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Nº 26 · 2013 · ISSN 0870-7375 · ANUAL

ÍNDICE Pág. 01 Editorial António Gomes Coelho

Pág. 03 EUROGEOSOURCE – The new generation of EU mineral and energetic resources Web GIS Systems using cloud computing C. Fortes, H. Viegas, D. de Oliveira, A. Filipe, P. Almeida & S. Gruijters

Pág. 11 A prospeção mineira e a atividade do geólogo Paulo J. V. Ferraz

Pág. 15 Portuguese ornamental stones Jorge M. F. Carvalho, Cristina I. Carvalho, José V. Lisboa, António Casal Moura & Mário M. Leite

Pág. 23 Camada Seixinhos no interior do Túnel do Marão Vitor Santos, Carlos Coke & Pedro Olivença

Pág. 33 Variante de Santarém. Análise de estabilidade dos taludes da nova ligação ferroviária Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões

Pág. 47 Métodos geofísicos de exploração aplicados ao estudo da perigosidade sísmica João Carvalho & Ruben Pereira Dias

Pág. 55 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nanopartículas de ferro zero valente. Avaliação preliminar. Laura Caldeira, Celeste Jorge, Carlos Costa Almeida, Mário Abel Gonçalves, Fernando Barriga, Vitor Correia & Jorge Gonçalves

Pág. 67 Radão e saúde na região de Amarante (Norte de Portugal) L.Martins, M. E. P. Gomes, L. Neves & A. Pereira

Pág. 75 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

Prospecção, exploração, conservação

José Manuel Brandão

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Afinal, o que se passou em Aquila? Regulamento do Erro Se nos habituarmos ao Erro, se elaborarmos um regulamento do Erro – regras para o Erro não falhar, ou seja: regras para evitar o acto de acertar – se nos habituarmos a tal poderemos, com o tempo, tornar o acto que acerta ilegal. As leis começam nos hábitos, e não na Verdade. in Gonçalo M. Tavares, enciclopédia 1,2,3, breves notas sobre ciência

Três anos após o sismo de Aquila de 6 de Abril de 2009 (MW=6,7) que deixou 308 mortos, cerca de 1000 feridos, 15 desaparecidos e algumas centenas de habitações destruídas, o tribunal de Abruzos condenou sete membros da Comissão Governamental “ Grandes Riscos” a seis anos de prisão efectiva e a uma indemnização por perdas e danos de 9,1 milhões de euros, por terem alegadamente desprezado presumíveis sinais precursores e desvalorizado o risco para a população. É consabido que não existe presentemente qualquer método operacional e socialmente útil de previsão sísmica a curto prazo. Este caso não pode por isso deixar de nos preocupar, sendo certo que a melhor atitude consiste em procurar compreender o que se passou, visando daí extrair lições para o futuro. Porque daqui em diante nada será igual. A sentença de Aquila, mais do que constranger a actividade dos geocientistas como consultores do Estado, deve dar lugar a uma reflexão, quer sobre a fronteira entre o conhecimento científico e as decisões políticas baseadas nesse conhecimento, quer sobre a forma de comunicar com o público. Afinal, o que se passou em Aquila? Em Dezembro de 2008, a normalidade sísmica da região de Abruzos foi interrompida pela ocorrência quase diária de numerosos sismos de reduzida magnitude. Estes enxames sísmicos geraram naturalmente um estado de ansiedade da população que acabou por se transformar em quase-pânico no fim de Março de 2009, devido à predição de um macrossismo para o início do mês de Abril. Esta predição ou previsão de curto prazo fora proclamada por Giampaolo Giuliani, um ex-técnico do Instituto de Física e do Espaço Interplanetário, com base na observação das emissões de radão, um discutível precursor em que assenta uma técnica de previsão cientificamente muito contestada. Face à situação de alarme público criada, a Protecção Civil decidiu convocar uma reunião da Comissão dos Grandes Riscos, aparentemente com o objectivo de avaliar a situação mas, na realidade, fortemente dominada pela ideia de refutar a predição de Giuliani. A reunião correu da pior maneira. Antes do início, o subdirector da Protecção Civil fez declarações públicas visando desvalorizar o significado da actividade sísmica que se sentia em Aquila, com o argumento de que, quanto maior o número de pequenos sismos, menor a possibilidade de ocorrer um grande sismo, o que é como sabemos completamente falso. Na reunião participaram 6 cientistas com funções diferentes: dois funcionários do governo com a função de coordenação, que assumiram o exclusivo da comunicação com o público; dois cientistas designados pelo governo, com a função de apreciar os estudos existentes e informar a Defesa Civil; dois cientistas convidados, cuja única função consistiu em fornecer dados e a quem nenhuma opinião foi solicitada. Na reunião, em vez de se concentrarem nas recomendações à Protecção Civil, os cientistas enredaram-se na problemática da previsão determinista dos sismos a curto prazo, relegando para segundo plano a questão central da minimização do risco sísmico a que estava potencialmente exposta a população. A reunião da Comissão terminou ainda pior do que tinha começado: o subdirector da Protecção Civil, além de sublinhar a impossibilidade da previsão sísmica a curto prazo, repetiu o erro de afirmar que quanto maior o número de pequenos sismos menor a possibilidade de um sismo grande. Desgraçadamente (como um subdirector nunca se contraria, sobretudo em público) nenhum dos cientistas presentes, membros da Comissão, o contraditou como teria sido seu indeclinável dever naquela situação.


O que se seguiu foi a ocorrência do sismo de Aquila em 6 de Abril. Para Giuliani foi o sucesso, apesar da ambiguidade da sua previsão. Previu que o sismo ocorreria no início de Abril mas tal só aconteceu uma semana depois. Prever a curto prazo significa prever onde, quando e com que intensidade. Em rigor, Giuliani não cumpriu nenhum destes requisitos. O maior problema da previsão sísmica é aliás o que fazer com a própria previsão. Suponhamos que se tinha dado crédito à previsão de Giuliani. Evacuava-se a cidade? Com que custo? Depois, passadas 24 horas sem que o sismo ocorresse, declarava-se um falso-alarme ou mantinha-se a situação de espera? Por quanto tempo? Existem modelos de previsão a curto prazo baseados na actividade sísmica premonitória ou precursora. Porém, as incertezas inerentes, quer ao fenómeno sísmico, quer às limitações do conhecimento, obrigam a usar a linguagem das probabilidades. Nada porém nos garante que o público entenda o significado das probabilidades. Suponhamos que se estima em 5% a probabilidade de ocorrer na próxima semana um sismo com danos elevados num certo lugar. Será obviamente de 95% a probabilidade de que tal não aconteça. Mas 5% não é uma probabilidade suficientemente baixa; se as consequências forem elevadas, o risco não é aceitável. Decido por isso lançar o alarme e tomar medidas preventivas. Suponhamos que nada acontece. Qual a credibilidade da próxima previsão? E se, baseado na probabilidade de 95% de não ocorrência, decidir não lançar o alarme? Neste caso, se ocorrer um sismo (a probabilidade é de 5%) perco não só a credibilidade mas também a liberdade, a julgar pelo exemplo de Aquila. No domínio do perigo, do risco e da tomada de decisões, não compete aos cientistas, quer sejam geólogos ou sismólogos, fazer previsões sísmicas a curto prazo, nem dizer à população o que deve fazer no caso de uma potencial crise sísmica. Esse papel compete aos serviços de protecção civil através de programas de informação e educação das populações, visando a sua preparação para enfrentar uma crise sísmica. Esta preparação é tarefa de décadas, não se improvisa na emergência de uma crise sísmica. O papel dos cientistas na sua relação com o público deve ser o de comunicar com transparência o que podem e não podem fazer como cientistas. Não esqueçamos que são muitas vezes os próprios cientistas que criam nas populações expectativas irrealistas. No caso de Aquila, entre os cientistas condenados está Enzo Boschi, um geofísico e sismólogo da Universidade de Bolonha, co-autor de um artigo publicado em 1995 no qual se previa a ocorrência de um sismo grande precisamente em Aquila em 2015. Em boa verdade, os cientistas foram condenados, não por não terem previsto o sismo, mas sim por não terem previsto que o erro de Giuliani poderia acertar. Tendo em conta as diferentes funções dos membros da Comissão, não parece que a todos se possa por igual atribuir as mesmas responsabilidades. Assim não o entenderam os juízes que a todos aplicaram a mesma pena. O problema é que os juízes, além de independentes e inamovíveis, gozam, ao contrário dos cientistas, da prerrogativa de serem irresponsáveis.

António Gomes Coelho Presidente da Associação Portuguesa de geólogos


ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

GEONOVAS N.º 26: 03 a 10, 2013 03

EUROGEOSOURCE – The new generation of EU mineral and energetic resources Web GIS Systems using cloud computing C. Fortes1, H. Viegas2, D. de Oliveira1, A. Filipe1, P. Almeida3 & S. Gruijters4 1 – LNEG – Unidade de Recursos Minerais e Geofísica. Apartado 7586, 2610-999 Amadora. Tel: (+351) 21 0924600. Ext. 4119. Email: carla.fortes@lneg.pt; daniel.oliveira@lneg.pt; augusto.filipe@lneg.pt 2 – DGEG – Direcção de Serviços de Minas e Pedreiras. Avenida 5 de Outubro, 87, 5º . 1069-039 Lisboa. Email: helena.viegas@dgeg.pt 3 – LNEG – Unidade de Informação Geocientífica. Apartado 7586, 2610-999 Amadora. Email: paula.almeida@lneg.pt 4 – TNO Geological survey of the Netherlands, Princetonlaan 6, Utrecht, 3508 TA, The Netherlands. Tel: (+318) 88 66 4 256. Email: stephan.gruijters@tno.nl

Abstract

The EuroGeoSource project (EU Information and Policy Support System for Sustainable Supply of Europe with Energy and Mineral Resources) is a three-year project, co-financed by the European Commission under the European Research Area, competitiveness and Innovation Framework Programme (CIP), Theme “CIP-ICTPSP.2009.6.2 Geographic Information”. The main objective is to provide online access to harmonized and INSPIRE compliant data on energetic and non-energetic mineral resources, using web services based on open source standards. The system will permit the users to identify, access, use and reuse in an interoperable and seamless way and for a variety of uses, aggregated geographical information on geo-energy and mineral resources, covering a significant part of Europe (at least 10 countries) and coming from a wide range of sources. The web services will be implemented in the cloud, ensuring performance and advanced portal functionality, resulting in a Google like user experience. Key-words: Geo-energy and mineral resources; INSPIRE Directive; GIS data portal. Resumo O projeto EuroGeoSource (Sistema de Informação e de Apoio à Política de Abastecimento Sustentável da Europa com Energia e Recursos Minerais) é um projeto de três anos, co-financiado pela Comissão Europeia no âmbito do Espaço Europeu de Investigação, competitividade e de Inovação (CIP), com o tema "CIP-ICT-PSP.2009.6.2 Informação Geográfica". O principal objetivo do projeto consiste em fornecer dados harmonizados e de acordo com a Diretiva INSPIRE, sobre recursos energéticos e não-energéticos, através de serviços web baseados em normas open source (código aberto). O sistema permitirá aos utilizadores identificar, aceder, utilizar e reutilizar de forma inter operável e sem interrupções, para uma variedade de usos de informação geográfica agregada sobre geo-energia e recursos minerais, que abrange uma parte significativa da Europa (pelo menos 10 países) e provenientes de várias fontes. Os serviços web serão executados na cloud, garantindo um elevado desempenho e funcionalidade do portal. Palavras-chave: Recursos minerais energéticos e não-energéticos;Diretiva INSPIRE;portal SIG-web.

1. Introduction A major problem that Europe is facing nowadays is to ensure its energy and non-energetic minerals supply. Since disruptions and shortages are directly affecting the citizens, and can also have large impacts on economies, as well as repercussions on foreign

relations: Energy security is a key thematic in the political agendas across Europe and at the European Commission. Currently, the EU authorities support their long-term policies on the need for oil, gas and minerals, including estimates of the required import from national reports of contributions of member countries. These reports contain only generalized


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information regarding reserves and production forecasts for a country as a whole and do not allow a fast response to crisis situations and significantly reduce the accuracy of the long-term planning of the geoenergy supply of Europe. Moreover, the way in which data are available do not allow the users to query interactively or combine them with their own spatial data sets for a more complex analysis (Gruijters & Fruijtier, 2011; Gruijters, 2012). To address this issue the Euro Geo Source (EGS) project in three years (April 2010 – March 2013) will have developeda multilingual (English and the partners languages) web GIS system which will enable Open Geospacial Consortium (OGS) compliant services (OGS, 2008) for the registration of INSPIRE – “Infrastructure for Spatial Information in the European Community” (INSPIRE, 2007) compliant data sets from different countries, as the visualization and overlay of the information layers obtained from distributed sources and spatial analysis. This system will allow users to identify, access, use and reuse aggregated geographical information on geo-energy (oil, gas, coal) and mineral resources (metallic and non-metallic minerals, industrial minerals and construction materials: gravel, sand, ornamental stone), provided by the Geological Surveys from at least ten countries in Europe (Gruijters & Fruijtier, 2011). The EGS consortium consists of 14 partners (11 Geological Surveys, 1 university and 2 commercial software companies) representing 12 Member States (Fig. 1).

Figure 1 –Geographical distribution and key partners of the EuroGeoSource project consortium.

The EGSweb system will provide services that will calculate summary statistics on the fly, and will incorporate tiled maps from other existing services (e.g. One Geology Europe, Corine2000, Open Street Map), and view services for 93 additional geological maps from the Southern Permian Basin Atlas. Furthermore, the system will support both desktop and Android clients (Gruijters, 2012). 2. Project rationale The built EGS system was structured in 11 work packages which could be grouped in 4 major tasks. The first task was related to the ‘environment’ of the EGS web portal. This step established the user requirements (Maricq & Piessens, 2011) and the current organizational and political aspects of geoenergy and mineral resources data management in the participating countries (Scharek & Tullner, 2011). In order to achieve a sustainable base for determining the profile and needs of the potential users of the EGS portal, a large number of persons and organizations were approached in 9 countries. In this context, an on-line questionnaire was deemed the best option and was additionally advantageous for ensuring homogeneity of the questionnaire answers, which was essential to have a correct overview of the needs at European level. The questionnaire was sent out to 1041 potential users and the results from 187 respondents were statistically analyzed, creating a basis for use cases for the design of the portal (Maricq & Piessens, 2011).Subsequently, a set of key economic parameters was derived by combining the user requirements with the data available, organizing them into a comprehensive data model (Šinigoj et al., 2011). In the same way, to ensure on the spot feedback from the user community data providers, representatives from the mineral and energy industry, international policy makers and INSPIRE experts were invited to a workshop, where the rationale behind the portal was explained and the first version of the portal itself was presented and discussed (Gruijters & Fruijtier, 2011). The second task was related to the ‘content’ of the portal. This will create a format for delivery of the key economic attributes for oil, gas and mineral resource fields and produce a multilingual digital dictionary functionality for the interfaces of the EGS system and legends of the web mapping services. The third task will design the EGS system and build a trial prototype, which is upgraded to the actual EGS portal. After a robust testing program, an electronic user manual will be produced. The last task, related with ‘communications’, has built a collaborative framework by identifying and contacting closed and on-going projects with similar objectives.


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3. Harmonization of the geo-resources attributes and the data exchange format 3.1 EGS Key Attributes The most important attributes for the data of energy and mineral resources in the possession of EGSpartners are compliant to the INSPIRE data and with the general rules established by the INSPIRE Directive to set up an infrastructure for spatial information in Europe (Gruijters & Fruijtier, 2011). The EGS data model was based on the list shown in figure 2 and in the INSPIRE GML (Geography Mark

up Language – ISO DIS 19136) data models for the Annex I, theme 4 (Administrative units), Annex II, theme 4 (Geology) and Annex III, themes 20 (Energy resources) and 21 (Mineral resources). The set of key attributes was grouped in general data of the site, data of location, administrative data, economic data and additional data (Šinigoj et al., 2011). Attributes specific to mineral resources were labeled (M), for energy resources (E) and for both (M&E). Not all attributes are available and accessible for each country. The data were mapped to INSPIRE data specifications (INSPIRE, 2007, 2010, 2011a, b, c) leaving twenty-one attributes that could not be mapped (Gruijters & Fruijtier, 2011).

Figure 2 – Key attributes on EGS portal for mineral resources (M), energy resources (E) or both (M&E). The shaded attributes are additional to the INSPIRE data model (Gruijters & Fruijtier, 2011).

The mapping showed that the connection between the different data themes and the rationale within each theme in INSPIRE is not the most favorable, resulting in multiple references or redundancy when entering data. These insights were reported to the INSPIRE thematic

working groups in detail to improve the final versions of the data specifications (Gruijters & Fruijtier, 2011). Figure 3 describes the relational data model for energy and mineral resources used to implement the EGS data model (Waardenburg & Kerkenaar, 2012b).


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Figure 3 – EGS data model for energetic and non-energetic mineral resources (Waardenburg & Kerkenaar, 2012b). These insights were reported to the INSPIRE thematic working groups in detail to improve the final versions of the data specifications (Gruijters & Fruijtier, 2011). Figure 3 describes the relational data model for energy and mineral resources used to implement the EGS data model (Waardenburg & Kerkenaar, 2012b).

3.2 Portugal – web services implementation In order to be able to deliver data to EGS system the Portuguese partner – LNEG, proceeded to update their national geographic information system – SIORMINP – “Information system of Portuguese mineral occurrences and resources”, which is a in MS Access, which contains information on 2277 mineral occurrences, resources and reserves, and their metadata. The SIORMINP data base is a relational model in which each mineral occurrence or resource is connected to a wide setoff auxiliary tables, each one containing data for a particular subject. This relational database has the information stored in an organized way in the form of tables, queries, forms, reports and macros, interacting with each other and allowing access to data by different users (Fortes et al., 2005). The main objectives that leaded to the development of this database were: x To improve the geoscientific, technical and economic knowledge of the mineral occurrences, resources and reserves in mainland Portugal; x Promote mining development within the national territory by selecting and diffusing information to exploration companies of areas with mining potential; x Contribute to territorial classification;

x Integration of this database with other information as geological maps, geochemistry data and geophysical data to create a more complete geographic information system; x Development of a methodology for the definition of occurrences and mineral resources favourability maps using methods of geographic data mining (GDM). These favourability maps will be essential tools for mining exploration, management, sustainable development of the geologic resources and mitigating the negative environmental impacts of mining (Fortes et al., 2005). Since 2005, the SIORMINP DB was integrated in the LNEG’s geoportal (http://geoportal.lneg.pt/), which is a spatial data infrastructure of integrated services to support the management and visualization of spatial data, which aims to provide, in a web environment, the georeferenced information related to the different activities of LNEG. At LNEG’s geoportal is possible to query the SIORMINP DB (Fig. 4). This web portal, using spatial information is not only for graphically visualizing the information on a map or showing the attribute information per geographical object in a table or popup screen. This has, lead to a user interface where a user can easily “ask” a question that gets answered in different ways suiting his needs. After adopting the general rules set by the INSPIRE Directive, as well as the acceptance of the EGS conceptual data model (Fig. 3), LNEG up dated their national geographic information system (SIORMINP) and published their datasets using OGC compliant Web services providing their harmonized mineral occurrences and resources data to the project.


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Figure 4 – Map viewer with all 2277 mineral occurrences and resources in mainland Portugal.

At LNEG’s geoportal is possible to query the SIORMINP DB (Fig. 4). This web portal, using spatial information is not only for graphically visualizing the information on a map or showing the attribute information per geographical object in a table or popup screen. This has, lead to a user interface where a user can easily “ask” a question that gets answered in different ways suiting his needs. After adopting the general rules set by the INSPIRE Directive, as well as the acceptance of the EGS conceptual data model (Fig. 3), LNEG up dated their national geographic information system (SIORMINP) and published their datasets using OGC compliant Web services providing their harmonized mineral occurrences and resources data to the project. In order to provide harmonized data, a toolset was built to facilitate the implementation of the services which can be used to deliver the local datasets in the required harmonized format. This toolbox is explained in a cookbook which describes the services to be delivered (INSPIRE compliant Web Feature services) and the steps required to implement them. To implement these services, a set of open source software products that enables the partners to get their services up and running, have been used (Waardenburg & Kerkenaar, 2012b). The selection of this software products was mainly due to their capability of being able to work together,

in order to perform the transformation of data stored in the relational database to the INSPIRE compliant GML that is used to exchange information between the partners and the central system. The selection process resulted in the selection of Postgre SQL to implement the relational database, Post GIS to spatially enable the database and Deegree to implement the required download (WFS) service because of the following reasons (Waardenburg & Kerkenaar, 2012b): x Deegree is the only software product able to handle complex data models as well as GML 3.2 output, both required by INSPIRE; x While the option exists to use other databases, Postgre SQL/Post GIS are most commonly used in combination with Deegree. Community support, in case of trouble, would be easier as there is more experience with this configuration. After completing these implementation steps, LNEG’s web server is operating at: http://eurogeosource.lneg.pt. 4. EGS architecture The EGS portal provides easy access to mineral and energy resource information. This information is delivered to portal through web services. To simplify the implementation process of those services and


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to meet the portal requirements with respect to performance, query ability, accessibility and availability, the system architecture provides a central layer where information is cached and optimized. The services required by the portal and external clients are built on top of the central layer (Waardenburg & Kerkenaar, 2012a). In order to accommodate the desired functionality and performance of the EGS portal the architecture of the EGS system is divided into three layers (Fig. 5) (Gruijters & Fruijtier, 2011):

x Data/Service provider layer – containing components responsible for delivering data to the central services layer; x Central EGS service layer – providing the services that are required by the consumer layer and for caching the data delivered by the provider layer; x Service consumer layer – containing components that consume EGS services (the EGS portal and external client applications).

Figure 5 – The EGS architecture with (1) data/service provider, (2) central EGS and (3) service consumer (Gruijters & Fruijtier, 2011).

This conceptual architecture of the EGS system was based on (Waardenburg & Kerkenaar, 2012a): x INSPIRE recommendations;

reliable, accurate, up to date information from the data providers, without having to wait for all the services to load at the portal.

x Architecture of existing systems;

5. Technology Description

x EGS functional and non-functional requirements derived from a number of use cases.

5.1 Services

The harmonized EGS data will be harvested at regular intervals, during ‘low activity’ hours and stored in the feature cache data store. Furthermore, the data providers can manage the harvesting. Also nonharmonized data, provided through Web Map Services (WMS), could be used to generate tile caches at regular intervals. The user can see when the latest update of the data was performed. In this way the user gets access to

The harmonized data model is implemented at the Geological Surveys of EGS consortium and is based on and tuned with the INSPIRE themes geology (INSPIRE, 2011a), mineral resources (INSPIRE, 2011b), energy resources (INSPIRE, 2011c) and administrative units (INSPIRE, 2010). In order to distribute and portray the data three types of services are used. One service for filtering and requesting the data itself (Web Feature Service – WFS), one for


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discovering the data (Catalog Services for the Web – CSW) and one for portraying the information as a geographical map (Web Mapping service – WMS). Furthermore translation services will be implemented to translate the geological and user interface terms to different languages, as well as processing services to aggregate information. In order to ensure interoperability between the Geological Surveys and the different system components, all interfaces are based on open standards from the OGC and the INSPIRE specifications, but additionally also on standards such as GeoJSON (Butler et al., 2008) and Rest (Fielding, 2000) resulting in a better integration of the system components in other information systems (Gruijters & Fruijtier, 2011). 5.2 Cloud Computing Cloud computing is one of the most important technological trends of the coming times. The technology and architecture that services and development models offer cloud computing are key points of the research and development of GIS technologies. Cloud computing is the use of computing resources (hardware and software) that are delivered as a service over a network (typically the Internet). The name comes from the use of a cloud-shaped symbol as an abstraction for the complex infrastructure it contains in system diagrams. Cloud computing entrusts remote services with a user's data, software and computation. There are many types of public cloud computing (Monaco, 2012). End users access cloud-based applications through a web browser or a light-weight desktop or mobile appwhile the business software and user's data are stored on servers at a remote location. Proponents claim that cloud computing allows enterprises to get their applications up and running faster, with improved manageability and less maintenance, and enables IT to more rapidly adjust resources to meet fluctuating and unpredictable business demand (Oestreich, 2010; Baburajan, 2011). Thus, although the data of energy and mineral resources available in the EGS portal come from services and databases installed at the different participating Geological Surveys, cloud computing is used to fulfill some basic requirements, both nonfunctional and functional. Typically the nonfunctional requirements are the performance, availability and the scalability (Gruijters & Fruijtier, 2011). The system is available for both desktop and android clients, and has demonstrated satisfactory performance, even operating on a 3G network. The system supports searching for occurrences of

commodities throughout Europe. If all the data is available on distributed servers, such a query will have to be executed at every geological survey, resulting in a high risk of low performance. The implementation in the cloud facilitates an optimised search index, speeding up performance and reducing the risk of having actually inaccurate results if local services are down or unreachable (Gruijters & Fruijtier, 2011; Gruijters, 2012). The system also uses cloud computing to compute so called tiles of the WMS services. A typical WMS setup is only able to support a very limited number of concurrent users and requests per second as it creates a map per request, often resulting in poor usability if many users are accessing the system or if the system is over-requesting the individual WMS. Another reason to pre-create and store tiles in the cloud is because other existing map services are used (e.g. One Geology Europe) that only support the geographical coordinate system ERTS89. While this coordinate system is very useful for exchanging information, it is a very poor coordinate system for portraying geographical maps (Gruijters & Fruijtier, 2011). 6. Sustainability The main problem faced by many applications developed within the framework of EC-funded projects is maintenance of the applications once the project and Community funding has ended and often applications that require maintenance of a central database start to deteriorate upon project completion. In order to ensure the sustainability of the Euro Geo Source portal after the end of the project the final demonstration system will have a distributed structure, based on web services. This means that every participant will implement the required data delivery web services and supporting software on top of their existing national geo-database applications. This approach, in line with INSPIRE recommendations, will ensure proper updates of the data sets as well as technical maintenance of the web data services distributed at the data provider sites. The distributed national data services will be maintained as part of the normal workflow of the hosting Geological Surveys that constantly maintain and improve the quality of the national data repositories. At the end of the project the central Euro GeoSource application will be installed at a site of a commercial web application hosting service provider. One of the partners will take on the role of the application hosting provider. The system maintenance contract will be signed with the application hosting provider for a period of at least three years following the end of the project ensuring its sustainability.


10 EuroGeoSource

7. Conclusions The design of the EGS portal permits to understand how distributed web services are indeed essential to search, provide access, use and re-use INSPIRE compliant data. But to keep the performance of the portal acceptable, cloud computing is necessary (Gruijters & Fruijtier, 2011). The development of additional functionalities, providing the user with aggregated information forms the EGS data model, is an important asset of the portal: instead of only providing harmonized data per country, it will integrates the data on the European level, making it possible to address European supply and policy issues (Gruijters & Fruijtier, 2011). Once a critical number of geological surveys are connected to the system, the EGS portal will be an indispensible tool that will benefit exploration companies and organizations at regional, national and also at European level working on securing the supply of both mineral and energy resources. Acknowledgements The EGS project consortium consists of 14 partners (11 geological surveys, 1 university and 2 commercial software companies) representing 12 Member States: Belgium, Bulgaria, Estonia, Denmark, Hungary, Italy, the Netherlands, Poland, Portugal, Romania, Slovenia and Spain. All participating countries and the dedication of the staff involved made the project a success. We acknowledge their contribution, without which this paper would not have been made possible. References Baburajan, R. (2011) – The rising cloud storage market opportunity strengthens vendors. InfoTECH, August 24, 2011, It.tmcnet.com.2011-08-24, Retrieved 2012-12-07. Butler, H., Daly, M., Doyle, A., Gillies, S., Schaub, T. & Schmidt, C. (2008) – The GeoJSON Format Specification, version 1.0 – http://www.geojson.org/geojson-spec.html Fielding, R.T. (2000) – Architectural styles and the design of network-based software architectures. PhD dissertation in Information and Computer Science. University of California, Irvine, 180 p. Fortes, C., Parra, A., Filipe, A. & Sousa, A. J. (2005) – SIORMINP – information system of Portuguese occurrences and mineral resources. GisPlanet 2005 – II Conference & Exhibition on Geographic Information System, 30 May – 2 June 2005, Estoril, Portugal, 3p. Fruijtier, S. (2012) -Conceptual architecture and detailed specifications of the EuroGeoSource system. EuroGeoSource report 6.2, March 2012. WP6 report, 65 p. Gruijters, S. (2012) – EuroGeoSource, cloud technology brings distributed web gis systems to android.7th European Congress

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GEONOVAS N.º 26: 11 a 14, 2013 11

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

A prospeção mineira e a atividade do geólogo Paulo J. V. Ferraz Geólogo (consultor) paulojvferraz@gmail.com

Resumo Apresenta-se uma visão global da prospeção mineira, abordando as suas diferentes etapas e o tipo de procedimentos e recursos necessários, quer humanos quer materiais. Havendo um risco considerável em toda esta atividade, releva a necessidade de se avaliar corretamente cada uma das etapas de prospeção antes de se avançar para a seguinte. É extraordinária a importância da atividade do geólogo de prospeção mineira, razão para tecer algumas considerações sobre o trabalho que o mesmo desenvolve no decurso de uma campanha de prospeção até à exploração do jazigo definindo recursos minerais e aumentando o conhecimento do jazigo mineral. Palavras-chave: Prospeção mineira; etapas da prospeção; atividade do geólogo; recursos minerais; jazigo mineral. Abstract

Presenting a global overview of mining exploration, approaching in its different stages and the procedures and needed resources both human and material. As there are considerable risks in all these activities, is very important to do a proper evaluation of each exploration stage before moving on to the next. It’s remarkable the importance of the geologist activity, reason to writing some considerations about the work that he develops during an exploration campaign until the exploitation of the deposit, defining the mineral resources and increasing the mineral deposit knowledge. Key-words: Mining exploration; exploration stages; geologist activity; mineral resources; mineral deposit.

