maciço rochoso é fortemente condicionada pelas características das descontinuidades, pelo que o levantamento de dados como o comprimento, abertura, preenchimento, alteração e rugosidade e ondulação das superfícies, são fundamentais uma vez que, no fundo, são estas características que determinam a resistência das descontinuidades. O Rock Quality Designation (RQD), segundo Deere (1964, 1968, 1989), é um parâmetro que habitualmente é caracterizado na amostragem de sondagens, muito embora também seja possível numa frente de escavação efectuar o seu cálculo. Um dos factores que pode influenciar igualmente a estabilidade de uma escavação é a afluência de água, nomeadamente em maciços com características geotécnicas de pior qualidade, sendo fundamental determinar ou estimar não só o caudal afluente mas também o seu modo de ocorrência, se é pontual ou generalizado. Nos dias de hoje, com a proliferação da era digital, apesar da importância de todo o trabalho de campo dos técnicos de geologia, nenhuma caracterização de um maciço fica completa sem um registo fotográfico adequado, tendo-se tornado ferramenta essencial de “validação” da informação recolhida. 3. Metodologia de levantamento dos dados A primeira actividade a desenvolver no acompanhamento de uma obra subterrânea é a recolha e estudo de todos os elementos bibliográficos existentes sobre a região. Isto permite, ainda numa fase prévia à sua execução ter uma ideia das características litológicas, estruturais e tectónicas mais relevantes tais como estratificação, falhas, fracturas, filões, e condições hidrogeológicas.


Vitor Santos, Pedro Olivença 55

No acompanhamento de escavações subterrâneas um dos principais objectivos é determinar o estado geral de estabilidade do maciço, quer pela realização de classificações geomecânicas, conjuntamente com a execução da cartografia geológica e do levantamento das características do maciço/material rocha, quer por observação de zonas pontuais, onde pelas suas características, a conjugação das descontinuidades com a superfície de escavação promova o destaque de blocos. Assim, os parâmetros a recolher têm de possibilitar alcançar este duplo objectivo. A segurança é sem dúvida uma das vertentes condicionantes ao desenvolvimento dos trabalhos de uma escavação. Em cada instante têm de ser garantidas as condições mínimas de estabilidade da escavação. É no entanto impensável a adopção de metodologias morosas, que pelo tempo dispendido na obtenção de resultados, dificultem a adopção de soluções imediatas tendo em vista a estabilização do maciço. Por exemplo, é inviável seguir uma metodologia que preveja a execução de ensaios que demorem semanas, quando o estado de estabilidade do maciço tem de ser determinado de imediato para que os meios humanos e equipamentos estejam a trabalhar em segurança. Perante estes constrangimentos torna-se importante a adopção de metodologias que permitam uma caracterização imediata do maciço rochoso. Para a caracterização geológico-geotécnica de uma frente de escavação o técnico de geologia deverá efectuar um levantamento, o mais rigoroso possível, incluindo-se para além da descrição da litologia, o estado de alteração e fracturação, a medição da estratificação, xistosidade e fracturação, a determinação do número de famílias de fracturas, as características físicas da fracturação e o registo de afluências de água à escavação, seguindo-se sempre que possível as indicações do autores das classificações ou da Sociedade Internacional de Mecânica das Rochas (ISRM, 2007). Para além dos elementos estritamente geológicos, em função do tipo de classificação geomecânica a aplicar, poderá, igualmente, ser necessária a obtenção de algumas características adicionais, tais como resistência à compressão uniaxial (RCU), que poderá ser obtido de forma mais célere com ensaios Point Load (ISRM, 2007). O RQD fornece indicações quanto à qualidade do maciço em termos de compartimentação, uma vez que o índice depende, totalmente, do espaçamento das descontinuidades. Na ausência de sondagens, habitualmente são utilizados outros métodos para o seu cálculo, nomeadamente a relação com o volume dos blocos e espaçamento de fracturação definida por Palmström (1995). 4. Modelos de apresentação dos dados recolhidos No acompanhamento geológico-geotécnico a forma como os dados são apresentados é de fulcral importância para que estes sejam entendidos no âmbito das

equipas pluridisciplinares que constituem a produção de uma obra, como é o caso da construção de obras subterrâneas. Nos parágrafos seguintes efectua-se uma reflexão sobre o modo de apresentação da cartografia geológica, classificações geomecânicas e registos fotográficos. 4.1 Cartografia geológica Ao longo dos anos o modo de apresentação da cartografia geológica geotécnica no âmbito dos trabalhos de escavação de obras subterrâneas tem sofrido alteração. Passou da mera representação geométrica dos principais elementos estruturais e da fracturação, para a apresentação destes elementos complementada com informação adicional relativa a parâmetros respeitantes à descrição do maciço, seleccionados em função da especificidade de cada maciço, zonamento/classificação geotécnica, bem como de informação relativa à aplicação de contenções e informação relacionada com monitorização. A apresentação da cartografia geológica é habitualmente efectuada em dois níveis, um a que se poderá chamar de cartografia diária, ou seja, a apresentação do observado numa frente de escavação (como que um fotograma de um filme) e outra que corresponde uma visão mais abrangente, sendo a súmula das diversas cartografias diárias, dando-nos esta, uma visão de conjunto a que poderíamos chamar de cartografia contínua. A execução da cartografia da frente de escavação, só se pode executar, em túneis escavacados por métodos tradicionais, uma vez que somente este método permite a visualização da superfície da frente de escavação, ficando esta na geral exposta durante o tempo suficiente para a sua observação. Sendo a base de representações mais abrangentes como a cartografia contínua em planta, é fundamental que o levantamento seja realizado com o maior rigor possível. Esta cartografia deverá servir não só para o registo das características do maciço, mas também como um elemento de base, para o trabalho dentro da equipa de execução de uma obra, pelo que associada à cartografia devem constar informações sobre resultados de classificações geomecânicas em utilização e sobre o zonamento geotécnico que normalmente dá indicações sobre o sustimento a aplicar. A cartografia da frente de escavação passou por várias fases de aperfeiçoamento, tendo ao longo dos anos utilizado, desde cartografia desenhada apenas da frente de escavação, perdendo-se alguma da informação que se observa nos hasteais, até cartografia da frente efectuada sobre o registo fotográfico, que embora possa parecer de fácil execução, se traduz no entanto por vezes num processo complicado e moroso.


56 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

A experiência mostra que a cartografia sobre uma base fotográfica trás problemas, porque não é possível fotografar sempre à mesma distância da frente e como tal a escala varia, acresce a isso as dificuldade de se obterem fotografias nítidas num local por vezes com pouca luminosidade e com poeira. Por outro lado a bidimensionalidade de uma fotografia não realça por vezes descontinuidades evidentes no terreno. A planificação de uma escavação subterrânea é a forma mais habitual de apresentação da cartografia geológico-geotécnica. Este modo de apresentação

permite de forma imediata determinar um ponto específico na superfície do túnel, não sendo necessários quaisquer cálculos para verificar a linha de intercepção limites ou descontinuidades inclinada com o túnel. No entanto a cartografia de superfícies do túnel planificadas traz um problema prático na previsão da intercepção de estruturas como falhas e filões do local escavado, para outras galerias ou túneis nas suas imediações, quer se encontrem à mesma cota ou a cotas diferentes (Fig. 1).

Figura 1 – Cartografia utilizada em túneis paralelos para projecção de estruturas detectadas no que está com escavação mais avançada para o outro que vem com a escavação mais atrás.

Mais recentemente, optou-se pela cartografia de frente com os hasteais, mas a conjugação da cartografia em planta com a cartografia da abóbada leva por vezes a problemas geométricos na apresentação dos resultados. Tendo em vista colmatar esse “défice” geométrico integrou-se no mesmo modelo a cartografia da frente e a cartografia em planta já com os hasteais rebatidos (Fig. 2). Este modelo encontra-se em formato informático de desenho técnico, onde a cartografia em planta é realizada de modo sequencial, acrescentando-se informação à medida que a escavação é realizada. Tem um espaço dedicado à cartografia da frente de escavação que serve de precioso auxílio na realização da cartografia em planta, já que é nesta superfície que se consegue identificar de forma mais clara a maioria dos parâmetros a recolher. O modelo tem ainda um espaço para descrição que permite fazer resumo do observado e focar de forma mais explícita as características particulares existentes.

Para comunicação mais eficiente entre pessoas menos familiarizadas com o acompanhamento geológico-geotécnico, o resultado das classificações geomecânicas e o enquadramento do maciço na secção tipo que corresponde ao suporte primário a aplicar, é fundamental para o devido desenvolvimento da escavação nas melhores condições. 4.2 Classificações geomecânicas As classificações geomecânicas reflectem um resumo das características geológicas e geotécnicas do maciço rochoso, tendo como objectivo final o enquadramento do conjunto das características em diversas classes de maciço, a que corresponderão diferentes graus de intervenção após escavação, no intuito da manutenção de uma superfície escavada estável. Nas classificações geomecânicas é atribuído um valor a cada uma das características presentes no maciço.


Vitor Santos, Pedro Olivença 57

Figura 2 – Cartografia de frente de escavação conjugada com cartografia em planta de superfícies rebatidas (Modelo CEGE_0081.1).

A apresentação das classificações deve reflectir integralmente a classificação do autor, com todos os parâmetros e opções disponíveis. O seu preenchimento deve contar com a selecção do intervalo escolhido e valor considerado, bem como a classificação final. Entre as classificações mais utilizadas em todo o mundo destacam-se as de Bieniawski (1989), Barton et al. (1974) e mais recentemente a de Hoek & Brown (1997). Outras existem com menos utilização que se podem aplicar a casos mais concretos com resultados muito aceitáveis, quer na caracterização do maciço, quer na definição do sustimento que daí advém, como são o caso das de Manuel Rocha (1976), Wickham et al. (1972) e Palmström (1996).

Da análise das principais classificações geomecânicas pode verificar-se pelo resumo efectuado no quadro I, que apesar de cada autor ter utilizado na sua classificação diversos parâmetros, todas possuem em comum as características do diaclasamento do maciço, a maioria a presença de água e directa ou indirectamente o estado de alteração do maciço ou das fracturas. Da “soma” ponderada dos parâmetros com distintos pesos chega-se a uma classificação da qualidade do maciço face à aptidão para a escavação, excepto na de Hoek & Brown (1997) que é obtida directamente de um gráfico, ou por correlação com o valor de RMR obtido.

Quadro I – Parâmetros utilizados em algumas classificações. Bieniawski (RMR) RCU / Point-load

Barton et al. (Q) Condições de tensão nas rochas

Hoek & Brown (GSI) Geoestrutura do maciço

Wickham et al. (RSR) Tipo de rocha

RQD

RQD

Características das diaclases

Estado de alteração da rocha

Orientação das descontinuidades

Número de famílias de diaclases

Geoestrutura do maciço

Características das descontinuidades – Abertura, rugosidade, enchimento e alteração

Rugosidade das diaclases

Espaçamento e orientação das fracturas

Presença de água

Alteração das diaclases

Condições das diaclases

Presença de água

Presença de água


58 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

TÚNEL Classificação de Bieniawski Point Load

Res. Com p. Uniaxial

Mpa >10 4 - 10 2-4 1-2 <2* <2* <2*

Mpa >250 100 - 250 50 - 100 25 - 50 5 - 25 1-5 <1

RQD % 90 - 100 75 - 90 50 - 75 25 - 50 < 25

15 12 7 4 2 1 0

20 17 13 8 3

Espaçam ento

Características das descontinuidades (ver nota abaixo) Paredes Rugosas, descontínuas, fechadas, paredes sem alteração Paredes ligeiramente rugosas, abertura < 1 mm, paredes ligeir. alteradas Paredes ligeiramente rugosas, abertura < 1 mm, paredes muito alteradas Contínuas; Paredes lisas ou preenchimento argiloso < 5 mm ou abertura 1 - 5 mm Contínuas; Preenchimento argiloso > 5 mm ou abertura > 5 mm

30 25

descontinuidades >2m 0.6 - 2 m 200 - 600 mm 60 - 200 mm < 60 mm

20 15 10 8 5

Orientação descontinuidades Muito Favorável Favorável Razoável Desfavorável Muito desfavorável

0 -2 -5 -10 -12

20

10

0

RMR

ÁGUA SUBTERRÂNEA Quociente=Pressão Fluxo/10 m túnel

hidráulica fracturas/

Condições Gerais

Nulo < 10 l/min 10 - 25 l/min 25 - 125 l/min > 125 l/min

Tensão principal 0 0.0 - 0.1 0.1 - 0.2 0.2 - 0.5 > 0.5

Seco Húmido Saturado Gotejante Escorrência

15 10 7 4 0

ZONAMENTO / SECÇÃO

Direcção Perpendicular ao eixo do Túnel A favor da Escavação Contra a Escavação 20° - 45° 45° - 90° 20° - 45° 45° - 90° Muito Favorável

Favorável

Razoável

Desfavorável

Direc. Paralela ao eixo 45°-90° 20°-45° Muito Desfa- Razoável vorável

Inclinação 0° - 20°

Razoável

Nota: Guia para a classificação das características das descontinuidades Comprimento da descontinuidade Separação (abertura) Rugosidade Enchimento Alteração

<1m

1-3m

3 - 10 m

10 - 20 m

6

4

2

1

0

fechada

< 0.1 mm

0.1 - 1.0 mm

1 - 5 mm

> 5mm

6

5

4

1

0

muito rugosa

rugosa

ligeira/ rugosa

lisa

espelhada

6

5

3

1

0

nenhum

< 5mm, duro

> 5mm, duro

< 5mm, mole

> 5mm, mole

6

4

2

2

0

não alterada

ligeira

moderada

muito alterada

decomposta

6

5

3

1

0

Qualidade do m aciço rochoso SOMA DOS PESOS 100 - 81 80 - 61 60 - 41 40 - 21 <20

CLASSE Nº I II III IV V

> 20m

DESCRIÇÃO Muito Bom Bom Razoável Mau Muito Mau

Figura 3 – Classificação segundo Bieniawski (1989) MOD_CEGE_001.2.


Vitor Santos, Pedro Olivença 59

As classificações geomecânicas de Bieniawski (1989) (Fig. 3) e de Barton et al. (1974) (Fig. 4) são as mais utilizadas, quer

em Portugal, quer em todo o mundo e o modo de apresentação tem sofrido poucas diferenças ao longo dos anos.