Ontem e hoje, o Homem tem obtido da Natureza tudo o que necessita para sobreviver, aproveitando aquilo que esta lhe oferece ou que ele dela extrai (Fig. 1). A evolução da humanidade tem sido determinada pela descoberta e utilização dos diferentes recursos naturais, e ainda hoje assim acontece – tudo o que possuímos ou consumimos é ainda proveniente dos recursos naturais. A importância dos recursos naturais tem vindo a assumir cada vez maior relevância devido à expansão rápida e contínua da população mundial – os 5 biliões em 1987 rapidamente se transformaram nos atuais 7 biliões de pessoas, número que, de acordo com estimativas da ONU, pode ascender a mais de 9 biliões já em 2050. O aumento populacional implica também maior procura e consumo de recursos naturais. À semelhança de outros recursos, os recursos minerais metálicos (ouro, prata, cobre, alumínio, zinco, ferro, tungsténio, estanho, etc.) e não metálicos (argilas,

Figura 1 – Minas da Panasqueira e zona da escombreira.

areias siliciosas, feldspato, quartzo, barite, fluorite, diamante, calcário, rochas ornamentais, entre muitos


12 A prospeção mineira e a actividade do geólogo

outros), são indispensáveis às sociedades modernas. Indústrias como a química, a alimentar, a farmacêutica, bem como atividades como, a metalurgia, a agricultura, a construção civil, a eletrónica e as telecomunicações, entre muitas outras, dependem em absoluto de recursos minerais. No entanto, estes recursos minerais não são ilimitados e, ao ritmo acelerado a que são consumidos, os que atualmente são escassos vão esgotar-se rapidamente e os que ainda não o são em pouco tempo irão reduzir a sua disponibilidade (Fig. 2). O problema atinge maiores proporções se pensarmos nas restrições de exploração impostas por políticas ambientais e uma crescente urbanização. De tudo o que foi referido fica claro que se torna imprescindível a procura e a definição de novos jazigos minerais, passíveis de serem economicamente exploráveis. É neste âmbito que atua a prospeção mineira, procurando-os e tentando determinar as suas características qualitativas e quantitativas com uma finalidade lucrativa.

o potencial de uma área ou região em relação a determinado mineral/elemento químico. Às vezes a existência de antigas explorações mineiras pode ser, por si só, um indício de potencial mineiro. Na sequência desta fase de seleção de áreas favoráveis dever-se-á formalizar o pedido de concessão da mesma para Prospeção e Pesquisa, ao Estado. Para isso é necessária a planificação dos trabalhos a realizar, tendo em conta a disponibilidade financeira. É fundamental aqui o papel do geólogo pois trata-se de otimizar investimentos, bem como, definir os meios e as técnicas a utilizar. Após obter a Concessão de Prospeção e Pesquisa, dá-se início à fase de prospeção estratégica, tendo como alvo as grandes áreas que possuem características geológicas com potencial para albergar mineralizações económicas. Em Portugal, esta fase foi em tempos desenvolvida pelo Estado, através do Serviço de Fomento Mineiro (SFM). Atualmente este trabalho é conduzido por Empresas Privadas assim como por projetos, normalmente científicos, e essencialmente efetuados pelas Universidades (exemplo: teses de mestrado e doutoramento) e pelo Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG).

Figura 2 – Antigo desmonte da mina da Panasqueira.

Em prospeção mineira desenvolve-se um trabalho que consiste numa sucessão de etapas, algumas delas extremamente complexas e demoradas, envolvendo geralmente a utilização de diversos métodos e/ou instrumentos e meios humanos especializados. Estas etapas implicam muitas vezes a realização de investimentos extremamente avultados que tornam a prospeção uma atividade de grande risco. Assim, é necessária uma avaliação cuidadosa da situação no final de cada etapa, antes de se avançar para a seguinte, para se ponderarem os riscos envolvidos. A procura de um jazigo mineral começa com a sinalização de áreas com potencial. Esta fase consiste no reconhecimento geral de vastas áreas, através de cartografia geológica (elaboração de cartas na escala 1:50 000) ou outro tipo de estudos, que alertem para

Figura 3 – Realização de amostragem em canal (Jales).

Estes trabalhos conduzem à determinação das áreas de maior potencial que serão então alvo de uma prospeção tática. As áreas onde se poderá vir a desenvolver uma exploração mineira, caso a quantificação e a relação valor/custo sejam positivas, são mais pequenas e os trabalhos de prospeção passam a ter maior detalhe. São assim desenvolvidos diversos trabalhos de geologia mais pormenorizados (Fig. 3) como sejam: cartografia geológica; geoquímica de sedimentos de corrente; geoquímica de solos; amostragem litogeoquímica, trabalhos de geofísica – gravimetria, elétrica, sísmica, VLF, magnética, eletromagnética; radiometria; realização de trincheiras,


Paulo J. V. Ferraz 13

sondagens destrutivas, sondagens carotadas e galerias. As análises químicas, quer de rochas, de solos e de sedimentos de linhas de água, acompanham muitas vezes a maioria dos trabalhos referidos, até porque, no final, são estas que evidenciam as concentrações anómalas do elemento procurado e que determinam o teor global do jazigo. Para além dos trabalhos já referidos, torna-se necessário que o geólogo desempenhe outras tarefas que em nada se relacionam com a sua formação académica. A este nível passa a ser importante a sua flexibilidade e disponibilidade para aprender a trabalhar em numerosos e variados âmbitos, quando se inicia um projeto de prospeção, principalmente quando não existe ainda uma estrutura mineira para apoio. Uma das tarefas que o geólogo deverá estar apto a realizar é a gestão e o secretariado, já que, normalmente, um projeto de prospeção não possui no seu início dimensão para ter pessoal que assuma essas funções. É também necessário efetuar a contratação e formação de trabalhadores locais. Esta formação deverá ser realizada pelo geólogo, quer no campo quer no laboratório, de forma a se constituírem equipas de pessoal treinado e capaz de realizar trabalhos como a marcação de perfis no terreno, a colheita e tratamento de diversos tipos de amostras, o acompanhamento de campanhas de sondagens e a organização da caroteca, entre muitos outros. Para além da formação de trabalhadores, o geólogo deverá ainda orientar e supervisionar o correto desenvolvimento da atividade destas equipas de pessoal. Os trabalhos de topografia, apesar de estarem hoje facilitados pela utilização de GPS, implicam que o geólogo possua formação nessa área. Na realização de trabalhos subterrâneos há muitas vezes necessidade de utilizar instrumentos no sentido de executar levantamentos expeditos mas rigorosos. Os trabalhos de prospeção anteriormente referenciados decorrem muitas vezes de forma faseada. Após a cartografia geológica passa-se normalmente para o estudo geoquímico de solos e/ou de sedimentos de corrente e para os trabalhos de geofísica. Os resultados obtidos permitem, regra geral, definir alvos que serão em seguida investigados por uma campanha de sondagens (Fig. 4). Posteriormente poderá mesmo ser necessário investigar em profundidade partindo para a realização de uma galeria. Convém recordar que cada uma destas etapas implica sempre uma avaliação da situação, fazendo-se um balanço entre os valores a investir e o risco envolvido. Sendo elevados os montantes que muitas vezes estão em jogo, o geólogo tem que assumir a responsabilidade das suas decisões, pautando-se sempre por princípios de rigor, honestidade e franqueza. Face aos resultados obtidos, torna-se muitas vezes necessário

saber dar as boas e as más notícias – sendo esta uma questão de ética profissional não devemos deixar de informar logo que se verifiquem resultados menos favoráveis.

Figura 4 – Sondagem destrutiva de superfície (Castromil).

O tratamento de dados acarreta a necessidade de se possuírem conhecimentos de geoestatística e cálculo de recursos para, pelo menos, se poderem identificar erros grosseiros e se obter uma perceção numérica global dos valores calculados. Só assim o geólogo poderá, a partir da observação de uma sondagem, ter uma ideia sobre o que pode ser uma boa ou má interseção de minério. Mais uma vez, a aquisição de mais informação através das sucessivas tarefas que se vão realizando, como uma campanha de sondagens, implica a ponderação das decisões a tomar, de forma a avaliar a continuidade ou a paragem dos trabalhos. No caso de todas as etapas realizadas conduzirem à descoberta de um corpo mineralizado, este fato só por si não constitui uma garantia da sua exploração de forma rentável. Esta encontra-se dependente de inúmeros fatores que são variáveis no tempo, como as cotações do mercado. A descoberta de um novo jazigo mineral reveste-se de grande raridade pois implica desde logo a sua exploração de forma economicamente rentável, possibilitando assim o retorno do capital investido na prospeção realizada. Verificado e definido o valor do jazigo mineral, poder-se-á avançar para elaboração de processo de pedido de exploração, a apresentar ao Estado. A prospeção mineira não poderá ser esquecida, mesmo após o início da exploração mineira, a fim de se poder aumentar o volume de recursos, somando-se novos aos já revelados. A continuação da prospeção mineira na fase de exploração é essencial para que se consiga valorizar os bens já existentes (Fig. 5).


14 A prospeção mineira e a actividade do geólogo

adversas, o contacto com fauna/flora que pode ser perigosa – especialmente em zonas tropicais remotas. O dia do geólogo raramente é marcado pelo relógio, sendo antes comandado pelas necessidades de levar a bom porto os trabalhos que decorrem no momento. Por outro lado, convém não esquecer as facetas agradáveis da profissão, como o contacto com a Natureza, a descoberta de outras regiões e dos costumes aí existentes, o gosto pelo desconhecido e o querer saber mais, entre outros. Havendo fases mais difíceis/morosas e outras mais aprazíveis torna-se imprescindível encarar estas duas faces da moeda num tom de otimismo – valorizando os aspetos positivos e minimizando as situações mais difíceis. Figura 5 – Trabalhos mineiros e acessos para prospeção mineira (Argemela).

Estando já delineados os principais aspetos da atividade de um geólogo que trabalhe em prospeção mineira convém ainda tecer outras considerações. Ao abraçar a sua profissão, este deverá estar consciente de que terá de exercer a sua ocupação em condições muito variáveis, e certamente também muito diferentes das da maioria das outras profissões. Se pensarmos que as jazidas minerais ocorrem por todo o globo terrestre, este profissional estará sujeito a viver durante períodos mais ou menos longos afastado dos seus familiares e em locais distantes das zonas urbanas, até mesmo inabitadas, e, por isso com poucas comodidades. Os trabalhos de prospeção implicam sempre o trabalho de campo, muitas vezes com vegetação densa, terrenos pedregosos com irregularidade e até com fortes inclinações, a exposição a condições atmosféricas

Experiência Pessoal Formação académica na Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 1989 Eurogeólogo EDM – Empresa de Desenvolvimento Mineiro BRGM – Bureau de Recherches Geologiques et Minieres COGEMA – Compagnie Generale des Matieres Nucleaires CM – Connary Minerals KMP – Kernow Mining Portugal SBTWP – Sojitz Beralt Tin and Wolfram Portugal ALMINA – Minas do Alentejo (ex Pirites Alentejanas) AM – Almada Mining PANNN – Consultores de Geociências


GEONOVAS N.º 26: 15 a 22, 2013 15

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Portuguese ornamental stones M. F. Carvalho1, a, Cristina I. Carvalho1, b, José V. Lisboa1, c, António Casal Moura1,d & Mário M. Leite1, e 1 – Laboratório Nacional de Energia e Geologia, Apartado 7586 – Alfragide, 2610-999 Amadora, Portugal a – jorge.carvalho@lneg.pt, b – cristina.carvalho@lneg.pt, c – vitor.lisboa@lneg.pt, d – casal.moura@lneg.pt, e – machado.leite@lneg.pt

Abstract

Portugal produces a great diversity of ornamental stones. Besides the internationally known white and pink marbles, also light cream limestones are produced, as well as grey, yellow and pink granites, and dark grey slates. From these, limestones are the most request variety today, especially by the Chinese market. Key-words: Ornamental stones; Portugal. Resumo Portugal é produtor de uma grande variedade de rochas ornamentais. Para além das variedades de mármore branco e rosado que são, desde há muito, internacionalmente conhecidas, também se produzem calcários de cor creme, granitos cinzentos, amarelos e rosados, bem como xistos cinzento escuros. Atualmente, a produção nacional centra-se nas variedades de calcário, as quais são muito requisitadas pelo mercado chinês. Palavras-chave: Rochas Ornamentais; Portugal.

Introduction The Portuguese territory has a great geological diversity (Fig. 1): Neoproterozoic phyllites, schists and gneisses; Paleozoic meta-pelites, meta-psamites, marbles, meta-volcanics and granites; Mesozoic limestones, clays and sands; and Cenozoic sands and clays. From this diversity, Portugal also presents a wide variety of geological resources, notably in ornamental stones, which are also known as natural stones or dimension stones (Carvalho, 2007). The inventory and characterization of the Portuguese ornamental stones is one of the missions of the Portuguese Geological Survey (LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia). This systematic work resulted in the preparation of the Portuguese Catalogue of Ornamental Stones, which is continuously updated and is available online at the Geological Survey Geoportal (http://geoportal.lneg.pt/).

This work presents a synthesis of the Portuguese Ornamental Stones and its main technical properties. The most important mining districts are presented here (Fig. 1), whose selection, especially for most of the granite type rocks, was based on the existence of more than a quarry in each of the considered districts. Presented are also, some of the most typical ornamental varieties. The ornamental stones here considered, correspond to granites, marbles, limestones and slates. These terms should be understood according to the nomenclature commonly used in the commercial transactions of these raw materials (Langer, 2001). Granites The North and Centre of the Portuguese territory are characterized by extensive areas of granitic outcrops of Paleozoic age (Fig. 1), to which several mining districts


16 Portuguese ornamental stones

Figure 2 – Examples of some of the granite ornamental varieties produced in Portugal.

Figure 1 – Location of the main Portuguese ornamental stones mining sites.

of ornamental stones are associated. However, in the Alentejo and Algarve regions, the mining of these resources for ornamental purposes also takes place. The ornamental rocks potentialities are mainly associated to granites of pós-Variscan Orogeny times (Casal Moura, 2000, 2001; Casal Moura et al., 1995, 1997; González-Clavijo & Valadares, 2003; Lisboa, 1998; Lisboa & Oliveira, 2005; Moreira, 1992, 1994, 1999; Ramos et al., 2000; Sardinha et al., 2010; Sousa, 2006). Portuguese granites show a wide variety of colours and textures. Nevertheless, the vast majority have grey to bluish grey colours and fine to coarse granular textures, sometimes porphyroid. These kinds of granites are exploited in most of the mining sites marked on the map in figure 1. At Pedras Salgadas and Alpendorada sites are produced the well-known commercial varieties Pedras Salgadas and Cinzento de Alpendorada (Fig. 2). By its peculiarities regarding colour and/or texture, other varieties worth emphasizing: the Favaco variety

due to its dark grey colour, which is exploited in a restrict place of the Monforte – Campo Maior mining district, the Cinzento de Alpalhão that is mined at Alpalhão and deserves to be pointed out for its homogeneous fine-grained texture, and the Cinzento de Monchique that comes from an igneous massif, in the Algarve region. This variety, is actually a medium to coarse grain nepheline syenite with a greyish general colour that is here highlighted for its somewhat acicular texture from which reddish-brown grains of nepheline stands out. Greyish granites are actually very common in the international market of ornamental stones. Thus, the best quarrying conditions are required in order to maximize the exploitation efficiency of this type of granites in Portugal. The depth of the quarries is quite variable, often exceeding 30 m and, at Alpalhão, reaching almost 70 m in depth. Nevertheless, some of the most profitable quarries are those engaged in the mining operation of large balls of granite. From the varieties with higher economic value, nowadays stands out those with pinkish or yellowish colours. The pinkish varieties occur in the Monção and Monforte – Campo Maior mining districts, where the quarries often exceed 30 m in depth, as seen in the greyish granite quarries. The varieties exploited present a coarse to very coarse grain size and are known as Rosa Monção and Rosa Monforte, respectively (Fig. 2).


Pedro Jorge M. F. Carvalho, Cristina I. Carvalho, José V. Lisboa, António Casal Moura & Mário M. Leite 17

Yellowish varieties are intensively exploited at several sites but the most active are those of Ponte de Lima, Mondim de Basto and Falperra regions. Their colour results of shallow weathering phenomena, affecting the grey underlying granites and, therefore,

the exploitable thickness only sporadically exceeds 10 to 15 m depth. This particular genetics of the yellow granites, justifies the values obtained for its physicalmechanical properties, when compared with those of other granite varieties (Table 1).

Table 1 – Representative technical values of the Portuguese ornamental granites. Mean Values — Variation range White, Grey, Dark and Pink Yellow Granites Granites and other silicate stones * Compressive strength [MPa]

79 — 246

131 — 262

Flexural strength under concentrated load [MPa]

3.1 — 20.1

9.4 — 29.4

Apparent density [kg/m ]

2530 — 2660

2610 — 2870

Open porosity [%]

0.7 — 4.2

0.1 — 1.2

0.3 — 1.7

0.1 — 0.4

5.9 — 9.2 6 — 11

6.5 — 10.7 4 — 11

13.0 — 20.5

11.5 — 20.5

3

Water absorption at atmospheric pressure [%] -6

Linear thermal expansion coefficient [ 10 /ºC] Rupture energy [Joules] Abrasion resistance — Wide Wheel Abrasion Test [mm] * Sienite, serpentinite, gabrodiorite, etc..

Marbles Although there are some well-known marble occurrences in the northern Portuguese territory, whose economic interest is very low, these ornamental stones occur mainly in the Alentejo region, being the Anticlinal de Estremoz the main production centre (Fig. 1). The earliest evidence for exploitation of this resource in this region dates back to the year of 370 BC (Martins & Lopes, 2011). Later, in the Roman Period, it has been widely used for structural and decorative purposes. Because of this historical relevance and because some of the present day openpits are very deep, reaching almost 150 m in depth, being like windows to the earth's interior, they are considered in the context of the Portuguese geological heritage (Brilha et al., 2005). In the last few decades, several research studies have been undertaken to valuate marbles from this region, namely, those of Carvalho (2008), Carvalho et al. (2008), Casal Moura (2007), Henriques et al. (2006, 2008), Lopes & Gonçalves (1997) and Vintém et al. (2003). The marble unit is of Lower Paleozoic age and has a total thickness that ranges from 100 to 250 m. As they were affected by the two main deformation phases of the Variscan Orogeny in the Portuguese territory, they are arranged in a very complex geological structure that

Figure 3 – Examples of the Portuguese marble varieties.

strongly affects its exploitability. Nevertheless, the importance of the Anticlinal de Estremoz production


18 Portuguese ornamental stones

centre is translated by the 150 active reported quarries on the year 2009. These are distributed over 5 mining districts: Estremoz, Borba, Vigária, Lagoa and Pardais, being these last three, part of the Vila Viçosa municipality. As mentioned earlier, some of them are very deep but typically they have a depth of about 50 m. The marbles are characterized by a fine to mediumgrained texture and they present a wide range of

colours, from white to dark grey. Although, the most common are the white and light cream varieties, with more or less abundant greyish to reddish stripes, they are known by different commercial names, according to the quarry owner. Table 2 presents the figures obtained for the main physical-mechanical properties of these marbles. The most valuable are the pure white and the pinkish varieties (Fig. 3).

Table 2 – Representative physical-mechanical features of the Portuguese ornamental marbles. Mean Values — Variation range Compressive strength [MPa]

52 — 141

Flexural strength under concentrated load [MPa]

4.9 — 19.3

3

Apparent density [kg/m ]

2710 — 2790

Open porosity [%]

0.2 — 0.5

Water absorption at atmospheric pressure [%]

0.0 — 0.2

Linear thermal expansion coefficient [ 10-6/ºC]

4.1 — 14.0

Rupture energy [Joules]

5 — 11

Abrasion resistance — Wide Wheel Abrasion Test [mm]

15.5 — 26.5

Viana do Alentejo, Trigaches, Serpa and Ficalho are small mining sites where the potentialities for the production of marbles are relatively small because of the high fracturing degree. Particularly, marbles from Viana do Alentejo and Trigaches that present some textural and chromatic peculiarities (Fig. 3), have an interesting commercial market. Those from Viana do Alentejo show a medium to coarse-grained texture and are green coloured with typical well marked dark green to brownish stripes (Henriques, 2001). The Trigaches marbles are grey in colour but present a very coarsegrain texture. Limestones In Portugal they occur mainly near the shore, to the north of Lisbon and in the Algarve region, in the south (Fig. 1). The main mining district of ornamental limestones is the Maciço Calcário Estremenho (MCE), located north of Lisbon (Carvalho, 2005; Carvalho et al., 2003; Casal Moura, 2007). It is a limestone massif with a well-known lithostratigraphy that is made up of a thick sequence of Mesozoic carbonated rocks tectonically elevated (Manuppella et al., 2000; 2006). The productive lithostratigraphic units of the main ornamental varieties date from Middle-Jurassic (Carvalho, 1997). Mining is carried out by more than 50 quarries in 6 main mining districts: Pé da Pedreira (municipality of

Santarém), Moleanos (municipality of Alcobaça), Codaçal, Cabeça Veada and Salgueiras (Porto de Mós) and Fátima (Ourém). The limestone's exploitation in MCE is relatively recent, having started in the early eighties of the last century. However, approximately since 10 years ago, these rocks are the most requested Portuguese ornamental stone, especially by the Chinese market. The lithostratigraphic units have thicknesses of about 40 m to more than 150 m and the strata thickness spans from 2 to more than 20 m. As the geological structure is very simple, the strata being sub horizontal, exploitability conditions are very favourable. Most of the MCE limestones are fine to coarsegrained calciclastic sparitic rocks (rudstones and grainstones), that is, formed by grains cemented by small amounts of translucid calcite; corresponding the grains to skeletal fossil fragments of marine organisms and to other carbonate particles as intraclasts, oncholiths and ooliths. They are cream coloured with a texture marked by thin laminations, which are visible or not, depending on the way the blocks are cut. The most traditional ornamental stones from MCE are represented in figure 4, being referenced by their most common commercial names. The variation range of their technical properties is listed in table 3. The region of Pêro Pinheiro, North of Lisbon, is one of the most traditional production centres of ornamental stones of Portugal. Quarrying in this region


Pedro Jorge M. F. Carvalho, Cristina I. Carvalho, José V. Lisboa, António Casal Moura & Mário M. Leite 19

should have been started in Roman times, as testified by the discovery of a roman quarry located about 10 km to the south (Coelho, 2002). However, their intensive exploitation has only begun in the 18th century, for the reconstruction of Lisbon, after the big earthquake of

1755. Because of nowadays major urban spread in the region, the availability of the resource is threatened and most of the quarries are currently inactive. From one hundred quarries registered, only 27 remain occasionally active.

Table 3 – Main physical-mechanical features of the Portuguese limestones. Mean Values — Variation range Compressive strength [MPa]

44 — 246

Flexural strength under concentrated load [MPa]

4.4 — 23.4

Apparent density [kg/m3]

2190 — 2710

Open porosity [%]

0.1 — 16.5

Water absorption at atmospheric pressure [%]

0.1 — 8.9

-6

Linear thermal expansion coefficient [ 10 /ºC]

2.7 — 5.1

Rupture energy [Joules]

2—5

Abrasion resistance — Wide Wheel Abrasion Test [mm]

17.5 — 28.0

Ornamental limestones from Pêro Pinheiro are dated Cretaceous in age. In general terms they correspond to bioclastic and bio-edified rocks characterized by more or less abundant fossil remains of rudists which give a aesthetics peculiarity to the ornamental varieties (Martins, 1991). From these, the so called Lioz, is the most traditional (Fig. 4). Although, nowadays are much appreciated the varieties with vivid yellowish or reddish colours. In the Algarve region, ornamental stones are exploited near the localities of Escarpão (municipality of Albufeira), Mesquita (municipality of S. Brás de Alportel) and Santo Estêvão (municipality of Tavira) (Fig. 1). Escarpão is a very small mining site of Upper Jurassic bluish grey limestone, that is mainly exploited for aggregates. As some of the strata shows less fractured, they are also used for ornamental purposes. In the S. Brás de Alportel – Tavira production centre, exploitation takes place in 8 relatively deep quarries, showing very limited activity nowadays. The ornamental variety of this production center, is known as Brecha Algarvia (or Brecha de Tavira). As reported by Henriques et al. (2003), it is part of a thick lithostratigraphic productive unit, up to 150 m, that corresponds to a bioclastic and partially bio-edified limestone of Upper Jurassic age, whose coarse elements and reddish and greyish colours variations suggests a breccia appearance (Fig. 4). Slates Figure 4 – Examples of the most common Portuguese ornamental varieties of limestones.

The outcropping areas of slates in Portugal are quite extensive (Fig. 1). However, the production of ornamental slates is relatively small. The main mining


20 Portuguese ornamental stones

sites are located in Valongo, Arouca and Vila Nova de Foz Côa regions, in the North of Portugal, and in Barrancos region, in the Alentejo. In Valongo, slates are exploited in a very narrow land band, constrained by urban households. The slates present a dark gray colour and a very fine granularity (Fig. 5). Their superior textural homogeneity and the very well defined slaty cleavage, improves the quality, being currently used for the production of billiard tables. Nevertheless, the production is mainly directed for the tile industry. The productive unit of Valongo is known as Xistos de Valongo, of Paleozoic age (Ordovician) and the same unit is exploited at Arouca.

Figure 5 – Examples of Portuguese slates.

In Vila Nova de Foz Côa, the so called Xistos do Poio are mined since 200 years ago for building construction as dry set mansory and tiles, as well as vineyards support masts (Búrcio, 2004). They are part of a thick lithostratigraphic unit known as Desejosa Formation, of Cambrian age, and are made up of alternating fine levels of light colored psamites and dark colored pelites, but the irregular cleavage surfaces present a dark grey color (Aires et al., 2011). It is a deposit strongly conditioned by the geologic structure. In fold-hinge zones, where the cleavage intersects perpendicularly the stratification, long and narrow pieces are produced – the so called Esteios that still are used as support masts for vineyeards. In Barrancos an Ordovician unit, the Xistos com Phyllodocites Formation is exploited seasonally in a single large quarry - the Mestre André quarry (Carvalho & Falé, 2002). The rock corresponds to a fine-grain micaceous shale characterized by regular cleavage surfaces. These are highly aesthetically appealing as they are multicoloured, from yellow to pink and green, and commonly present meandering bioturbations. In Table 4 are presented the main technological characteristics of the Portuguese ornamental slates.

Table 4 – Main physical-mechanical properties of the Portuguese slates. Mean Values — Variation range Compressive strength [MPa]

114 — 217

Flexural strength under concentrated load * [MPa]

29.5 — 69.6

3

Apparent density [kg/m ]

2700 — 2830

Open porosity [%]

0.4 — 1.2

Water absorption at atmospheric pressure [%]

0.2 — 0.5

Linear thermal expansion coefficient [ 10-6/ºC]

7.1 — 8.1

Rupture energy [Joules]

9 — 10

Abrasion resistance — Wide Wheel Abrasion Test [mm]

20.0 — 36.0

* Load applied perpendicular to the foliation planes.

Conclusions As a result of the geological diversity that characterizes its territory, Portugal produces a large chromatic and textural variety of granites and marbles for ornamental purposes. However, regarding granites, the most abundant varieties are the greyish coloured with relatively low economic value, due to the strong pricing competition for this kind of stones in the global market. The most common varieties of marbles are the light cream coloured with more or less abundant dark stripes.

Concerning limestones, MCE is the main production centre. The homogeneous cream coloured varieties produced in that region are strongly requested nowadays, especially by the Chinese market. Finally, with respect to slates, the Portuguese production is relatively low. From the physical-mechanical point of view, Portuguese ornamental stones can be used in a wide range of applications. Stone suitability should be evaluated both on the stone properties and on the technical specifications for each application.


Pedro Jorge M. F. Carvalho, Cristina I. Carvalho, José V. Lisboa, António Casal Moura & Mário M. Leite 21

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GEONOVAS N.º 26: 23 a 32, 2013 23

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Camada Seixinhos no interior do Túnel do Marão Vitor Santos1, Carlos Coke2 & Pedro Olivença1 1 – CÊGÊ – Consultores para Estudo de Geologia e Engenharia, Lda., Rua General Ferreira Martins, Nº10 1ºA, 1495-137 Algés. vitor.santos@cege.com.pt; pedro.olivenca@cege.pt 2 – Universidade de Trás-os-Montes e Alto Douro, Vila Real, Portugal ccoke@utad.pt

Resumo A Camada Seixinhos é constituída quase exclusivamente por fragmentos de valvas de braquiópodes inarticulados, que se destacam pela sua morfologia aplanada, coloração escura e natureza fosfatada, da rocha encaixante, um arenito cinzento, de grão grosseiro com relíquias de cristais de pirite, alguns clastos pelíticos e de quartzo. Tem 10-15 cm de espessura e está identificada em todo o Maciço Armoricano, materializando o registo de um evento catastrófico, associado a tempestades excepcionais ou mesmo a tsunamis provocados por violentas erupções freático-magmáticas. Ocorre próximo do topo da Formação Marão (Arenigiano médio-superior). Foi correlacionado com cerca de três dezenas de outras ocorrências registadas no sudoeste da Europa e norte de África. Perante estas características de pequena espessura e grande desenvolvimento horizontal, constitui um marcador estratigráfico relevante. Durante a construção do Túnel do Marão foi recolhida e identificada uma amostra desta camada, que permitiu localizar a frente de escavação com exactidão na coluna litostratigráfica proposta para a região. Palavras-chave: Camada Seixinhos; Ordovícico; Serra do Marão. Abstract

The “Camada Seixinhos”consists almost entirely of inarticulate brachiopods shell fragments, distinguished by their flattened morphology, dark colors and phosphate nature of the rock, from the grey coarse-grained sandstone, with relics of pyrite crystals, and some politic and quartz clasts. This layer, identified throughout the Armorican Massif, with a thickness of 10-15 cm, corresponds to a record of a catastrophic event related to exceptional storms or tsunamis, caused by phreatic-magmatic eruptions. Occurs near the top of the Marão Formation (mid-late Arenigian) and was correlated with approximately three dozen of other records in southwestern Europe and northern Africa. Due to the thinness and high horizontal spreading, it’s considered as an important stratigraphic marker. During the construction of the Marão tunnel this layer was identified and samples were collected during the excavation, allowing a precise assignement of the tunnel working face in the lithostratigraphic column proposed for Marão region. Key-words: “Camada Seixinhos”; Ordovician; Marão Mountain.

1. Introdução A Camada Seixinhos é um excelente nível guia litostratigráfico do Ordovícico, marcando o limite entre as formações “arenosas” e as formações pelíticas, no topo do Membro Fragas de Ermida. Na Serra do Marão, esta camada foi identificada em diferentes locaise descrita pela primeira vez por Coke, (2000) no desenvolvimento dos trabalhos de cartografia geológica de superfície e posteriormente definida formalmente por Sá et al. (2005) nos

trabalhos de revisão e uniformização que conduziram à formalização das diferentes unidades à luz dos critérios litostratigráficos propostos pelo Guia Estratigráfico Internacional. Esta camada reveste-se de particular importância não só em termos geológicos, registando um evento específico no tempo, mas também em termos geotécnicos, uma vez que marca a transição da formação com características mais resistentes e abrasivas, constituídas maioritariamente por quartzitos, das formações superiores mais brandas.


24 Camada Seixinhos no interior do túnel do Marão

Nos trabalhos de construção do Túnel do Marão, a identificação da Camada Seixinhos permitiu o posicionamento exacto do local em que se desenrolam os trabalhos de escavação, na coluna litostratigrafica e controlar o seu desenvolvimento ao longo da estrutura geológica complexa existente e antever os limites geológicos e geotécnicos (Coke & Santos, 2012). 2. Enquadramento Geológico 2.1. Geologia Regional A Serra do Marão insere-se na Zona Centro-Ibérica (Fig.1), sendo constituída por formações autóctones com datações compreendidas entre o Câmbrico e o Devónico Inferior (Pereira, 1987). A oeste, a Serra do Marão confronta com os terrenos parautóctones que constituem o prolongamento das Unidades de Mouquim e de Canadelo, definidas por Pereira (1987).

Considerando o modelo proposto para a região por Ribeiro et al. (1988), num corte efectuado segundo a direcção WSW-ENE, a localização da Serra do Marão ocupa uma posição central na estrutura em leque que assume a Zona Centro-Ibérica, apresentando as dobras da primeira fase de deformação, uma vergência geralmente para NE (Fig. 2). No seu conjunto, a serra do Marão constitui uma macro estrutura geológica do tipo anticlinal. Trata-se de uma dobra de 1ª ordem cujos flancos são constituídos por dobras de ordem menor. 2.2. Litostratigrafia Do ponto de vista litostratigráfico é possível identificar várias litologias agrupando-as em unidades litostratigráficas distintas e cartografáveis. A coluna litostratigráfica da região é resumidamente constituída, de baixo para cima, pelas unidades seguintes caracterizadas por Coke (1992, 2000) e definidas formalmente por Sá et al. (2005) (Fig. 3). A Formação Vale de Bojas (Arenigiano inferior a médio) é subdividida em dois membros: x

Membro Bojas – constituído por alternância de bancadas métricas a decimétricas de conglomerados polimíticos suportados pela matriz e níveis menos espessos de metatufitos psamíticos, de cor bege rosada ou metassiltitos com uma componente vulcânica nítida. A espessura desta unidade é de cerca de 120 m.

x

Membro Freitas – distingue-se do anterior pelo aspecto mais estratificado e presença anormalmente abundante de clastos de quartzo filoniano. Neste membro é comum, em alguns locais, a ocorrência de magnetite disseminada nos leitos conglomeráticos. A espessura ronda os 110 m.

Figura 1 – Unidades tectono-estratigráficas da Península Ibérica (adaptado de Ribeiro, 2006).

A Formação Marão (Arenigiano médio) é subdividida em três membros: x

Figura 2 – A. Aspectos principais de uma geotrasnversal ao longo da Zona Centro-Ibérica no Norte de Portugal. B. Interpretação esquemática da geotransversal em termos de “flake” tectónica. (adaptado de Ribeiro et al, 1988).

Membro Ermida – constituído essencialmente por quartzitos em bancadas métricas, alternando com leitos centimétricos a decimétricos de filitos ou psamitos muito bem definidos. Estes quartzitos são geralmente mais impuros na base e mais puros e maciços no topo. A ocorrência de bancadas conglomeráticas constituídas por elementos essencialmente quartzosos é muito frequente. Estas bancadas diferenciam-se das que ocorrem no membro anterior pela maior competência devido à maior percentagem de quartzo, facto que é traduzido pela cor branca acinzentada. Estas características aliadas à grande extensão fazem com que sejam bons níveis guia


Vitor Santos, Carlos Coke & Pedro Olivença 25

na cartografia. Os quartzitos encontram-se bem expostos na vertente sul do monte Gaiva, nas vertentes do rio Bojas e nas imediações da capela da Senhora da Serra, em bancadas com

espessuras que oscilam entre 0,30 e 1,2 m. A espessura desta unidade, na encosta sul do vale do rio das Bojas, onde foi definido o perfil tipo, ronda os 110 m.

Figura 3 – Coluna litostratigráfica sintética do Ordovícico da região da Serra do Marão (adaptado de Sá et al., 2005). x

Membro Malhada – é caracterizado pela presença de ferro que ocorre disseminado em algumas bancadas de quartzito ou filitos e praticamente pela ausência de conglomerados. A sequência é constituída por bancadas de quartzitos maciços, muito puros de espessuras métricas a decimétricas, às vezes negros, metagrauvaques em bancadas decimétricas e leitos decimétricos a centimétricos de filitos negros intercalados nos anteriores. As

bancadas de quartzitos diminuem de espessura para o topo da unidade; onde ocorrem com maior frequência e espessura as bancadas de material filítico que, com aquelas alternam. Para esta unidade foi determinada uma espessura próxima de 120 m. x Membro Fragas de Ermida – constituído por uma alternância de leitos decimétricos a milimétricos de filitos e psamitos dando à unidade


26 Camada Seixinhos no interior do túnel do Marão

aspecto bandado semelhante à Formação Desejosa. Os leitos bem definidos de psamitos, apresentam frequentes variações laterais de espessuras, assumindo a forma de lentículas. Na base desta unidade os leitos psamíticos e metassiltíticos são mais espessos que os filíticos, facto que se inverte no topo, sendo aqui mais finos e raros os leitos psamíticos, passando-se gradualmente à formação supra jacente. A ocorrência de magnetite, limonite e outros óxidos de ferro, bem como grandes concentrações de pequenos cristais de anfíbolas fibrosas do tipo grunerite, são frequentes nesta unidade, principalmente na sua base, associadas às bancadas mais grosseiras. A espessura desta unidade ronda os 90 metros. No terço superior desta unidade foi identificado um nível lumachélico – Camada Seixinhos – com uma espessura média de 10cm cuja caracterização será adiante efectuada. A Formação Moncorvo inicia-se com o desaparecimento dos leitos centimétricos de metassiltitos. O limite é, às vezes, difícil de marcar, dado que os metassiltitos apresentam com bastante frequência, variações laterais de fácies materializadas pelo biselamento das bancadas, a que se junta o intenso dobramento verificado na região. A Formação Moncorvo é uma formação espessa e monótona de filitos cinzento claros ou escuros, apresentando em toda a área observada, cristais de quiastolites, que aumentam de tamanho e de frequência para Oeste com a aproximação ao batólito granítico de Amarante. O limite superior desta unidade não foi determinado, podendo no entanto estar associado à presença de níveis de ferro oolítico identificados em vários locais. 2.3. Camada Seixinhos A Camada Seixinhos encontra-se no topo da Formação Marão e pertence ao Membro Fragas de Ermida, posicionando-se muito próximo do limite com a Formação Moncorvo. Trata-se de uma camada lumachélica constituída, essencialmente, por fragmentos de valvas de braquiópodes linguliformes, numa matriz arenítica, às vezes grosseira, com clastos pelíticos e de quartzo e em alguns locais, cristais de pirite ou relíquias destes (Coke & Gutiérrez-Marco, 2000). Esta camada constitui um excelente marcador estratigráfico, uma vez que possui uma espessura relativamente fina (10 a 15 cm) e apresenta grande continuidade horizontal, tendo sido identificada à superfície em diferentes locais da Serra do Marão (Coke & Gutiérrez-Marco, 2000), em Valongo (Couto et al., 1999), Viana do Castelo-Valongo, Buçaco e Penha Garcia (Emig & Gutiérrez-Marco,

1997, Vila Velha de Rodão (Neto de Carvalho, 2006), assim como em diferentes locais do Maciço Armoricano, como em Espanha, França, Sérvia e Marrocos (Emig & Gutiérrez-Marco, 1997). É interpretada como correspondendo a um tempestito, possivelmente originada por um evento catastrófico, eventualmente associado a tempestades excepcionais ou mesmo a um tsunami provocado por violentas erupções freático-magmáticas ocorridas no final da deposição do Quartzito Armoricano no Sul da Zona Cantábrica do Maciço Hespérico (Emig & Gutiérrez-Marco, 1997). Segundo os mesmos autores, o vulcanismo explosivo documentado nessa região teria tido um impacto catastrófico nas comunidades de lingulídeos infaunais das plataformas pouco profundas iberoarmoricanas. 3. Metodologia A escavação do Túnel do Marão tem sido realizada com recurso a explosivos, desenvolvendo-se em ciclos com várias etapas (Fig. 4): furação da frente, carregamento do explosivo, detonação, remoção do escombro, reperfilamento e aplicação da contenção. Após a fase de remoção do escombro é realizada a primeira avaliação de estabilidade da escavação e identificação de blocos instáveis a sanear. Ulteriormente ao saneamento e reperfilamento é realizado o levantamento geológico-geotécnico, seguindo as metodologias sintetizadas por Santos & Olivença (2012), que consiste na cartografia das superfícies escavadas e caracterização do maciço rochoso tendo em vista a realização de classificações geomecânicas. A classificação geomecânica do maciço rochoso permite enquadrar o terreno presente num dos zonamentos geotécnicos e definir a correspondente contenção a aplicar preconizados no projecto. Ao acompanhamento de escavações subterrâneas habitualmente realizado, foi incrementada uma metodologia de recolha sistemática de amostras de rochas. Em cada ciclo de escavação foram recolhidas amostras provenientes da frente de avanço. As amostras recolhidas foram submetidas a tratamento laboratorial; serragem segundo secções geralmente sub perpendiculares às estruturas observadas e segundo a clivagem, conforme referido por Coke & Santos (2012), com o objectivo de identificar macroscopicamente a litologia. Sempre que necessário, procedeu-se à elaboração de lâminas delgadas ou polidas para observação e estudo em microscópio petrográfico, em microscópio electrónico de varrimento ou mesmo à micros sonda electrónica, sendo neste último caso para determinações qualitativas ou quantitativas dos elementos químicos presentes num micro volume de amostra.


Vitor Santos, Carlos Coke & Pedro Olivença 27

Figura 4 – Ciclo de escavação (adaptado de Pinto, 2010).

Com este procedimento foi possível obter o controlo sistemático das variações litológicas e o seu consequente posicionamento na sequência litostratigráfica da região. Em conjunto com a informação recolhida na frente de desmonte, permitiu também identificar o desenvolvimento de algumas das principais estruturas ao longo do traçado do túnel. 4. Identificação da Camada Seixinhos em amostra recolhida no túnel Os trabalhos de escavação do Túnel do Marão iniciados pelo emboquilhamento poente intersectaram a Formação Moncorvo e, tendo em atenção a estrutura geológica que constitui a Serra do Marão, a sua progressão para Este vai intersectando sucessivamente unidades mais antigas, do ponto de vista estratigráfico.

As litologias pelíticas estão geralmente associadas a grande monotonia e constância no aspecto e mesmo nas suas propriedades físicas e mecânicas. Como resultado destas características litológicas, a Formação Moncorvo não tem praticamente referências tais como as superfícies de estratificação e outros marcadores estratigráficos fundamentais para definir o controlo da estrutura. Acresce o facto de, o metamorfismo de contacto desenvolvido pela intrusão do granito de Amarante, que aflora cerca de 800 m a Oeste, ter obliterado grande parte das estruturas sedimentares originais, dando lugar ao aparecimento de alguns minerais de neoformação dos grupos das andaluzites (quiastolites), das granadas (almandina) e das anfíbolas (grunerite). A Formação Moncorvo está representada ao longo dos primeiros 750 m de escavação. Neste espaço, foram certamente, interceptadas várias dobras e cartografadas


28 Camada Seixinhos no interior do túnel do Marão

algumas falhas, pois estas estruturas ocorrem com frequência. No entanto, a observação e a localização das dobras não foi possível de efectuar devido à ausência de marcadores de referência como a estratificação. No caso das falhas, embora identificadas, não foi possível determinar a dimensão do seu rejeito, pelas mesmas razões, nem definir os critérios cinemáticos por as condições de trabalho e de segurança não o permitirem. Face ao exposto, a espessura acima indicada não traduz o valor real desta Formação.

A entrada da escavação na Formação Marão, foi confirmada aos 772 m, pela ocorrência dos níveis milimétricos de metassiltitos. Estes níveis, de cor esbranquiçada, permitiram identificar a atitude média das bancadas de orientação (240º, 25ºNNW) que em conjunto com a clivagem S1, possibilitaram a definição da estrutura (Fig. 5). A direcção média das estruturas anda próxima de 300º. Os valores aparentemente anómalos registados para a estratificação nesta zona são explicados pelo facto de coincidir com uma zona de charneira (Fig. 5).

Figura 5 – Esquema elucidativo da posição da Camada Seixinhos relativamente à estrutura e ao túnel.

5. Discussão Importa referir o facto de, os dados da cartografia de superfície (Fig. 6) indicarem, cerca de 2000 m a norte, a presença de uma falha normal – Pena Suar. Esta estrutura atribuída à D2 (Pereira 1987; Coke, 2000) apresenta uma direcção geral NNE-SSW, isto é, sub perpendicular à orientação geral dos dobramentos D1 variscos por ela cortados e inclinando cerca de 40ºWNW. A movimentação nesta falha deu-se segundo a linha de maior declive pelo que a componente normal é claramente predominante. Esta cinemática, conjugada com os dados de natureza estratigráfica permitiram estimar rejeitos superiores a 450 m, que resultam na justaposição da Formação Moncorvo aos materiais turbidíticos do Grupo do Douro. O arraste induzido por esta movimentação produziu alterações na geometria das estruturas D1; na vizinhança das falhas o mergulho dos eixos das dobras de primeira fase atinge os 40ºWNW, o que contrasta

com os pendores característicos da região que são da ordem dos 12ºWNW. No prolongamento da falha de Pena Suar para SE, encontra-se a falha de Manta (Fig. 6). O rejeito observado na falha de Pena Suar, também se verifica na falha de Manta, facto que suscitou algumas dúvidas da interpretação destas estruturas e que viriam a ser esclarecidas posteriormente com o desenvolvimento dos trabalhos então realizados. A escavação realizada no túnel a partir do emboquilhamento Poente, desenvolve-se nas formações ordovícicas, mas, de acordo com as previsões passará bruscamente ao Câmbrico representado pela Formação Desejosa logo após transposição da falha de Manta. Actualmente a escavação ainda não atingiu a o local onde presumivelmente se encontra a referida estrutura. Face às semelhanças verificadas no que se refere aos rejeitos e formações em contacto, assim como ao traço destas estruturas na topografia, colocou-se de imediato a hipótese de se tratar da mesma estrutura. A atitude da


Vitor Santos, Carlos Coke & Pedro Olivença 29

falha e a cartografia de superfície apontavam para uma das situações representadas na figura 7 (a ponteado). A posição destas estruturas em profundidade e o seu comportamento constituiu uma preocupação no desenvolvimento dos trabalhos pelo que a determinação da sua posição se tivesse revestido de grande importância. Tendo em atenção a cota do túnel e os dados da cartografia de superfície, colocaram-se duas hipóteses: 1. Se o traço da falha correspondesse a uma única estrutura, neste caso designada por falha de Pena

Suar-Manta, a intersecção com o túnel deveria ocorrer na proximidade do ponto A da figura 7, assumindo neste caso um pendor próximo dos 30ºNW. 2. Se em vez de uma única estrutura estivéssemos em presença de duas estruturas, a falha normal de Pena Suar com a atitude anteriormente referida e a falha de Manta como um desligamento esquerdo NNW-SSE, subvertical a funcionar como rampa lateral da falha de Pena Suar, a intersecção com o túnel deveria ocorrer na vertical do ponto B da figura 7.

Figura 6 – Esboço geológico representativo da cartografia de superfície, mostrando as principais estruturas bem como a posição do túnel e a localização dos trabalhos de prospecção efectuados (adaptado de Coke, 2000).

A fim de clarificar as dúvidas existentes foram realizados trabalhos de prospecção geofísica de reflexão de alta resolução (OCSA, 2010), foi executada uma sondagem carotada vertical com 250 m de comprimento, foram também abertas duas sanjas sobre o traço da falha em dois locais distintos (Fig. 6) e considerado um perfil geofísico de resistividade eléctrica disponível (Cruz et al., 2008).

Os resultados dos estudos de prospecção realizados foram os seguintes:  as sanjas mostraram a presença de uma zona de cisalhamento com cerca de 1 m de largura com uma grande densidade de planos subverticais de orientação (305ºW;75-80ºSW) e movimentação esquerda;


30 Camada Seixinhos no interior do túnel do Marão

 a geofísica revelou uma descontinuidade com inclinação entre 75 a 85ºSW para o local onde a falha de Manta se encontra cartografada à superfície e uma outra descontinuidade com uma inclinação próxima de 20ºSW;  a sondagem garotada mostrou em todo o comprimento de prospecção (250 m) litologias pertencentes às formações do Ordovícico (figura 7 –

Hipótese B), o que permitiu excluir a possibilidade de a descontinuidade registada pela geofísica, com inclinação próxima de 20ºSW, corresponder à falha de Manta (figura 7 – Hipótese A);  o perfil de resistividade eléctrica também levava a interpretar o prolongamento em profundidade de uma descontinuidade subvertical, onde a falha de Manta se encontra cartografada à superfície.

Figura 7 – Corte interpretativo da estrutura. As linhas a ponteado indicam as hipóteses colocadas para a posição da falha de Manta, compatíveis com a cartografia de superfície. As linhas a ponteado referem-se às inclinações admitidas para a falha de Manta.

Por outro lado, a ocorrência da Camada Seixinhos no interior do túnel veio mostrar claramente que, a sequência intersectada pela escavação, era contínua sem interrupções nem saltos e, das falhas intersectadas pelo túnel, nenhuma possuía as características da falha de Pena Suar em termos de rejeito e unidades em contacto. Caso se tratasse desta estrutura, com a sua transposição entrar-se-ia na Formação Desejosa caracterizada por alternâncias finas de filitos e metassiltitos de aspecto bandado. Sendo as características litológicas de ambas as unidades – Membro Fragas de Ermida da Formação Marão (no seu terço superior) e a Formação Desejosa – muito semelhantes e denunciadoras de uma fácies turbidítica, a ocorrência da Camada Seixinhos recolhida aos 964 m de escavação (Fig. 8) veio esclarecer a posição estratigráfica, como pertencente à Formação Marão, excluindo-se a possibilidade da ocorrência da falha de Pena Suar naquela posição.

Figura 8 – Tempestito. Nível lumachélico encontrado no túnel sul aos 964 m de escavação (adaptado de Coke & Santos, 2012).

A distância medida no interior do túnel, entre as primeiras ocorrências de metassiltitos e o nível lumachélico é elevada, no entanto, dada a atitude da estratificação, verificou tratar-se de uma espessura aparente. Tendo em conta que o túnel segue a direcção 77º e conhecendo-se a atitude da camada,


Vitor Santos, Carlos Coke & Pedro Olivença 31

anteriormente referida, foi possível calcular geometricamente com exactidão a posição da Camada Seixinhos em relação ao limite com a Formação Moncorvo, tendo-se chegado a uma distância ortogonal de 23 m. 6. Considerações finais A enorme semelhança entre as sequências que constituem a Formação Desejosa e o Membro Fragas de Ermida no seu terço superior coloca problemas sérios na identificação destas unidades. A fácies turbidítica da Formação Desejosa confere à sequência um aspecto listrado fino e monótono, constante ao longo de toda a unidade. Esta constância contrasta com as variações do Membro Fragas de Ermida, resultantes de um aumento gradual da profundidade do meio, traduzido por uma diminuição geral do calibre das partículas à medida que subimos na série. Na base da unidade a sequência é constituída por alternâncias de quartzitos e filitos em bancadas decimétricas passando no topo a alternâncias centimétricas de metassiltitos e filitos decimétricos a métricos. A confusão que por vezes existe localmente entre o Membro Fragas de Ermida e a Formação Desejosa, gerada pela semelhança das duas unidades esbate-se quando, subimos ou descemos nas sequências; no primeiro caso observamos um aumento significativo de espessura das bancadas de filitos para o topo ou um aumento de espessura das bancadas de metassiltitos e quartzitos para a base. No segundo caso não há mudanças significativas, mantendo-se o aspecto listrado típico. Na impossibilidade de observar as variações das características litológicas que em tempo útil permitem identificar a posição na coluna estratigráfica, como acontece numa obra de escavação, o recurso a outras referências ou marcadores estratigráficos como a Camada Seixinhos mostrou-se crucial. A identificação da Camada Seixinhos na escavação do Túnel do Marão foi possível graças à metodologia seguida de amostragem contínua. Trata-se de uma camada com uma espessura média de apenas 10 a 15 cm e grande dispersão espacial. Há registos da sua ocorrência em toda a Zona Centro Ibérica, incluindo diferentes locais do seu equivalente nos Maciços Armoricano e da Boémia assim como em Marrocos, pelo que constitui um excelente elemento de referência estratigráfico. Posiciona-se próximo do limite da Formação Marão, com a Formação Moncorvo, no terço superior do Membro Fragas de Ermida (Coke, 2000). Como excelente marcador estratigráfico que é, permitiu determinar com exactidão a posição da frente de escavação do Túnel do Marão, na coluna litostratigráfica definida para a região.

Pela posição em que ocorre relativamente à intersecção com o túnel foi possível calcular que se encontra cerca de 23 m abaixo do limite da Formação Marão com a Formação Moncorvo. A importância da existência de níveis estratigráficos de referência é fulcral para o controlo da estrutura e desenvolvimento da obra, permitindo ao projectista seleccionar as metodologias que melhor se adequam à escavação e fazer uma previsão mais ajustada dos tempos necessários para a realização das várias tarefas relacionadas com a sua execução mas também com eventuais aplicações a dar aos materiais retirados.

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32 Camada Seixinhos no interior do túnel do Marão

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GEONOVAS N.º 26: 33 a 44, 2013 33

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Variante de Santarém Análise de estabilidade dos taludes da nova ligação ferroviária Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões Ferbritas, S.A., Rua José da Costa Pedreira, nº 11, 1750-130 Lisboa. emira@ferbritas.pt; mrebouco@ferbritas.pt; tmidoes@ferbritas.pt

Resumo Apresenta-se a análise de estabilidade de taludes realizada para o projecto de execução do novo troço de via férrea variante à Linha do Norte, em Santarém. Esta análise faz parte do estudo geológico-geotécnico que acompanha o projecto e foi efectuada com base nas características das unidades geológicas ocorrentes na área em estudo, nas respectivas propriedades geotécnicas, definidas a partir de uma vasta campanha de trabalhos de prospecção geotécnica e ensaios e atendendo aos regulamentos de segurança em vigor. A análise de estabilidade de taludes permitiu verificar os coeficientes de segurança das geometrias de equilíbrio definidas pelo estudo geológico e geotécnico e adoptadas no projecto de terraplenagem e drenagem deste troço de ferrovia. Foram também avaliadas as medidas de reforço e/ou tratamento dos taludes que, numa primeira abordagem, não verificaram a estabilidade face aos coeficientes mínimos de segurança definidos. Palavras-chave: Geologia e geotecnia; taludes; análise estática e pseudo-estática; coeficientes de segurança. Abstract

It is presented the slope stability analyses for the new railway line, a bypass to the existing Linha do Norte, at Santarém. This analysis is part of the geological-geotechnical study and has in consideration the soil characteristics, its geotechnical properties – obtained of in situ and laboratorial tests – and the national regulations. The slope stability analysis allows to confirm that the geometries defined on the geological and geotechnical study and adopted on the project were adequate to the soils properties. Apart from this, some complementary measures were studied in cases which didn´t guarantied enough safety coefficients at first. Key words: Geology and geotechnics; slopes; static and dynamic analysis; safety coefficient.

Introdução No âmbito do projecto de execução da Variante de Santarém foi efectuada a análise de estabilidade de taludes baseada num conjunto integrado de informação obtida no estudo geológico-geotécnico. A verificação da segurança das geometrias definidas para os taludes da nova ligação ferroviária obedeceu a metodologia que, além de considerar os dados geológicos e geotécnicos relevantes, teve também em atenção os critérios definidos no regulamento em

vigor para projectos desta natureza. O cálculo de estabilidade foi efectuado com recurso a uma ferramenta informática adequada para este tipo de análises (Slide 5.0). No presente trabalho é apresentado, em primeiro lugar, o enquadramento geral do projecto da Variante de Santarém, onde se descreve sucintamente a geologia interessada pelo traçado, seguindo-se a análise de estabilidade de taludes de escavação e de aterro, expondo a metodologia aplicada, os parâmetros geotécnicos considerados no cálculo e os respectivos resultados.


34 Variante de Santarém

Enquadramento geral do projecto A Variante de Santarém corresponde à alteração do traçado da actual Linha do Norte entre Vale de Santarém e Mato Miranda, a norte de Vale de Figueira. A nova ligação será em via dupla electrificada, numa extensão aproximada de 26 km. Para implantação do novo troço será construído um conjunto significativo de novas infraestruturas, que incluem, como mais relevantes, 6 viadutos, uma nova estação (estação de Santarém), um túnel construído pelo método de cut and cuver, e várias estruturas de contenção (muros) e obras de arte correntes (passagens superiores e inferiores rodoviárias e passagens superiores de peões). O traçado implicará ainda a realização de um conjunto de escavações e aterros com dimensões às vezes significativas, gerando uma movimentação de terras com um volume superior a um milhão de m3 de materiais. Estas escavações e aterros darão origem a taludes, em alguns casos extensos e com altura relevante.

Figura 1 – Traçado da futura Variante de Santarém sobre Geologia, elaborado com base na cartografia gentilmente cedida pelo LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia, correspondente a geologia normalizada, no âmbito do projecto AML, da região correspondente à Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000 folha Nº 31A Santarém e na adaptação da Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000 folha Nº 27 C.