Túnel Classificação de Barton RQD

A B C D E

RQD 0 a 25 % 25 a 50 % 50 a 75 % 75 a 90 % 90 a 100 %

Muito pobre Pobre Razoável Bom Excelente

PRESENÇA DE ÁGUA ( Jw ) Jw

Pressão (Kg/cm2)

Nota :

A Seco ou caudal<5l/min. localizado B Caudal médio ou pressão ocasional C Caudal elevado ou pressão elevada em rocha dura sem diaclases c/ preenchimento D Idem com lavagem do preenchimento das diaclases E Caudal excepcionalmente elevado ou aparecimento de água c/ pressão após rebentamento e diminuindo F Idem sem diminuicão de caudal

( i ) Caso o valor de RQD seja inferior a 10, adoptar o valor 10

VALOR ADOPTADO

1

<1

0,66

1-2.5

0,5

2.5-10

0,33

2.5-10

0.2a0.1

>10

0.1a0.55

>10

NÚMERO DE FAMÍLIAS DE DIACLASES (Jn)

A B C D E F G H

Maciço (s/ diaclases) Uma família Uma família e aleatórias Duas famílias Duas famílias e aleatórias Três famílias Três famílias e aleatórias Quatro ou mais famílias, muito fracturado J Rocha esmagada, solo

Nota:

Jn 0.5 a 1 2 3 4 6 9 12

valor de Jw Nota: ( i ) Em cruzamento de túneis

( ii ) Nos emboquilhamentos usar ( 2 x Jn )

PARAMETRO SRF

15 20

VALOR ADOPTADO

a. Zonas de falhas interceptam a escavacão podendo originar sobreescavações

A Ocorrência de muitas zonas contendo argila ou rocha desagregada (qualquer profundidade) B Ocorrência de poucas zonas idênticas a A(prof. escavacao<50m) C Idem c/ profundidade de escavação > 50m D Muitas zonas de falha(s/ argila), rocha decomposta(qualquer prof.) E Poucas zonas de falha(s/ argila),profundidade de escavação < 50m F Idem c/ profundidade de escavação > 50m G Rocha intensamente fragmentada (escavação a qualquer profundidade)

Jr a. Paredes em contacto b. Paredes mantem contacto após 10cm movimento

Diaclases descontínuas Rugosas ou irregulares, onduladas Lisas, onduladas "Slickensided", onduladas Rugosas ou irregulares, planas Lisas, planas "Slickensided", planas

VALOR ADOPTADO

usar ( 3 x Jn )

RUGOSIDADE ( Jr )

A B C D E F G

Caso se faca a drenagem do maciço, aumentar o

4

5 7,5 5 2,5 5

Nota : ( i )Adicionar 1 se o espacamento

3

for superior a 3 metros

2

b. Rocha dura, problemas de tensões virgens

1,5

(ii)Jr=0.5 pode deve ser usado para

1,5 1

"slickensided" plana com lineações orientadas favoravelmente

0,5

c. Sem contacto de rocha após movimento

H Preenchimento argiloso e abertas sem contacto entre paredes J Preenchimento arenoso e abertas sem contacto entre paredes

10 2,5

H J K L M

Tensões baixas ou escav. próximo da superfície Tensões médias Tensões elevadas Possível ocorrência de explosões ligeiras de rocha Possível ocorrência de explosões violentas de rocha

se/s1

st/s1

>200 200 a 10

>13 13a0.66

2,5

10a50

0.66a0.33

0.5 a 2

5a2.5

0.33a0.16

5 a 10

<2.5

<0.16

10 a 20

1 1

c. Rocha expansiva ou comportamento plástico devido a tensões elevadas

VALOR ADOPTADO

N O

ESTADO DE ALTERACAO DAS FRACTURAS ( Ja ) Ja

F

P R

A Duro, impermeável, tipo filão de quartzo

Tensão de expansibilidade media Tensão de expansibilidade elevada

5 a 10 10 a 20

d. Rocha expansiva, dependendo da presença de água

a. Paredes em contacto

Tensão de expansibilidade média Tensão de expansibilidade elevada

5 a 10 10 a 15

0,75

B Paredes sãs C Paredes ligeiramente alteradas. Preenchimento

1

(25-35)

tipo areia ou rocha sem argila D Preenchimento siltoso ou areno-argiloso E Preenchimento de argila mole, talco,gesso grafite ou argila pouco expansiva

2

(25-30)

3

(20-25)

4

(8-16)

4

(25-30)

6

(16-24)

8

(12-16)

VALOR ADOPTADO

CALCULO DE

b. Paredes mantem contacto após 10cm movimento F Preenchimento com areia e fragmentos de rocha sem argila

G Preenchimento com argila rija sobreconsolidada, contínua,

Q

Q = ( RQD / Jn ) x ( Jr / Ja ) x ( Jw / SRF )

###

abertura < 5mm

H Idem pouco ou medianamente sobreconsolidada J

1

Preenchimento com argila expansiva, contínua, abertura<5mm (valor adoptado depende da % argila ou da presença de água)

Jn

K,L Preenchimento por rocha desintegrada ou esmagada

6a8

e M Preenchimento idêntico as zonas G, H e J

8a12

N Preenchimento c/silte ou areia argilosa

=

Jr

=

Ja

Jw SRF

8a12 (6-12)

c. Sem contacto de rocha apos movimento

Q (6-24)

5

O,P Preenchimento espesso de argila e R Preenchimento espesso de argila idêntico as zonas G, H e J

RQD

10a13

(6-24)

Zonamento / Secção

6a24

VALOR ADOPTADO

Figura 4 – Classificação segundo Barton (1974) MOD_CEGE_002.2.

=


60 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

Túnel

Classificação de Barton

Classificação de Bieniawaski

1. Qualidade da Rocha A Muito pobre B Pobre C Razoável D Bom E Excelente

RQD 0-25 25-50 50-75 75-90 90-100

1. Resistência à Compressão Uniaxial Compressão Simples <1 1-5 Carga Pontual <1 Valor 0 1

ii) A adopção de intervalos de 5, é considerada adequada (Ex. 100, 95, 90, etc.)

Valor adoptado

0

2. Factor do número de Descontinuidades A Maciço (s/ diaclases) B Uma família C Uma família e aleatórias D Duas famílias E Duas famílias e aleatórias F Três famílias G Três famílias e aleatórias H Quatro ou mais famílias, muito fracturado J Rocha esmagada, solo

Jn 0.5 a 1 2 3 4 6 9 12 15 20

i) Para intercepções utilizar 3xJn.

Valor

<25

25-50

3

8

3. Espaçamento das Descontinuidades (m) <0,06 0,06-0,2 Valor 5 8

4. Condições hidrogeológicas Afluxo/10m túnel (l/min Nenhum ıw/ı1 0 Condições gerais Seco Valor 15

<10 <0,1 Húmido 10

ii) Para emboquilhamentos utilizar 2xJn.

Valor adoptado

0

3. Factor de Rugosidade das Descontinuidades a. Paredes em contacto b. Paredes mantem contacto após 10cm movimento Diaclases descontínuas Rugosas ou irregulares, onduladas

C D

Lisas, onduladas "Slickensided", onduladas

2

25-50 1-2 4

50-100 100-250 2-4 4-10 7 12 Valor adoptado

50-75

75-90

90-100

2. RQD

i) Se RQD < 10 (incluindo 0), o valor adoptado na avaliação de Q é 10.

A B

5-25

Jr

E Rugosas ou irregulares, planas F Lisas, planas G "Slickensided", planas c. Sem contacto de rocha após movimento H Preenchimento argiloso e abertas sem contacto entre paredes J Preenchimento arenoso e abertas, sem contacto entre paredes

4 3

Valor Rugosidade

2 1,5

Valor Preenchimento

1,5 1,0 0,5

Valor Alteração Valor

1 1

i) Adicionar 1 se o espaçamento da familia mais relevante for maior que 3 m. ii) Jr=0,5 pode ser utilizado para descontinuidades planas e estriadas, orientadas no sentido de menor resistência

Valor adoptado

4. Factor de Alteração das Descontinuidades a. Paredes em contacto A Duro, impermeável, tipo filão de quartzo B Paredes sãs C Paredes ligeiramente alteradas. Preenchimento tipo areia ou rocha sem argila. D Preenchimento siltoso ou areno-argiloso E Preenchimento de argila mole, talco, gesso, grafite ou argila pouco expansiva b. Paredes mantem contacto após 10cm movimento F Preenchimento com areia e fragmentos de rocha sem argila G Preenchimento com argila rija sobreconsolidada, contínua, abertura < 5mm H Idem pouco ou medianamente sobreconsolidada J Preenchimento com argila expansiva, contínua, abertura<5mm

0,0

F

Ja.

(25-35) (25-30) (20-25) (8-16)

0,75 1 2 3 4

(25-30) (16-24) (12-16)

4 6 8

(valor adoptado depende da % argila ou da presença de água) (6-12) 8a12 c. Sem contacto de rocha apos movimento K,L,M Zonas de rocha desintegrada ou esmagada (ver G,H,J para descrição das argilas (6-24) 6,8, 8-12 N Zonas silto-argilosas, com pequena fracção de argila (não mole) 5 O,P,R Zonas continuas e espessas de argila (ver G,H,J para descrições das argilas) (6-24) 10,13 13-20 Valor adoptado 0 5. Factor de Redução pela Água A Seco ou caudal<5l/min. localizado

5. Caracterisiticas das Descontinuidades Comprimento (m) <1 1-3 Valor 6 4 Abertura (mm) fechada <0,1 6 mto Rug

5 Rugosa

13 17 Valor adoptado

20 0

0,2-0,6 0,6-2 10 15 Valor adoptado

>2 20 0

10-25 25-125 >125 0,1-0,2 0,2-0,5 >0,5 Saturado Gotejante Escorrente 7 4 0 Valor adoptado 0

3-10 2 0,1-1

10-20 1 1-5

>20 0 >5

4 lig. Rug.

1 Lisa

0 Estriada

6 5 3 1 0 nenhum <5mm, duro>5mm, duro<5mm, mole>5mm, mole 6 não alterada 6

4 ligeira 5

2 2 0 moderada mto alteradadecomposta 3 1 0 Valor adoptado 0

6. Ajuste relativo à orientação das descontinuidades Direcção erpendicular ao Túnel Direcção Paralela Inclinação A favor da escavação Contra a Escavação 0-20 45-90 20-45 45-90 20-45 45-90 20-45 Muito Muito Desfavoráv Favorável Razoável Desvavoráv Razoável Razoável Favorável el el Valor -2 0 -5 -10 -12 -5 -5 Valor adoptado 0

RMR = RCU+RQD+ESPAÇ+CARACTERISTICAS+ÁGUA+CORRECÇÃO

RMR Q = ( RQD / Jn ) x ( Jr / Ja ) x ( Jw / SRF )

Q

Pressão (Mpa) <0,1

Jw 1,0

0,1-0,25

0,66

Somatório dos Pesos

100-80

80-60

60-40

40-20

Caudal ou pressão elevados em rocha competente sem lixiviação das descont.

0,25-1

0,5

Classe

I

II

III

IV

V

D

Caudal ou pressão elevados , lixiviação considerável de preenchimentos

0,25-1

0,33

Descrição do Maciço

Mto Bom

Bom

Razoável

Fraco

Mto Fraco

E

Caudal ou pressão excepcionalmente elevados após pega, decaindo c/ o tempo

>1

0.2a0.1

Coesão do Maciço Kpa

>400

300-400

200-300

100-200

<100

F

Caudal ou pressão excepcionalmente elevados, sem diminuição aparente

>1

0.1a0.55

Ângulo de atrito

>45º

35º-45º

25º-35º

15º-25º

<15º

Vão não revestido

15m

10m

5m

2,5m

1m

1 ano

1 semana

10 horas

30 minutos

B

Caudal ou pressão médios, lixiviação ocasional dos preenchimentos

C

i) Factores C a F são estimativas grosseiras; aumentar Jw se forem realizadas drenagens.

Caracteristicas dos Maciços Rochosos

Tempo auto-sustentação 20 anos

ii) Os problemas especiais criados pela formação de gelo não são considerados.

Valor adoptado 6. Factor de Redução pelas Tensões a. Zonas de falhas interceptam a escavacão podendo originar sobreescavações A Ocorrência de muitas zonas contendo argila ou rocha desagregada (qualquer prof.) B Ocorrência de poucas zonas idênticas a A(prof. escavacao<50m) C Idem c/ profundidade de escavação > 50m D Muitas zonas de falha(s/ argila), rocha decomposta(qualquer prof.) E Poucas zonas de falha(s/ argila),profundidade de escavação < 50m F Idem c/ profundidade de escavação > 50m G Rocha intensamente fragmentada (escavação a qualquer profundidade)

<20

0,0 SRF 10 5 2,5 7,5 5 2,5 5

i) Reduzir 25-50% os valores de SRF se as zonas esmagamento apenas influenciam,sem intersectar a escavação

b. Rocha dura, problemas de tensões virgens H Tensões baixas ou escav. próximo da superfície J Tensões médias K Tensões elevadas L Possível ocorrência de explosões ligeiras de rocha M Possível ocorrência de explosões violentas de rocha

se/s1

st/s1

>200

>13

200 a 10

13a0.66

10a50

0.66a0.33

5a2.5

0.33a0.16

<2.5

<0.16

2,5 1 0.5 a 2 5 a 10 10 a 20

ii) Para tensões virgens fortemente anisotropicas: se 5<ı1/ı3<10, reduzir ıc para 0,75 ıc; se ı1/ı3>10 reduzir ıc para 0,5ıc iii) Há poucos casos observados com cobertura inferior ao vão. Nesses casos sugere-se que SRG passe 2,5 para 5 (ver H)

c. Rocha expansiva ou comportamento plástico devido a tensões elevadas N Tensão de expansibilidade media O Tensão de expansibilidade elevada

5 a 10 10 a 20

iv) Pode ocorrer "squeezing" aprofundidades H>350 Q^ѿ. A resistência à compressão do maciço pode ser estimada por q=7ȖQ^ѿ (Mpa), onde Ȗ representa o peso volumico em g/cm².

d. Rocha expansiva, dependendo da presença de água P Tensão de expansibilidade média R Tensão de expansibilidade elevada Valor adoptado

5 a 10 10 a 15 0

1,3

FALSO

Figura 5 – Classificação conjunta, de Bieniawski (1989) e de Barton et al. (1974) MOD_CEGE_00X.1.

>250 >10 15 0


Vitor Santos, Pedro Olivença 61

Nos modelos apresentados seguidamente são considerados todos os princípios fundamentais referenciados por cada um dos autores das classificações, com todas as opções consideradas por cada um deles para cada parâmetro que contribui para a classificação, apresentando-se também como o valor é atribuído para cada parâmetro. Como habitualmente estas duas classificações geomecânicas são efectuadas conjuntamente, o que permite a aferição dos resultados obtidos entre as duas classificações e ainda obter uma correlação entre estas duas classificações, podendo ser apresentadas numa só folha por questões práticas de visualização (Fig. 5). A apresentação conjunta permite de uma forma imediata a comparação dos valores atribuídos a cada parâmetro, bem como, embora de uma forma pouco linear, o

resultado entre as duas classificações. A selecção do tipo de apresentação, separadas ou em conjunto fica neste caso ao critério do técnico em obra ou da solicitação do cliente. Mais recentemente, tendo em vista dar resposta aos novos métodos de dimensionamento de sustimento primário em obras subterrâneas, a caracterização dos maciços rochosos passou a contar com o Geological Streng Index (GSI) de Hoek & Brown (1997). De modo semelhante ao realizado para as classificações já referidas anteriormente, no desenvolvimento de um modelo de apresentação dos dados é imperativo respeitar a linhas do autor, realizando-se algumas adaptações no sentido de permitir uma rápida leitura, com indicação das opções disponíveis e parâmetros adoptados (Fig. 6).