No que respeita às unidades geológicas aflorantes, de acordo com a Carta Geológica de Portugal na escala 1/50000,folhas27-C Torres Novas e 31-A Santarém e com os reconhecimentos de campo realizados, verificase que o traçado se desenvolve essencialmente em terrenos sedimentares do Cenozóico (Miocénico e Pliocénico) de natureza maioritariamente argilosa, frequentemente calichificada (carbonatada), e arenosa. Na figura 1 apresenta-se o traçado da futura Variante de Santarém sobre a Geologia, elaborada com base na cartografia gentilmente cedida pelo LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia, correspondente a geologia normalizada no âmbito do projecto AML (Dias et al., 2009) da região correspondente à Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000 folha Nº 31A Santarém e na adaptação da Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000 folha Nº 27 C. Tendo por base a nomenclatura das unidades geológicas resultante do processo de normalização da região correspondente à Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000 folha Nº 31A Santarém ocorrido no âmbito do projecto AML (Fig. 1) e o definido por Pais et al. (2012) são referidas em seguida, de forma sucinta, as diversas unidades intersectadas pelo traçado e as suas principais características: x Aterros da actual Linha do Norte e depósitos de aterro/entulho (At) – depósitos com ocorrência local, apresentam composição variada e resultam da actividade antrópica; x Depósitos aluvionares e aluvio-eluvionares (Al e Al/El) – depósitos recentes do Holocénico, de composição variada, constituídos, nomeadamente, por siltes-argilosos ou arenosos finos (geralmente nos níveis mais superficiais), por lodos argilosos e argilas (sobretudo nas zonas intermédias dos depósitos) e por areias médias a grosseiras (associadas mais aos níveis de base). x Depósitos de terraço (Q) – depósitos do Plistocénico, pouco extensos com distribuição irregular, com espessuras entre 1,0m e 5,0m. São constituídos, essencialmente, por siltes argilosos, às vezes, com cascalho disperso, e por argilas e areias com calhaus rolados de quartzo. Na zona final do traçado ocorrem, também, pequenos afloramentos de tufos calcários ou tranvertinos, terrosos (areno-argilosos), com concreções calcárias e cascalho e seixo calcários ou quártzicos. x Pliocénico (Pu) – Formação do Ulme – Corresponde a uma unidade essencialmente arenosa, depositada sobre a superfície erodida dos terrenos miocénicos, que ocorre em várias zonas do traçado. É composta por areias finas a médias, micáceas, amareladas a alaranjadas intercaladas,


Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões 35

às vezes, com níveis areno-siltosos ou mesmo argilosos. É frequente a ocorrência de cascalho e/ou calhaus rolados de quartzo dispersos. x Miocénico (MAT) – Formação de Alcoentre e Tomar indiferenciadas e (MAC) – Formação de Alcoentre – Afloram na maioria do traçado e correspondem a alternâncias de camadas argilosas e margosas (calichificadas), sub-horizontais, no seio das quais ocorrem, com alguma frequência, intercalações de camadas arenosas ou siltoarenosas. Apresentam variações litológicas súbitas, tanto verticais (intercalações de camadas) como horizontais (variações laterais de fácies). Análise da estabilidade de taludes

Metodologia aplicada A análise da estabilidade de taludes de escavação e de aterro foi executada com recurso ao programa Slide 5.0 e baseou-se na metodologia dos estados de equilíbrio limite, pelo método de equilíbrio global. Estabeleceram-se superfícies de rotura circulares e efectuou-se uma análise do factor de segurança de 5000 superfícies de rotura. Apresentou-se, para cada caso, a superfície realista de menor factor de segurança, cuja determinação seguiu o método de Morgenstern-Price. Segundo o Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes (1995), a área em estudo situa-se na zona B, ou seja, de risco sísmico elevado. Assim, justifica-se a avaliação da estabilidade dos taludes, quer numa situação em que as forças envolvidas resultam apenas das propriedades mecânicas dos solos e da geometria adoptada (análise estática), quer numa situação em que estes sofrem solicitações adicionais causadas por um sismo (análise pseudoestática).

Ainda de acordo com o referido regulamento, considera-se que, na generalidade dos casos, apenas é necessária a consideração da actuação dos sismos no plano horizontal, pelo que o coeficiente de aceleração vertical toma um valor nulo. Ao coeficiente de aceleração horizontal foi atribuído o valor 0,10. Considerou-se verificada a estabilidade com a obtenção de um coeficiente de segurança global mínimo de 1,5 para a situação estática e de 1,0 para a situação pseudo-estática. A obtenção de factores de segurança desta ordem de grandeza assegura tanto a estabilidade dos taludes em causa, como a de outros, que possuindo as mesmas propriedades geotécnicas, apresentam geometrias mais favoráveis. O cálculo de estabilidade foi efectuado nos taludes de escavação, procurando testar as diferentes geometrias previstas e nos taludes de aterro, tendo como objectivos avaliar a estabilidade das geometrias previstas e as condições de fundação dos aterros.

Taludes de escavação A análise de estabilidade dos taludes de escavação teve como objectivo verificar os critérios que suportam a proposta de geometrias de 1/1,5 (V/H) e de 1/2 (V/H), com banquetas estabilizadoras espaçadas de 6,0m para taludes com altura superior a 8,0m. Relativamente à geometria de 1/1,5 (V/H) foram efectuadas análises aos perfis transversais do projecto P074, P107, P325, P762, P929, P997 e P1025 enquanto para a geometria de 1/2 (V/H) foi verificada a estabilidade dos taludes nos perfis transversais P383 e P501. Procurou-se que os perfis escolhidos para a análise de estabilidade fossem representativos das zonas onde se verificam as maiores escavações, cobrindo ao mesmo tempo as diferentes formações geológicas interessadas e a existência de eventuais níveis de água, de forma a analisar os solos que apresentam piores características geotécnicas em condições mais desfavoráveis.

Tabela 1 – Parâmetros geotécnicos adoptados na análise de estabilidade dos taludes de escavação. Perfil transversal P074

P107 P325

Formação Geológica

Descrição litológica / material de construção*

Coesão (kPa)

Resistência ao Corte (º)

Peso Volúmico (kN/m3)

Pu

Argila arenosa

6

30

18

MAC

Siltito argilo-calichificado

12

34

19

MAC

Siltito argiloso

10

28

18

MAC

Areia fina

0

33

18

Pu

Siltito argiloso

10

26

18

Pu

Areia grão médio a fino

0

35

19

MAC

Siltito argiloso

12

28

18


36 Variante de Santarém

Perfil transversal

P383

Formação Geológica

P762

P929

P997

P1025

Coesão (kPa)

Resistência ao Corte (º)

Peso Volúmico (kN/m3)

MAC

Areia fina siltosa

5

38

19

Pu

Areia fina argilosa

0

33

18

MAC

Siltito argiloso

10

28

18

Enrocamento para máscara drenante*

0

40

22

MAC

Siltito argiloso

10

26

18

MAC

Areia grão médio a fino, siltosa

5

36

19

MAT

Siltito argiloso

15

32

18

MAT

Siltito argiloso calichificado

15

35

19

MAT

Siltito argiloso

10

32

18

MAT

Siltito argiloso calichificado

15

34

19

MAT

Arenito argiloso calichificado

20

38

20

MAT

argilito calichificado

20

38

20

MAT

Siltito argilo-arenoso

20

26

19

MAT

Arenito argiloso calichificado

20

38

20

MAT

Siltito argiloso arenoso

20

26

19

MAT

Areia fina e silte

10

36

19

MAT

Siltito argiloso

15

35

19

P501

Descrição litológica / material de construção*

LEGENDA: Pu – Formação do Ulme; MAC – Formação de Alcoentre; MAT – Formações de Alcoentre e de Tomar indiferenciadas.

Tabela 2 – Coeficientes de segurança global obtidos no cálculo de estabilidade dos taludes de escavação. Coeficiente de segurança obtidos

Perfil transversal

Análise estática

Análise pseudo-estática

P074

1,556

1,317

P107

1,328

1,110

P325

1,560

1,272

P383

1,577

1,258

P501

2,236

1,805

P762

2,124

1,687

P929

2,634

2,155

P997

1,823

1,488

P1025

2,098

1,681

Os parâmetros geotécnicos utilizados na análise de cada um dos perfis tiveram por base a caracterização geotécnica dos diferentes materiais que constituem as unidades geológicas a partir dos resultados obtidos nos trabalhos de prospecção e ensaios realizados (Tabela 1). Importa salientar que a atribuição dos parâmetros geotécnicos foi, na sua generalidade, baseada em princípios conservativos, de forma a garantir a realização de cálculos de estabilidade do lado da segurança. Conforme apresentado na tabela 2 verifica-se que, com excepção do perfil 107, foram obtidos coeficientes de segurança globais superiores aos mínimos estabelecidos, pelo que se considera garantida a estabilidade dos taludes de escavação para as geometrias de equilíbrio adoptadas. Nas figuras 2 a 5 são apresentados exemplos das saídas gráficas resultantes das análises de estabilidade efectuadas (situações estáticas e pseudo-estáticas) nos perfis transversais P107 e P383, com o menor coeficiente de segurança obtido e a correspondente superfície de rotura.


Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões 37

Figura 2 – Análise de estabilidade para a situação estática ao perfil P107, para geometria de 1/1,5 (V/H).

Figura 3 – Análise de estabilidade para a situação pseudo-estática ao perfil P107, para geometria de 1/1,5 (V/H).

Figura 4 – Análise de estabilidade para a situação estática ao perfil P383, para geometria de 1/2 (V/H).


38 Variante de Santarém

Figura 5 – Análise de estabilidade para a situação pseudo-estática ao perfil P383, para geometria de 1/2 (V/H).

Como referido, no perfil P107 obteve-se um coeficiente de segurança global inferior ao mínimo definido para a situação estática. Contudo, a superfície de rotura com menor factor de segurança apresenta uma trajectória muito superficial, intersectando pouco mais do que a superfície do talude arenoso (correspondendo apenas a risco de escorregamentos superficiais e/ou ravinamento). Nesse sentido considerou-se que é uma situação passível de ser estabilizada revestindo o segundo pano do talude com uma solução de colchões em favos hexagonais, preenchidos com “terra vegetal” e sementeira adequada. No perfil P325, e apesar de estar verificada a segurança do talude, foi tido em conta o histórico de fenómenos de instabilidade superficial identificados nos taludes naturais desta zona (conhecida por “Cabeço das Manteigas”) associados às camadas mais arenosas da formação pliocénica, pelo que foi definida uma protecção do talude por meio da conjugação de máscaras drenantes nos panos inferiores e do revestimento dos panos superiores do talude com colchões em favos hexagonais.

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 4,0m, espaçadas de 8,0m em todos os taludes com altura superior a 10,0m. Tendo em atenção que os taludes apresentam a mesma inclinação ao longo de todo o troço, foram analisados dois perfis de aterro sem tratamento da fundação (P261 e P983) e dois perfis de aterro em que se prevê a estabilização/tratamento da fundação (P428 e P788). Os parâmetros geotécnicos utilizados na análise de cada perfil (Tabela 3) têm por base a caracterização geológico-geotécnica das formações ocorrentes a partir dos resultados dos trabalhos de prospecção e ensaios. Uma vez mais salienta-se que a atribuição dos parâmetros geotécnicos foi na sua generalidade baseada em princípios conservativos, de forma a garantira realização de cálculos de estabilidade do lado da segurança.

Tabela 3 – Parâmetros geotécnicos adoptados na análise de estabilidade dos taludes de aterro. Perfil transversal

Coesão (kPa)

Resistência ao Corte (º)

Peso Volúmico (kN/m3)

Aterro a construir com solos*

0

34

20

MAC

Areia siltosa com seixo

5

31

18

MAC

Areia fina siltosa, com concreções carbonatadas

8

34

18

Aterro a construir com solos*

0

34

20

Formação Geológica -

P261

P428

-

Descrição litológica / material de construção*


Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões 39

Perfil transversal

Formação Geológica

Coesão (kPa)

Resistência ao Corte (º)

Peso Volúmico (kN/m3)

-

Enrocamento de granulometria extensa*

0

40

22

-

Camada de rachão*

0

40

17

At

Depósitos de aterro não controlado

0

22

17

Al

Areia siltosa

0

25

17

MAC

Siltito argiloso, calichificado

10

33

18

-

Aterro a construir com solos*

0

34

20

-

Camada de rachão*

0

40

17

Al

Siltito argiloso com seixo

0

22

17

MAT

Siltito argiloso

5

28

18

MAT

Siltito argiloso margoso

15

35

19

-

Aterro a construir com solos*

0

34

20

MAT

Siltito argiloso, calichificado

5

24

17

MAT

Areia siltosa

5

30

18

P788

P983

Descrição litológica / material de construção*

LEGENDA: At – Depósitos de aterro; Al – Aluviões; MAC – Formação de Alcoentre; MAT – Formações de Alcoentre e de Tomar indiferenciadas.

Para efeitos de cálculo de estabilidade dos taludes de aterro considerou-se a acção de uma sobrecarga uniformemente distribuída de 30kPa, de acordo com o previsto no Regulamento de Segurança e Acções para Estruturas de Edifícios e Pontes (1995), equivalente à acção causada pelo tráfego ferroviário. Na tabela 4 são apresentados os coeficientes de segurança globais obtidos no cálculo de estabilidade (situações estáticas e pseudo-estáticas) dos taludes de aterro, ainda sem considerar qualquer tratamento da fundação. Tabela 4 – Coeficientes de segurança global obtidos no cálculo de estabilidade dos taludes de aterro, sem tratamento da fundação. Coeficiente de segurança obtidos Perfil

Análise estática

Análise pseudoestática

P261

1,562

1,240

P428

1,364 (LD) / 1,456 (LE)

-

P788

1,494

-

P983

1,540

1,227

Verificou-se que as superfícies de rotura de menores factores de segurança assumem valores inferiores aos mínimos estabelecidos, para a situação estática, nos perfis P428 e P788. Nestes casos não faria sentido testar a estabilidade numa situação pseudo-estática já que à partida, se não é possível garantir o equilíbrio do talude numa situação estática, menos provável será consegui-lo quando se aumenta a solicitação sobre os terrenos. Nas figuras 6, 7 e 8 são apresentadas as saídas gráficas resultantes das análises de estabilidade efectuadas para os perfis transversais P428 e P788, com o menor coeficiente de segurança obtido e a correspondente superfície de rotura. No caso do perfil P428 a superfície de rotura intersecta a fundação do aterro em resultado das características dos depósitos aluvionares e de aterro existentes neste local. Nesta situação, há que ter ainda em conta o facto de longitudinalmente, do lado direito do futuro aterro, se desenvolver a baixa aluvionar do ribeiro das Fontainhas. Verificou-se assim a necessidade de adoptar medidas de reforço nas zonas intersectadas pelas referidas superfícies, garantindo a estabilidade global do aterro e da interface fundação-aterro, e ao mesmo tempo acelerar o processo de consolidação dos solos da base.


40 Variante de Santarém

Figura 6 – Análise de estabilidade para a situação estática ao Perfil 428 (LD – Lado direito da via férrea).

Figura 7 – Análise de estabilidade para a situação estática ao Perfil 428 (LE – Lado esquerdo da via férrea).

Figura 8 – Análise de estabilidade para a situação estática ao Perfil 788.


Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões 41

Face à impossibilidade de sanear na totalidade os depósitos de aterro e aluvionares, devido à sua espessura superior a 4,0m e à existência de nível freático a pequena profundidade, previu-se a substituição parcial dos depósitos e terra vegetal na base do aterro e a colocação de uma camada de rachão a estabilizar o fundo da escavação, sobre a qual serão dispostos dois níveis de geotêxtil, um com função de separação e outro com função de reforço. Foi ainda preconizada a execução de um prisma de enrocamento no pé do talude, do lado direito, de forma a garantir a estabilidade do aterro face ao desenvolvimento longitudinal marginalmente à baixa aluvionar e à inclinação algo acentuada da fundação. No caso do perfil P788 a superfície de rotura crítica intersecta também a fundação do aterro, e também neste caso face à impossibilidade de saneamento total dos depósitos aluvionares considerou-se que esta deveria ser estabilizada e reforçada, substituindo parte da camada aluvionar siltosa por materiais de melhores características mecânicas. Definiu-se ainda a introdução de dois níveis de geotêxtil, um com função de separação e outro com função de reforço.

Na tabela 5 são apresentados os coeficientes de segurança globais obtidos no cálculo de estabilidade dos taludes de aterro dos perfis P428 e P788, considerando os cenários que incluem a estabilização e o reforço da fundação. Tabela 5 – Coeficientes de segurança global obtidos no cálculo de estabilidade dos taludes de aterro, com tratamento da fundação. Coeficiente de segurança obtidos Perfil

Análise estática

Análise pseudoestática

P428

1,549 (LD) / 1,552 (LE)

1,237 (LD) / 1,238 (LE)

P788

1,681

1,338

Nas figuras 9 a 12 apresentam-se as saídas gráficas resultantes das análises de estabilidade efectuadas para o perfil P428 e nas figuras 13 e 14 as saídas das análises de estabilidade realizadas para o perfil P788. Em ambos os casos, as análises já incluem as medidas de estabilização e reforço da fundação.

Figura 9 – Análise de estabilidade para a situação estática ao Perfil 428 (LD), com medidas de reforço da fundação.

Figura 10 – Análise de estabilidade para a situação estática ao Perfil 428 (LE), com medidas de reforço da fundação.


42 Variante de Santarém

Figura 11 – Análise de estabilidade para a situação pseudo-estática ao Perfil 428 (LD), com medidas de reforço da fundação.

Figura 12 – Análise de estabilidade para a situação pseudo-estática ao Perfil 428 (LE), com medidas de reforço da fundação.

Figura 13 – Análise de estabilidade para a situação estática ao Perfil 788, com reforço da fundação.


Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões 43

Figura 14 – Análise de estabilidade para a situação pseudo-estática ao Perfil 788, com reforço da fundação.

A obtenção de factores de segurança superiores aos mínimos exigidos para a situação estática e para a situação pseudo-estática, com a adopção de medidas de estabilização e reforço da fundação nos perfis P428 e P788, permite assim, garantir a estabilidade dos taludes projectados. Considerações finais O processo de análise de estabilidade dos taludes realizado no Estudo Geológico e Geotécnico permitiu verificar a segurança das geometrias adoptadas na especialidade de terraplenagem e drenagem do projecto de ferro via. Este processo iterativo possibilitou igualmente, avaliar as medidas de reforço e/ou tratamento dos taludes que, numa primeira abordagem, não verificaram a estabilidade. Foram analisados nove taludes de escavação tendose obtido em apenas um deles um coeficiente de segurança global inferior ao mínimo definido. Neste último caso, e tendo em conta as características da superfície de rotura obtida, admitiu-se que a estabilização poderia ser alcançada com recurso a uma solução de colchões em favos hexagonais. No caso do talude do perfil P325, embora tenha sido verificado o coeficiente de segurança na análise efectuada, considerou-se ainda assim adequado o revestimento deste talude com os mesmos colchões em favos hexagonais devido ao histórico de instabilidade superficial das vertentes naturais, identificado neste local. Foi também analisada a geometria prevista de 1/2 (V/H) em quatro perfis de aterro, dos quais, numa

primeira abordagem, apenas em dois destes se verificou estabilidade face aos coeficientes de segurança mínimos pré-definidos. Nos outros dois perfis, foram efectuados novos cálculos de estabilidade considerando a introdução de medidas de estabilização e reforço na fundação dos aterros da via a construir. Num dos casos previu-se a substituição parcial dos solos na base do aterro e a colocação de uma camada de rachão, com inclusão de um geotêxtil de separação e outro de reforço, tendo ainda sido preconizada a execução de um prisma de enrocamento no pé do talude direito. No outro, preconizou-se a substituição parcial dos solos de fundação e a introdução de um geotêxtil de separação e outro de reforço. Com a adopção destas medidas de estabilização e reforço da fundação foram obtidos factores de segurança superiores aos mínimos exigidos, pelo que se concluiu estar verificada a estabilidade dos taludes projectados.

Agradecimentos Os autores agradecem à empresa Rede Ferroviária Nacional – REFER, EPE a autorização concedida para a divulgação dos resultados dos estudos apresentados. Os autores agradecem, também, ao LNEG – Laboratório Nacional de Energia e Geologia a cedência da cartografia geológica normalizada no âmbito do projecto AML (Carta Geológica de Portugal na escala 1/50.000, folha 31A).


44 Variante de Santarém

Bibliografia Carta Militar de Portugal na escala 1/25000, folha nº 341, Pernes (Santarém), 2004. Instituto Geográfico do Exército. Carta Militar de Portugal na escala 1/25000, folha nº 353, Santarém, 2004. Instituto Geográfico do Exército. Carta Militar de Portugal na escala 1/25000, folha nº 364, Cartaxo, 2005. Instituto Geográfico do Exército. Carta Militar de Portugal na escala 1/25000, folha nº 352, Almoster (Santarém), 2005. Instituto Geográfico do Exército. Dias, R. & Pais, J. (2009) – Homogeneização da Cartografia

Geológica do Cenozóico da Área Metropolitana de Lisboa (AML), Comunicações Geológicas, 96, pp. 39-50. INTECSA, GAPRES (2008) – Modernização da Linha do

Norte. Sub troço 1.3 – Setil/Entroncamento. Trecho

vale de Santarém/Mato Miranda. Estudo Prévio. Volume 02 – Geologia e Geotecnia, 90p. Pais, J., Cunha, P.P., Pereira, D., Legoinha, P., Dias, R., Moura, D., Silveira, A.B., Kullberg, J.C. & GonzálezDelgado, J.A. (2012) – The Paleogene and Neogene of

Western Iberia (Portugal). A Cenozoic record in the European Atlantic domain. Springer (Springer Briefs in Earth Sciences), 1st edition, VI, 156 p., 37 figs. Regulamento de segurança e acções para estruturas de edifícios e pontes, RSAEEP, 1995. Porto Editora, Porto, 111p., ISBN: 972-0-06187-1. Zbyszewski, G. (1953) – Notícia explicativa da Carta Geológica de Portugal, escala 1/50000, Folha 31-A Santarém, Serv. Geol. Portugal, 16p. Zbyszewski, G.; Manuppella, G. & Ferreira, O. V. (1971) – Notícia explicativa da Carta Geológica de Portugal, escala 1/50 000,Folha 27-C Torres Novas, Serv. Geol. Portugal, 46p.


GEONOVAS N.º 26: 47 a 54, 2013 47

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Métodos geofísicos de exploração aplicados ao estudo da perigosidade sísmica João Carvalhoa & Ruben Pereira Diasb Laboratório Nacional de Energia e Geologia, Estrada da Portela, Apt. 7586 – Zambujal, Alfragide 2721-866 amadora a – joão.carvalho@lneg.pt; b – ruben.dias@lneg.pt

Resumo Nas últimas décadas os métodos geofísicos ganharam papel de relevo na avaliação da perigosidade, do risco sísmico e na sua mitigação. A detecção de falhas activas em ambientes intra placa onde as taxas de movimentação são relativamente baixas (<0,3 mm/ano) e as roturas superficiais são obliteradas pela erosão e sedimentação, levaram à utilização daqueles métodos na investigação paleossismológica. A nível da mitigação, em que a avaliação dos efeitos de sítio é essencial, é necessário um conhecimento das propriedades mecânicas das primeiras dezenas de metros da subsuperfície e da estrutura das bacias sedimentares, que são obtidos a partir de sondagens geotécnicas e métodos geofísicos. A utilização dos métodos sísmicos, eléctricos e electromagnéticos na identificação de falhas e na estrutura do subsolo, a delimitação de bacias a partir de métodos potenciais e a caracterização das propriedades mecânicas do subsolo são analisadas no presente trabalho, com exemplos de aplicação em Portugal. Palavras-chave: Geofísica; neotectónica; falhas activas; perigosidade. Abstract

In the last decades geophysical methods have gained an outstanding role in seismic hazard and risk evaluation and its mitigation. In intraplate tectonic environments where slip rates are low (<3 mm/year) and surface ruptures area easily erased by erosion and sedimentation, active fault location is a challenging task. These problems showed the possibility of the application of geophysical methods to identify appropriate locations for trench opening and paleoseismological studies. For seismic risk mitigation, site effects studies are an important issue and the information on the mechanical properties of the shallowest 30 m, together with the information of the sedimentary basins deep structure, are needed. Both tasks require the use of geotechnical soundings and geophysical methods. The use of seismic, electrical and electromagnetic methods in fault location studies and the underground structure, the sedimentary basins delimitation from potential field methods and the mechanical properties characterization of the shallow subsoil using geophysical methods are analysed in the present paper, with several applied examples from Portugal. Key-words: Geophysics; neotectonic; active faults; hazard.

1. Introdução A avaliação e mitigação da perigosidade e risco sísmico requerem o conhecimento da estrutura geológica e das propriedades do subsolo. A utilização de métodos geofísicos é por isso fundamental nessa análise. A identificação, localização e caracterização das estruturas tectónicas activas é feita através de estudos de paleosismologia, onde são medidas e datadas as rupturas encontradas no Pliocénico superior –

Quaternário (assumimos este intervalo para definir uma estrutura tectónica activa). Estes dados, conjuntamente com a determinação do comprimento e largura da falha, permitem estimar a magnitude do sismo máximo espectável e o intervalo de recorrência. Em zonas intraplaca, onde se inclui, a exemplo, Portugal, a região do Graben do Reno ou a Mongólia, as taxas de deslizamento são relativamente reduzidas (taxas inferiores a 0,2 mm/ano, com excepção da falha de Manteigas, Vilariça, Bragança - 0,5 mm/ano, em


48 Métodos geofísicos de exploração aplicados ao estudo da perigosidade sísmica

Portugal) (Cabral, 1995), o que torna difícil a sua identificação através de estudos geológicos de superfície. Nestas regiões é necessário utilizar métodos geofísicos de forma a determinar os locais favoráveis à abertura de trincheiras. Até em zonas com maiores taxas de deslizamento, como a Califórnia ou o Japão, existem, às vezes, falhas cegas (sem rotura superficial) que não produzem sismicidade instrumental e que, por isso, não são reconhecidas até ao momento em que geram, subitamente, um sismo destrutivo (Quigley et al., 2012). Por este motivo, são necessários realizar estudos profundos de forma a identificar as estruturas sismogénicas e, também, estudos superficiais de alta resolução de modo a verificar a presença e caracterizar as falhas activas no Plio-Quaternário. De forma a identificar falhas importantes e profundas, diversos métodos podem ser aplicados, caso as falhas apresentem bons contrastes das propriedades dos materiais entre os dois blocos da falha. Gravimetria, magnética, sísmica de reflexão, tomografia, interferometria sísmica são alguns exemplos. Para a localização de falhas mais superficiais, podem utilizarse métodos como a sísmica de reflexão, tomografia sísmica ou eléctrica, métodos eléctricos, electromagnéticos e georadar. Métodos sísmicos mais recentes como a análise de ondas superficiais (MASW-multichannel analysis of surface waves) ou ondas guiadas têm, também, sido aplicados (Shtivelman et al., 2005). O método mais adequado a aplicar depende das condições geológicas e hidrogeológicas. O método georadar possui uma excelente resolução (Liner & Liner, 1997) em zonas em que o nível freático é superficial ou em zonas argilosas. O conteúdo de água leva à obtenção de resultados relativamente pobres. O mesmo sucede com os métodos eléctricos e electromagnéticos e, que possuem menor resolução do que o georadar. A MASW apresenta, às vezes, problemas quando existem inversões de velocidade ou situações particulares na distribuição das velocidades e espessura das camadas em profundidade. Talvez o método mais adequado e aplicável de forma mais abrangente seja a metodologia da sísmica de reflexão, que tem sido utilizada sistematicamente (Catchings et al., 1998; Shitvelman et al., 1998; Floyd et al., 2001; Williams et al., 2001; Sato et al., 2002). Em particular, a sísmica com ondas de corte, possui uma resolução superior e maior sensibilidade às variações laterais em relação ao das ondas P, especialmente em sedimentos não consolidados (Ghose & Goudswaard, 2004). Nas últimas duas décadas assistimos a grande número de aplicações nesta problemática (Goforth & Hayward, 1992; Woorely et al., 1993, 1996; Harris et al., 2000; Ghose & Goudswaard, 2004; Wang et al., 2004; Pugin et al., 2004, 2009).

Em relação à mitigação sísmica, em que importa caracterizar as propriedades mecânicas dos sedimentos mais superficiais, obter mapas de classificação de solo e estimar os efeitos de sítio, os métodos sísmicos levam clara vantagem. Particularmente aqueles que permitem obter a velocidade das ondas de corte e a partir da qual é possível estimar as propriedades elásticas do subsolo e caracterizá-lo do ponto de vista dinâmico. Entre os métodos sísmicos, MASW ou sísmica de refracção são os que mais vezes têm sido empregues, devido aos custos relativamente reduzidos e facilidade de aquisição/interpretação. Apresentamos de seguida exemplos de aplicação de alguns destes métodos em Portugal quer na detecção de falhas quer em mapas de classificação de solos. Apresentamos o exemplo de um estudo de caracterização de falhas activas na região do Algarve, com base na sísmica de reflexão com ondas P e electromagnética e a elaboração de um mapa de classificação de solos para essa região com base na sísmica de refracção. Seguidamente, ilustra-se um exemplo de aplicação do método da sísmica de reflexão com ondas S na localização de segmentos de falha superficiais e descreve-se a elaboração de modelo estrutural/velocidades para a região do Vale Inferior do Tejo com recurso à sísmica de reflexão, magnética e gravimetria, que permite estimar os efeitos de sítio na referida zona. 2. Perigosidade e mitigação do risco sísmico da região do Algarve Com vista ao estudo de perigosidade sísmica e à sua mitigação, têm vindo a ser efectuados trabalhos de geologia de superfície na região do Algarve, com vista à identificação das estruturas geológicas activas (Dias, 2001; Dias & Cabral, 2002; Ressurreição, 2009). Nas zonas onde não ocorrem afloramentos que permitam o estudo das falhas, torna-se necessário confirmar a sua localização e identificação através de métodos geofísicos. A metodologia usual consiste em duas fases distintas: primeiro, efectuar perfis eléctricos ou electromagnéticos e sísmicos com uma resolução espacial mais grosseira, com custos mais reduzidos; de seguida, sobre as estruturas anómalas detectadas, efectuam-se perfis sísmicos com maior resolução. De forma a proceder à caracterização em profundidade das falhas de Carcavai, Santo Estêvão e S. Marcos-Quarteira, efectuaram-se diversos perfis sísmicos de reflexão, geoeléctricos e electromagnéticos. Na mitigação do risco sísmico foram efectuados perfis sísmicas de refracção, de modo obter as velocidades de propagação das ondas sísmicas à subsuperfície e com auxílio de dados geotécnicos proceder à elaboração de um mapa de caracterização de solos.


João Carvalho & Ruben Pereira Dias 49

2.1 Estudo com sísmica e electromagnética

na Falha de Carcavai

A falha de Carcavai é uma estrutura tectónica de direcção NE-SW, com uma extensão de aproximadamente 20 km entre S. Brás de Alportel (Norte) e Quarteira (Sul) apresentando geometria de desligamento esquerdo com componente inversa (Dias, 2001; Dias & Cabral, 2002; Ressurreição, 2009). Está

localizada perto da cidade de Loulé (Fig. 1). Ao longo do seu traçado, existem diversas evidências de deformação nos sedimentos plio-quaternários. É, portanto, considerada uma falha activa e poderá ser uma fonte provável para o sismo de Loulé de 1856 (Ressurreição, 2009), que atingiu intensidade VIII. Pereira de Sousa (1919), considera que o epicentro deste sismo terá sido no Algarve Oriental, porque foi na cidade de Tavira que se sentiu com mais intensidade.

Figura 1 – I: localização dos perfis de reflexão efectuados para o estudo da falha de Carcavai (adaptado de Ressurreição, 2009, in Carvalho et al., 2012). CF, falha de Carcavai; NCF, ramo Norte da falha de Carcavai; SCF, ramo Sul da falha. 1, Paleozóico; 2, Triásico; 3 a 14, Jurássico; 15 e 16, Cretácico; 17 e 18, Miocénico; 19, Plio-Plistocénico; 20 a 22, Quaternário; 23, rochas vulcânicas; 24, falha; 25, falha provável; 26, falha oculta; 27, perfis sísmicos; 28, perfis EM. II: exemplo de perfil sísmico e EM (Trafal 1). a) perfil sísmico convertido para profundidade; b) perfil sísmico migrado no tempo; c) modelo de inversão da conductividade eléctrica (mS/m) do perfil EM. O perfil sísmico sobrepõe-se parcialmente ao perfil EM (setas duplas). O perfil convertido para profundidade mostra a interpretação estrutural e estratigráfica. Linhas contínuas a preto indicam as falhas interpretadas. PQ, Plio-Quaternário; M, Miocénico; C, unidades do Cretácico.


50 Métodos geofísicos de exploração aplicados ao estudo da perigosidade sísmica

Nalguns locais, onde a posição da falha era ainda incerta, efectuaram-se diversos perfis de geofísica de forma a estudar a sua geometria em profundidade. Para reduzir custos, realizaram-se primeiros perfis de electromagnética e sísmica de reflexão com menor resolução lateral para localizar a falha. Posteriormente adquiriram-se perfis de sísmica de reflexão com maior resolução lateral e vertical de forma estudar a falha em pormenor. Os diversos perfis, cuja localização se indica na figura 1 e de que se ilustra um exemplo na mesma figura, mostram deformação nos sedimentos plioquaternários compatíveis com o conhecimento em afloramento, que confirmam a presença da falha nos locais esperados. Estimou-se também o rejeito vertical numa das falhas em cerca de 10 m com um erro de cerca de 3 m, o que concorda razoávelmente com o valor estimado noutros locais de cerca de 20 m (Ressureição, 2009; Ressurreição et al., 2011; Carvalho et al., 2012). 2.2 Elaboração de um mapa de classificação de solos É usual em regiões sísmicas proceder à elaboração de mapas de classificação de solos, com vista a determinar o nível de reforço das estruturas de engenharia mais importantes. Existem a nível mundial duas classificações principais. Na Europa utiliza-se o Eurocódigo 8 enquanto nos Estados Unidos da América é aplicada a NEHRP (National Earthquake Hazards Reduction Programe). As duas classificações são muito semelhantes e baseiam-se na obtenção da velocidade média de propagação das ondas S nos primeiros 30 m da subsuperfície (VS30). Existem diversas formas para obter o VS30. Análise simples ou multicanal das ondas sísmicas superficiais, borehole logging ou refracção sísmica. A primeira é uma técnica económica e fácil de aplicar embora não tenha uma resolução elevada. A segunda possui óptima resolução mas além de mais dispendiosa, pois implica a realização de furos, é pontual e não tem em conta a variedade lateral importante que caracteriza a velocidade de corte dos materiais superficiais (Ghose & Goudswaard, 2004). A sísmica de refracção é uma solução de compromisso entre as duas técnicas em termos de resolução e é também económica e facilmente aplicável. Existem múltiplos métodos de interpretação disponíveis (Turesson, 2007), entre os quais, o método da recíproca generalizada (MRG, Palmer, 1980) seja talvez o mais sólido. Existem outros métodos baseados na inversão dos dados (tomografia) que são também bastante utilizados. Para o Algarve usou-se para a obtenção do VS30 a técnica da sísmica de refracção interpretada pelo intercept-time method (ITM) e o MRG (Carvalho

et al., 2008, 2009b). Utilizou-se também nesta interpretação e no cálculo do VS30, os dados de sondagens geotécnicas e furos de captação de água (id). A tabela de classificação de solos utilizada, baseada na original de Penelis (1997) (Eurocódigo 8), utiliza também dados de SPT para determinação do bedrock (Tabela 1). Na figura 2 mostra-se o mapa de classificação de solos obtido. CLASSE

CRITÉRIO 1

CRITÉRIO 2 Depósitos compactos de areias, cascalheiras Rocha ou formação geo- ou argilas consoliClasse A lógica caracterizada por dadas, com dezenas Vs >= 800 m/s. de m de espessura (Vs >= 400 m/s a 10 m de profundidade). Depósitos mais profundos de areias densidade média, cascalheiras ou argilas compactas com dezenas Classe B ou centenas de m de espessura (Vs >= 200 m/s a 10 m prof. a Vs >= 350 m/s a 50 m profundidade (SPT N~60). Depósitos não consolidados Depósitos de solos com ou sem camadas conso- com coesão média a Classe C lidadas moles (Vs < 200 m/s rija (Vs < 200 m/s a a prof. <20 m (SPT prof. <20 m (SPT N<=10). N<=10).

Tabela 1 – Critérios usados na classificação de solos baseada no Eurocódigo 8 (Penelis, 1997). Vs: velocidade das ondas de corte; SPT N: parâmetro N (nº de pancadas) do standard penetration test.

3. Caso estudo da Falha de Vila Franca de Xira e Modelo 3D para o Vale Inferior do Tejo A zona de falha de V. Franca de Xira de direcção NNE-SSW, com uma zona de deformação larga, tem cerca de 25 km de extensão e passa próximo à cidade que lhe deu o nome (Cabral et al., 2003). Encontrase parcialmente oculta sob a cobertura aluvionar do Tejo mas aflora numa extensão de cerca de 5 Km a sul de Vila Franca de Xira como uma falha inversa muito inclinada colocando em contacto tectónico por cavalgamento as rochas do Jurássico Superior, a Oeste, sobre sedimentos do Miocénico (Tortoniano), a Este (Cabral et al., 2003; Moniz, 2010). A sul, a estrutura é intersectada por uma falha transversal de direcção NW-SE, possivelmente a falha de Porto Alto (Carvalho et al., 2006) e mais a Sul, é deslocada aparentemente para Este sob os sedimentos da planície aluvial do Tejo através de um salto esquerdo.


João Carvalho & Ruben Pereira Dias 51

Figura 2 – Mapa de classificação de solos da região do Algarve (adaptado de Carvalho et al., 2008). 1, sondagem geotécnica; 2, perfis de refracção; 3, falha.

Tem sido considerada por vários autores como fonte possível do sismo de 1531, que causou importantes estragos em Lisboa (Justo & Salwa, 1998) e tem sido alvo de diversos estudo de forma a confirmar se a estrutura tectónica está activa. Foram efectuados diversos perfis com reflexão de ondas P sob a cobertura aluvionar a Norte de Vila Franca de Xira. Os resultados mostraram a existência de duas falhas sob a cobertura holocénica mas por falta de resolução não foi possível confirmar se aquela unidade tinha sido afectada. Alguns anos mais tarde, em 2008, sobre os locais onde tinham sido anteriormente detectadas as duas falhas, adquiriram-se um perfil de reflexão com ondas P e outro com ondas S, de maior resolução lateral e vertical do que os anteriores (Carvalho et al., 2009a). O processsamento e interpretação dos resultados, apoiados pela existência de sondagens geotécnicas e furos de captação de água a algumas centenas de metros dos dois extremos do perfil, sugerem fortemente que as duas falhas detectadas afectam os sedimentos holocénicos até muito perto da superfície, mostrando deste modo que a estrutura tectónica está activa (id.). Na figura 3 mostram-se os dois perfis efectuados, com a interpretação de falhas sobreposta. Outro exemplo de aplicação do método da sísmica de reflexão e dos métodos potenciais consiste na elaboração de um modelo 3D estrutural e de propriedades para a região do Vale Inferior do Tejo (VIT). Esse modelo, para além de identificar as principais estruturas com potencial sismogénico da região (posteriormente confirmadas por estudos geológicos e geofísicos de alta resolução), serve de input para programas que calculam os movimentos fortes do solo perante a ocorrência de um sismo permitindo estimar os efeitos de sítio. Quando comparados com os dados de intensidade sísmica, estes estudos podem levar à identificação das fontes sismogénicas de alguns eventos históricos.

Figura 3 – Perfis sísmicos de reflexão de alta resolução efectuados na cobertura aluvionar sobre a falha de Vila Franca de Xira, convertido para profundidades com as velocidades do processamento. Sobreposta apresenta-se a interpretação estrutural e estratigráfica. I: perfil de ondas S. II: perfil de ondas P.

O modelo estrutural e propriedades para o VIT foi construído a partir dos dados de sísmica de reflexão adquiridos para a indústria petrolífera entre 1950 e 1982, dados de sondagens, dados aeromagnéticos e gravimétricos. A partir dos dados de sísmica e sondagens (Carvalho et al., 2005) construiram-se mapas dos horizontes geológicos que exprimem variações importantes na velocidade de propagação das ondas longitudinais e das densidades das rochas (Carvalho et al., 2005; Pinto et al., 2010; Pinto, 2011). A partir da modelação 2D1/2 gravimétrica e magnética constrangida por dados geológicos, sísmicos e sondagens determinaramse nas zonas sem cobertura sísmica, mapas estruturais do topo do Paleozóico (modelação magnética) e do topo do Mesozóico (modelação gravimétrica).


52 Métodos geofísicos de exploração aplicados ao estudo da perigosidade sísmica

Nas zonas sem cobertura sísmica, as falhas foram confirmadas pela interpretação 2D de perfis magnéticos e gravimétricos através das técnicas de interpretação da desconvolução de Euler e gradiente horizontal, corroborados por dados geológicos (Pinto et al., 2010). O mapa de estruturas com potencial sismogénico apresenta-se na figura 4 sobreposto ao mapa do topo do soco Paleozóico.

Este mapa reflecte a complexidade geológica do VIT, sendo visíveis diversas sub-bacias mesozóicas e a bacia cenozóica. Juntamente com os mapas estruturais da base do Cenozóico, do topo da Formação do Montejunto e o topo do Jurássico Médio será possível simular, com algum rigor, os movimentos fortes na região através da modelação por diferenças finitas dos efeitos dos sismos gerados nas falhas propostas na figura 4. Esta modelação está presentemente em curso na universidade de Évora, tendo sido já obtidos resultados para os sismos de 1755 e 1969 (Grandin et al., 2007) cujas fontes se situam no offshore. No futuro, dados do VS30 como os exemplificados aqui para o Algarve, juntamente com modelação de altas frequências permitirão estimar com grande realismo os efeitos de sítio perante a ocorrência de um sismo da magnitude elevada ou moderada. Conclusões O presente trabalho permitiu demonstrar, através de vários exemplos, a utilidade dos métodos geofísicos na resolução das dificuldades sentidas em estudos geológicos de superfície com vista a uma melhor avaliação da perigosidade sísmica. Essa utilidade consiste na detecção de falhas geológicas e na sua caracterização em profundidade, construção de mapas de classificação de solos com base em parâmetros geofísicos ou na elaboração de modelos estruturais e de parâmetros que permitem a caracterização dos efeitos locais perante a ocorrência de um sismo de magnitude moderada ou elevada. Agradecimentos

Figura 4 – I: Mapa de estruturas com potencial sismogénico para o Vale Inferior do Tejo (Pinto et al., 2010), sobreposto ao mapa do topo do soco (Paleozóico e intrusões ígneas) obtido a partir da modelação magnética, dados de sondagens mecânicas e geologia. Mostra-se também a sismicidade instrumental para o período 1970-2000 (fonte: I. de Meteorologia). 1, falha normal; 2, falha inversa; 3, falha com movimentação desconhecida, possivelmente com forte componente de desligamento; 4, falha provável inferida com base na interpretação dos métodos potenciais; 5, sondagens profundas. II: Exemplo de interpretação magnética de 1 perfil 2D. a) análise de gradiente horizontal; b) modelação magnética; c) desconvolução de Euler 2D.

Agradece-se à Fundação para a Ciência e a Tecnologia o financiamento de diversos projectos de investigação no Vale Inferior do Tejo que possibilitaram a recolha dos dados apresentados aqui, nomeadamente os Projectos SHELT, SISMOTECTO, SISMOD/LISMOT e NEFITAG. Agradece-se, igualmente, à Autoridade Nacional de Protecção Civil o financiamento do protocolo ERSTA, que permitiu boa parte dos dados adquiridos no Algarve. O nosso agradecimento também ao LNEG e ao Centro de Geofísica de Évora pelo apoio a estes projectos.

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GEONOVAS N.º 26: 55 a 65, 2013 55

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nano partículas de ferro zero valente: Avaliação preliminar Laura Caldeira1a, Celeste Jorge1b, Carlos Costa Almeida2c, Mário Abel Gonçalves2d, Fernando Barriga2e, Vitor Correia3f & Jorge Gonçalves3g 1 – Laboratório Nacional de Engenharia Civil, Lisboa, Portugal, 2 – F aculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Campo Grande, Lisboa, Portugal 3 – Geoplano Consultores, S.A., ZI Casais da Serra, Milharado, Portugal a – lcaldeira@lnec.pt; b – cjorge@lnec.pt; c – calmeida96@gmail.com; d – mgoncalves@fc.ul.pt; e – fbarriga@museus.ul.pt; f – vcor reia@geoplano.pt; g – jgoncalves@geoplano.pt

Resumo O consórcio LNEC/Geoplano testou uma metodologia emergente de remediação in situ de solos e águas subterrâneas fazendo a aplicação de nano partículas de ferro zero valente numa parcela de terreno de um parque empresarial no Barreiro. O teste piloto foi efetuado numa área onde predomina a contaminação por metais pesados, sulfatos e nitratos. A execução da remediação in situ foi precedida pela caracterização físico-química dos solos, das águas subterrâneas e dos lixiviados produzidos pelos solos contaminados. Em laboratório testou-se o efeito da utilização de diferentes dosagens de nano partículas de ferro zero valente na diminuição da concentração dos elementos contaminantes na água. No terreno efetuou-se a injeção de soluções com três concentrações distintas de nano partículas. Após a injeção das nano partículas implementou-se um programa de monitorização para aferir a variação das concentrações dos elementos contaminantes nas águas subterrâneas e nos lixiviados dos solos. Neste artigo descrevemse os procedimentos de execução, apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos 1 . Palavras-chave: Nano partículas; ferro zero valente; remediação. Abstract

The LNEC/Geoplano consortium tested an emerging in situ methodology of soil and groundwater remediation using zero-valent iron nano particles (nZVI), in a brown field site located south of Lisbon (Barreiro). The area where the the pilot tests were conducted has an industrial background with a strong presence of heavy metals, sulphates and nitrates. The implementation of the in situ testing was preceded by the physical and chemical characterization of soils, groundwater and lixiviates produced by contaminated soils. The effect of different nZVI dosing was tested in laboratory. The in situ tests were executed with three different concentrations of nZVI solutions. After the nZVI injection, a program for monitoring the groundwater quality and the contaminants concentrations was implemented. This paper describes the tests procedures and presents the obtained results. Key-words: Nano particles ; zero-valent iron ; remediation.

1

Por razões de confidencialidade não são apresentados resultados absolutos.


56 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nano partículas de ferro zero valente

1. Introdução No contexto da premência de soluções de baixo custo que viabilizem a recuperação in situ de solos e sistemas aquíferos contaminados e do aparecimento nos EUA de tecnologias de remediação com recurso a nano materiais (O’Hara et al., 2006; Xiao-qin et al., 2006; Zhang et al., 2003), o Laboratório Nacional de Engenharia Civil, consociado com a Geoplano, decidiu verificar a aplicabilidade da remediação in situ de solos e águas subterrâneas fazendo uso de nano partículas de ferro zero valente (nZVI na terminologia anglosaxónica, de nano zero-valent iron). Os resultados dos estudos efetuados até à data sobre a aplicação de nZVI, sintetizados no Relatório de 2010 do Observatório Nano (Mueller, 2010) são animadores,

embora naquele documento se reconheça que existem aspetos pouco conhecidos, tais como o mecanismo de transporte das nano partículas no ambiente, a sua persistência, a interação com organismos e os efeitos toxicológicos em sistemas biológicos. 2. Descrição da área investigada 2.1. Localização Os testes piloto realizaram-se numa área no interior de um complexo industrial em fase de reconversão situado a sul da cidade de Lisboa, na cidade do Barreiro, junto à margem esquerda do rio Tejo (Fig. 1), entre Dezembro de 2010 e Novembro de 2011.

Figura 1 – Localização da área de testes.

2.2. Contexto geológico e hidrogeológico local Na área de testes (Fig. 2) ocorrem terrenos do Pliocénico (PSM-Formação de Santa Marta; Pais et al., 2006). Da base para o topo desta formação, observa-se a ocorrência de conglomerados pouco espessos e descontínuos, seguidos por areias frequentemente arcósicas, finas a grosseiras, de génese fluvial, com intercalações lenticulares argilosas. Esta formação tem espessura muito variável, com um máximo de cerca de 300 m. A cor varia entre o branco (areias de Coina) até ao vermelho ou amarelo. No seio das areias podem ocorrer blocos dispersos de arenito do Cretácico e

nódulos de sílex. Na fração argilosa predominam a ilite e a caulinite (na região de Coina). As sondagens efetuadas na área de testes intersectaram areias de grão grosseiro a médio, com matriz silto-argilosa, de cor amarelada a alaranjada, com intercalações argilosas centimétricas, de cor avermelhada. Dada a natureza destas areias, admitiu-se que a porosidade efetiva (ne), na área de testes, terá o valor de 15% (Fetter, 1993). Esta área insere-se no sistema aquífero da margem esquerda da Bacia do Tejo-Sado, um sistema multiaquífero, livre, confinado ou semi-confinado, em que as variações laterais e verticais de fácies são responsáveis por mudanças significativas nas condições hidrogeológicas.


Laura Caldeira, Celeste Jorge, Carlos Costa Almeida, Mário Abel Gonçalves, Fernando Barriga, Vitor Correia & Jorge Gonçalves 57

Face à proximidade da foz do rio Tejo, ocorre na área de testes a influência do efeito de maré sobre as cotas do nível freático, que se posiciona entre os 4,0 e os 5,0 m de profundidade. As observações do efeito da maré sobre os níveis piezométricos na zona de testes permitiram estimar a difusividade hidráulica do aquífero. A determinação da difusividade hidráulica em aquíferos confinados é possível graças aos trabalhos de Jacob (1950), Ferris (1951), van der Kamp (1973) e Cazenove (1971). Este último apresenta também soluções para aquíferos semi-confinados. Quanto aos aquíferos livres o desenvolvimento de soluções adequadas para descrever o fenómeno da propagação das marés tem sido objeto de trabalhos mais recentes: Ataie-Ashtiani et al. (1999, 2001), Chen et al. (2010), Li & Jeng (2001), Li & Jiao (2002), Pandit et al., (1991), Smith & Hick (2001) e Wang & Tsay (2001). Um resumo dos vários trabalhos e métodos que analisam este fenómeno pode ser encontrado em Li & Jiao (2008). Almeida & Silva (1987) aplicaram as equações desenvolvidas anteriormente, em aquíferos do Algarve. A difusividade pode ser obtida a partir da amplitude das oscilações no aquífero ou a partir do desfasamento entre os máximos (ou mínimos) da maré e os máximos (ou mínimos) da oscilação no aquífero.

Figura 2 – Implantação da área de testes (extrato da Carta Geológica de Portugal na escala 1:50 000, 34-D Lisboa, INETI, 2005). A partir da razão entre amplitudes a difusividade pode ser obtida através da equação:

D

x 2Ⱥ t 0 ˜ ln (ƩƩ0 /ƩƩ 0 ) 2

[1]

x2 t 0 4Ⱥ tL2

D

x2 2t L ˜ ln(Ʃn0 /ƩƩ0 )

[3]

permite obter a difusividade usando simultaneamente as amplitudes e desfasamentos. Neste caso é possível obter um parâmetro adicional, U, relacionado com o fator de drenância, NJ KBB'/K' , onde K é a condutividade hidráulica do aquífero, K’ é a condutividade hidráulica do aquitardo, B a espessura do aquífero e B’ a espessura do aquitardo, x 0 Tt 0 /ȺȺ ) : Ǐ 2  1/Ǐ 2

x 20 /NJ 2

[4]

No sentido de obter um maior rigor na determinação das amplitudes da oscilação no rio e piezómetro, e dos desfasamentos entre os máximos (ou mínimos) nos dois locais, foram ajustadas sinusoides equivalentes. A partir da razão entre amplitudes e do valor dos desfasamentos foram efetuados os cálculos da difusividade considerando uma distância da zona de testes ao rio de 580 m. Esta distância constitui apenas uma aproximação dado o contorno irregular da frente do rio na zona mais próxima do local do ensaio. As sinusoides equivalentes foram obtidas por um método de otimização não linear, minimizando os quadrados dos desvios entre os valores observados e os valores correspondentes da sinusoide equivalente (programa MARSINUS, Almeida & Silva, 1987). De acordo com este método, a difusividade deste sistema aquífero, considerando a drenância, é de 18 344 m2/h, o fator de drenância é de 432 m2 e U é 2,1416. O resultado obtido é consistente com uma condutividade hidráulica de 510-5 m/s (equivalente a 0,18 m/h), uma espessura de 10 m e um coeficiente de armazenamento de 10-4. O valor de difusividade obtido é claramente compatível com o que seria de esperar num aquífero semi-confinado. 3. Situação de referência 3.1. Contaminantes no solo

A partir do desfasamento usa-se a equação: D

samento (h), ¨h0 e ¨H0, as semi-amplitudes da oscilação no piezómetro e da maré, respetivamente. Embora a maré resulte da combinação de várias harmónicas, para períodos de observação curtos é suficiente considerar a mais importante, com um período de 745’. A equação dada por Cazenove (1971):

[2]

onde D é a difusividade (m2/h), x a distância do piezómetro à costa, t0 o período da maré, tL o desfa-

No local onde se efetuaram os ensaios funcionou durante mais de meio século um complexo industrial que teve como atividades principais o fabrico de ácido sulfúrico (a partir de sulfuretos maciços polimetálicos) e de adubos.


58 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nano partículas de ferro zero valente

Com o objetivo de efetuar uma avaliação preliminar dos principais elementos contaminantes presentes no solo, foram realizadas 3 sondagens na área de testes (Fig. 3), com amostragem contínua e integral do solo através do método Direct Push Soil Sampling (ASTM D6282 05). As amostragens de solos foram efetuadas na zona não saturada, até aos 4,0 m de profundidade, e foram acondicionadas em tubos de liner transparente com 100 cm de comprimento. Os troços para análise química foram selecionados ulteriormente. Os horizontes a investigar foram seccionados em função da profundidade e da proximidade ao nível freático. Consideraram-se duas profundidades de análise: a) um horizonte mais superficial entre 1,0 1,5 m; e b) outro mais profundo entre 3,0 – 3,5 m. Os resultados dos ensaios efetuados sobre as amostras recolhidas revelaram a presença de concentrações elevadas de metais pesados no solo, com predomínio de Zn, Cu, Pb, As, Ni, Sn, Co e Ba.

Foram executados ensaios cinéticos de lote para 3 concentrações diferentes de nano partículas de ferro zero valente (0,3, 1,4, e 7,1 g/L). Foram colhidas amostras para efetuar análises num total de 4 passos após a aplicação das nano partículas, isto é, após 24 horas, e depois de 6, 26 e 58 dias. Durante a amostragem foram medidos o pH e o potencial Redox na fração líquida. As nano partículas de ferro zero valente usadas nos ensaios foram fornecidas pela Nano Iron, s.r.o., correspondendo-lhes a denominação comercial NANOFER 25S. Estas nano partículas foram também utilizadas nos ensaios in situ efetuados no Barreiro. As especificações técnicas do NANOFER 25S estão sumarizadas na tabela 1. Tabela 1 – Especificações das nano partículas de ferro zero valente utilizadas nos testes. Composição química das nano partículas de Fe0 Percentagem em massa da solução Massa de Fe0 na fracção sólida Outras substâncias da fracção sólida Outras substâncias na fracção líquida Forma das partículas Granulometria das partículas de Fe0 Superfície específica Cor Densidade da solução Densidade do Fe0 Densidade do Fe3O4

Fe (núcleo), FeO (cápsula) 20% 80% Fe3O4, FeO, C Estabilizador orgânico Esférica d50 nm < 50 > 25 m2/g Preto 1 210 kg / m3 7 870 kg / m3 5 700 kg / m3

Figura 3 – Localização dos pontos de amostragem inicial de solos.

3.2. Avaliação laboratorial da eficácia da aplicação

de nZVI

Com o objetivo de avaliar a eficácia das nano partículas de ferro zero valente na degradação dos contaminantes presentes nas amostras de solo e água da área de estudo foram efetuados ensaios cinéticos de concentração pelo laboratório Aquatest, a.s., da República Checa. Os ensaios laboratoriais foram executados sobre amostras de solo recolhidas em duas sondagens efetuadas quando da instrumentação do campo de testes, tomando-se dois intervalos de profundidade (1,0 – 1,5 m e 3,0 – 3,5 m) obtendo-se, assim, 4 amostras de solo, e em amostras de água subterrânea recolhidas em dois dos piezómetros instalados (PZ2 e PZ4; ver secção 3.4). O solo contaminado, sem secagem prévia, foi doseado com água na proporção em massa de 1:2, ou seja, aproximadamente 350 g de solo: 700 mL de água, e esta mistura foi homogeneizada num agitador mecânico (Kvapil, 2011).

Os ensaios laboratoriais mostraram uma diminuição importante nas concentrações de metais pesados na fração líquida quando foram usadas as concentrações de 1,4 e 7,1 g/L de nZVI, sendo esta última a dosagem que permitiu a redução mais rápida e estável das concentrações de todos os contaminantes identificados (Figs. 4 e 5). 3.3. Definição das zonas de teste A área de testes foi dividida em quatro zonas – Zona I, II, III e IV (Fig. 6), com dimensões e propósitos distintos, resultante dos procedimentos interativos e dos resultados obtidos:  Zona I – 72 m2 (6 m x 12 m) – avaliação da zona saturada;  Zona II – 54 m2 (9 m x 6 m) – avaliação da zona saturada;  Zona III – 16 m2 (4 m x 4 m) – avaliação da zona não saturada;


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 Zona IV – 36 m2 (6 m x 6 m) – avaliação da zona saturada. Nas zonas I e II foram avaliados os efeitos de injeção de nZVI nas concentrações de contaminantes, na zona saturada, nas áreas de influência dos furos de sondagem S2QMP e S3QMP.

Na zona III avaliou-se o comportamento de nZVI num meio não saturado, assumindo um efeito de estabilização hipotético no horizonte acima do nível freático e portanto, a redução do efeito de lixiviação pela água de superfície. A zona III localizou-se a sul das outras zonas, e corresponde à área de influência da sondagem S1QMP.

Figura 4 – Resultados, para um período de 58 dias, da adição de 1,4 g/L de nZVI nas 4 amostras ensaiadas em laboratório.