TÚNEL

GEOESTRUTURA INTACTA OU MACIÇA- rocha intacta ou maciça com descontinuidades em pequena quantidade e muito afastadas.

MUITO COMPARTIMENTADO (Very Blocky) maciço parcialmente perturbado, com blocos angulares multifacetados, travados entre si, definidos por 4 ou mais familias de descontinuidades. COMPARTIMENTADO/TECTONIZADO (Blocky/Disturbed) - dobrado e/ou falhas, blocos angulares, definidos por várias familia de descontinuidades. Presença de xistosidade e/ou planos de fraqueza. DESINTEGRADO - maciço pouco interligado, fortemente partido com mistura de fragmentos angulares e arredondados.

FOLIADO/LAMINADO - maciço foliado, dobrado e tectonizado. A estrutura do maciço é conferida pela presença de planos de xistosidade ou de corte pouco espaçados.

Superfícies estriadas, fortemente alteradas com preenchientos argilosos.

MUITO FRACAS

Superfícies estriadas, fortemente alteradas com preenchientos arenosos.

FRACAS

Superfícies suaves, moderadamente alteradas e desgastadas.

RAZOÁVEIS

Superfícies rugosas, ligeiramente alteradas, com oxidação.

QUALIDADE DECRESCENTE DAS SUPERFÍCIES 90

INTERLIGAÇÃO DECRESCENTE ENTRE BLOCOS DE ROCHA

COMPARTIMENTADO (Blocky) - maciço não perturbado, constituido por blocos cúbicos, bem travados entre si, definidos por 3 familias de descontinuidades.

BOAS

A partir da litologia, da estrutura do maciço e das caracteristicas das superf ícies das descontinuidades é estimado o v alor médio GSI. Não ser demasiado preciso (é mais realista ref erir um interv alo de GSI 33-37 que af irmar GSI=35). É de ref erir que a tabela não tem v alidade para roturas determinadas pela estrutura do maciço. Quando ocorram descontinuidades orientadas desf av oráv elmente, estas determinam a o comportamento da escav ação. No caso das descontinuidades com preenchimento que se possa detrioram com presença de húmidade, resultando na diminuição da resistência ao corte, sugere-se o uso de v alores mais à direita. A acção da pressão da água dev e ser analisada em f unção das tensões ef ectiv as.

Superficies muito rugosas, sãs.

MACIÇOS DIACLASADOS (Hoek e Marinos, 2000)

MUITO BOAS

GEOLOGICAL STRENG INDEX -GSI

CARACT. SUPERFÍCIE DESCONTINUIDADES

CLASSIFICAÇÃO DE HOEK (GSI)

80 70

60

50

40

30

20

10

GSI ZONAMENTO / SECÇÃO

Figura 6 – Classificação de Hoek & Brown (1997) MOD_CEGE_008.1.

5


62 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

4.3 Registos Fotográficos

A classificação de Wickham et al. (1972) foi aplicada em Portugal em casos muito específicos, de túneis escavados em rochas com características geotécnicas de menor resistência, nomeadamente em formações sedimentares. Esta classificação geomecânica tornava-se útil em situações de maciços com características geomecânicas que os aproximam mais de um solo que de uma rocha. Ainda que actualmente, no nosso país esta classificação tenha caído em desuso, apresenta-se seguidamente o respectivo modelo desenvolvido (Fig. 7).

Na actualidade, para além do levantamento geológico-geotécnico realizado numa frente de trabalhos, existe na maioria das situações uma obrigatoriedade de se efectuar um registo fotográfico. Qualquer registo realizado deve representar da melhor forma o observado no terreno, devendo ser contemplada no mínimo uma visão geral da frente de escavação, mas também sempre que necessário pormenores da frente que influenciem significativamente a classificação geotécnica.

TUNEL CLASSIFICAÇÃO DE WICKHAM

PARÂMETRO A - CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICAS GERAIS

PARÂMETRO B - CARACTERÍSTICAS DA FRACTURAÇÃO

(Valor m áxim o 30)

(Valor m áxim o 45)

ALTERAÇÃO Sã

a

Med. Alterada

b

Muito alterada

c

ORIENTAÇÃO DA ESCAVAÇÃO Direcção paralela ao eixo Direcção perpendicular ao eixo

Decom posta

d

Incl. para

a b c d

Ignea 1 2 3 4

ROCHA

Metamórfica 1 2 3 4

Sedimentar 2 3 4 4

1 2 3 4

30

Median. dobrada

Muito dobrada

ou fracturada

ou fracturada

ou fracturada

22

15

9

27

20

13

8

24

18

12

7

19

15

10

6

Inclinação para

a

a

e contra

escavação

escavação

escavação

a escavação

Inclinação das Fracturas

(cm )

Pouco dobrada

Para

e contra a

entre Fracturas

<3 3 - 15 15 - 28 28 - 54 54 - 108 > 108

ESTRUTURA GEOLÓGICA Maciça

Contra

Espaçam ento

Inclinação

20°

20°-50°

50°-90°

20°-50°

50°-90°

20°

9

11

13

10

12

9

9

7

13

16

19

15

17

14

14

11

23

24

28

19

22

23

23

19

30

32

36

25

28

30

28

24

36

38

40

33

35

36

34

28

40

43

45

37

40

40

38

34

PARÂMETRO B =

PARÂMETRO A =

PARÂMETRO C - ESTRUTURA GEOLÓGICA (Valor m áxim o 25) CONDIÇÕES DAS FRACTURAS BOAS Fechadas

RAZOÁVEIS Ligeir. alteradas

MÁS Muito alteradas

ou

ou

alteradas ou

cimentadas

alteradas

abertas

SOMA DOS PARÂMETROS A + B 13 - 44 45 - 75

CONDIÇÕES HIDROLÓGICAS

CONDIÇÕES DAS FRACTURAS

(l/m in) BOAS

RAZOÁVEIS

MÁS

BOAS

RAZOÁVEIS

MÁS

SECO

22

18

12

25

22

18

PINGOS

19

15

9

23

19

14

15

11

7

21

16

12

RSR

(2,5 l/m in)

MODERADAS (2,5-13 l/m in)

Forte

ZONA 10

8

6

18

14

(>13 l/m in)

10

GEOTÉCNICA

PARÂMETRO C =

Figura 7 – Classificação de Wickham (1972) MOD_CEGE_0XX.1.

20°-50°

50°-90°


Vitor Santos, Pedro Olivença 63

Pela experiência adquirida ao longo dos anos é importante distinguir os dados apresentados, e como tal, os registos devem ser apresentados de forma separada integrando modelo específico. Conforme referido no subcapítulo anterior já se utilizou fotografia como base da cartografia, no entanto integrado no mesmo modelo traduz-se numa dispersão do objecto principal do trabalho, que no fundo é a caracterização geológico-geotécnica das superfícies escavadas. As condições de luminosidade e a presença de poeira no interior das escavações subterrâneas não favorecem o registo fotográfico, tornando-se necessário a adopção de equipamentos mais sensíveis à luminosidade e a utilização de bases fixas ou tripés. Quanto ao objecto alvo de registo, quase sempre correspondente ao último avanço de escavação, é importante obter-se um conjunto de fotografias que ilustre a frente de escavação, a zona da abóbada e cada um dos hasteais. Estes são os pontos considerados obrigatórios para um registo mínimo. No entanto, como já se referiu, caso ocorram situações particulares numa frente de escavação a registar, as mesmas devem ser igualmente fotografadas, dando-se neste caso ênfase ao pormenor.

O registo a apresentar deve conter as fotografias numa escala que permita a sua observação, munidas de legenda, tal como se apresenta na figura 8. 5. Monitorização do interior da escavação No contexto de escavação de um túnel com método tradicionais, a caracterização da aptidão de um maciço à escavação efectuada através das classificações geomecânicas e o respectivo sustimento primário associado, preconizado em projecto, necessitam de uma validação da estabilidade da escavação, ou seja, uma verificação que o sustimento aplicado é o adequado para as características geotécnicas do maciço a escavado. Assim, nos dias de hoje é praticamente obrigatória a observação das estruturas escavadas, recorrendo-se à monitorização através de convergências e à monitorização geotécnica das escavações subterrâneas. As leituras, tratamento de dados e a sua análise deverão ficar a cargo da equipa de geologia, uma vez que conseguirá relacionar como maior facilidade as deformações medidas e as características do maciço monitorizado. A monitorização pela metodologia das convergências consiste de uma forma simplificada, na colocação de secções transversais ao desenvolvimento de um túnel, compostas por um conjunto de, no mínimo, 3 pinos fixos firmemente ao maciço, habitualmente localizados um em cada hasteal e um terceiro no eixo da abóbada do túnel. Com estes 3 pontos pode-se efectuar a medição das distâncias entre eles com elevada precisão e por comparação entre leituras sucessivas verificar a deformação. Para a sua leitura poderá ser utilizado equipamento designado por convergenciómetro de haste no caso dos túneis de dimensões mais reduzidas (até cerca de 4 m de diâmetro).

Figura 9 – Convergenciómetro de haste tipo LNEC. Leitura de túneis de dimensões reduzidas.

Figura 8 – Registo fotográfico de uma frente de escavação de um túnel, apresentado no modelo MOD_CEGE_009.2.

Nos túneis com dimensões superiores a 4m de diâmetro, a medição de convergências pode ser realizada


64 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

com recurso a convergenciómetro de fita ou através da utilização de equipamento de não contacto (equipamento topográfico), como sejam estações totais com precisão adequada a este tipo de observação. A leitura de convergências com meios topográficos tem limitações em tuneis de pequeno diâmetro, mas sempre que é possível a sua utilização, traduzem-se numa vantagem relativamente à utilização de métodos de contacto, uma vez que, não existe qualquer obstrução à passagem de equipamento ou pessoas na escavação, não condicionando desta forma os trabalhos de produção.

Figura 10 – Convergenciómetro de fita (Adaptado de Geokon, 2007).

CêGê

Túnel

C3

Medição de convergências

C2

C1

PK 0+100

FRENTE DE ESCAVAÇÃO

ACTUAL

1 0,5 ) m 0 m ( s -0,5 o t n e -1 m a c -1,5 lo s e -2 D -2,5 -3 6 0 te S 9 2

6 0 tu -O 4 0

6 0 tu -O 9 0

6 0 tu -O 4 1

6 0 tu -O 9 1

6 0 tu -O 4 2

6 0 v o -N 3 0

6 0 tu -O 9 2

6 0 v o -N 8 0

6 0 v o -N 3 1

6 0 v o -N 8 1

C1

C2

6 0 v o -N 3 2

6 0 v o -N 8 2

6 0 ze -D 3 0

6 0 ze -D 3 1

6 0 ze -D 8 0

6 0 ze -D 8 1

6 0 ze -D 3 2

6 0 ze -D 8 2

7 0 n a -J 2 0

C3

HISTÓRICO

2 ) 1,5 m 1 m ( s 0,5 o t n 0 e m-0,5 a c -1 o l s -1,5 e D -2 -2,5

6 0 ra -M 6

6 0 ra -M 1 2

6 0 rb -A 5

6 0 rb -A 0 2

6 0 ia -M 5

6 0 ia -M 0 2

6 0 n u -J 4

6 0 n u J9 1

6 0 lu J4

6 0 lu J9 1

6 0 o g -A 3

C1

6 0 o g -A 8 1 C2

6 0 te -S 2

6 0 te S 7 1

6 0 tu -O 2

6 0 tu -O 7 1

6 0 v o -N 1

6 0 v o -N 6 1

6 0 z e -D 1

6 0 z e -D 6 1

6 0 z e -D 1 3

7 0 n a J5 1

6 0 tu

6 -0 t u O 7 1

6 -0 v o N 1

6 -0 v o N 6 1

6 -0 z e D 1

6 -0 z e D 6 1

6 -0 z e D 1 3

7 -0 n a J 5 1

C3

DISTÂNCIA À FRENTE DE ESCAVAÇÃO

800 700 600 ) 500 m ( ia c 400 n tâ is 300 D 200 100 0 6 0 ra

M 6

NOTAS:

6 0 ra

M 1 2

6 -0 r b A 5

6 -0 r b A 0 2

6 -0 i a M 5

6 -0 i a M 0 2

6 0 n u J 4

6 -0 n u J 9 1

6 0 lu J 4

6 0 lu J 9 1

6 -0 o g A 3

6 -0 o g A 8 1

6 0 te -S 2

6 -0 t e S 7 1

O 2

1 - CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNIA : 2 - SUPORTE APLICADO :

Figura 11 – Apresentação gráfica de medições de convergências utilizando-se convergenciómetros ou métodos topográficos.


Vitor Santos, Pedro Olivença 65

Como mais-valia relativamente a outros equipamentos, os métodos topográficos permitem a realização de um maior número de leituras no mesmo período de tempo, permitindo ainda na maioria dos casos a obtenção de coordenadas relativas dos diversos pontos de observação (observação 3D), para além das convergências (distâncias) entre pontos. O tratamento informático dos resultados obtidos é habitualmente efectuado com recurso a uma folha de cálculo do tipo Excel, apresentando-se estes sob uma forma gráfica, podendo incluir gráficos do tipo deslocamento vs tempo, ou apenas deslocamento de duas direcções ortogonais quando temos a possibilidade de observação em 3D. Na apresentação dos dados sob a forma gráfica é fundamental a adopção de um gráfico de deslocamentos vs tempo que contenha apenas os últimos resultados (curto período de tempo) e um gráfico igualmente de deslocamento vs tempo que contenha todas as leituras desde a data de início.

CêGê

Túnel Monitorização 3D PK 1+200 12 6 0 -12 -6 0 -6

6

12

-12

Elementos X-Z

12

A inclusão de um gráfico com informação da distância entre a secção monitorizada e frente de escavação também se assume de grande importância como complemento dos anteriores, uma vez que, permite ver se as deformações são influenciadas pela aproximação e passagem da frente de escavação ou não. 6. Conclusões Com a aplicação de metodologias de levantamento de dados em acompanhamentos técnicos de escavações de obras subterrâneas em maciços rochosos ao longo de vários anos e vários projectos, foi possível desenvolver modelos de apresentação de dados. Estes modelos servem não só para leitura e base de trabalho a profissionais da área da geologia, mas também a equipas pluridisciplinares que habitualmente realizam as obras subterrâneas. No âmbito da cartografia destaca-se o modelo que contemple a cartografia da frente de escavação, mas também a importância da cartografia contínua, que é a soma da informação recolhida em cada frente. As classificações geomecânicas devem contar com modelos fiéis aos princípios delineados por cada autor da classificação, acrescentados de informações úteis para a execução, como seja o caso do enquadramento do maciço na zona geotécnica/secção tipo de sustimento preconizada pelo projecto. O trabalho de levantamento apenas fica completo com o registo fotográfico do objecto em descrição, como tal também é apresentado um modelo. No interior das escavações é fundamental a monitorização dos deslocamentos do maciço, considerando-se importante modelos que contemplem uma apresentação em forma gráfica com deformação em função do tempo, bem como sempre que possível controlo tridimensional de cada ponto de leitura.