Figura 5 – Resultados, para um período de 58 dias, da adição de 7,1 g/L de nZVI nas 4 amostras ensaiadas em laboratório. Mais tarde foi efetuada nova injeção de nZVI em meio saturado, numa nova zona de testes (Zona IV), localizada entre as duas primeiras zonas. 3.4. Instrumentação Nas áreas de teste foram instalados piezómetros, distribuídos de modo a avaliar a: a) capacidade de mobilização das nano partículas em ambientes saturados;

b) influência do fluxo hidrodinâmico local na dispersão das nano partículas; c) relação entre a concentração de nZVI na solução injetada e a diminuição das concentrações de elementos contaminantes. Os piezómetros foram instalados em furos de sondagem com 6” de diâmetro, abertos para o efeito com sonda equipada com trado oco. O nível freático foi encontrado à profundidade aproximada de 5,0 m. Tendo em conta este dado instalaram-se piezómetros


60 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nano partículas de ferro zero valente

com 10,0 m de profundidade, ficando a zona crepinada posicionada entre os 4,0 m e os 9,0 m de profundidade. Na construção dos piezómetros utilizaram-se tubos em PEAD com 2” de diâmetro, com topos roscados e crepinados de fábrica. O espaço em torno dos tubos foi preenchido com areão calibrado com fração 2-4 mm, desde a base do piezómetro até cerca de 2,5 m da superfície. A selagem do piezómetro foi efetuada com bentonite, desde os 2,5 m de profundidade até à superfície. Nos topos dos piezómetros foram colocadas tampas plásticas estanques com a referência do piezómetro correspondente. Todos os piezómetros foram desenvolvidos antes da injeção de nZVI, para que o sistema aquífero retomasse o equilíbrio após o processo de instalação. Com base em informação recolhida de anteriores campanhas de amostragem e monitorização admitiu-se como certo que o fluxo hidrodinâmico nesta região se faz para N e NE com uma velocidade média de aproximadamente 30 m/ano, tendo-se definido os pontos de injeção e projetado a posição dos piezómetros nas Zonas I, II e IV tendo em conta estes dados (Fig. 6). Na Zona I efetuou-se a instalação de 9 piezómetros (PZ) a jusante dos pontos de injeção (IP) e de 3 piezómetros a montante. Os piezómetros foram dispostos segundo uma malha quadrada com 3,0 m de lado. Na Zona II, considerando a possibilidade de a dispersão se fazer de forma radial a partir dos pontos de injeção, optou-se por dispor os pontos de monitorização em semicírculo, deixando a montante um único ponto de monitorização. Para a Zona III e com o objetivo de avaliar o efeito das nano partículas de ferro zero valente nos horizontes superficiais não saturados projetou-se a aproximação dos pontos de injeção para distâncias de 1,0 m. Neste caso não foram instalados pontos de monitorização, centrando-se a investigação na colheita de solos antes e depois da injeção de nZVI, com o objetivo de avaliar o efeito na redução da concentração de contaminantes dos lixiviados dos solos. A aproximação dos pontos de injeção justificou-se com a necessidade de garantir que toda a superfície era afetada pela injeção da solução de nZVI, reconhecendo que a mobilização seria reduzida pelo facto de a injeção se efetuar acima do nível freático. Na Zona IV, efetuou-se a instalação de 6 piezómetros, 3 a jusante do ponto de injeção e 3 a montante. Os piezómetros foram dispostos segundo duas linhas, com espaçamentos entre si de 3,0 m. A montagem de apenas 6 piezómetros na vizinhança imediata do ponto de injeção teve em conta os resultados das injeções anteriormente efetuadas nas Zonas I e II, que comprovaram a reduzida mobilidade das nZVI para pouco além dos 3 m de distância.

Figura 6 – Localização das zonas de teste.

4. Injecção de nZVI 4.1. Equipamentos Para o processo de injeção recorreu-se a uma sonda geotécnica de mobilização autónoma sobre chassis de lagartas, equipada com dispositivos de percussão para a cravação da ponteira para injeção da solução de nZVI. A ponteira de injeção utilizada possuía 4 orifícios de saída e uma válvula antirretorno, sendo acoplada a troços roscados de varas ocas com 1,5 m. Através do acoplamento sucessivo de varas obteve-se a extensão necessária para atingir as profundidades preconizadas para cada injeção. A solução de nZVI foi injetada sob pressão, com o apoio de uma bomba Geoprobe mod. GP300, mantendo-se a pressão de injeção em torno dos 5 bar. 4.2. Doseamento Tendo em conta os resultados dos ensaios de laboratório as soluções injetadas abaixo da zona saturada tiveram as seguintes concentrações: 1, 3 e 7 g nZVI/L água. A injeção de nZVI na zona não saturada foi efetuada com uma solução contendo 1 g nZVI/L de água. O processo de preparação da solução a injetar decorreu no local da injeção, recorrendo-se a bombas agitadoras no fundo nos depósitos para manter a solução homogeneizada antes da injeção. A água utilizada na preparação da solução foi água da rede de abastecimento público. 4.3. Injecção As soluções de nZVI foram injetadas nos locais identificados em 3.3. O processo de injeção decorreu de forma contínua, até se terem injetado as quantidades pré-estabelecidas em cada um dos locais e


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profundidades de ensaio. Para este procedimento foram destacadas para o local equipas compostas por três técnicos, substituídas em turnos de 8 horas. Na tabela seguinte sintetizam-se as características das soluções injetadas em cada uma das áreas de teste.

Importa salientar que a eficiência do transporte das nano partículas depende das características do fluxo de água subterrânea. É por essa razão que a injeção de nZVI se efetuou, em 3 das 4 zonas de teste, na zona saturada.

Tabela 2 – Síntese dos dados relativos à com a injeção de nZVI na área de testes. Alvo Dosagem (g nZVI/L água) Quantidade injetada (L) Nr. de pontos de injeção

Zona I Zona saturada

Zona II Zona saturada

Zona III Zona não saturada

Zona IV Zona saturada

3

1

1

7

8 000

12 000

3 050

8 000

2

2

16

2

0,5 m – 50 L 1,5 m – 50 L 2,5 m – 50 L 3,5 m – 50 L

5 m – 1 000 L 6 m – 1 000 L 7 m – 1 000 L 8 m – 1 000 L

12.01.2011 a 15.01.2011

23.07.2011 a 27.07.2011

Profundidade de injeção e quantidade de solução injetada (L)

5 m – 1 000 L 6 m – 1 000 L 7 m – 1 000 L 8 m – 1 000 L

Período

22.12.2010 a 28.12.2010

4 m – 1 000 L 5 m – 1 000 L 6 m – 1 000 L 7 m – 1 000 L 8 m – 1 000 L 9 m – 1 000 L 04.01.2011 a 05.01.2011

4.4. Monitorização O plano de monitorização da qualidade das águas subterrâneas para as zonas I, II e IV teve por base o seguinte programa de amostragem: - 1ª amostragem: situação de referência, no dia da injeção, antes do início do processo de injeção de nZVI; - 2ª amostragem: 14 dias após injeção; - 3ª amostragem: 28 dias após injeção; - 4ª amostragem: 56 dias após injeção; - 5ª amostragem: 112 dias após injeção. A amostragem de água subterrânea foi efetuada aos 7,0 m de profundidade no interior de cada um dos piezómetros instalados. A recolha de água foi efetuada pelo método Low Flow Sampling com recurso a bomba peristáltica e monitorização pelo método Flow Through Cell dos seguintes parâmetros físicos: temperatura, pH, oxigénio dissolvido e condutividade. Na zona III realizou-se a colheita de amostras de solo e ulterior análise laboratorial do lixiviado, antes e depois da injeção com nZVI. A colheita de amostras foi efetuada de modo contínuo, por Direct Push Soil Sampling. Os locais de amostragem antes e depois do processo de injeção foram contíguos e situaram-se na zona central da área tratada, tendo sido selecionadas

amostras dos troços 0,5 – 1,5 m, 1,5 – 2,5 m e 2,5 – 3,5 m para sujeição a ensaios de lixiviação. As concentrações (em mg/kg de matéria seca) dos principais compostos identificados, antes e após injeção, estão descritas na secção 6. Com o objetivo de validar o modelo hidrogeológico local e determinar os fatores que controlam os mecanismos de transporte e os parâmetros de dispersão, foram aplicados traçadores de Lítio/Bromo na Zona I no dia 2011.03.15. Atendendo à disposição dos diferentes pontos de monitorização (PZ) e considerando que o fluxo hídrico se faz de Sul para Norte, paralelamente ao alinhamento definido pelo ponto de injeção e os PZ’s centrais, o traçador foi adicionado no piezómetro PZ8. Para observação dessa dispersão efetuaram-se amostragens nos PZ’s 4, 5 e 6, no dia 2011.04.21, 37 dias após a injeção do traçador. Não se registou qualquer alteração nas concentrações de Lítio/Bromo antes e depois da injeção naqueles PZ’s. O facto observado corrobora que o sistema aquífero, na zona de testes, é semi-confinado e que o fluxo hídrico terá nesta zona uma velocidade média que não excede os 30 m/ano, como se referiu já. 5. Cronograma A tabela 3 contém as principais operações executadas e o programa de amostragem subsequente.


62 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nano partículas de ferro zero valente

Tabela 3 – Calendário das principais operações.

Ações

Zona I (águas subterrâneas)

Zona II (águas subterrâneas)

Zona III (solos; zona não saturada)

Zona IV (águas subterrâneas)

Amostragem (situação de referência)

21.12.2010

27.12.2011

11.01.2011

22.07.2011

Período de injeção nZVI

22.12.2010 a 28.12.2010

04.01.2011 a 05.01.2011

12.01.2011 a 15.01.2011

23.07.2011 a 27.07.2011

1ª amostragem após a injeção (14 dias)

10.01.2011

25.01.2011

10.08.2011

2ª amostragem após a injeção (28 dias)

24.01.2011

08.02.2011

24.08.2011

3ª amostragem após a injeção (56 dias)

21.02.2011

09.03.2011

22.09.2011

4ª amostragem após a injeção (112 dias)

21.04.2011

09.05.2011

16.11.2011

Amostragem de solo após a injeção de nZVI (75 dias)

28.03.2011

- sem atividades

6. Resultados Os resultados dos ensaios sobre amostras de água colhidas nas zonas I, II e IV apresentaram diferenças significativas nas concentrações de metais, antes e depois da injeção de nZVI, nos piezómetros localizados na vizinhança imediata (3 m) dos pontos de injeção. Pelo contrário, nos piezómetros localizados a mais de 6 m dos pontos de injeção os efeitos da injeção das nano partículas não traduzem uma tendência definida, pelo que se conclui que o efeito reativo das nano partículas de ferro zero valente só é significativo para distâncias que não excedam os 3 m a partir do ponto de injeção. As diferenças médias das concentrações de metais nas amostras de águas recolhidas nas zonas I, II e IV são ligeiramente mais significativas a jusante do ponto de injeção de nZVI, o que confirma a influência do fluxo hídrico subterrâneo no transporte das nano partículas. O facto de as diferenças serem ligeiras relaciona-se, provavelmente, com a baixa transmissividade na zona de testes. Na Tabela 4 são apresentadas as proporções, em amostras de água colhidas nas zonas I, II e IV, entre as concentrações médias dos elementos antes e depois da injeção de nZVI em 3 piezómetros a jusante dos pontos de injeção. Verifica-se que a Zona I é a que melhor permite estabelecer a sequência de mecanismos químicos que se

operam com a injeção de nZVI (é também a zona mais bem instrumentada e onde, por isso, se pode estabelecer melhor a relação com o fluxo de água subterrâneo). Na Zona I verifica-se, ainda que ligeiramente, uma diminuição inicial dos sulfatos, embora os valores venham a recuperar ao fim dos 56 e 112 dias. Em consonância, os valores de Co e, secundariamente, de Cd diminuem, recuperando subsequentemente. No caso do Zn este efeito é menos pronunciado, mas o padrão é similar. O Cu tende a aumentar inicialmente, diminuindo depois. Nesta zona verifica-se a exceção notável do As, que sofre um forte incremento após a injeção de nZVI. Verifica-se que na Zona II existe uma sequência temporal relativamente constante em cada ponto amostrado, embora tendencialmente decrescente no que respeita à concentração dos metais com o tempo, excetuando também o Arsénio. Na Zona IV verifica-se que ocorre a diminuição do Arsénio, mas em contrapartida as concentrações de diversos outros elementos sobem drasticamente, apresentado, alguns deles, comportamentos erráticos ao longo do tempo. Os resultados dos ensaios em lixiviados de amostras recolhidas antes e após a injeção de nZVI na Zona III evidenciam duas situações distintas: a) nas amostras mais superficiais (0,5 – 2,5 m) ocorre a diminuição da concentração nos lixiviados de todos os elementos


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(acima do limite de deteção do método analítico); b) na amostra colhida a maior profundidade (2,5 – 3,5 m) verifica-se que ocorre o incremento da concentração de Cu e Ba, e que só as concentrações de Zn e Ni diminuem de forma relevante. Na tabela 5 são apresentados os resultados.

assegurar a existência de uma fase sólida com elevada área superficial e capacidade de adsorção, com a qual os metais em solução possuem grande afinidade. As concentrações em Fe evidenciam sistemáticamente um pico inicial (injeção) seguido de uma quebra, mais ou menos acentuada, para níveis consistentemente baixos. Este padrão indicia a progressiva dispersão e oxidação do Fe que, em função do potencial redox, tenderá a precipitar a partir da solução. Estes efeitos tendem assim a propagar-se nas diferentes zonas em resposta à direção do fluxo da água subterrânea. Uma das particularidades observadas é o decréscimo pronunciado da carência química de oxigénio nas águas amostradas, que sugere que os compostos orgânicos estão a ser degradados por redução. A degradação destes compostos pode explicar o aumento que se verifica por vezes do Cu em solução, dado que este metal tem uma afinidade bastante elevada para a complexação com compostos orgânicos, ao contrário de outros metais, como por exemplo, o Zn. Contudo, este mecanismo não justifica o incremento do cobre em solução que ocorre na zona IV após a injeção de nZVI.

7. Discussão dos resultados Neste ensaio piloto verificou-se que existe uma tendência para a diminuição da concentração de uma parte do sulfato no sistema aquífero após a injeção de nZVI, que se correlaciona normalmente com o decréscimo de vários metais em solução. Esta correlação pode sugerir que o efeito do nZVI se traduz na redução do ião sulfato e consequente precipitação dos metais sob a forma de sulfuretos metastáveis. Contudo, é significativo notar que o pH tende, pelo contrário, a baixar ou a manter-se baixo pelo que o mecanismo controlador principal será, com elevada probabilidade, a progressiva oxidação das partículas de Fe com o tempo e consequente precipitação do Fe(III) sob a forma de hidróxidos. Mais do que a hipotética redução do sulfato, a formação de hidróxidos de Fe permite

Zona I

Zona II

Ferro (Fe)

pH (valor absoluto)

100

4,63

Cádmio (Cd)

100 100 100 100

Zinco (Zn)

Selénio (Se)

100 100 100

Cobre (Cu)

100

Manganês (Mn)

Cobalto (Co)

100

Chumbo (Pb)

Arsénio (As)

100

Níquel (Ni)

Alumínio (Al)

100

Nitratos

Sulfatos (SO42-)

Carência Química de Oxigénio (CQO)

Amónia e iões Amónia

100 100 100

14

0

0

115

5

461

79

54

631

0

0

24

52

114

61

78

35

40

5,03

28

0

0

77

18

41

78

46

600

0

0

21

48

82

51

62

27

37

5,04

56

0

0

54

9

12

90

36

631

0

0

15

39

75

45

47

29

27

4,86

112

45

45

62

48

73

105

74

131

65

78

45

85

68

72

97

101

26

4,64

100 100 100

100

100

100

100

100 100 100 100

100

3,65

0

100 100

14

142

142

85

158

81

54

66

60

70

46

68

44

70

63

85

0

3,59

142

142

46 655 180

96

93

133

93

106

54

101

76

110

102

117

0

3,61

56

117

117

38 334

86

66

85

215

90

103

38

97

68 103

97

115

0

3,59

112

125

125

85 707

32

78

87

233

80

94

62

90

63

82

88

319

3,65

100 100 100

100

100

100

100

100 100 100 100

100

4,79

135

14

4,07

100 100

14

32

32

28

34

56

37

112

47

812

100 100 100

28

0 Zona IV

100 100

Nitritos

0

Amónia total

Dias

Zona

Tabela 4 – Razões entre a média das concentrações dos elementos presentes nas amostras de água de 3 piezómetros a jusante do ponto de injeção, antes (índice 100) e depois da injeção de nZVI (valores em %, exceto pH).

100 100 100

95

111

113

126

138

202

110

20100

96

88

68

438

34

133

68 102

139

209

50

21100

100

119

70

432 130

101 100

22

4,01

37

100 107

38

135

225

50 20900

102 123

66

459 136

102

110

15

3,84

47

89 253

42

120

171

49

356 100

60 100

0

3,74

50

15600

74

73

127

105


64 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nano partículas de ferro zero valente

Tabela 5 – Razões entre as concentrações dos principais compostos dos lixiviados, antes e depois da injeção de nZVI (valores em %). Relação com injeção nZVI

Antes

Depois

Antes

Depois

Antes

Depois

Elemento

S1 0,5-1,5 m

S2 0,5-1,5 m

S1 1,5-2,5 m

S2 1,5-2,5 m

S1 2,5-3,5 m

S2 2,5-3,5 m

Cádmio

100

71

100

27

100

100

Crómio

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Antimónio

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Bário

100

86

100

45

100

150

Zinco

100

23

100

18

100

60

Mercúrio

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Chumbo

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Selénio

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Arsénio

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Molibdénio

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

<LD

Níquel

100

37

100

24

100

23

Cobre

100

31

100

25

100

132

Sulfatos

100

70

100

46

100

103

<LD – resultado abaixo do limite de deteção do método analítico.

Outra das particularidades observadas, que carece ainda de explicação, reside no facto de os ensaios de injeção na Zona I (3 g/L de nZVI) terem dados resultados médios melhores que os observados na Zona IV (7g/L de nZVI), contrariando o estudo laboratorial prévio do doseamento de nZVI, onde se verificou que o excesso de Fe no sistema seria fundamental para manter o equilíbrio redox, estabilizando as fases sólidas onde uma parte dos metais em solução se fixa. Acresce que os mecanismos de oxidação subsequente do Fe e consequente precipitação sob a forma de hidróxidos de Fe decrescem o pH da solução (particularmente bem visível nos resultados da Zona IV). Ora o decréscimo do pH tende a desfavorecer a adsorção dos metais (catiões) nas superfícies dos hidróxidos, com a exceção do As, que forma complexos aniónicos em solução. A adsorção de metais é francamente mais favorável a pH alcalino e, nesse aspeto, os valores registados de pH para a Zona I são mais baixos do que os medidos na Zona IV. Sendo ainda a Zona que recebeu a injeção de 3 g/L de nZVI, por comparação com os 7 g/L injetados na Zona IV, conclui-se a explicação para o melhor comportamento

verificado em termos médios resulta de outros fatores que não apenas do pH do meio. No que respeita à capacidade do nZVI para reter contaminantes na zona não saturada (acima do nível freático), testada na Zona III, admite-se que a redução considerável de metais nos eluatos dos solos desta área se explica pela rápida oxidação das nano partículas de Fe injetadas, potenciada pelo ambiente aeróbico. Assim, a conjugação da maior superfície específica das nano partículas com a grande capacidade de adsorção do Fe(III) é o mecanismo explicativo mais provável para a diminuição da concentração de metais pesados nos lixiviados dos solos tratados com nZVI. O facto de as concentrações de Cu e Ba aumentarem no lixiviado da amostra colhida a maior profundidade é outra particularidade que carece de explicação. Bibliografia Almeida, C. & Silva. M. L. (1987) – Novas observações sobre o efeito de maré em aquíferos costeiros do Algarve. Bol. da Soc. Geol. de Portugal, 24: 289-293


Laura Caldeira, Celeste Jorge, Carlos Costa Almeida, Mário Abel Gonçalves, Fernando Barriga, Vitor Correia & Jorge Gonçalves 65

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ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

GEONOVAS N.º 26: 67 a 73, 2013 67

Radão e saúde na região de Amarante (Norte de Portugal) L. Martins1, M. E. P. Gomes1, L. Neves2 & A. Pereira2 1 -Dep. de Geologia, UTAD, 5001-801 Vila Real e Centro de Geociências da Universidade de Coimbra Portugal, 3000-272 Coimbra, Portugal, lisa_martins@hotmail.com; mgomes@utad.pt 2 - IMAR, Dep. Ciências da Terra, Universidade de Coimbra, 3000-272 Coimbra, Portugal, luisneves@dct.uc.pt; apereira@dct.uc.pt

Resumo Na região de Amarante afloram maioritariamente rochas graníticas com concentrações relativamente elevadas de U e Th, como resultado da presença de minerais acessórios como uraninite, torianite e torite. Os valores da dose absorvida, medidos para as rochas granitóides da região revelaram-se sem surpresa, superiores à média crustal, sendo igualmente superiores aos observados em diversas litologias análogas da Zona Centro Ibérica (ZCI) (0,24 a 0,32 Gy/h). As análises de amostras de água subterrânea, efectuadas para a radiação alfa total, beta total e radão, revelam valores superiores aos limites legais vigentes e às recomendações europeias. A concentração de radão no interior das 73 habitações amostradas foi muito variável, verificando-se um valor mínimo de 12 Bq/m3 e um máximo de 2845 Bq/m3, com média geométrica, em condições de inverno, de 324 Bq/ m3. Uma proporção significativa das habitações excede, desta forma, o limite de 400 Bq/m3 estabelecido na legislação nacional. Por conseguinte, pode concluir-se que a região de Amarante apresenta um elevado fundo radiológico natural e um elevado risco de exposição ao gás radão. Na região do Baixo Tâmega, o número de óbitos prematuros associados ao aparecimento de cancro de pulmão em pessoas com idades inferiores a 65 anos é superior no sexo masculino (10,7 em média por 100 000 habitantes), com taxa global para toda a população de 36,1 fatalidades por 100 000 habitantes em 2007 a 2009. Verifica-se um aumento da taxa de mortalidade em todas as regiões do país ao longo dos últimos 10 anos, o que poderá ser em parte devido ao aumento da exposição ao gás radão que decorre do acréscimo da eficiência energética das habitações. Palavras-chave: radão; granitóides; neoplasias; Amarante. Abstract

In the region of Amarante occur mainly granitic rocks, showing relatively high contents of U and Th, as a result of the presence of uraninite, thorite and torianite. Consequently, the absorbed dose of ionizing radiation produced by these rocks is significantly higher than the crustal average (0,24 up to 0,32 Gy/h). Groundwater analysis of gross alpha, gross beta and 222Rn show, as expected, that a large proportion of the samples exceed the limits established in the national legislation and European recommendations for drinking water. Indoor radon concentration in dwellings of the region shows a high variability (12 up to 2845 Bq/m3)with a winter average of 324 Bq/m3. Again, a large proportion is expected to exceed the indoor radon concentration limit established in the national legislation (400 Bq/ m3). Thus, the entire granitic area of Amarante can be considered as a radon prone region with high natural radioactivity background. In the Lower Tâmega, the number of premature deaths associated with the development of lung cancer in people aged less than 65 years is higher in males, with a global rate of 10,7 per year per 100.000 inhabitants. This rate is 36,1 for all population and shows an increase in the last 10 years, which can be partially explained by an increased exposure to radon gas resulting from improvements in the energy efficiency of dwellings. Key-words: radon, granitoids, neoplasia, Amarante. 1. Introdução O gás radão, produzido nas rochas e solos a partir do urânio, tende a concentrar-se em espaços confinados, como acontece nas habitações, contribuindo a sua inalação, bem como a dos seus descendentes

radiogénicos, para o desenvolvimento de neoplasias pulmonares (Neves & Pereira, 2004). Existe ainda uma concepção falívele firmemente estabelecida de que só se devem preocupar com o radão as pessoas que habitam nas imediações de minas de urânio. Na verdade, todas as rochas contêm urânio,


68 Radão e saúde na região de Amarante

umas mais do que outras, e dependendo da quantidade desse elemento e da posterior contribuição de factores geogénicos, climáticos e antropogénicos, ocorre uma exposição ao radão no ar interior das habitações que respiramos, com origem natural, pelo que o problema não se encontra circunscrito a regiões mineiras. Torna-se assim cada vez mais necessário prevenir o público que recebe elevadas exposições associadas ao radão para o risco radiológico em que incorre (Appleton et al., 2011). A combinação de riscos associados ao radão e tabagismo tem um efeito sinergético, embora estudos mais recentes estimem que os fumadores possuem 15 vezes mais risco de contrair

cancro de pulmão associado ao radão que os não fumadores (Gray et al., 2009). A contribuição do radão para a mortalidade por neoplasias pulmonares é estimada entre 3 a 14%, dependendo das concentrações médias deste gás, muito variáveis de região para região (WHO, 2009). A legislação nacional fixa em 400 Bq/m3 o limite para a concentração de radão em espaços confinados habitáveis (DL n° 79/ 2006). Estudos epidemiológicos recentes sugerem que o radão no interior das habitações provoca cerca de 20 000 óbitos por ano na União Europeia, representando a segunda causa de cancro do pulmão depois do tabaco (Dubois, 2005).

Figura 1 – a) Mapa geológico simplificado da área de Amarante e rosas de frequência das principais famílias de falha da região: b) principais famílias de falha associadas à região de Amarante; c) principais falhas da zona dos metas sedimentos de Aboim (adaptado de Pereira et al., 1989 e Teixeira et al., 1967).


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Neste sentido, no presente trabalho sistematiza-se a informação disponível para a região de Amarante no que respeita à exposição à radioactividade natural em geral e ao gás radão em particluar, e apresentam-se alguns dados sobre mortalidade associada a neoplasias pulmonares na região do Baixo Tâmega (Amarante, Baião, Marco de Canaveses, Mondim de Basto, Celorico de Basto e Cabeceiras de Basto).

permitiu-nos identificar nos granitos: alanite (Fig.2a), apatite (Fig.2a, b), zircão (Fig.2a, b), monazite (Fig.2a, b), uraninite (Fig.2a, d), torianite (Fig.2 b, e) e torite (Fig.2c, f) (Martins et al., 2013).

2. Enquadramento Geológico A região de Amarante é composta maioritáriamente por granitos tardi-hercínicos, num extenso maciço tardi-orogénico, onde dois tipos de granitos são dominantes: granito porfiróide biotítico de grão grosseiro (AT1) que aflora próximo de Telões e granito biotítico, também porfiróide, de grão médio (AT2) que aflora na zona de Padronelo (Fig. 1a). Rochas metas sedimentares (MET) do Paleozóico ocorrem no sector N da cidade de Amarante, mais precisamente em Aboim, sendo constituídas pela Formação de Santos do Devónico Inferior (filitos, xistos, metasiltitos e metagrauvaques) e pela Unidade de Vila Nune (UVN) do Silúrico Inferior (filitos, quartzofilitos e tufos vulcânicos ácidos e intermédios a básicos) (Pereira, 1989). Um importante sistema de fracturas com determinadas orientações preferenciais nomeadamente NW-SE e NE-SW afecta toda a área estudada, (Fig.1b, c). Estas direcções preferenciais encontram-se representadas pela falha de Fornelo – Padronelo correspondente da faixa de cisalhamento Vigo – Vila Nova de Cerveira – Régua e pela falha onde encaixou o Rio Tâmega. 3. Informação radiométrica e radiológica em Amarante A observação dos minerais acessórios e dos respectivos espectros na micros sonda electrónica (ME)

Figura 2 – Imagens de eletrões retrodifundidos dos minerais acessórios obtidos pela ME: a) alanite (Aln), zircão (Zrc), apatite (Ap), monazite (Mnz), uraninite (Urn); b) torianite (Tht), Zircão (Zrc) e monazite (Mnz); c) torite (Th), d) espectro da uraninite, e) espectro da torianite, f) espectro da torite.

Figura 3 – a) Parâmetros radiométricos registados nas diversas medições efectuadas em litologias da região de Amarante; b) representação esquemática dos parâmetros radiométricos efetuados em solos e rochas da região (Martins et al., 2013).


70 Radão e saúde na região de Amarante

As medições efectuadas in situ com espectrómetro de raios gama permitiram registar valores de potássio, urânio e tório quase todos superiores à abundância crustal, com excepção dos metassedimentos que se aproximam desta (ca. K- 3 %; U- 3 ppm; Th- 11 ppm). As rochas metassedimentares, conforme expectável, possuem fundo radiométrico inferior (155 ƌGy/h) em relação às rochas graníticas da região (Fig.3a, b). O granito AT2 apresenta valores da dose absorvida superiores a AT1; o valor registado mais elevado ocorreu no granito AT2 numa fractura com direcção N50°E. De salientar também que em todas as litologias graníticas se verificaram valores de dose absorvida superiores ao registo mais frequente em rochas granitóides da ZCI (ca. 200 ƌGy/h). A recomendação europeia001/928/EURATOM sugere como valor máximo admissível para o radão em águas de consumo 1000 Bq/l, não existindo em Portugal legislação para o efeito. O Decreto-Lei 306/2007 estabeleceu no entanto valores limite de 0,5 Bq/l para a radiação alfa total e 1 Bq/l para a radiação beta total em águas de consumo. Segundo Martins et al., (2013), foram estudadas na região 15 amostras de água, sendo uma de água superficial (3AS) e as restantes amostras de águas de origem subterrânea. Nas amostras de águas recolhidas, foram detetados teores de radão, acima do valor permitido, em seis das amostras recolhidas em água subterrânea, sendo a amostra de água superficial a que evidenciou o valor mais baixo de teores de radão da ordem de 3 Bq/l (Fig.4).

Figura 4 – Parâmetros radiológicos (radão, Į e ȕ totais) em águas subterrâneas e águas superficiais da região de Amarante (Martins et al., 2013).

O valor mais elevado recuperado (2295 Bq/l) corresponde a uma nascente, onde a população de Amarante se abastece com bastante regularidade. Para radiação alfa total verificaram-se em três amostras com valores acima do valor admissível pela legislação nacional. Na totalidade das amostras de água recolhidas

não foram detectados valores de beta total acima do limite permitido, sendo de notar que este parâmetro reflete, essencialmente, possíveis contributos antropogénicos. A concentração de radão no interior das habitações observada é muito variável, embora em 35 das 73 habitações analisadas se registem valores acima dos 400 Bq/m3 permitidos pela legislação portuguesa (Fig. 5) (Martins et al., 2013).

Figura 5 – Distribuição da concentração de radão nas habitações da região de Amarante (Martins et al., 2013).

A figura 6 representa um exemplo típico da actividade do radão numa habitação com três divisões, sendo que, no piso (-1), que corresponde a uma cave, apresenta uma maior concentração (693 Bq/m3), a qual diminui para 474 Bq/m3 no piso térreo e 376 Bq/m3 no 1º piso.

Figura 6 – Exemplo típico da atividade do radão em diferentes divisões de uma habitação privada também em uso para fins comerciais.

De um modo geral, a actividade do radão em habitações com idade inferior a 10 anos foi muito superior ao observado em habitações de construção mais antiga (Fig. 7). A média geométrica da concentração de radão medida no interior das habitações, e no período de Inverno, traduz-se em 324 Bq/m3, indiciando que uma significativa proporção excede o limite de


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400Bq/m3 fixado na legislação nacional. Os valores mais elevados, observados em habitações mais recentes, poderão estar relacionados com o aumento do seu isolamento e consequente diminuição das trocas de ar com o exterior, associados à melhoria do desempenho energético.

Lisboa (40,3), sendo os valores menores na região Norte (35,3) e Centro (28,8) (Fig.9). Observa-se na generalidade dos casos um padrão crescente dos valores desde 1999, à exceção da região Autónoma dos Açores.

Figura 7 – Representação da atividade do radão em função da idade das habitações.

4. Indicadores de saúde na região do Baixo Tâmega O agrupamento de centros de saúde (ACES) Tâmega I – Baixo Tâmega situa-se numa zona do interior da região Norte, com forte predominância rural e que engloba os concelhos de Celorico de Basto (distrito de Braga), Amarante, Baião e Marco de Canaveses (distrito do Porto), Cinfães e Resende (distrito de Viseu). O concelho de Amarante é, em termos gerais, o que possui maior área geográfica (301,3 km2) e também maior número de habitantes (56 450, Censos 2011; INE). Considerando toda a população, a taxa bruta de mortalidade por tumores malignos da traqueia, brônquios e pulmão mostra uma evolução crescente entre 2001 e 2009, situando-se entre 2007 e 2009 em 36,1 casos de morte por cada 100 000 habitantes (Fig.8a) [1]. A taxa bruta de mortalidade (TBM) para idades inferiores a 65 anos na mesma região e pela mesma causa mostra evolução análoga, atingindo entre 2007 a 2009 o valor de 10,7 casos de morte por cada 100 000 habitantes (Fig.8b) [1]. Em ambos os casos a mortalidade masculina é significativamente superior à feminina. Durante o período de referência de 2008 a 2010, as regiões de Portugal que possuem a mais elevada proporção de mortalidade por este tipo de neoplasias são a região Autónoma dos Açores (54,6 casos de morte por cada 100 000 habitantes), Algarve (43,0) e

Figura 8 – Taxa bruta de mortalidade (/100 000 habitantes) na região do Baixo Tâmega resultante de cancro do pulmão, brônquios e traqueia; a) taxa bruta de mortalidade para todas as idades e b) taxa de mortalidade em prematuros com idades <65 anos.

Figura 9 – Taxa bruta de mortalidade para todas as idades e ambos os sexos nas diversas regiões em Portugal, resultante de tumores malignos da traqueia, brônquios e pulmão (EUROSTAT).

A associação dos valores de mortalidade à exposição ao radão não é directa: recorde-se que o radão apenas é expectavelmente responsável por uma pequena fracção das neoplasias (3 a 14%), pelo que outros


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factores ambientais e antropogénicos assumem um papel determinante. Tal explica os mais elevados valores registados na região Autónoma da Madeira e na região de Lisboa, onde as concentrações de radão nas habitações são inferiores aos observados na região do Baixo Tâmega. Contudo, o acréscimo de mortalidade que se verifica na generalidade das regiões, num contexto de redução do número de fumadores a da exposição passiva ao tabaco, poderá apresentar algum contributo do gás radão, como resultado do aumento

da eficiência energética das habitações e da concomitante redução das trocas de ar com o exterior. Na generalidade dos países europeus o número de casos de morte tem tido um aumento ligeiro mas constante até ao ano de 2010 da taxa bruta de mortalidade resultante de cancro na traqueia, brônquios e pulmão, à semelhança do que acontece em Portugal, de acordo com dados do EUROSTAT [2] (Fig. 10). Os valores registados em Portugal são dos mais baixos de entre os países analisados.

Figura 10 – Taxa bruta de mortalidade para ambos os sexos em diversos países da União Europeia resultante de tumores malignos da traqueia, brônquios e pulmão (EUROSTAT).

5. Considerações finais Os dados obtidos sugerem que na região de Amarante os principais factores que condicionam as elevadas concentrações de radão nas habitações são os elevados teores de U das rochas graníticas e de algumas fracturas que as cortam. De facto, os trabalhos de campo efetuados, com equipamentos apropriados, permitiram identificar algumas anomalias radiométricas associadas a fracturas de direcção (NE/SW) dominantes na região. Não surpreende, neste contexto, que parte das amostras de águas subterrâneas analisadas apresente concentrações de radão superiores ao limite recomendado pela UE (1000 Bq/l). A média geométrica de radão no interior das habitações amostradas no período de Inverno é de 324 Bq/m3. Num estudo efectuado na região da Guarda, uma região muito similar a Amarante em termos geológicos e climáticos, concluiu-se que ocorre uma redução significativa na actividade do radão interior de 37 % em relação ao período de Inverno (Neves et al., 2003). Utilizando esta proporção como guia, podemos

estimar que a concentração média anual de radão em habitações construídas sobre terrenos metas sedimentares e graníticos do tipo AT1 e AT2 são respectivamente 70, 180 e 350 Bq/m3.Utilizando um tempo de ocupação de 80 % e factor de dose de conversão típicos, esta actividade de radão interior corresponde a uma dose efectiva anual para a população residente de 2,8, 7,1 e 13,9mSv/ano. Em comparação com a dose efectiva mundial de radiação ionizante oriunda de todas as fontes (2,4 mSv/ano; UNSCEAR, 2008), podemos inferir que as populações que habitam sobre as litologias graníticas referidas anteriormente incorrem numa dose efectiva muito superior. Atendendo aos diversos factores ambientais e antropogénicos que condicionam as neoplasias de traqueia, brônquios e pulmão, conclui-se que não é possível estabelecer uma relação directa com a exposição ao radão nas diversas regiões do país. Contudo, o acréscimo de mortalidade obervado poderá em parte ser explicado pelo acréscimo de exposição ao gás radão, resultante do aumento da eficiência energética dos edifícios.


L. Martins, M. E. P. Gomes, L. Neves & A. Pereira 73

Agradecimentos Os autores agradecem à Engª. Fernanda Guimarães do LNEG a ajuda no estudo dos minerais acessórios dos granitos e ao Dr. Gustavo Ferreira a colaboração na obtenção de dados médicos relativos à região do Baixo Tâmega.

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ENERGIA PARA DESCOBRIR “Ser geóloga na Galp Energia é ter hoje um papel ativo na construção de uma nova empresa. Aqui enfrentamos novos desafios a cada dia, partilhando e desenvolvendo o conhecimento de todos entre todos. E é esta abertura de espírito que nos permite expandir, superar objetivos e estar presentes em quatro continentes com um portfólio que amplifica a dimensão da empresa e que é apenas comparável ao seu valor humano: geólogos, geofísicos, engenheiros de várias especialidades, tanto nacionais como estrangeiros, todos empenhados em crescer de forma ambiciosa mas sustentável.” Sofia Alexandra Gomes Silva, Geóloga Galp Energia - Exploração e Produção


GEONOVAS N.º 26: 75 a 85, 2013 75

ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

“Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes José Manuel Brandão Centro de Estudos de História e Filosofia da Ciência/ HetSci (Grupo de Estudos em História e Ciência) Universidade de Évora. Palácio do Vimioso, Lg. Marquês de Marialva, 8 7000-554 Évora. E-mail: josembrandao@gmail.com

Resumo Durante décadas, muitas coleções de História Natural cresceram com ofertas de naturalistas amadores que, na sua maioria, não possuíam formação neste domínio. Assim, tendo em vista, por um lado, a otimização das colheitas e, por outro a minimização da perda de exemplares e da informação associada, surgiram, desde o século XVIII, sucessivas “instruções de viagem” sobre o modo de recolher e remeter as produções naturais. Portugal não ficou fora da produção desta literatura específica, iniciada com Domenico Vandelli e o seu grupo de colaboradores próximos aquando da preparação das viagens filosóficas ao Brasil e a África. Estes textos, que continuaram a ser usados e reescritos século XIX adentro, configuram, no fundo, pequenos manuais de “boas-práticas” de campo e gabinete, aplicadas tanto à zoologia e à botânica como às producções mineraes. Palavras-chave: Instruções de viagem; Reino Mineral; Vandelli; Nery Delgado; Choffat. Abstract

For decades, many collections of Natural History increased with offers from amateur naturalists, who mostly lacked training in this matter. Thus, in order to optimize the sampling and minimize the loss of specimens and associated information arose, since the eighteenth century, several "travel instructions" on how to collect and send those natural productions. Portugal has not been out of production for this specific literature, beginning with Domenico Vandelli and his group of close collaborators in the Royal Museum of Ajuda, when preparing the “philosophical voyages” to Brazil and Africa. These texts, which continued to be used and rewritten in the nineteenth century, constitute, in the background, small manuals of "good practices" in the field and laboratory, applied to both zoology and botany as well as to mineral productions. Key-words: Travel instructions; Mineral Kingdom; Vandelli; Nery Delgado; Choffat.

Introdução A fim de enriquecerem as coleções suportadas pelos erários Régios e potenciarem o resultado das viagens de instrução e descoberta, que se vulgarizaram na Europa das Luzes e se prolongaram até meados do século XX, alguns académicos e responsáveis científicos dos museus difundiram textos com diversas recomendações práticas para a colheita, preparação e remessa das produções dos três Reynos da Natureza, frequentemente sujeitas a longas viagens intercontinentais. A consulta destes textos, sobretudo destinados a viajantes

eruditos, exploradores e amadores de História Natural, permite verificar que, na sua essência, eles se foram replicando e aprimorando com a especialização crescente das Ciências. Em Portugal, este tipo especial de literatura surge com a preparação das “viagens filosóficas” das últimas décadas do Iluminismo, protagonizadas pelo escol de naturalistas luso-brasileiros graduados pela Universidade de Coimbra reformada. No quadro de uma leitura enciclopédica do “grande livro da Natureza”, estas viagens, visavam o enriquecimento das coleções dos museus nacionais e a descoberta de produtos


76 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

naturais úteis na alimentação, na medicina, na indústria e noutras atividades humanas. As “instruções de viagem” elaboradas e difundidas pelos naturalistas portugueses dos séculos XVIII e XIX têm sido objeto de referência e estudo por diversos autores entre os quais Lopes (1997), Jackson (2007), Kury (1998, 2011), Brigola (2003), Figueirôa et al. (2004; 2007), Pataca & Pinheiro (2005), que procuraram enquadrá-las nos paradigmas científicos e historiografia da História Natural colonial. Na impossibilidade prática de abranger o conjunto das instruções relativas aos produtos do “Reino Mineral”, a presente contribuição debruça-se e comenta algumas passagens significativas dessa produção escrita, num percurso transversal dos finais de setecentos às pioneiras Comissões Geológicas de Portugal (1857-1918).

«Avis pour le Transport par mer des Arbres, des

Plantes vivaces, des Semences y & de diverses autres Curiosités d'Histoire Naturelle » do francês Duhamel

de Monceau (1700-1782), que contemplava um capítulo dedicado aos minerais (s.l.):

«Si on envoyé des bitumes fossiles, du charbon de terre, du jayet, il fera bon de désigner le lieu où ces matières se trouvent, à quelle profondeur en terre, quelle est la nature du terrain des environs, &c. Si on envoyé quelques cailloux; il faut qu'ils ayant quelque mérite par leur couleur, leur dureté ou leur transparence, comme les Cristaux, Agathes, Marbres, Congélations, &c. On fera bien d'y joindre aussi les coquillages fossiles, qu'il faudra emballer avec la même précaution que les coquilles ordinaires; il fera bon de spécifier les lieux où elles ont été tirées de la terre. Les différentes terres employées dans les Arts, ne ont pas moins précieuses. A l'égard des pierres de différentes autres espèces, on peut dire où elles se trouvent, & quel usage on en fait. Pour les minéraux, il faut marquer où est la mine, si on l'exploite; quelle est sa situation, sa profondeur; si elle est abondante, &c.» (Duhamel, ob. cit., p. 230-231).

Sob inspiração de Vandelli Entre as mais antigas instruções de viagem destinadas aos viajantes naturalistas europeus encontra-se a “General Heads for the Natural History of a Country,

great or small; drawn out for the use of Travellers and Navigators” 1 , assinada pelo físico e naturalista irlandês Robert Boyle (1627-1691), e as “Brief instructions for making observations in all parts of the world” 2 , da autoria do naturalista inglês John Woodward (16651728), que viajou por toda a Grã-Bretanha coletando “produtos minerais” 3 . Ambas as obras contêm capítulos dedicados à colheita e preparação de animais e plantas, bem como sobre a colheita e descrição do enquadramento morfo-estrutural das produções minerais. Em 1758, Étienne Turgot (1721-1789), naturalista francês, viu publicada a sua « Memoire instructif sur la

manière de rassembler, de préparer, de conserver, et d'envoyer les diverses curiosités d'histoire naturelle » 4 , destinada aos “Sçavants (sic.) ou de simples Curieux »,

que trabalhavam nas colónias francesas a recolher produtos naturais, a fim de evitar más escolhas, ou a perda de objetos, mal preparados ou acondicionados: “Ces difficultés leur font chaque jour sentir la

nécessité d’un Ouvrage assez clair & assez détaillé, pour mettre toutes sortes de personnes en état de distinguer, de choisir, de préparer & d'envoyer ce que chaque pays produit de plus remarquable dans les différents genres" (p. v-vi). A edição incluía também a memória 1 2

Printed for John Taylor and S. Hedford, London, 1692. Imprimatur, Decemb. 29. 1695. Robert Southwell, V.P.R.S. Drawn up at the Request of a Person of Honour and presented to the

Royal Society. Sublinhe-se que, à época, esta designação compreendia também todo o tipo de rochas bem como os fósseis. 4 A Lyon, Chez Jean Marie Bruyset, Libraire, Mercière, au Soleil d'or, 1758. 3

As primeiras “cartilhas” em língua portuguesa destinadas a enquadrar a atividade dos coletores nacionais, surgiram pela pena de Domenico Vandelli (1735-1816), certamente inspiradas nos trabalhos dos referidos naturalistas, e nas “Instructio Peregrinatoris” (Upsala, 1759), tese de Ericus Nordblad orientada por Carl von Linné (Lineu, 1707-1778), cuja doutrina e obras Vandelli adotara no seu curso de Philosophia Natural na Universidade de Coimbra 5 . O escrito “Viagens filosóficas ou Dissertação sobre as impor-

tantes regras que o Filósofo Naturalista nas suas peregrinações deve principalmente observar” (1779) 6 , destinava-se a apoiar os discípulos queVandelli projetava enviar ao Brasil em missão de exploração. Se bem que neste documento o Naturalista se referisse à necessidade de estudar a História da Terra, para poder compreender as expressões da Natureza, o texto é, na sua essência, um guia prático onde o autor enfatizou os aspetos que pudessem ajudar os seus discípulos a obter os melhores resultados (Figueirôa et al., 2007), orientando o seu olhar para o que era de mais importante observar e sublinhando a necessidade de registos permanentes, e de diários das observações realizadas (Carvalho, 1987; Kury, 2011).

5

A autoria da “Instructio Peregrinatoris” é frequentemente atribuída a Lineu, já que a sua influência era grande, e à época tal era assim considerado. 6 Ms. vermelho, 405, Academia das Ciências de Lisboa.


José Manuel Brandão 77

Em 1781, a Academia Real das Ciências de Lisboa publicou as “Breves instrucções aos correspondentes da

Academia das Sciencias de Lisboa sobre as remessas dos productos, e noticias pertencentes a Historia da Natureza, para formar hum Museu Nacional”, cuja

autoria se pode atribuir, com alguma segurança, a Vandelli (Brigola, 2003) (Fig. 1). Aqui se explicam os procedimentos a respeitar na recolha, acondicionamento e transporte dos exemplares, para que chegassem ao destino em boas condições, acompanhados de uma descrição, o mais exata possível de tudo o que parecesse “digno da attenção de um Filosofo”:

“Depois de notarem a longitude e latitude do lugar a respeito do Ceo, o seu clima, as suas dimensões, a sua situação a respeito dos pontos cardeaes do mundo, a sua figura, &c., passaráõ a coisas mais particulares. Em quanto aos montes, devem declarar, se ha muitos, se poucos; se alguns delles são promontorios, e vulcanos; qual he a altura de cada hum […] quaes as suas direcções, quaes as grossuras de seus bancos, e mais qualidades

interiores, e exteriores. Em quanto á natureza do terreno devem expor […] quaes os mineraes, que das suas entranhas se costumão, ou podem extrahir em maior abundancia; quaes finalmente são os usos, a que os habitantes do paiz applicão todos estes productos, e os que podem ter na Sociedade […] Em quanto á estructura interior do terreno, devem descrever as cavidades subterraneas, os crateres vulcanicos, os veios metallicos, as diversas camas de differentes especies de terras, &c.” (cap.º 4º). Nesse mesmo ano, os naturalistas do Museu Real a pedido do Ministro e Secretário de Estado dos Negócios da Marinha e Ultramar, Martinho de Melo e Castro (1716-1795), redigiam o “Methodo de

Recolher, Preparar, Remeter e Conservar os Productos Naturais. Segundo o plano que tem concebido, e publicado alguns Naturalistas, para uzo dos Curiozos que visitaõ os Certoins e Costas do Mar” 7 , destinado a

ensinar aos curiosos os meios de concorrerem para o Gabinete Nacional, no qual se fazia uma ampla explanação do modo de ocorrência, das propriedades e utilidade de muitos minerais e “minas” (rochas, minérios e pedras preciosas). Os procedimentos relativos aos materiais biológicos, dada a sua grande diversidade e elevada perecibilidade, ocupam a maior parte destes documentos, pois “Os

productos do reino mineral são os que menos cautelas requerem para que cheguem sem damno” (Breves instrucções, 1781, p. 33), elencando-se, quanto a estes,

apenas sugestões para a colheita e embalagem e a realização de amostragens abrangentes, tendo a conta as peculiaridades dos produtos encontrados e o seu possível caráter utilitário:

“As diversas especies de terra podem remetter-se em pequenos saccos differentes; mandando maior quantidade daquella, em que se sentir algum sabor salino, ou cheiro, ou outra propriedade, que a faça notavel, principalmente pelo uso, que póde ter nas Artes […] Das pedras, ou sejão de banco, ou vagas, devem mandar-se particularmente as que tiverem alguma raridade, ou pelos saes, que contenhão, ou pela sua côr, dureza, figura, transparencia, &c., como são os crystaes, agathas, marmores, congelações, amiantos, &c. As amostras de todo o genero de fossís, que puderem ajuntar-se […] todos os differentes metaes de todo o genero de petrificações, crystallizações, bitumes fossís, lavas, pyrites, &c. remettão os exemplares, que for possivel ajuntar” (ibid.).

Figura 1 – Página de rosto das “Breves Instruções” da Academia Real das Ciências.

7 Embora esteja assinado com “Os naturalistas” [do Museu Real da Ajuda], a autoria deste texto tem sido atribuída, a Alexandre Rodrigues Ferreira.


78 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

pedras calcareas: o massarico se em cinzas desfaz-se o schisto da terra humosa: o fuzil se petiscaó fogo as pedras arientas: huma pequena vela se inflamaó os bitumes. Fora da caixa indicada rezervaó-se os martelos, as Cunhas que tem diferentes uzos: a Lima destingue das falsas as pedras verdadeiramente preciosas” (Methodo, 1781).

Ambos os textos refletem claramente a influência da classificação lineana das produções naturais em Reinos e Classes, considerando os objetos geológicos divididos em “Pedras q’. são estéreis de Minas, e q’. xamão

simplesmente Pedras, as q’. contem ou Sais, ou Bitumes, ou Metais, e q’. xamão Minas; os Fosseis onde introduz Linneu os Concretos, Petrificaçoins, e Terras, as três classes do Reyno Mineral” (Methodo,

1781, p. 3).

“Fosseis: Entraõ aqui as concreçoins de que são agentes o fogo, a agoa, o ar. Nas q.’ produs o fogo he muito ordinaria a Pedra-pomes […] de q.’ todas as especies se encontraõ nos montes onde ha fogo subterrâneo[…] Com a agoa formaõ-se diversas incrustaçõins, Calcareas, ochraceas, sallinas, metallicas: mediante o ar tomaõ diversas figuras, nas abobedas humidas as Cascatas os Stalactites […] Debaixo da terra 800 palmos encontraõ-se em muitas viages Corais de todas as espécies […] tudo petrificado, a q.’ a Companhaõ vertebras, ossos, cornos, dentes, maxillas e partes solidas de animais terrestres e marinos. Em outras pedras estaõ figuradas pela natureza, plantas, folhas, ruinas, mapas, sendo mui estimadas as dendrites p.ª os anneis” (ibid.). Recomendava-se ainda a anotação da profundidade dos “veios” dos produtos minerais, a natureza do encaixante, e os usos que esses materiais tinham ou poderiam vir a ter. Igualmente se faziam, sugestões sobre a forma de remeter a amostragem recolhida para que fosse preservada a integridade dos exemplares e respetiva informação complementar.

“Todos estes exemplares de qualquer dos tresgeneros, de terras, pedras e fossís, devem remetter-se em caixões separados, podendo ser, para evitar confusão; e embrulhados á parte com numeros diferentes […] Accommodar-se-hão nas caixas, ou bocetas de modo, que o movimento do transporte lhes não cause algum damno; e se observaráõ as mais cautelas necessarias, para que a humidade os não prejudique (Breves instrucções, p. 34)”. As recomendações de viagem incluíam também indicações sobre os equipamentos e produtos necessários que, no caso da Geologia, se resumiam praticamente a martelos de diferentes pesos e tamanhos, facas, limas, vidros e caixas para acondicionamento das amostras.

“A Caixa Mineralogica encerra os Instrumentos precizos ao recolhimento das Pedras, Minas e Fosseis. A agoa forte examina a efervescencia das

As semelhanças entre as “Breves instrucções e o Methodo” sugerem uma colaboração próxima entre Vandelli e o corpo de naturalistas do Museu Real (Figueirôa et al., 2007), não devendo, porém, negligenciar-se a possibilidade do segundo texto poder corresponder, como sugerem Pereira e Cruz (2009) a uma nova versão das “Breves Instrucções”, mais completa, que não chegou a ser publicada. Após a partida dos naturalistas para as viagens ao Brasil e África em 1783, Vandelli, encarregou Agostinho Jozé Vidigal, seu aluno de História Natural em Coimbra, de redigir uma memória que veio a ser intitulada “Methodo de fazer observações e exames

necessários para o aumento da Historia Natural, com os meios de Preparar, conservar, e dispor nos Museos os diversos productos da Natureza" 8 que, na opinião

de Brigola (2003, p. 212), se apresenta mais como um exercício académico do que destinado à formação dos naturalistas ou à divulgação junto dos amadores e colaboradores benévolos. Paralelamente, José António de Sá (1756-1819), doutor em leis pela Universidade de Coimbra e sócio da Real Academia das Ciências, publicou o “Compendio de observações, que fórmam

o plano da viagem politica e philosophica que se deve fazer dentro da patria” 9 , parcialmente inspirado nas “Breves instruções” mas, como o nome indica,

orientado para a exploração do território continental, na presunção da existência de muitas riquezas ainda não conhecidas, nomeadamente nos produtos do subsolo de que o país carecia (Vaz, 2005). Nos anos noventa publicou-se em Inglaterra um extenso manual, amplamente divulgado, da autoria de John Coakley Lettson (1744-1815), “Thenaturalist's and traveller's companion” com instruções para a recolha e preservação de objectos de História Natural, e para a recolhas de elementos sobre o modo de vida e os conhecimentos humanos em geral, obra que terá sido certamente uma das referências do seu tempo, no que respeita às práticas naturalísticas. Referindo-se generalizadamente aos produtos dos três reinos da Natureza, este conjunto de textos estabelecia padrões de atuação dos naturalistas tendo em vista a otimização dos resultados das explorações (Pataca & Pinheiro, 2005; Pereira & Cruz, 2009). 8 9

Biblioteca Nacional de Lisboa. Cota MSS 8520. Officina de Francisco Borges de Sousa, 1783.


José Manuel Brandão 79

Os textos de oitocentos A mudança da corte portuguesa para o Brasil teve, entre outras consequências, o estabelecimento de museus na capital da colónia onde se dispusessem as coleções Reais, nomeadamente as de Mineralogia (s.l.), ramo da História natural que granjeara particular interesse de D. Leopoldina, futura imperatriz consorte do Brasil. A fim de enriquecer estas coleções com o produto de novas explorações, pouco antes da independência, surgiu um novo “manual” destinado aos naturalistas amadores. Intitulado “Instrucção para

os viajantes e empregados nas colonias sôbre a maneira de colligir, conservar, e remetter os objectos de História Natural” 10 (Fig. 2), compaginava a tradução

parcial das instruções de viagem publicadas pelo Jardim e Gabinete de História Natural de Paris, com excertos das “Breves instrucções”.

Este texto revela já outra postura científica ao afirmar que “A Geologia, que em outro tempo se-

achava no districto da imaginação, tomou a marcha das sciencias exactas” (p. 37); contudo, estava-se ainda muito longe de conhecer os espaços fora da Europa, onde era imperioso aplicar a arte e o saber dos naturalistas: “os factos necessarios para fixar as

nossas idéias não podem ser recolhidos senão por viajantes instruidos, e dados a este genero de Estudos”.

No entanto, acautelava-se, à semelhança dos documentos anteriores, uma ampla janela de participação às pessoas que não eram dadas ao estudo da História Natural.

“É facil aos que visitão os paizes remotos, principalmente além dos Tropicos, subministrarnos noções importantes, e enviar-nos produções, cujo exame por si só poderá alumiar-nos, e fornecer informações sôbre a natureza do sólo dos diversos Paizes, e por consequência sôbre a disposição geral dos mineraes, que cobrem a superfície do globo. Sobre todas as Costas, em todas as Ilhas aonde chegue um Navio, as pessoas, que saltão em terra, poderáõ sem muito trabalho alcançar-nos objectos, que não sendo em si d'algum preço, seráõ todavia instructivos, e interessantes por simples notas que os-acompanhem” (ibid.). Esta obra, além de recomendar particulares cuidados nas recolhas de forma a manter a paragénese e a integridade das amostras, incorporou, do original francês, novos conhecimentos teóricos sobre o modo de ocorrência e a geometria dos cristais, e sobre as “minas metálicas”, certamente inspirados nos trabalhos dos mineralogistas e cristalógrafos Romé de l’Isle (1736-1790) e René Haüy (1743-1822).

Figura 2 – Página de rosto das “Breves Instrucções” publicadas no Brasil.

10

Imprensa Régia. Rio de Janeiro, 1818.

“Os Mineraes podem encontrar-se ja em formas regulares e geometricas, caso em que se-lhes-dá o nome de cristaes; ja em massas, mais ou menos irregulares. Entre os cristaes ha alguns de tal modo situados, que se-podem, sem se-estragarem, separar da sua matriz ou da materia, que ossustenta ou os-envolve. Outros compõe grupos sôbre a matriz; outros finalmente estão como engastados no seu interior. Procurar-se-hão, quanto for possivel, peças nestes tres estados: e a respeito de cristaes, enterrados no interior da materia, arrancar-se-hão, em roda, partes d’ésta materia de 3 ou 4 polegadas de grossura, de maneira, que se-possão observar os diversos Mineraes que acompanhão os cristaes. Destacar-se-hão igualmente porções das massas compostas de agulhas, de fibras, ou granulosas, ou compactas,


80 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

escolhendo-as em estado de frescura, e isentas das alterações, que succedem, principalmente naquellas que estão á superfície. [Nas] Minas metallicas […] observaráõ se ellas são em camadas parallelas ás da materia que as-cerca, ou situadas em fendas chamadas filons que cortão éstas camadas. Quando se-destacarem pedaços d’éstas Minas, deve cuidar-se em conservar á roda do metal principal porções, ou d'outros metaes que Ihes-estejão unidos, ou de pedras que muitas vezes os-accompanhão, principalmente quando éstas são cristalisadas (ibid., p. 35-36). A “Instrução” chama também a atenção para o registo da posição relativa das amostras colhidas nas séries sedimentares, refletindo desta forma os avanços da estratigrafia e da paleontologia estratigráfica, decorrentes dos trabalhos de William Smith (17691839), Sowerby (1857-1822) e Brongniart (1770-1847).