12

6

6

0 -12 -6 0 -6

6

0

12

-12 -6 0 -6

-12

6

12

7. Bibliografia

-12

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Elementos X-Y 12

12

6

6

0 -12 -6 0 -6 -12

12 6 0

0 6

12

-12 -6 0 -6 -12

6

12

-12 -6 0 -6

6

12

-12

N OT AS:

Figura 12 – Apresentação gráfica de medições 3D. Evolução das coordenadas relativas dos diversos pontos de uma secção de observação.

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66 Acompanhamento Geológico-Geotécnico

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GEONOVAS N.º 25: 67 a 74, 2012 67

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

A valorização e reutilização de resíduos da construção e demolição (RC&D) em arruamentos urbanos O caso de Tróia Jorge Gonçalves Geoplano Consultores, SA, Casais da Serra, Portugal, jgoncalves@geoplano.pt

Resumo As políticas de redução, reutilização e reciclagem de resíduos provenientes da construção e demolição (RC&D) estão em franca implementação na maioria dos empreendimentos nacionais, estimuladas pela aplicação do Dec.-Lei n.º 46/2008, de 12 de Março. Neste artigo são identificados e analisados alguns dos aspectos particulares do processo de recolha, triagem e britagem; as especificidades da caracterização e identificação das propriedades fundamentais dos agregados obtidos; e as principais questões práticas da sua aplicação em pavimentos rodoviários e no respectivo controlo de qualidade. Neste âmbito são descritas algumas particularidades das operações de gestão e valorização dos resíduos da construção e demolição que decorreram no Troiaresort, designadamente na construção de bases granulares nos arruamentos do Núcleo Urbano Palavras chave: RC&D (resíduos de construção e demolição; agregados; triagem; britagem; baridade; gamadensímetro). Abstract

Policies to reduce, reuse and recycle construction and demolition waste (C&DW) are in full implementation in most of the national construction projects, generally due to the application of Law No. 46/2008 of March 12th. This article identifies and analyzes some particular aspects of the collection, sorting and crushing process; the specificity for the characterization and identification of key properties of the obtained aggregates, and the main practical issues in its use in the road pavement process and with quality control. Within this framework some specific management and recovery operations of the construction and demolition waste, which took place at the Troiaresort, are described, including the construction of granular bases in the main streets of the urban area. Key-words: C&DW (construction and demolition waste); aggregates; sorting; crushing; specific density; nuclear gauge.

1. Introdução 1.1 – Âmbito A construção civil e as obras públicas produzem um volume muito significativo de resíduos em resultado, por um lado, do desperdício de materiais novos incorporados e por outro, como produto das demolições a que é necessário proceder na maior parte das construções. Os agregados granulares resultantes do aproveitamento e britagem destes resíduos provenientes de obras de construção, reconstrução, ampliação, alteração, conservação e demolição e da derrocada de edificações – RC&D (cf. Artigo 3.º DL n.º 178/2006,

de 5 de Setembro), podem contribuir para a redução de um enorme passivo ambiental. Estes materiais, que de outra forma seriam depositados em aterros sanitários ou até em vazadouros clandestinos, apresentam às vezes características e comportamentos geotécnicos muito semelhantes a certos agregados naturais utilizados no processo construtivo de aterros, ou em camadas de pavimento (Martinho, 2004). 1.2 – A produção de RC&D Segundo a Fédération Internationale du Recyclage (FIR), são produzidos por ano na Europa mais de 200 milhões de toneladas de RC&D, dos quais apenas 30 a


68 A Valorização e Reutilização de Resíduos

Em Portugal, a reutilização ou a reciclagem dos RC&D é pouco frequente, verificando-se que a maioria dos RC&D produzidos é encaminhada para depósito em aterros (quadro 2). Observa-se a existência de tipologias de resíduos razoavelmente aproveitadas, como é o caso da madeira e dos metais, que contrastam com as restantes tipologias (Martinho, 2004). Embora alguns dos RC&D coloquem problemas de gestão específicos devido à sua natureza (p.e. os isolamentos), a esmagadora maioria destes resíduos é inerte e susceptível de aproveitamento. Torna-se, assim, fundamental, proceder à valorização dos resíduos passíveis de reutilização, permitindo diminuir as quantidades de materiais novos a incorporar nas obras, com dois efeitos de forte relevância ambiental:

40% serão potencialmente reciclados. Esta Federação, que congrega organizações de reciclagem de resíduos de vários países europeus, aponta uma composição média para os resíduos da construção e demolição (embora esta varie com as particularidades de cada país), que evidencia o potencial intrínseco dos mesmos e a importância da triagem preferencialmente na origem (quadro 1). Quadro 1 – Composição média dos RC&D na Europa. Composição dos Resíduos Materiais inertes Metais Madeira Papel Vidro Areia Combustíveis Terras Outros

Proporções (%) 30 7 15 1 3 7 10 25 2

Reaproveitáveis p/ agregados Sim Não Não Não Sim Sim Não Não ?

a) Diminuição da pressão para abertura de novas pedreiras;

b) O incremento do período de vida dos aterros. Acrescem ainda os benefícios da redução no consumo de energia e nas emissões de gases para a atmosfera.

Quadro 2 – Destinos estimados para os RC&D em Portugal (% de massa). Composição dos Resíduos

Reutilização

Reciclagem

Incineração

Aterro

Betão, tijolos, azulejos, alvenarias, etc. Madeira Papel, cartão Vidro Plásticos Metais (aço incluído) Isolamentos Outros resíduos Solo, pedras, etc. Resíduos de estradas (betuminoso)

15 10 10 40 10

30 20 10 60 10 -

30 30 5 5 -

85 30 50 100 85 30 100 85 60 90

2. Os processos de recolha, triagem e britagem A reciclagem dos materiais provenientes de demolições (p.e. betão e alvenarias) tem duplo objectivo: por um lado, promove a redução do volume de resíduos a levar a aterro e por outro, possibilita a produção de “agregados reciclados”. A qualidade final destes agregados depende também dos métodos utilizados no desmantelamento / demolição das infra-estruturas e do processamento a que os mesmos são sujeitos. 2.1 – A demolição/recolha Os detritos resultantes da “demolição primária” têm que ser reduzidos no seu tamanho, de modo a

facilitar o transporte para a reciclagem. Para o efeito, utilizam-se pulverizadores de betão, hidráulicos e mecânicos, para separar o betão das armaduras. A “demolição selectiva”, efectuada em obra, consiste na separação dos materiais, em segurança e com eficiência, de acordo com as suas características, na redução ao mínimo das poeiras, do ruído e das vibrações e na implementação da recolha selectiva de resíduos (metais, madeiras, coberturas, etc.) com vista a sua máxima valorização. A recolha dos resíduos é feita, habitualmente, em contentores metálicos de várias capacidades, consoante as necessidades da obra e a oferta do mercado. Em trabalhos com maiores rendimentos são utilizados os camiões basculantes, vulgarmente utilizados para transporte dos agregados naturais.


Jorge Gonçalves 69

2.2 – A triagem

4. O empreendimento troiaresort

O processo de triagem mais completo comporta por norma, as seguintes fases:

A Sonae Turismo desenvolveu, na zona Norte da península de Tróia, o empreendimento Troiaresort. Este empreendimento turístico ocupa uma área total de 440 ha e contempla uma operação de requalificação ambiental e urbanística que implicava à data de apresentação do contrato de investimento celebrado com o Estado Português, a demolição de 40% da área bruta construída. O projecto inclui, para além de outros equipamentos, hotéis, vivendas e clubes de praia espalhados ao longo da costa, e um campo de golfe (Ferreira, 2006). A demolição das conhecidas torres de Tróia e de outras edificações na mesma zona, deu origem a um grande volume de RC&D, projectando-se desde o início a reciclagem destes resíduos e a utilização dos materiais granulares obtidos, na construção de bases granulares no interior do empreendimento.

a) Pré-triagem – consiste na retirada dos resíduos de maiores dimensões e dos indesejados para o processo seguinte; b) Crivagem – que normalmente é do tipo rotativo e utiliza uma malha de 20 mm; c) Triagem por ventilação – é aplicada uma corrente de ar aos resíduos para que os elementos mais pequenos e leves sejam soprados para um compartimento apropriado; d) Triagem manual – vários operadores, trabalhando ao longo de um tapete horizontal, retiram manualmente os vários produtos a recuperar (madeira, papel, plástico, etc.); e) Triagem magnética – os elementos metálicos são retiradas por acção magnética. 2.3 – A britagem Após a triagem os materiais podem ser britados in situ ou transportados para uma central fixa. As unidades móveis de britagem podem produzir 60 a 70 toneladas/hora de agregados a partir de RC&D, compostos maioritariamente por betão, com granulometria extensa 0/56 mm, após separação de metais. A britagem dos resíduos é executada por equipamentos correntes de britagem. 3. Aplicação em pavimentos rodoviários Existe uma larga experiência internacional sobre a aplicação dos RC&D em pavimentos rodoviários. Em Portugal, para além da legislação em vigor, p. e. Decreto-Lei n.º 178/06 (Lei-quadro dos resíduos), foram também disponibilizadas algumas especificações pelo LNEC, mais concretamente: - E472-2006 (Guia para a reciclagem de misturas betuminosas a quente em central); - E473-2006 (Guia para a utilização de agregados reciclados em camadas não ligadas de pavimentos; - E474-2006 (Guia para a utilização de resíduos de construção e demolição em aterro e camada de leito de infra-estruturas de transporte). As qualidades evidenciadas por estes agregados, confirmadas em muitas das aplicações práticas já realizadas, permitem sem dificuldade substituir os materiais novos em camadas granulares, superando as exigências dos Cadernos de Encargos tradicionais.

5. A gestão e valorização dos RC&D no troiaresort A minimização dos impactes ambientais tem sido uma preocupação constante ao longo da construção deste empreendimento. Na empreitada inicial das demolições foi evidenciado um cuidado muito especial ao nível da gestão dos resíduos, implementando a remoção prévia dos valorizáveis e perigosos e a reutilização dos equipamentos/materiais. Deste modo, foi iniciada a valorização no local, para posterior reutilização, de cerca de 98,5% do volume de resíduos produzidos, tendo sido enviados para valorização cerca de 1%, enquanto se estima que os materiais depositados em aterro sanitário não excedam 0,5% do volume total (Ferreira, 2006). 5.1 – A demolição A demolição dos edifícios foi realizada por implosão e obedeceu a um criterioso estudo prévio, não só para garantir a segurança na execução dos trabalhos, mas também para que os resíduos resultantes pudessem produzir os melhores agregados após reciclagem dos escombros. Primeiramente, os edifícios a implodir foram esvaziados de materiais e equipamentos reutilizáveis, (p.e. mobiliário e roupas). Após a retirada destes equipamentos os edifícios foram “desfardados”, ou seja, fez-se a remoção de todos os materiais passíveis de valorização e/ou contaminantes para os restantes resíduos (p.e. madeiras, vidros, metais, lâmpadas fluorescentes, etc.). Em seguida, todos os edifícios foram preparados para a implosão, que ocorreu, de modo sequencial, no dia 8 de Setembro de 2005 (Fig. 1).


70 A Valorização e Reutilização de Resíduos

Figura 1 – Demolição por implosão das duas torres em Tróia.

5.2 – A triagem e a britagem

6. A caracterização dos RC&D

Após a realização de uma “pré-triagem” inicial, os materiais foram encaminhados para uma zona de separação. Nesta zona de separação foram retirados e depositados em local adequado, os materiais indesejados que ainda permaneciam na mistura: papel e cartão, madeira, plástico e metais. No final desta linha de triagem restam os materiais inertes que foram depositados em pilha para posterior britagem e classificação. A britagem processou-se com recurso a centrais móveis, sendo no entanto acrescentado um separador magnético, de forma a recuperar os elementos metálicos ainda contidos no agregado. Finalmente, foi feita a crivagem, calibrando os agregados nas fracções desejadas.

A maior parte dos resíduos resultantes das demolições realizadas em Tróia foi valorizada no próprio local, tendo sido britadas mais de 70 mil toneladas de betão de entre os resíduos produzidos entre Maio e Dezembro de 2005. Dos restantes resíduos, cerca de 900 toneladas foram encaminhadas para valorização e/ou reciclagem e apenas 350 toneladas foram encaminhadas para aterro sanitário. A colheita de amostras desenvolveu-se nos stocks de RC&D de dimensão 0 a 40 mm. Na figura 2 é possível observar a localização das amostragens, a que se atribuíram as referências A1, A2, A3 e A4, bem como o aspecto do material após britagem.

A1

A2

A3 A4

Figura 2 – Localização dos pontos de amostragem e pormenor de um dos materiais em stock.

Sobre as amostras, foram executados os seguintes ensaios laboratoriais de identificação e caracterização geotécnica: x Análise granulométrica (NP EN 933-1:2000); limites de Atterberg (NP143-1969); massa volúmica e absorção de água (NP EN 1097-6:2003); azulde-metileno (NP EN 933-9:2002); equivalente de areia (NP EN 933-8:2002); proctor modificado (LNEC E197-1966).

No quadro 3 indicam-se os principais parâmetros geotécnicos das amostras em causa (Gonçalves & Teixeira, 2006). Paralelamente aos ensaios de identificação e caracterização geotécnica efectuaram-se, para as amostras A1 e A3, ensaios de resistência à fragmentação — Los Angeles, tendo-se obtido os resultados indicados no quadro 4.


Jorge Gonçalves 71

Quadro 3 – Parâmetros geotécnicos das amostras ensaiadas.

Amostras

A1

A2 A3 A4

Betão + Alvenaria Betão + Alvenaria Betão simples Betão + Alvenaria

Ensaios de identificação Granulometria (%) < 0,06mm >0,06 e < 2mm > 2 e < 60mm Areia Seixo Silte e Argila

Equivalente Azul de de Areia Metileno (%) (g/Kg)

Proctor Modificado

37

60

NP

72

1,1

JV = 1,86g/cm3 Wopt = 11,8%

3

43

54

NP

56

1,0

JV = 1,95g/cm3 Wopt = 8,3%

3

48

49

NP

70

0,9

JV = 1,92g/cm3 Wopt = 8,2%

3

38

59

NP

73

1,2

JV = 1,90g/cm3 Wopt = 10,6%

ensaio Los Angeles.

A1 (Betão + Alvenaria) A3 (Betão)

Limites de Consistência

3

Quadro 4 – Valores de desgaste produzidos nos RC&D pelo

Amostras

Ensaios de caracterização

Ensaio de resistência à fragmentação, perda por desgaste (%) 49 45

Apesar da diferente composição das duas amostras, não se registou uma diferença significativa na resistência à fragmentação, pelo que não foi este um dos parâmetros de integração/exclusão dos materiais a aplicar. Da análise do quadro 5 conclui-se que os materiais estudados apresentaram características satisfatórias, no que respeita à sua utilização na construção de camadas granulares. De salientar o elevado teor de humidade que estes agregados necessitam para atingir a sua densidade máxima no processo de compactação.

Visando a avaliação comportamental dos materiais ensaiados no que respeita à sua evolução granulométrica antes e depois de compactados, apresenta-se, no Capítulo 8, análise comparativa destas duas amostras. Para efeitos de aprovação do RC&D, foi necessário inserir a distribuição granulométrica deste agregado no fuso de referência considerado no Caderno de Encargos. Apesar da composição naturalmente heterogénea e por se tratar de material cuja fácies geométrica, após britagem, revela alguma instabilidade comportamental, foi possível obter uma curva de distribuição das diferentes fracções, compatível com o referido fuso. 7. Metodologia de construção do aterro experimental O troço experimental foi construído sobre uma camada de areia que foi humidificada e compactada previamente, de modo a constituir uma base estável para a aplicação posterior da camada de RC&D de betão e alvenaria (Fig. 3).

Troço Experimental

Figura 3 – Localização do aterro experimental e preparação da base.


72 A Valorização e Reutilização de Resíduos

Os materiais a aplicar (RC&D de granulometria extensa) foram homogeneizados e humidificados em stock, previamente à sua colocação em camada. O transporte foi efectuado por camiões e espalhado por um tractor de rastos com lâmina frontal, de modo a obter-se uma plataforma uniforme com cerca de 25 cm de espessura e sem segregação. Ulteriormente, procedeu-se à sua rega e compactação por vibração

com recurso a cilindro de 14 toneladas e rasto liso. Nesta fase, realizaram-se ensaios de baridade in situ após cada duas passagens de cilindro (uma ida e uma volta), de modo a avaliar os graus de compactação obtidos. Ao final de seis passagens de cilindro, a camada apresentava uma espessura próxima da desejada (20 cm). A superfície da plataforma revelou-se uniforme e estável (Fig. 4).

Figura 4 – Carga e colocação dos RC&D sobre a camada de areia. Pormenor da compactação.

8. Controlo de qualidade construtiva Para a realização dos ensaios de baridade in situ, foi utilizado um gamadensímetro da marca CPN-MC3 que permitiu determinar a baridade húmida, a baridade seca e o teor de humidade. Este equipamento fornece ainda o grau de compactação que as camadas ensaiadas apresentam, a partir da correlação que estabelece com os valores de baridade seca máxima (įsmáx.) e teor de humidade óptimo (Ȧopt), extraídos do ensaio Proctor

modificado (realizado laboratorialmente) e introduzidos previamente à realização dos ensaios. O equipamento foi calibrado em obra, de forma a reproduzir, as condições envolventes e específicas do local. 8.1 Análise dos resultados obtidos Os ensaios realizaram-se sobre a plataforma do troço experimental a cada duas passagens de cilindro, tendo-se registado os resultados expressos no quadro 5.

Quadro 5 – Resultados dos ensaios de baridade in situ. Amostra A1 Betão + Alvenaria

Baridade seca máxima (g/cm3)

1,86

Teor de água óptimo (%)

Ensaios

11,8

1a9 10 a 18 19 a 28 29 a 38 39 a 47

Valor médio de compactação (CR) (%)

Os teores de humidade aproximaram-se do valor óptimo de referência, variando entre os 11,9 e os 12,4%, tendo o agregado revelado um comportamento uniforme ao longo do processo de compactação. Observou-se, genericamente, um incremento dos graus de compactação obtidos, com o aumento do número de passagens de cilindro (Fig. 5) (Gonçalves & Teixeira, 2006).

93,6 94,3 94,0 96,2 96,0

Média dos teores Número de de água (%) passagens de cilindro 11,9 12,4 12,0 12,4 12,2

2 4 6 8 10

Tendo como referência os 95% de compactação relativa (CR), observa-se que este patamar é ultrapassado com a aplicação de mais de 6 passagens de cilindro. A presença de betão no agregado utilizado obrigou a que todo o processo de preparação e ensaio decorresse de forma célere minimizando o desenvolvimento de fenómenos de “cura” do betão, que gerava


Jorge Gonçalves 73

o aparecimento de zonas altamente resistentes e quebradiças. Por outro lado, refere-se que, face à granulometria do agregado em causa, este revela um comportamento semelhante a um material granular pouco coesivo, pelo que, após compactações vibrantes iniciais mais intensas (2 a 4 passagens), imprimiu-se um regime menos intenso, promovendo a continuidade da estabilização e igualmente o “fecho” da camada.

Figura 5 – Correlação passagens de cilindro vs. teores de humidade e de compactação.

De sublinhar que após as 8 passagens se verificou um decréscimo da compactação relativa, ocorrendo duas possíveis explicações: insuficiência da resistência da base em areia, o que conduziria à necessidade de uma melhor preparaçãoou a fragmentação excessiva do agregado que deste modo iniciava um processo recessivo de resistência, com pulverização sucessiva das fracções mais grosseiras. A análise laboratorial efectuada ao agregado após o processo de compactação, revelou que ocorreram ligeiras alterações granulométricas, com o registo de uma redução dimensional no sector superior da curva, implicando a subida da fracção fina em consequência da pulverização da fracção mais grosseira. Ao nível do ensaio de Equivalente de Areia, também foi registada uma redução deste valor, de 72% para 66%, conforme indicado no quadro 6, que poderá resultar da eventual pulverização das fracções mais finas, originando um processo de suspensão superior ao original. Observa-se assim um comportamento bastante satisfatório em termos de resistência estrutural do material em causa.

Quadro 6 – Parâmetros geotécnicos das amostras antes e após compactação.

Amostras

A1 (Betão + Alvenaria) (antes da compactação) A5 (Betão + Alvenaria) (após compactação)

Ensaios de identificação e caracterização geotécnica Granulometria (%) Equivalente de areia < 0,06mm >0,06 e < 2mm > 2 e < 60mm (%) Silte e argila Areia Seixo 3

37

60

72

6

36

58

66

O estudo agora apresentado centrou-se na utilização de um agregado composto por fracções de betão e alvenaria (amostra A1). Dadas as características geotécnicas do agregado, composto essencialmente por betão (amostra A3), é expectável a obtenção de valores ainda mais favoráveis em particular na aquisição de melhores graus de compactação com um menor número de passagens de cilindro. Importa referir que os agregados provenientes de RC&D apresentam componentes metálicos (ex. parafusos, pregos, arame ou pedaços de ferro) que incorporam as fracções britadas, sendo difíceis de eliminar e que tendem a interferir com os métodos de controlo comummente utilizados. Refere-se como exemplo os Gamadensímetros cujo princípio de funcionamento envolve a emissão de radiações gama sobre o inerte aplicado em camada, e que revelam forte irregularidade analítica quando detectam aqueles componentes. Desta condicionante decorre a necessidade de se prever o recurso a métodos alternativos de ensaio, não dependentes de emissão de radiações ou mesmo da determinação de graus de compactação, mas

sim da resistência à deformação que este materiais podem oferecer, quando aplicada uma carga específica por meio de impacto ou estaticamente (módulo de deformabilidade). Uma das alternativas possíveis, que tem por base o princípio dos ensaios de carga com placa, é o recurso ao Deflectómetro de Impacto Portátil (DIP) internacionalmente designado por Lightweight Drop Weight Tester (LDWT) Este equipamento é facilmente transportado e operado por um único técnico, e pelo facto de utilizar como princípio de cálculo, a deformação da camada construída, não depende da natureza do material aplicado, não sofrendo interferência pela presença de objectos metálicos no seio do agregado aplicado. Não sendo objecto do presente trabalho, refere-se que estudos recentes têm testemunhado, com sucesso, a utilização dos DIP, no controlo de qualidade do processo construtivo de aterros, onde os factores de dispersão, pelos motivos descritos, não se observam e onde a fiabilidade dos resultados se torna, deste modo, assinalável. Este assunto será retomado em futuros estudos.


74 A Valorização e Reutilização de Resíduos

9. Aplicação nos pavimentos dos arruamentos Para além de outras aplicações de menor expressão, p.e. em camada nas fundações do Edifício Central, os RC&D foram aplicados nas camadas de leito do pavimento e de base nos arruamentos das UNOP 1 e 2. Esta aplicação decorreu de uma forma idêntica à utilizada para os agregados naturais, não requerendo por isso cuidados adicionais. Contudo, foi necessário reforçar os meios de rega com água, devido ao facto de o teor óptimo de humidade ser relativamente elevado e observar-se um maior desgaste nalguns órgãos de vários equipamentos, nomeadamente, nas lâminas das motoniveladoras e nos rolos dos cilindros, devido à grande abrasividade de alguns dos elementos grossos presentes nestes agregados. É importante registar que a qualidade final do agregado produzido e das respectivas camadas, dependerá muito, não só de uma correcta triagem, mas sobretudo, de uma britagem eficaz. É usual que no processo de britagem ocorram dificuldades, designadamente, na obtenção de coeficientes de forma adequados. Persistindo este problema, poderá o material ser re-britado o que implicará, naturalmente, um sobrecusto final do inerte produzido.

fábrica da Portucel Recicla (Mourão), no antigo Estádio da Luz, nas torres de Tróia, e mais recentemente no Aeroporto de Faro, bem como um pouco por toda a cidade de Lisboa. Num futuro próximo a utilização dos RC&D será necessariamente incrementada por via da implementação do novo regime a que ficam sujeitas as operações de gestão destes resíduos, sustentando a aplicação das políticas de redução, reutilização e reciclagem de resíduos (Decreto-Lei n. 46/2008, de 12 de Março de 2008). Este diploma introduz ainda uma simplificação muito importante na medida em que dispensa de licenciamento as operações de gestão de resíduos realizadas na própria obra. Em casos como os de Tróia e outros, será assim mais célere o início do processamento dos RC&D. Agradecimentos Às entidades construtoras, CONTACTO e JAOP, cujos convites para controlo de qualidade dos procedimentos nos permitiu aplicar as metodologias descritas e enriquecer os conhecimentos nos domínios específicos desta arte.

10. Conclusões A valorização e reutilização de materiais, outrora considerados resíduos, é um assunto premente e actual. A utilização de agregados produzidos a partir de RC&D já não apresenta dificuldades acrescidas comparativamente com os agregados naturais. O conhecimento adquirindo, sobre a utilização deste tipo de produtos, incluindo o respectivo controlo de qualidade, evidenciando o bom desempenho dos mesmos conduzirá, seguramente, a benefícios económicos e ambientais muito importantes. Existem vários exemplos em Portugal que atestam estas conclusões, nomeadamente, o tratamento feito aos escombros das demolições na zona da Expo 98, na

Bibliografia Ferreira, C. (2006) – Troiaresort – O ambiente como factor de diferenciação. Conferência Anual 2006 BCSD. Sonae Turismo. Lisboa, Portugal, 2-5. Gonçalves, J. & Teixeira, B. (2006) – Controlo de qualidade – Troiaresort. Relatório técnico – Geoplano, Casais da Serra, Portugal, 4-9. Martinho, F. (2004) – Reciclagem de pavimentos – Estado

da arte, situação portuguesa e selecção do processo construtivo. Tese de Mestrado. Universidade de Coimbra. (SIIB/UC: UCDEC B-36-6-MAR). Coimbra, Portugal, 11-20, 70-73.


GEONOVAS N.º 25: 75 a 83, 2012 75

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Variante de Santarém – A geologia de engenharia ao serviço do projecto em ferrovia Marie Rebouço & Tiago Midões Ferbritas, S. A., Rua José da Costa Pedreira, nº 11, 1750-130 Lisboa. mrebouco@ferbritas.pt; tmidoes@ferbritas.pt

Resumo Apresenta-se, a metodologia implementada no estudo geológico-geotécnico que integra o projecto do novo troço de via férrea variante à Linha do Norte, em Santarém. Esta, consistiu na compilação e análise de dados de base, no reconhecimento de campo, na elaboração do enquadramento geológico, na definição de programa de trabalhos de prospecção geotécnica e ensaios e posterior tratamento dos resultados obtidos. Por fim, são tecidas considerações geológico-geotécnicas fundamentais ao desenvolvimento de diversas especialidades que constituem o projecto de ferrovia. A elaboração de estudos geológico-geotécnicos do projecto da Variante de Santarém permitiu obter vantagens financeiras, ambientais, de exequibilidade e de cumprimento dos prazos estabelecidos para a fase de construção. Palavras-chave: Enquadramento geológico; prospecção geotécnica; projecto de ferrovia. Abstract

This paper presents the methodology used in the development of the geological and geotechnical study for the project of a new railway line, a bypass to the existing “Linha do Norte”, at Santarém. The present study is the result of a compilation and analysis of previous inputs, soils recognition in the field, definition of the geological context, development of in situ and laboratorial tests and the final results examina Geological and geotechnical considerations were drawn, considered extremely important to the rest of the specialities involved in the railway design. The study has provided to Santarém bypass both financial and environmental advantages, and has proven the feasibility of the construction stages in the deadlines established. Key-words: Geological context; in situ tests; railway design.

Introdução

Enquadramento geral do projecto

No âmbito do projecto de execução da Variante de Santarém foram desenvolvidos estudos geológicogeotécnicos que proporcionaram um conjunto abrangente de recomendações relevantes e devidamente fundamentadas à optimização das soluções preconizadas nas especialidades de terraplenagem e drenagem, restabelecimentos e caminhos paralelos, obras de arte e estruturas de contenção. No presente trabalho é apresentada, de forma sucinta, a descrição do projecto, o enquadramento geológico, o programa de prospecção geotécnica e ensaios executado e as principais recomendações de cariz geológicogeotécnico relevantes ao projecto de ferrovia, na especialidade de terraplenagem e drenagem.

A nova ligação ferroviária, designada por Variante de Santarém, corresponde a alteração do traçado da actual Linha do Norte no trecho entre Vale de Santarém e Mato Miranda. Este troço variante, em via dupla electrificada, tem extensão aproximada de 26 km e obrigará à construção de conjunto significativo de novas infra-estruturas, de entre as quais se destacam: x x x x x x

Reformulação do apeadeiro de Vale de Santarém; Nova estação de Santarém e silo-auto; Reformulação da estação de Vale de Figueira; Túnel da Portela das Padeiras; Dez estruturas de contenção (muros); Seis viadutos;


76 Variante de Santarém

x Cinco passagens superiores de peões; x Cinco passagens inferiores rodoviárias; x Cinco passagens superiores rodoviárias. Associados aos desnivelamentos rodoviários foram desenvolvidos os correspondentes restabelecimentos. Na figura 1 é apresentado o traçado da futura Variante de Santarém implantado sobre fotografia aérea.