“Se se-acharem terrenos com restos d’entes organisados, como ossos de animaes, conchas, impressões de peixes, ou de vegetaes, colher-se-hão com cuidado pedaços d'estes diferentes corpos, deixando-os envolvidos em uma porção da terra, ou da pedra, na qual elles se-achão engastados […] Quando se-vir um rochedo elevado no meio das aguas, ou no interior das terras, observar-se-ha se este rochedo é todo da mesma substancia, homogenea ou composta, ou se é formado de diversas camadas. No primeiro caso destacar-se-ha um fragmento; no segundo caso observar-se-ha a posição relativa das camadas, a sua inclinação, e espessura; e tirar-se-ha um pedaço de cada uma d'éstas camadas, pondo o mesmo signal sobre todos os pedaços que saírão da mesma montanha, e um numero particular sobre cada um delles, para indicar a ordem da sua superposição […] Áquelles pedaços se-deveria ajuntar um ligeiro desenho que indicasse a fórma da montanha, a grossura, e inclinação das camadas, e com isto se-faria um grande serviço” (Ibid, p. 37). Em 18 de Fevereiro de 1850 publicava-se, na folha oficial do Governo, uma circular do Ministério dos Negócios da Marinha e do Ultramar, solicitando aos Governadores-gerais das províncias ultramarinas a remessa de exemplares de História Natural para os museus e estabelecimentos de ensino da metrópole. Esta recomendação, ao mesmo tempo que reforçava anteriores disposições de idêntico teor mal sucedidas, satisfazia o pedido apresentado pela Congregação da Faculdade de Philosophia à Rainha D. Maria II, para envio, aos museus da Universidade de Coimbra, de coleções ultramarinas.

“E para que a uns e a outros não sirva de escusa a ignorancia dos preceitos da arte, para o acondicionamento e preparação de taes productos, a fim de que possam soffrer sem inconvenientes as mais longas e demoradas viagens […] o Conselho da Faculdade leva á presença de V. M. as instrucções necessárias […] redigidas por forma, que se tornem accessiveis a todas as intelligencias" (Carvalho, 1872, p. 119). Tendo em consideração o tipo de destinatários, os autores deste normativo não se furtaram a concretizar claramente os objetos do seu interesse, explicando que “os mineraes podem ser em pó, ou em fragmentos,

que facilmente se estorroam e desfazem como certas argilas (barros), alguns gessos etc.; ou podem ser christalisados (christaes) ou sem forma regular e duros (pedras), ou finalmente impressões ou pedaços de impressão, a que vulgarmente se chama petrificações de substancias animaes e vegetaes” (art.º 1.º, § 1.º). No que respeita à colheita e acondicionamento das amostras, o texto não difere substancialmente dos elaborados anos antes, pelos naturalistas do Museu Real, recomendando-se que os exemplares fossem embrulhados separadamente com as respetivas etiquetas (Fig. 3), resguardando melhor os mais sensíveis, prática sistematicamente repetida no tempo:

“Se forem em pó, ou de fácil desaggregação, devem metter-se em caixinhas de folha ou em vidros rolhados; e quando sejam substancias salinas, que attraiam a humidade do ar, deve, depois de rolhados nos vidros, cubrir-se a rocha com uma tripa molhada, que se ata bem em volta. [Os cristais] devem ser embrulhados em papel pardo, e depois em estopa, algodão em rama, ou musgo seco; e finalmente em outro papel. As concreções calcareas, stalactites, petrificações, fosseis etc., deverão ser empacotados do mesmo modo, e quando algum destes objectos seja delicado e quebradiço, convem separal-o de per si em uma caixinha de folha, ou de madeira […] Todos os exemplares se deverão meter em caixões onde os mais pesados serão colocados no fundo. É preciso atacal-os com musgo secco ou palha moida, de modo que nem se quebrem pelo aperto, nem fiquem desamparados, que joguem uns contra os outros nos caixões. Depois de bem pregadas as tampas é conveniente alcatroar as juntas das taboas para que não entre a humidade, e embrulhar os mesmos caixões em panno grosseiro“ (ibid., p. 121).


José Manuel Brandão 81

dum minerio de valor. É indispensável para estas excursões o cinzel, martelo de mineralogista, e martelo alvião para quebrar as rochas, louzas, etc., e procurar os fosseis […] Nos terrenos arenosos ou calcareos os fosseis procuram-se mais facil e proveitosamente com o auxilio do ancinho tridentado que revolve admiravelmente o solo (Sequeira, 1887, p. 124-125).

Figura 3 – Exemplar da coleção Sousa Torres (Timor, 1948. As amostras trazem, além da referência colada, etiquetas mais elucidativas embrulhadas conjuntamente com o exemplar. Acervo do MNHNC – Mineralogia e Geologia. Foto do A.

A vulgarização das ciências da Natureza desde o século XVIII -quando a procura e o colecionisno deste tipo de produtos se tornou praticamente uma moda, alimentada por circuitos próprios de comercialização – , ampliou-se com a introdução do estudo desta área do conhecimento no currículo do ensino secundário pela reforma de 1836, e com a “aula de História Natural” da Academia Real das Ciências e a abertura, em 1839, do Museu Nacional de Lisboa, onde as coleções de produtos biológicos e minerais ocupavam lugar de destaque. Esta apetência da sociedade erudita foi também sendo alimentada pela publicação pontual de algumas outras obras que circularam pela Europa e, em Portugal, pelo “Guia do Naturalista” do zoólogo nortenho Eduardo Sequeira (1861-1914), profusamente ilustrado, que registou duas edições sucessivas. Neste livro, o autor deteve-se particularmente sobre as técnicas de conservação de espécimes zoológicos e botânicos, descrevendo a forma de as obter, preparar e montar, dedicando ainda um curto, capítulo aos minerais (Fig. 4).

“O colleccionamento dos mineraes é fácil, se bem que de bastante trabalho. Os terrenos montanhosos são os mais proveitosos para estas colheitas; alli por toda a parte, encontramos, postos a nú, pelas torrentes ou convulsões do sólo, mineraes de varias especies; o mineralogista deve constantemente quebrar as pedras com que depara, não só para vêr se internamente encontra algum mineral precioso, mas também para ter fracturas frescas das rochas que quizer conservar […] Só com o tempo e pratica é que se aprende a conhecer onde se deve procurar tal ou tal mineral e qual é a pedra que de preferencia se deve quebrar na esperança

Figura 4 – Romboedros de calcite, proveniência desconhecida. Acervo do Museu da Academia das Ciências de Lisboa. Note-se o modo de montagem em voga no século XIX, sobre cartão grosso, também adotado no museu da Comissão Geológica e na Escola Politécnica. Foto do A.

No início do século XX assiste-se à publicação do “Handbook for field geologists” 11 , da autoria do americano Charles Willard Hayes (1859-1916) do U.S. Geological Survey, contendo diversas sugestões práticas de carácter descritivo para cada tipo de afloramento, para recolher amostras e referir, quer a litologia, quer a sua morfologia e estrutura. Amplamente divulgada entre a comunidade de cultores e profissionais da Geologia esta obra influenciou, nos anos seguintes, muitos trabalhos realizados nas Américas e na Europa.

11

John Wiley and Sons Inc., New York, 1909.


82 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

Na Comissão Geológica Dada a exiguidade do seu corpo científico, a Comissão Geológica do Reino criada em 1857, apoiouse fortemente no trabalho dos coletores, verdadeiros práticos da Geologia, que coadjuvavam os técnicos do serviço, trabalhando de forma autónoma ou acompanhando-os nas explorações geognósticas. Sem formação académica superior, os coletores eram industriados na recolha de amostras e na elaboração de esboços geológicos e, quando as condições meteorológicas não permitiam o trabalho de campo, ocupavam-se na preparação e organização das coleções, gradualmente incorporadas no museu da Comissão. Em ambas as situações seguiam um protocolo de trabalho relativo à manipulação das amostras formulado no regulamento interno específico que, no fundo, consubstanciava as principais práticas propaladas nas instruções referidas nos capítulos anteriores, quanto à colheita, etiquetagem e embalagem no campo, e quanto à sua preparação para estudo e arquivo. O despertar do interesse sobre o conhecimento científico das possessões portuguesas em África, motivado pela conjuntura política internacional, haveria de levar, na viragem do século, à oferta à Comissão Geológica, de largas dezenas de amostras com as quais seria constituído um significativo repositório colonial (Brandão, 2010). Parte dessas amostras serviria de base a alguns trabalhos de natureza estratigráfica de Paul Choffat (1849-1919) e do mineralogista da Comissão Vicente Souza-Brandão (1863-1916), sobre a geologia de Angola. A importância dos estudos que estas ofertas proporcionaram, incentivou Nery Delgado (18351908), diretor da Comissão, a escrever ao Ministério da Marinha e Ultramar pedindo apoio para a constituição de um Museu de Geologia Colonial no seio da Comissão, e no sentido de que o Ministério, através dos governadores das províncias ultramarinas, reforçasse os pedidos de envio de coleções desses territórios.

“O interesse que V. Exª, por mais de uma vez tem manifestado pelo estudo da geologia das nossas colonias, quer oferecendo a esta Commissão os exemplares de rochas e de fosseis que as autoridades locais enviam para a Direcção Geral ao digno cargo de V.Ex.ª quer ordenando a essas autoridades que procedam a investigações e colheitas de harmonia com as indicações sugeridas pela Commissão do Serviço Geologico anima-me a pedir a V. Ex.ª que se digne ordenar que se proceda na provincia de Angola ás seguintes explorações geologicas que se me afiguram de economica e pouco dificil execução […] basta escolher um [dos] morros em que as

bancadas estejam bem descobertas e fazer a colheita dos fosseis principiando de baixo para cima, designando as camadas por uma numeração seguida e separando em pequenos sacos os fosseis obtidos em cada uma d’elas. Ainda melhor seria se a colheita viesse acompanhada de um perfil esquematico“ (ofício de 17/12/1904). Ciente do valor que tinham as amostras chegadas à Comissão, Choffat apelou também ao reforço das contribuições benévolas, vindo mais tarde a redigir novas “Indicações” de viagem, publicadas e distribuídas pela comissão da especialidade da Sociedade de Geographia de Lisboa (1912), polo incontornável de dinamização da investigação científica do Ultramar.

“A todo o homem de boa vontade que tiver algumas qualidades d’observador é dado, não direi fazer conhecer a geologia da região que habita ou que percorre, mas ao menos de fornecer dados que podem ser uteis aos geólogos […] Basta para isso colher algumas amostras e juntar-lhes informações sobre o modo como appareceram [...] Estes dados estudados por especialistas fornecem indicações, para o conhecimento geral da geologia da região, e delles se podem ás vezes tirar também deduções uteis para a agricultura ou para a industria” (Choffat, 1912, p. 1). Nestas instruções, o autor recomendava que além da anotação cuidada dos locais de colheita, as etiquetas contivessem também o nome do coletor e a data, fornecendo ainda algumas pistas para a elaboração de pequenos “croquis” geológicos e desenho das estruturas observadas, que deveriam acompanhar as amostras. O texto reflete também o interesse e importância que Choffat consignava aos fósseis, particularmente os da Era Mesozóica:

“E’ unicamente pelos fosseis que se pode reconhecer a idade geologica dos terrenos sedimentares […] Os fosseis representam todas as classes dos reinos animal e vegetal, mas os mais frequentes são os busios, as conchas e os ouriços do mar […] É recomendado que se mande tanto a impressão em relevo como o molde do mesmo fóssil visto que geralmente um completa o outro […] A chuva e outros gentes atmosphericos destacam-n’os das rochas brandas, emquanto que é preciso destacal-os a martello quando são em rochas rijas, ou ainda melhor mandal’os parcialmente envolvidos na rocha para não partir as extremidades que geralmente tem grande influencia na determinação […] Os fosseis que provem d’um mesmo sitio e d’uma mesma bancada devem levar o mesmo numero,


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os de bancadas diferentes levam diferentes numeros, e na etiqueta indica-se a superposição das bancadas” (ibid., p. 4). O ilustre geólogo não se furtou também a incentivar a colheita de grande número de exemplares, por saber que só desta forma se conseguiria não apenas um maior rigor nas determinações específicas, como também, eventualmente, a descoberta de novas formas (Fig. 5).

“Não se deve considerar como inútil colligir um certo numero de exemplares de fosseis do mesmo aspecto, porque só quem está muito acostumado a este estudo é que pode distinguir as differenças entre espécies visinhas, e tambem porque cada exemplar tendo os seus defeitos, só com um numero maior d’elles é que se pode chegar ao conhecimento da verdadeira forma que tinha a concha antes de ser fossilizada” (ibid.).

Figura 5 – Tema e variações: Museu Municipal de Porto de Mós. Foto do A.

No fundo, esta sugestão pode considerar-se próxima da atual prática que aponta para uma recoleção o mais ampla possível, incluindo não apenas fósseis bem preservados, mas também amostragens significativas de todos os outros, mesmo que incompletos, camada por camada e sem selecionar nenhum estrato determinado das formações; deste modo reúne-se uma documentação mais realista que permite a realização de estudos quantitativos, biostratigráficos, e tecer considerações sobre variações de fácies, mudanças climáticas, associações faunísticas e seu significado paleobiogeográfico e paleoclimático, de fauna etc., trabalhos que hoje se podem ensaiar, em parte, sobre recolhas históricas provenientes de locais onde as colheitas já não são possíveis.

Considerações finais As instruções de viagem foram, entre os séculos XVIII e XIX, uma ferramenta essencial para a atividade dos naturalistas profissionais e amadores e para os colaboradores eventuais dos museus. De certa forma, ainda hoje se encontram conteúdos análogos nos diversos “guias práticos” para os entusiastas da Natureza, embora noutra dimensão balizada pelos paradigmas conservacionista e ambiental. Respeitando, sobretudo a detalhes sobre a localização, posição estrutural, morfologia, preparação, estado e número de peças a recolher, as “instruções” permitiram “padronizar” as atividades de campo e laboratório fundamentais à preservação da


84 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

integridade física e documental dos exemplares a incorporar nas coleções constituídas com o erário público (e privadas), com finalidades de estudo, ensino e recreação. Embora atualmente se sigam também “instruções” (ou protocolos) particulares para colheitas de material geológico com finalidades específicas como por exemplo magnetismo, datação isotópica, composição isotópica, estruturas etc., um olhar diagonal sobre o conjunto de textos referidos e sobre as recomendações que os autores contemporâneos continuam a fazer sobre a colheita, acondicionamento e preparação deste tipo de amostras, permite concluir que, decorridos cerca de 200 anos sobre os textos mais antigos, não houve praticamente inovação nas metodologias, mantendo-se a sua substância praticamente inalterada ao longo do tempo. Assim, à luz dos atuais conceitos organizacionais e linguísticos, pode dizer-se que as “instruções de viagem” configuram um conjunto de “boas práticas” que, replicando-se e adaptando atividades, processos e orientações comprovados e utilizados com sucesso noutras momentos e organizações, visavam o mesmo objetivo: garantir a autenticidade e fiabilidade dos exemplares ou, por outras palavras garantir, ou incrementar, o seu valor cultural e científico. Sublinhe-se ainda que estes textos, pelosconceitos teóricos incluídos, ou na subtileza das atividades sugeridas, espelham o estado da arte em cada uma das épocas, sendo por isso de grande interesse enquanto documentos para a história da História Natural em geral e das Ciências Geológicas em particular. Agradecimentos O autor expressa os seus agradecimentos ao Prof. Doutor Pedro Callapez (Universidade de Coimbra) a leitura do texto original e as sugestões feitas que contribuíram para melhorar o texto, bem como ao Museu Bocage (MNHNC, Universidade de Lisboa) as facilidades concedidas no acesso ao manuscrito consultado.

Fontes e bibliografia

Manuscritas Delgado, N. (1904) – Ofício dirigido ao Diretor Geral do Ultramar solicitando a realização de novas colheitas e fornecendo instruções de procedimento, 17/12/1904. Livro de correspondência Administrativa, p. 915v-917v, AHGM, LNEG.

Methodo de Recolher, Preparar, Remeter, e Conservar os Productos Naturais: Segundo o plano que tem concebido e publicado alguns Naturalistas para ouzo dos curiosos que visitaõ os Certoins e Costas do Mar. Lisboa, Anno de 1781.AHMB-RES 18, Arquivo Histórico Museu Bocage, MNHNC, Universidade de Lisboa.

Impressas Brandão, J. M. (2010) – O “Museu de Geologia Colonial" das Comissões Geológicas de Portugal: contexto e memória. Revista Brasileira de História da Ciência, 3(2): 184-199.

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Geologia. Indicações sobre o modo de coligir amostras geologicas. Lisboa. Sociedade de

Geographia. 8 p. Figueirôa, S., Silva, C.&Pataca, E. (2007) – Investigating the colonies: native geological travellers in the Portuguese Empire in the late eighteenth and early nineteenth centuries. In: P. W. Jackson (ed.). Four centuries of

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Figueirôa, S., Silva, C. & Pataca, E.(2004) – Aspectos geológicos das viagens filosóficas pelo território brasileiro na transição do século XVIII para o século XIX. História, Ciências, Saude – Manguinhos, 11(3):713-29.

Instrucçáo para os viajantes e empregados nas colónias sôbre a maneira de colher, conservar, e remetter os objectos de historia natural, arranjada pela administraçaõ do R. Museu de Historia Natural de Paris. Traduzida por ordem de Sua Magestade Fidelissima, expedida pelo Excellentissimo Ministro e Secretario de Estado dos Negócios do Reino, do


José Manuel Brandão 85

originar francez impresso em 1818. Rio de Janeiro: Na Impressão Regia, 1819. 77 p. Jackson, P. W. (2007) – Global peregrinations: four centuries of geological travel. In: P. W. Jackson (ed.) Four centuries of Geological Travel: The

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Cientifica : Os museus e as Ciências Naturais no seculo XIX. S. Paulo. HUCITEC, 369 p.

Pataca, E. & Pinheiro, R. (2005) – Instruções de viagem para a investigação científica do território brasileiro. Revista Brasileira de História da Ciência, Rio de Janeiro, 3(1): 58-79. Pereira, M. & Cruz, A. L. (2009) – O viajante instruído: Os manuais portugueses do iluminismo sobre métodos de recolher, preparar, remeter e conservar produtos naturais. In: Santos, A.C.A.; Doré, A., (org.). Temas setecentistas; Governos e Populações no Império Português. Curitiba: UFPR/SCHLA, 241-252. Sequeira, E. (1887) – Guia do Naturalista, colleccionador, preparador e conservador. Porto. Livraria Cruz Coutinho, Editora, 128 p. Vaz, F. (2005) – O grande livro da Natureza nos textos e viagens filosóficas de José António de Sá. In: Nunes, M. F. & Cunha N. (coord.), Imagens da Ciência em Portugal, séc. XVIII-XX. Lisboa. Caleidoscópio, 3-21.


Instruções aos Autores 89

GEONOVAS INSTRUÇÕES AOS AUTORES

A – Estatuto editorial da GEONOVAS GEONOVAS é a revista anual publicada pela APG – Associação Portuguesa de Geólogos, publicada desde 1981, é o principal agente de comunicação com os sócios e edita artigos originais de investigação científica e de divulgação no âmbito da geologia. A revista poderá publicar artigos científicos originais, artigos de divulgação, artigos de autores especialmente convidados que desenvolvam temas no âmbito acima referido ou, ainda, notícias de carácter informativo com interesse para a Comunidade Geocientífica. B – Informação geral Os autores devem seguir as normas aqui estabelecidas e publicadas no final da revista. A submissão de artigos à GEONOVAS implica a aceitação destas normas. Cada artigo será avaliado por um dos membros da Comissão Editorial e por dois revisores anónimos, podendo ser recusada a sua publicação. Os nomes dos revisores não anónimos e respectiva instituição poderão ser incluídos nos agradecimentos dos respectivos artigos, caso autores e revisores estejam de acordo. O cojunto dos revisores de cada número da revista constituem a respectiva Comissão Científica. Os artigos submetidos a publicação não podem ser enviados a outras revistas. C – Preparação do artigo O último número da revista GEONOVAS deve ser cônsultado para mais fácil preparação do artigo. Os manuscritos que não sigam as instruções que se seguem poderão ser reenviados aos autores para procederem às alterações necessárias. 1. Submissão

d) Tabelas enviadas à parte num Documento Word; e) Lista com três possíveis revisores para o artigo (Documento Word) com nomes, afiliações e contactos de e-mail. A comissão executiva não garante que qualquer dos nomes propostos seja escolhido para rever o artigo. Todos os ficheiros deverão ser submetidos com um nome razoável que indique claramente o que esse ficheiro contém e numa ordem sequencial lógica, como por exemplo: - título do trabalho.doc - Legendas.doc - Figura1.jpg - Figura2.jpg - Figura3.jpg - Tabelas.doc - Anexo1.tiff - Revisores.doc (Este exemplo é meramente ilustrativo). 2. Informação adicional

a) Os manuscritos deverão incluir numeração de páginas e linhas.

b) Os manuscritos deverão ser preparados usando um tipo de letra comum e tamanho adequado (exemplo Times 12 ou Arial 12) e dactilografados a dois espaços, coluna única, formato de papel A4.

c) Os artigos devem ser originais e compreender dados, interpretações ou sínteses não publicados previamente.

d) Os artigos e os resumos devem ser escritos em português, devendo ser sempre apresentado um resumo em inglês e em português. Os resumos na língua original do artigo não podem conter mais de 150 palavras.

Todos os artigos deverão ser submetidos pelo e-mail da APG (apgeologos@clix.pt). Todos os artigos submetidos deverão conter os seguintes ficheiros:

e) Todos os manuscritos deverão conter palavras-chave a

a) Manuscrito (Documento Word) que deverá incluir as

f) Os artigos recebidos pela Comissão Editorial serão revistos

seguintes partes: i) páginas iniciais com Título(s), Autor(es), Afiliação e Contactos, Título(s) curto(s), Resumo(s) e Palavras-Chave; ii) Texto principal; iii) Agradecimentos; iv) Bibliografia;

b) Legendas das Figuras e Tabelas (Documento Word); c) Figuras enviadas em ficheiros JPEG ou TIFF à parte com resolução de pelo menos 300 dpi (não inseridas no manuscrito);

seguir aos resumos. Tanto para o resumo em inglês como na língua original do manuscrito não poderão ter mais de 5 palavras-chave. pelo editor e por dois ou mais revisores científicos.

h) Para artigos em co-autoria, o manuscrito deverá mencionar o autor correspondente. Se a mesma não for providenciada, o autor que submeteu o artigo será considerado o autor correspondente. A submissão de artigos em co-autoria implica que o autor correspondente tem o acordo dos restantes autores para submeter e publicar o artigo.


90 Instruções aos Autores

3. Preparação do Manuscrito

a) A primeira página do manuscrito deverá conter o título do artigo em tamanho 16, o(s) nome(s) do(s) autor(es) em tamanho 12, a afiliação do(s) autor(es) com endereços institucionais, os telefones (ou faxes) e e-mails em tamanho 9, bem como a indicação a que autor deverá ser enviada a correspondência.

b) A segunda página deverá conter o(s) resumo(s) em português e em inglês seguido(s) de até cinco palavras-chave, em tamanho 10. Cada resumo deverá ser inteligível sem referência ao artigo e deverá ser uma compilação objectiva das informações e interpretações originais do artigo, e não apenas uma referência aos assuntos abordados.

c) O texto principal, em tamanho 12, deverá seguir-se e poderá ser dividido em secções.

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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Associação Portuguesa de Geólogos Associação Portuguesa de Geólogos APG APG Rua da Academia das Ciências, 19,19, 2º 2º Rua da Academia das Ciências, 19, 2º RuaRua da da Academia dasdas Ciências, 19, 2º Academia Ciências, Apartado 2109, 1103-301 Lisboa Apartado 2109, 1103-301 Lisboa Apartado 2109, 1103-301 Lisboa Apartado 2109, 1103-301 Lisboa Tel. / Fax 351351 213477695 Tel. / Fax Tel. 213477695 - 213477695 Fax 213424609 Tel. 213477695 - Fax 213424609 apgeologos@clix.pt apgeologos@clix.pt apgeologos@clix.pt apgeologos@clix.pt Comissão Directiva Comissão Directiva António Gomes Coelho António Gomes Coelho Comissão Directiva Comissão Directiva Luísa Borges Luísa Borges António Gomes Coelho (Presidente) António Gomes Coelho (Presidente) JosÊ Manuel Romão JosÊ Manuel Romão Luísa Borges (Vice-Presidente) Luísa Borges (Vice-Presidente) Víctor Manuel Ramos Correia Víctor Manuel Ramos Correia JosÊ Romão (Secretårio) JosÊ Romão (Secretårio) Maria Margarida Silva Maria Margarida Silva Víctor Manu el Ramos Correia Víctor Manuel Ramos Correia Carlos Almeida Carlos Almeida (Tesoureiro) (Tesoureiro) Mónica Sousa Mónica Sousa Amador (Vogal) Maria Silva (Vogal) Maria Filomena Carlos (Suplente) JorgeAlmeida Neves (Suplente) Mónica (SupCunha lente) (Suplente) PedroSousa Proença

ComissĂŁo Editorial ComissĂŁo Editorial ial ComissĂŁo Editor ComissĂŁo Editorial JoĂŁo Pais (FCT/UNL) JoĂŁo Pais (FCT/UNL) JoĂŁo PaisPais (FCT/UNL) JoĂŁo (FCT/UNL) RĂşben Dias (LNEG) RĂşben Dias (LNEG) RĂşben Dias (LNEG) RĂşben Dias (LNEG) ZĂŠlia Pereira (LNEG) ZĂŠlia Pereira (LNEG) ZĂŠlia Pereira (LNEG) ZĂŠlia Pereira (LNEG)

Execução grĂĄfica Execução grĂĄfica ImpressĂŁo ImpressĂŁo J.M.G. â&#x20AC;&#x201C; Art. Pap., Artes GrĂĄficas J.M.G. Art. Pap., Artes GrĂĄficas J.M.G. â&#x20AC;&#x201C; Art. Pap., Artes GrĂĄficas ee ee J.M.G. â&#x20AC;&#x201C;â&#x20AC;&#x201C;Art. Pap., Artes GrĂĄficas Publicidade, Lda Publicidade, Lda Publicidade, LdaLda Publicidade, Alameda dasdas Figueiras, 13,13, 3B3B Alameda das Figueiras, 13, 3B Alameda das Figueiras, 13, 3B Alameda Figueiras, 2665-501 Venda do do Pinheiro 2665-501 Venda doPinheiro Pinheiro 2665-501 Venda do Pinheiro 2665-501 Venda

Capa Capa C apa Capa Mina da Panasqueira e zona da Mina dadigital Panasqueira e com zona da Model o digital de de terreno Modelo terreno com da implantação Escombreira. da Escombreira. implantação da da geologia (extract o da da geologia (extracto Foto de de Paulo Ferraz Foto deMação Paulo Ferraz carta de Mação - 28A, 2000) carta - 28A, 2000) J. Romão, LNEG J. Romão, LNEG

DepĂłsito Legal DepĂłsito Legal DepĂłsito Legal DepĂłsito Legal 183140/02 183140/02 183140/02 183140/02 ISSN 0870-7375 ISSN 0870-7375 ISSN 0870-7375 ISSN 0870-7375 Tiragem Tiragem 400 exemplares 400 exemplares Tiragem Tiragem

Apoio Apoio Programa Fundo de de Apoio Ă Ă  Programa Fundo Apoio Comunidade CientĂ­fica â&#x20AC;&#x201C; FACC Comunidade CientĂ­fica â&#x20AC;&#x201C; FACC

1000 exemplares Periodicidade 1000 exemplares Periodicidade Anual Anual Periodicidade Periodicidade Anual Anual


Nº 26 · 2013 · ISSN 0870-7375 · ANUAL

ÍNDICE Pág. 01 Editorial António Gomes Coelho

Pág. 03 EUROGEOSOURCE – The new generation of EU mineral and energetic resources Web GIS Systems using cloud computing C. Fortes, H. Viegas, D. de Oliveira, A. Filipe, P. Almeida & S. Gruijters

Pág. 11 A prospeção mineira e a atividade do geólogo Paulo J. V. Ferraz

Pág. 15 Portuguese ornamental stones Jorge M. F. Carvalho, Cristina I. Carvalho, José V. Lisboa, António Casal Moura & Mário M. Leite

Pág. 23 Camada Seixinhos no interior do Túnel do Marão Vitor Santos, Carlos Coke & Pedro Olivença

Pág. 33 Variante de Santarém. Análise de estabilidade dos taludes da nova ligação ferroviária Emanuela Mira, Marie Rebouço & Tiago Midões

Pág. 47 Métodos geofísicos de exploração aplicados ao estudo da perigosidade sísmica João Carvalho & Ruben Pereira Dias

Pág. 55 Remediação in situ de solos e águas subterrâneas com uso de nanopartículas de ferro zero valente. Avaliação preliminar. Laura Caldeira, Celeste Jorge, Carlos Costa Almeida, Mário Abel Gonçalves, Fernando Barriga, Vitor Correia & Jorge Gonçalves

Pág. 67 Radão e saúde na região de Amarante (Norte de Portugal) L.Martins, M. E. P. Gomes, L. Neves & A. Pereira

Pág. 75 “Boas práticas” na colheita e remessa de producções mineraes

Prospecção, exploração, conservação

José Manuel Brandão

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Profile for Associação Portuguesa de Geólogos

Geonovas n.º 26  

Geonovas n.º 26  

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