Figura 1 – Planta de localização da futura Variante de Santarém (Google, 2010).

Geologia O traçado desenvolve-se com orientação geral de Sul para Norte, ao longo de duas unidades geomorfológicas, correspondendo uma às planícies aluvionares associadas às linhas de água da bacia do Rio Tejo e a outra ao modelado resultante do entalhamento dos planaltos Mio-Pliocénicos. Do ponto de vista litostratigráfico, de acordo com a Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000, folhas 27-C, Torres Novas (Zbyszewski & Manuppella, 1971) e 31-A, Santarém, (Zbyszewski, 1953) e com os reconhecimentos de campo efectuados, verifica-se que o traçado da futura Variante a Santarém se desenvolve em terrenos constituídos por litologias sedimentares, de idade cenozóica (Pliocénico e Miocénico) e natureza essencialmente argilosa, argilo-carbonatada (calichificada) e arenosa, cobertos em algumas zonas por depósitos aluvionares. Pontualmente, além dos aterros que constituem a actual plataforma da Linha do Norte, ocorrem ainda pequenos depósitos de aterro ou entulho, de composição variada, resultantes da actividade antrópica. Os depósitos aluvionares (Al) correspondem aos depósitos recentes (Holocénicos) que se acumularam

na dependência de algumas das linhas de água atravessadas pelo traçado e na bacia do rio Tejo. Na zona inicial do traçado, em que o actual canal ferroviário se desenvolve sensivelmente ao longo do limite do enchimento aluvionar da bacia do Tejo, verifica-se, por condicionamentos geométricos do traçado, a necessidade de executar ripagem da via férrea que irá implicar a construção de um aterro sobre os solos da planície aluvionar. Neste caso, os depósitos aluvionares são constituídos por uma zona intermédia, bastante espessa, composta por lodos argilosos e argilas, sob os quais surge um nível de base composto por areias médias a grosseiras. Os níveis superficiais das aluviões apresentam-se mais siltoargilosos ou arenosos finos. Em algumas zonas do traçado, associados às margens dos vales das ribeiras mais importantes, ocorrem depósitos de terraço atribuídos ao Plistocénico (Q), resultantes de processos de dejecções torrenciais e/ou resultantes do encaixe da rede de drenagem. Segundo a notícia explicativa da Carta Geológica 1/50.000, aqueles depósitos surgem, em alguns casos, a cotas mais ou menos definidas relativamente ao nível do rio Tejo na estiagem, como é o caso da cota 8-15 m para os depósitos designados por Q4 e da cota 25-40 m para os depósitos designados por Q3. Estes depósitos apresentam uma distribuição irregular, apresentando espessura que varia entre 1,0m a 5,0m. São constituídos, essencialmente, por siltes argilosos, por vezes, com cascalho disperso, e por argilas e areias com calhaus rolados de quartzo. No final do traçado, já no vale do rio Alviela, ocorrem tufos calcários, terrosos (arenoargilosos), com concreções calcárias e cascalho e seixo calcários ou quartzicos, de cor amarela-alaranjada a avermelhada. A formação Pliocénica (P1), de matriz essencialmente arenosa, encontra-se depositada sobre a superfície erodida dos terrenos Miocénicos (M4-5) e ocorre em várias zonas do traçado. Com base nos reconhecimentos de campo e nos trabalhos de prospecção geotécnica realizados verifica-se que a formação Pliocénica (P1) é composta por areias finas a médias, micáceas, amareladas a alaranjadas (Fig. 2) intercaladas por vezes com níveis arenosiltosos ou mesmo argilosos. É frequente a ocorrência de cascalho e/ou calhaus rolados de quartzo dispersos. A formação miocénica (M4-5) é a unidade geológica que aflora na maioria do traçado da futura Variante de Santarém, correspondendo a um complexo constituído por alternâncias de camadas argilosas e argilocarbonatadas (calichificadas), sub-horizontais, no seio das quais ocorrem, com alguma frequência, intercalações de camadas arenosas ou silto-arenosas. É uma formação que apresenta variações litológicas súbitas, tanto verticais (intercalações de camadas) como horizontais (variações laterais de fácies).


Marie Rebouço, Tiago Midões 77

Figura 2 – Afloramento de sedimentos do Pliocénico (P1).

Na figura 3 observa-se o contacto entre as argilas do Miocénico (M4-5) subjacentes às areias do Pliocénico (P1).

Figura 3 – Contacto entre argilas do Miocénico (M4-5) e areias do Pliocénico (P1).

A nível hidrogeológico, a Variante a Santarém insere-se no sistema aquífero na margem direita da Bacia do Tejo, constituído por formações Miocénicas e Pliocénicas, recobertas em vastas áreas por depósitos Quaternários (aluvionares e de terraço). O sistema aquífero é formado por várias camadas porosas, em geral confinadas ou semi-confinadas, de composição essencialmente arenosa. São frequentes as variações laterais e verticais nas fácies litológicas, responsáveis por mudanças significativas nas condições hidrogeológicas (Almeida et al., 2000). Com base nos reconhecimentos de campo e nos níveis de água detectados nos trabalhos de prospecção geotécnica verifica-se que os níveis freáticos ocorrem com alguma frequência próximo da superfície (2 m a 10 m), sobretudo nas zonas das baixas aluvionares. Nestas aluviões, muito embora os níveis mais lodosos

reduzam claramente a circulação, verifica-se que inferiormente, os níveis arenosos que surgem na sua base apresentam também clara aptidão hidrogeológica. Foram, igualmente, identificadas algumas situações de circulação de água em camadas essencialmente arenosas, confinadas inferiormente por níveis mais argilosos. Esta situação ocorre algumas vezes no limite geológico entre a formação pliocénica (P1) mais arenosa e a formação miocénica (M4-5) mais argilosa, assim como nas camadas mais arenosas do Miocénico (M4-5) que surgem intercaladas nas camadas mais argilosas ou argilo-margosas. Estas camadas porosas constituem pequenos aquíferos de produtividade limitada, que são explorados geralmente por poços superficiais, de pequena profundidade. No que se refere às unidades geológicas e estruturais de Portugal Continental, a área interessada pelo traçado em estudo faz parte da Bacia cenozóica do Baixo Tejo. A actividade tectónica e estrutural na zona em estudo incidiu principalmente sobre a formação miocénica, com predominância da fracturação sobre o dobramento. Os terrenos miocénicos ocorrem dispostos sob a forma de camadas sub-horizontais a ligeiramente inclinadas, encontrando-se, em alguns locais, recobertos pela formação detrítica pliocénica, que se depositou sobre a superfície erodida do Miocénico. Na folha 31-A, Santarém, (Zbyszewski, 1953) da carta geológica à escala 1/50.000 encontram-se assinalados alinhamentos de falhas com orientação aproximada NNW-SSE, sensivelmente na zona do início do traçado, junto à localidade de Vale de Santarém, aproximadamente coincidentes com o vale da vala da Asseca, com movimentação desconhecida. Na zona do corredor destinado à Variante de Santarém, a Carta de Neotectónica de Portugal Continental (Cabral & Ribeiro, 1989), assinala as duas falhas activas com orientação aproximada NNW-SSE, com tipo de movimentação desconhecido, e a zona de falha do Tejo, de orientação aproximada N30ºE. De acordo com a sismicidade histórica e instrumental a área do traçado está localizada na zona de intensidade IX, segundo a Carta de Isossistas de Intensidades Máximas (1531 – 1996), escala de Mercalli Modificada de 1956 (Instituto de Meteorologia, 2000). Segundo o Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes (RSAEEP, 1983), a área em estudo situa-se na zona B, ou seja, de risco sísmico elevado, à qual se atribui um valor de coeficiente de sismicidade D, de 0,7. Igualmente, de acordo com o referido regulamento, os terrenos são classificados em três tipos principais com vista à determinação do coeficiente sísmico de referência E0. No caso da Variante de Santarém estima-se que as formações ocorrentes ao longo do traçado correspondam, genericamente, ao seguinte:


78 Variante de Santarém

x Tipo I – Rochas e solos coerentes rijos – margas e calcários margosos do Miocénico; x Tipo II – Solos coerentes muito duros, duros e de consistência média, solos compactos – areias e areias argilosas do Plistocénico e argilas, areias, siltes do Miocénico; x Tipo III – Solos coerentes moles e muito moles, solos incoerentes soltos – aterros e aos depósitos aluvionares, aluvio-eluvionares e de terraço; Programa de prospecção geotécnica e ensaios O programa de prospecção geotécnica e ensaios foi definido atendendo à análise dos elementos existentes, nomeadamente do estudo geológico-geotécnico elaborado na fase de Estudo Prévio (INTECSA/GAPRES, 2008), e aos dados resultantes dos reconhecimentos geológicos de superfície. Este programa consistiu na execução de um conjunto vasto e diversificado de trabalhos, a saber: x Sondagens mecânicas; x Perfis sísmicos de refracção; x Ensaios de penetração dinâmica super pesada (ensaios DPSH); x Poços e trados de prospecção; x Ensaios de penetração estática (ensaios CPTu); x Ensaios pressiométricos; x Ensaios de corte rotativo vane test; x Recolha de amostras remexidas e intactas de solos; x Ensaios laboratoriais sobre amostras de solos. Nos troços de articulação com a Linha do Norte foram ainda realizados trabalhos específicos de caracterização da plataforma ferroviária existente. Estes consistiram na abertura de poços na plataforma e na realização de ensaios de carga em placa, de acordo com a metodologia desenvolvida pela REFER, com o apoio do LNEC, e que foi estabilizada em diversos projectos de modernização da Linha do Norte, descrita por Pinelo et al. (2000). Na tabela 1 são apresentadas as quantidades de trabalho globais realizadas no âmbito do estudo geológico-geotécnico deste projecto de execução. Após a execução dos trabalhos de campo e de laboratório, efectuou-se o tratamento dos resultados obtidos e o processamento integrado de toda a informação. Tal informação, permitiu estabelecer um zonamento geológico-geotécnico, representado nas peças desenhadas do estudo, quer em planta, quer em perfil longitudinal, como é possível observar no exemplo da figura 4. Com base no zonamento e na atribuição adequada de parâmetros geotécnicos, foi possível verificar as soluções apontadas no estudo prévio e definir um conjunto de recomendações

relevantes ao desenvolvimento fundamentado de soluções de projecto de ferrovia, ao nível da especialidade de terraplenagem e drenagem. Tabela 1 – Trabalhos de prospecção geotécnica e ensaios realizados. Designação dos Trabalhos Prospecção e Ensaios in situ Auscultação da plataforma ferroviária existente Ensaios de carga em placa Ensaio PDL Furação com trado e recolha de amostras Poços na plataforma Ensaios DPSH Poços de reconhecimento Perfis sísmicos de refracção Sondagens mecânicas Recolha de amostras indeformadas Pressiómetro Ménard Ensaios CPTu Ensaios de corte rotativo ("vane-test") Ensaios Laboratoriais Granulometrias Limites de Atterberg Teor de água natural Azul de metileno Equivalente de areia Ensaio Proctor leve Ensaio Proctor pesado Ensaio CBR Ensaios triaxiais CU (3 provetes) Ensaios edométricos

Unidade

Quantidade

un un

9 15

un un un un un un un un un

9 7 14 50 12 207 19 12 6

un

10

un un un un un un un un un un

123 123 88 83 80 34 11 11 8 7

Teor em água Granulometria de solos Limites de Atterberg Equivalente de areia Azul de metileno Densidade das partículas Proctor Normal Proctor Modificado CBR imediato CBR com embebição (LNEC E 198) Teor em sulfatos

un un un un un un un un un

5 5 5 5 5 5 5 5 20

un un

5 5

Teor em água Granulometria de solos Limites de Atterberg Equivalente de areia Azul de metileno Proctor Normal Proctor Modificado CBR imediato CBR com embebição (LNEC E 198)

un un un un un un un un

15 15 15 15 15 15 15 45

un

5

Estudos de qualificação dos solos Ensaios sem adição de cal

Estudos de qualificação dos solos Ensaios com adição de cal


Marie Rebouço, Tiago Midões 79

Figura 4 – Exemplo do perfil geológico-geotécnico longitudinal interpretativo no troço inicial da Variante de Santarém (escala aproximada 1/6.800).

Principais recomendações do estudo geológico-geotécnico ao projecto

Decapagem – Com base nas observações de campo e nos elementos obtidos nos poços, trados e nas sondagens verificou-se que a espessura do horizonte de solo orgânico variou entre valores da ordem dos 0,10 m a 1,00 m, atingindo pontualmente 1,40 m de espessura máxima. As maiores espessuras encontravamse, geralmente, associadas às baixas aluvionares ou aluvio-eluvionares. As espessuras médias de decapagem consideradas variam entre 0,20 m e 0,50 m. Os solos provenientes da decapagem serão transportados a depósito provisório, com vista à sua reutilização no revestimento vegetal dos taludes de aterro e escavação. Escavações – De acordo com a implantação do traçado verificou-se que os trechos de escavação previstos apresentam dimensões superiores a 15,0 m de altura ao eixo em duas situações pontuais, atingindo alturas máximas de 20,0 m na zona de construção do túnel da Portela das Padeiras e no final do traçado. Além disso, algumas das escavações irão ocorrer em situações de meia encosta, dando origem a taludes com desenvolvimento máximo de 25,0 m de altura. Escavabilidade – Com base nas observações de campo relativas à litologia e estrutura das formações a escavar, ao estado de alteração e fracturação correspondentes e na informação fornecida pelos trabalhos de prospecção analisados (perfis sísmicos, sondagens e poços) e tendo em atenção a experiência acumulada de desmontes em formações com características semelhantes, foi feita uma avaliação da escavabilidade dos terrenos interessados pelas zonas de escavação. Assim, apesar das alturas relativamente significativas de algumas das escavações, previu-se que a totalidade dos terrenos ocorrentes (depósitos de aterro e aluvionares e as formações arenosas, argilosas e carbonatadas pliocénicas e miocénicas) seja escavável por meios mecânicos, não sendo necessário recorrer ao desmonte a fogo.

Reutilização de materiais escavados – Com base na análise dos resultados obtidos nos ensaios laboratoriais e respectivas classificações de solos (classificação Unificada – ASTM, 1985; classificação para fins rodoviários – AASHTO, 1970 e classificação do LCPC/SETRA – GTR, 1992), e tendo por base as condições geralmente admitidas para a reutilização de solos nas diferentes zonas dos aterros e em especial o referido na ficha UIC 719R, verificou-se que grande parte dos solos escavados não apresentavam aptidão geotécnica satisfatória para a sua colocação em aterro. Assim, além da rejeição dos solos resultantes da escavação de depósitos de aterro/entulho e dos solos aluvionares e aluvio-eluvionares, verificou-se que seria também necessário rejeitar uma percentagem significativa dos materiais escavados no complexo Miocénico e uma pequena parte dos solos provenientes da escavação na formação pliocénica e dos aterros que constituem a actual Linha do Norte. Quanto aos restantes materiais, que resultam, essencialmente, da escavação da formação pliocénica, dos aterros que constituem a actual Linha do Norte e parcialmente da formação miocénica, considerou-se que, na sua generalidade, apresentavam aptidão geotécnica boa a admissível como materiais para a execução da parte inferior do aterro e corpo do aterro, condicionados ao seu estado hídrico. Para a parte superior do aterro, zona de maior exigência, verificouse que apenas uma pequena parte dos solos escavados (de melhor qualidade) poderia ser reutilizada. Perante a perspectiva da rejeição de um volume significativo de materiais escavados por falta de aptidão geotécnica (percentagem elevada de finos associada a plasticidade alta e teores de humidade significativos), que conduziria a um défice de algumas centenas de milhar de metros cúbicos de materiais no balanço entre escavação e aterro, e verificando-se o risco da possibilidade de rejeição suplementar de solos durante a fase de obra por alteração do seu estado hídrico e/ou pela degradação da fundação provocada pela acção do tráfego e/ou pela chuva, preconizou-se a reutilização dos solos argilo-margosos, argilosos ou silto-argilosos, recorrendo para o efeito à técnica de tratamento e estabilização in situ por meio da adição de cal, de acordo com os resultados claramente abonatórios obtidos num estudo específico realizado para esse efeito. Esta opção, além de se traduzir numa redução de custos na execução da obra, uma vez que eliminará a necessidade do transporte de grandes quantidades de materiais quer para colocação em depósitos devidamente autorizados, quer resultantes de manchas de empréstimo, permitirá reduzir os fluxos de circulação nos tráfegos locais com forte impacto sobre os acessos rodoviários e minimizar os riscos de paragem por condições meteorológicas adversas, garantindo uma


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maior optimização e rendimentos mais contínuos, condições fundamentais para garantir o cumprimento dos prazos previstos para a obra. A utilização da técnica de tratamento com cal terá ainda a vantagem de permitir a reutilização destes solos na parte inferior dos aterros, mesmo em zonas de nível freático próximo da superfície ou potencialmente inundáveis.

Geometria dos taludes de escavação – A definição das inclinações dos taludes de escavação foi realizada tendo em atenção as alturas previstas para os mesmos e as características litológicas, hidrogeológicas, estruturais e geotécnicas dos terrenos a escavar. Foram ainda tidos em consideração critérios de ordem paisagística e condicionamentos vários resultantes da geometria do traçado e/ou do facto do mesmo se desenvolver em alguns trechos junto a pequenas áreas urbanas ou semi-urbanas. Nos terrenos miocénicos (M4-5) constituídos por camadas essencialmente argilo-siltosas e siltosas frequentemente carbonatadas, foram adoptadas geometrias de 1/1,5 (V/H). No que se refere aos taludes a escavar nos afloramentos pliocénicos (P1) e nos níveis mais arenosos do Miocénico (M4-5), que ocorrem, às vezes, pouco a medianamente compactos (muito ravináveis), adoptou-se uma geometria de 1/2 (V/H). Nos taludes com alturas superiores a 8,0 m considerou-se a execução de banquetas espaçadas de 6,0 m, com largura de 4,0 m. A configuração dos taludes de escavação foi devidamente validada por uma análise de estabilidade de taludes, com recurso a ferramentas informáticas adequadas para o efeito e com base nos parâmetros geotécnicos definidos com os resultados da campanha de prospecção. Pontualmente, em alguns locais em que os condicionamentos orográficos, de traçado ou antrópicos obrigam à adopção de geometrias mais acentuadas do que as aparentemente permitidas pelas características geotécnicas das formações, admitiu-se o recurso a soluções de estruturas de contenção. Revestimento e drenagem dos taludes de escavação – Como metodologia geral previu-se que seja feito o revestimento com solo orgânico e espécies vegetais adequadas em todos os taludes com inclinações previstas de 1/1,5 e 1/2 (V/H), logo após a abertura das escavações, com o objectivo de evitar o efeito erosivo da escorrência superficial. Em casos pontuais, função dos resultados obtidos na análise de estabilidade de taludes, foram adoptados revestimentos de colchões em favos hexagonais. Estas medidas são especialmente importante nos taludes que interessam a unidade pliocénica (P1) e nos níveis essencialmente arenosos da do Miocénico (M4-5), dado corresponderem a zonas extremamente susceptíveis ao ravinamento provocado pela circulação das águas superficiais.

No que respeita à drenagem dos taludes de escavação preconizou-se, como é habitual, a instalação de valetas de drenagem na crista dos taludes e nas banquetas, de modo a reduzir a escorrência superficial nos taludes. Dadas as características hidrogeológicas das formações ocorrentes, a morfologia da região, os resultados de algumas sondagens e poços executados e as observações de campo, previu-se que, em alguns casos, as escavações intersectem níveis de água confinados, ou seja, resultantes de circulação de água em camadas permeáveis (essencialmente arenosas), limitadas a tecto ou a muro por camadas impermeáveis (essencialmente argilosas), ou mesmo os níveis freáticos, que às vezes surgem próximo da superfície. Esta situação ocorre geralmente no limite geológico entre o Pliocénico (P1) mais arenoso e o Miocénico (M4-5) mais argiloso, o que permite prever a ocorrência de saídas de água em alguns taludes de escavação ao longo daquele limite. Nestes casos, preconizou-se a construção de máscaras drenantes, minimizando o efeito de erosão interna e de ravinamento do talude.

Aterros – Em função das características topográficas da zona atravessada constatou-se que os aterros a construir apresentavam, em algumas situações, dimensões superiores a 10,0 m de altura, atingindo-se ao eixo alturas máximas de 13,0 m. Na zona de remodelação da actual plataforma da Linha do Norte será ainda necessária a execução de pequenos alargamentos dos aterros existentes e num pequeno troço será feita a subida do aterro existente numa altura máxima de cerca de 2,0 m. Fundação dos aterros – Relativamente às zonas de alargamento dos aterros existentes, a fundação dos novos aterros ocorrerá, essencialmente, sobre o espaldar dos actuais aterros da linha férrea. Com base nos resultados dos ensaios PDL executados sobre os aterros existentes previu-se que os mesmos apresentam condições aceitáveis para o suporte dos novos aterros, após efectuada a desmatação e decapagem. Verificouse, no entanto, a existência de duas situações pontuais em que será necessário proceder a intervenções para garantir boas condições de fundação. Num caso, o alargamento será efectuado sobre uma pequena vala, pelo que se preconizou o saneamento dos solos soltos existentes na mesma e posterior preenchimento com material de enrocamento envolto em geotêxtil de reforço. No outro caso, o pé do talude irá bordejar os terrenos aluvionares essencialmente arenosos. Nesta situação, previu-se a colocação de uma camada drenante com 1,0 m de espessura na base do endentamento, envolta em geotêxtil de reforço. No que se refere aos aterros da zona de traçado novo, a sua fundação ocorrerá, em grande parte dos casos, sobre os solos do Miocénico (M4-5). Em alguns


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troços de fundação de aterro, os terrenos miocénicos estão cobertos por depósitos de terraço, aluvionares ou aluvio-eluvionares, os quais, com excepção das aluviões do Tejo (no início do traçado), apresentam geralmente expressão relativamente pequena em área, embora com espessuras que em alguns casos atingem os 3,0 m a 4,5 m e num caso os 9,0 m. Em face das observações efectuadas no reconhecimento de superfície e nos resultados dos trabalhos de prospecção e ensaios realizados, previu-se que na quase totalidade dos casos de fundação sobre os terrenos miocénicos (M4-5), os terrenos deverão possuir boas características, no que diz respeito à resistência e deformabilidade, para a fundação dos aterros. No caso dos aterros a fundar sobre depósitos aluvionares ou aluvio-eluvionares correspondem a depósitos com solos não consolidados, tendo-se verificado, com base nos dados de prospecção, que se apresentam geralmente pouco compactos/moles, surgindo frequentemente níveis freáticos elevados. Correspondem por isso, na generalidade dos casos, a terrenos com reduzida capacidade de carga, deformáveis face às cargas a que serão sujeitos com a construção dos aterros. Salienta-se o caso do aterro a fundar na zona inicial do traçado, sobre as aluviões argilo-lodosas moles do rio Tejo. Dada a espessura significativa destes depósitos previa-se, no estudo prévio, uma solução para a consolidação que passaria pela execução de uma malha de colunas de brita. Face aos resultados dos trabalhos de prospecção e ensaios delineados para caracterizar de forma detalhada as aluviões neste local, foi possível verificar que a consolidação forçada das aluviões poderia ser feita apenas por meio de colocação de uma camada drenante associada a geodrenos e pré-carga. Em relação aos aterros a fundar sobre os depósitos aluvionares ou aluvio-eluvionares, que apresentavam uma espessura inferior a 3,0 m, preconizou-se o saneamento dos mesmos e substituição por solos devidamente compactados, com o objectivo de melhorar as condições de fundação e estabilidade dos aterros, garantindo a redução dos assentamentos para valores admissíveis em linhas deste tipo. Nas três situações em que as aluviões apresentam uma espessura superior a 3,0 m, foram desenvolvidas soluções de saneamento parcial e estabilização do fundo da escavação por meio de rachão. A verificação da estabilidade da fundação do aterro e a garantia da consolidação das aluviões não saneadas dentro dos prazos da obra só foi possível com base nos resultados da prospecção geotécnica realizada. Nos casos em que se verifica a existência de nível freático a profundidades relativamente reduzidas, considerou-se a execução de camada drenante na base do aterro, envolta em geotêxtil de separação e filtro.

Materiais para aterro – Com base nos pressupostos para a reutilização dos materiais escavados e na análise dos volumes que serão escavados e colocados em aterro, verificou-se que com a perspectiva da reutilização dos materiais com tratamento com cal, os aterros serão construídos com materiais resultantes das escavações na linha a partir da sua adequada selecção e gestão. Geometria dos taludes de aterro – No que se refere às inclinações dos taludes de aterro, tendo em atenção as alturas previstas, a natureza dos materiais a reutilizar e as previsíveis condições de fundação dos aterros, adoptou-se uma geometria geral com inclinação de 1/2 (V/H) e banquetas estabilizadoras com largura de 4,0 m, espaçadas de 8,0 m em todos os taludes com altura superior a 10,0 m. A configuração dos taludes de aterro foi devidamente validada por uma análise de estabilidade de taludes, com recurso a ferramentas informáticas adequadas para o efeito e com base nos parâmetros geotécnicos definidos a partir dos resultados da campanha de prospecção. Revestimento dos taludes de aterro – Com o objectivo de evitar o ravinamento provocado pela circulação das águas superficiais, previu-se o revestimento dos taludes de aterro, com 0,20 m de espessura de solo orgânico e espécies vegetais adequadas, logo após a execução dos aterros. Em algumas zonas, tendo em atenção o facto deste traçado atravessar áreas potencialmente alagáveis em períodos de grande pluviosidade, preconizou-se a salvaguarda da estabilidade dos aterros/taludes que podem vir a ser afectados, tendo por base as cotas de máxima cheia para um período de retorno de 100 anos indicadas no estudo hidrológico. Nestas situações previu-se o revestimento/protecção do espaldar dos taludes de aterro por meio de enrocamento. Zonamento da fundação da plataforma ferroviária – Tal como é referido na instrução técnica da REFER IT.GEO.002.01 – Terraplenagem – Infra-estrutura da Via Férrea – Terminologia, designa-se por plataforma da via a superfície de apoio à superstrutura, correspondente ao limite superior da camada de sub-balastro, onde assenta o balastro, estando o seu desempenho directamente relacionado com as características da camada de sub-balastro e de coroamento. A camada de coroamento corresponde à parte final da terraplenagem, ou seja, corresponde à camada que se coloca sobre a parte superior dos aterros ou ao melhoramento dos terrenos in situ nas zonas em escavação, destinando-se essencialmente a garantir os requisitos mínimos para assentamento da camada de sub-balastro. Na figura 5 é apresentado um esquema da secção transversal da plataforma de via.


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Figura 5 – Secção transversal esquemática da plataforma de via.

Tendo em atenção o definido pela REFER como requisitos mínimos a serem cumpridos para a plataforma da Linha do Norte, os quais implicam a necessidade de obtenção de uma plataforma do tipo P3 (plataforma de boa qualidade), procedeu-se ao zonamento dos solos de fundação da plataforma ferroviária da futura Variante de Santarém a partir da classificação da qualidade dos mesmos, de acordo com a ficha UIC719R. As principais características das classes de qualidade dos solos são apresentadas na tabela 2. Tabela 2 – Classes de qualidade dos solos (fonte: ficha UIC719-R). Solos QS0 • • • •

Solos orgânicos (matéria orgânica entre 5 e 30%) Solos com mais de 15% de finos, expansivos, húmidos e não compactáveis Solos com materiais solúveis (ex. salgema ou gesso) Solos contaminados (ex. resíduos industriais)

Solos QS1 • Solos com teor em finos entre 15 e 40% • Rochas muito a moderadamente sujeitas a alteração • Rochas brandas(ex. microdeval húmido > 40 e Los Angeles < 40)

Solos QS2 • Solos com 5 a 15% de finos, excepto solos colapsíveis • Solos uniformes contendo menos de 5% de finos (CU < 6), excepto solos colapsíveis • Rochas moderadamente duras (ex. 25 < microdeval húmido < 40 e 30 < Los Angeles < 40)

Solos QS3 • • • •

Solos com menos de 5% de finos, uniforme, com boas condições hidrológicas e hidrogeológicas Solos com 5 a 15% de finos, com boas condições hidrológicas e hidrogeológicas Rochas medianamente duras, com boas condições hidrológicas e hidrogeológicas Rochas duras

A classificação dos solos foi feita sobre as amostras recolhidas nos locais dos ensaios de carga na plataforma, nas valas (poços na plataforma) e nos poços realizados nas zonas de traçado novo. A execução dos poços de plataforma e dos ensaios de carga na plataforma permitiu ainda averiguar as espessuras de balastro e balastro contaminado (“calo de via”), sendo que, este último deverá sempre que possível ser incluído no dimensionamento da plataforma, em virtude das propriedades resistentes que confere ao nível da camada de coroamento. Não obstante, a classificação do tipo de solos ocorrentes

nesta camada, foi feita sempre de forma conservativa face ao conhecimento da heterogeneidade que se têm verificado habitualmente neste horizonte nas obras realizadas na Linha do Norte, em que o mesmo varia com frequência as suas características quer em área, quer em profundidade. Assim, no que se refere ao troços em que será feita a remodelação da actual plataforma da Linha do Norte verificou-se que tanto em situação de escavação, como de aterro ocorrem sobretudo solos da classe QS1 e QS0, surgindo ainda solos da classe QS2. Já no que se refere à zona de traçado novo, verifica-se na maioria dos troços a ocorrência de solos classificados como QS2 e QS1, embora devido a situações de solos com estados hídricos húmidos a muito húmidos tenham sido definidos alguns troços com solos do tipo QS0. Nas zonas de traçado em aterro, considerou-se que os solos de fundação da plataforma correspondem à classe QS2, para aterros a construir com altura superior ou igual a 0,50 m em solos selecionados.

Materiais de construção – Os materiais para o coroamento terão que ser obtidos em empréstimo, uma vez que, atendendo aos resultados dos ensaios de laboratório e tendo em atenção as exigências respeitantes à camada de coroamento, verificou-se que os materiais resultantes das escavações na linha não cumprem os critérios definidos. Face à inexistência de materiais rochosos resultantes das escavações na linha, os materiais necessários para a implementação do projecto (drenos, camadas drenantes, sub-balastro e balastro, entre outros) terão que ser obtidos em pedreiras cujos produtos cumpram as especificações de projecto definidas para os diferentes materiais. No caso do balastro e sub-balastro terão que ser cumpridos os critérios definidos nas instruções técnicas da REFER IT.GEO.001.02 – Fornecimento de balastro e gravilha e IT.GEO.006 – Características técnicas do sub-balastro. Considerações finais Com este trabalho pretendeu-se enfatizar a relevância do estudo geológico-geotécnico na elaboração dos projectos em ferrovia, em particular na especialidade de terraplenagem e drenagem. No caso da Variante de Santarém, foram recolhidos dados de base, disponíveis na bibliografia da especialidade e nos estudos das fases anteriores do projecto, complementado com cuidadoso reconhecimento geológico de superfície. Atendendo a estes dados, foi elaborado o enquadramento geológico e definida uma extensa campanha de prospecção geotécnica e de ensaios laboratoriais, adequada ao âmbito e objectivos do


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projecto. O tratamento dos resultados obtidos nos trabalhos de prospecção permitiu inferir um modelo geológico-geotécnico sobre o qual se baseiam as considerações geotécnicas relevantes ao ajuste e optimização de soluções adoptadas no projecto. No caso da Variante de Santarém, a metodologia aplicada nos estudos geológico-geotécnicos procurou proporcionar às especialidades envolvidas benefícios do ponto de vista financeiro e ambiental, bem como maiores garantias da sua exequibilidade e de cumprimento dos prazos estabelecidos para a fase de construção. São exemplos disso a reutilização de materiais provenientes da escavação após a melhoria das suas propriedades, recorrendo ao tratamento com cal e a alteração da solução de estabilização e consolidação da fundação do aterro a construir sobre os depósitos aluvionares da planície do Tejo. Agradecimentos Os autores agradecem à empresa Rede Ferroviária Nacional – REFER, EPE a autorização concedida para a divulgação dos resultados dos estudos apresentados.

FERBRITAS (2010) – Modernização da Linha do Norte.

Subtroço 1.3 – Setil/Entroncamento. Trecho Vale de Santarém/Mato Miranda. Projecto de Execução. Volume 02 – Geologia e Geotecnia. Tomo 01 – Memória geral, 1 – 139. INTECSA/GAPRES (2008) – Modernização da Linha do

Norte. Subtroço 1.3 – Setil/Entroncamento. Trecho Vale de Santarém/Mato Miranda. Estudo Prévio. Volume 02 – Geologia e Geotecnia, 1 – 89. LCPC/SETRA (1992) – Guide technique: Realisation dês

remblais et des couches de forme (fascicule I e II). Laboratoire Central des Ponts et Chaussees e Service D’Etudes Techniques des Route e Autotoures. LNEC (1970) – Solos – Classificação para fins rodoviários. Especificação LNEC E240-1970. Pinelo, A; Fortunato, E & Hadjadji, T, (2000) – Caracterização de plataformas ferroviárias antigas visando a sua reabilitação – o caso particular da Linha do Norte. VII Congresso Nacional de Geotecnia, Vol I: 539 – 549. REFER (2003) – IT.GEO.002.01 – Terraplenagem – Infra-estrutura da Via Férrea – Terminologia (versão 01), 1 – 4. REFER (2007) – IT.GEO.006 – Características técnicas do sub-balastro (versão 01), 1 – 11. REFER 2008) – IT.GEO.001.02 – Fornecimento de balastro e gravilha (versão 03), 1 – 31.

Bibliografia Almeida, C.; Mendonça, J.J.L.; Jesus, M.R. & Gomes, A.J. (2000) – Sistemas aquíferos de Portugal continental. INAG – Centro de Geologia da Universidade de Lisboa, 602 – 614; 649 – 661. American society for testing and materials (1985) – Clãssificação

de solos Unificada, Norma ASTM-D 2487-85. Cabral, J. & Ribeiro, A. (1989) – Carta Neotectónica de Portugal na escala 1/1.000.000. Notícia explicativa Serviços Geológicos de Portugal. 5 - 8. Instituto de Meteorologia (2000) – Carta de Isossistas de Intensidades Máximas.

Regulamento de segurança e acções para estruturas de edifícios e pontes, RSAEEP (1983) – Decreto-Lei nº 235/83 de 31 de Maio. UIC (1994) – Code UIC 719R – Ouvrages en terre et couches dássise ferroviaires (2e édition). Union internationale des chemins de fer, 1 – 143. Zbyszewski, G. (1953) – Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000, folha 31-A (Santarém). Notícia explicativa. Serviços Geológicos de Portugal, 5 – 16. Zbyszewski, G. & Manuppella, G. (1971) – Carta Geológica

de Portugal na escala 1/50.000, folha 27-C (Torres Novas). Notícia explicativa. Serviços Geológicos de Portugal, 5-42.


Em Maio de 2007, a MTI – Mineira de Vinhais, SA, contratualizou com o Estado Português, uma Concessão de Prospecção e Pesquisa, de minérios de Estanho e Tungsténio, na faixa Rebordelo-Murçós, com uma área de 52,3 Km2, no NE de Portugal.

As Minas de ferro de Moncorvo, encerradas desde 1980, são a maiores jazidas não exploradas da Europa. Após 30 anos de abandono, em 2008, o Governo Português, contratualizou com a MTI – Ferro de Moncorvo SA, uma concessão de prospecção e pesquisa, para uma área de 46,24 Km2 onde se situam as jazidas de ferro de Moncorvo.

A MTI cumpriu as suas obrigações contratuais de prospecção. Procedeu à realização de sondagens, ao levantamento de aerogeofísica, à reavaliação dos recursos de minério de ferro, confirmando recursos medidos de 558 Mtons e indicados de 254 Mtons, com um teor médio de 37% Fe, 0,53% P, 32,2% Si O2 e 6,5% Al2O3. Foram efectuados testes laboratoriais e de bancada, consolidando o processo metalúrgico de produção de concentrados de ferro comercializáveis, com 68% Fe e P <0,08. despendendo, para tal, 3,6 MEuros.

Para a realização destes trabalhos, a MTI contou com a colaboração de Instituições de referência, como o IST, o CETEC e a SGA. Em Novembro de 2010, a MTI – Ferro de Moncorvo, SA, apresentou o Plano de Lavra e o pedido de concessão de exploração, assegurando os direitos da exploração das minas de ferro de Moncorvo, para a qual estabeleceu uma parceria tecnológica e empresarial, com uma das maiores empresas mineiras mundiais.

Nesta área, ocorreram minas de cassiterite e scheelite, estando as minas de Estanho da Ervedosa, encerradas desde 1969. Depois de 38 anos de abandono, a MTI procedeu à realização de sondagens, ao levantamento de aerogeofísica, à reavaliação dos recursos minerais, confirmando uma existência de 11 Mtons de reservas passíveis de exploração a céu aberto, com um teor médio de 1,18 Kg/ton, de que resultam 13 mtons de Sn. Durante estes trabalhos foram detectadas anomalias de tungsténio e terras raras, Be, Ce, Ga, La, Li, Rb, Sr, Th, V, Y e Zr, na área de Agrochão-Murçós.

Foram efectuados testes laboratoriais, na OMAC e no LNEG, que consolidam a possibilidade de produção de concentrados comercializáveis. Durante os 4 anos de trabalhos de prospecção, no cumprimento das obrigações contratuais, a MTI despendeu 2,5 MEuros. Em Maio de 2011, a MTI – Mineira de Vinhais, SA, apresentou o Plano de Lavra e o pedido de concessão de exploração e iniciou as negociações para o estabelecimento de uma parceria tecnológica e empresarial, com uma empresa mineira internacional.


Instruções aos Autores 87

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88 Instruções aos Autores

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d) Os agradecimentos deverão seguir o texto principal e

Paleogeografía de la Meseta norte durante el Terciario. (C.J. Dabrio, Editor), Stv. Geol. Salman., Ediciones Univ. Salamanca, vol. esp. 5: 253-272. Ribeiro, O., Teixeira, C. & Ferreira, C. R., 1967. Carta Geológica de Portugal na escala1/50.000 (folha 24D – Castelo Branco) e respectiva notícia explicativa. Serv. Geol. de Portugal, Lisboa, 24 p. Romão, J., 2000. Estudo tectono-estratigráfico de um segmento do bordo SW da Zona Centro-Ibérica (ZCI) e suas relações com a Zona Ossa-Morena (ZOM). Diss. Doutoramento, Univ. Lisboa, 322 p.

f) Todas as ilustrações deverão ser designadas figuras. No início da frase devem ser referidas escritas por extenso (ex: Figura 1). Dentro da frase devem ser escritas de forma abreviada (ex: Fig. 1). Os anexos deverão ser mencionados no texto, referindo-se a estes como Anexo 1, etc.

deverão ser reunidos numa secção denominada por Agradecimentos.

g) Cabeçalhos ou rodapés não poderão ser usados em

e) Todas as referências citadas no texto deverão ser orga-

h) Fórmulas matemáticas. As equações são geralmente

nizadas por ordem alfabética no fim do texto (a seguir aos agradecimentos) e deverão estar numa secção denominada Bibliografia.

introduzidas como parte de frases, requerendo pontuação. Os autores deverão providenciar todos os símbolos a constar na publicação.

No texto, as referências deverão ser citadas pelo(s) nome(s) do(s) autor(es), e pela data da edição (entre parêntesis) como os exemplos seguintes: Dias & Cabral (1989) Cabral (1995) (Cunha, 1987, 1992, 1996) (Raposo, 1987, 1995a, 1995b; Cunha et al., 2008). As referências a livros devem mencionar o(s) nome(s) do(s) autor(es), seguido da data de publicação, o título da obra em itálico, entidade editora, local de publicação e paginação. As referências a artigos devem mencionar o(s) nome(s) do(s) autor(es), seguido da data de publicação (entre parêntesis), o título do artigo, o título do periódico em itálico, o volume, o número ou fascículo e a paginação. Os autores deverão consultar o último número das GEONOVAS para correcta listagem das referências. Exemplos: Cunha, P. P., 1987. Evolução tectono-sedimentar terciária da região de Sarzedas (Portugal). Comun. Serv. Geol. Portugal, Lisboa, 73(1/2): 67-84. Cunha, P. P., Martins, A. A., Huot, S., Murray, A. & Raposo, L., 2008. Dating the Tejo river lower terraces in the Ródão area (Portugal) to assess the role of tectonics and uplift. Geomorphology, 102: 43– 54. Reis, R. Pena dos & Cunha, P. P., 1989. Comparación de los rellenos terciarios en dos regiones del borde occidental del Macizo Hespérico (Portugal Central).

qualquer circunstância.

4. Ilustrações Todas as ilustrações (figuras, gráficos, mapas, fotos, etc…) são figuras e devem ser referidas como tal. As figuras deverão estar numeradas sequencialmente com numerais arábicos e devem ser providenciadas em ficheiros separados com resolução adequada para publicação (no mínimo 300 dpi) (submissão electrónica apenas) que não poderá exceder os 4Mb cada. As figuras deverão ser enviadas com os tipos de letra a usar (Times, Arial, Helvetica, Symbol ou Courier). As partes de uma figura devem estar indicadas como (a), (b), (c), etc., e devem ser referidas como tal nas legendas (ex: Fig. 5 – (a)), mas como a, b, c, etc. no texto (ex. Fig. 5d). 5. Tabelas As tabelas devem ser enviadas num documento Word em separado. As unidades deverão ser referidas uma vez nas colunas ou na legenda e não ao longo da tabela. 6. Legendas As legendas das figuras e tabelas devem ser apresentadas com espaçamento duplo e devem ser enviadas num documento Word em separado. As legendas devem ser providenciadas na língua original do artigo e em inglês, descrevendo brevemente o conteúdo das figuras e/ou tabelas. 7. Separatas Serão fornecidas aos autores ficheiros pdf dos trabalhos publicados.


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APG APG RuaRua da da Academia dasdas Ciências, 19,19, 2º 2º Academia Ciências, Apartado 2109, 1103-301 Lisboa Apartado 2109, 1103-301 Lisboa Tel. 213477695 - Fax 213424609 Tel. 213477695 - Fax 213424609 apgeologos@clix.pt apgeologos@clix.pt Comissão Directiva Comissão Directiva António Gomes Coelho (Presidente) António Gomes Coelho (Presidente) Luísa Borges (Vice-Presidente) Luísa Borges (Vice-Presidente) JoséJosé Romão (Secretário) Romão (Secretário) Víctor Manu el Ramos Correia Víctor Manuel Ramos Correia (Tesoureiro) (Tesoureiro) Maria Silva (Vogal) Amador (Vogal) Maria Filomena Carlos (Suplente) JorgeAlmeida Neves (Suplente) Mónica (SupCunha lente) (Suplente) PedroSousa Proença

Comissão Editor ial Comissão Editorial João PaisPais (FCT/UNL) João (FCT/UNL) Rúben Dias (LNEG) Rúben Dias (LNEG) Zélia Pereira (LNEG) Zélia Pereira (LNEG) Capa Capa Model o digital de de terreno com Modelo digital terreno com implantação da da geologia (extract o da da implantação geologia (extracto carta de de Mação - 28A, 2000) carta Mação - 28A, 2000) J. Romão, LNEG J. Romão, LNEG

Impressão Impressão J.M.G. – Art. Pap., Artes Gráficas e e J.M.G. – Art. Pap., Artes Gráficas Publicidade, LdaLda Publicidade, Alameda dasdas Figueiras, 13,13, 3B3B Alameda Figueiras, 2665-501 Venda do do Pinheiro 2665-501 Venda Pinheiro Depósito Legal Depósito Legal 183140/02 183140/02 ISSN 0870-7375 ISSN 0870-7375

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