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Nº 30 • 2017 • ISSN 0870-7375 • ANUAL

Pág. 1 Editorial José Manuel Correia Romão Pág. 3 20 Propostas para uma Política Geológica Nacional ao serviço dos cidadãos J. Romão, V. Correia, J. M. Castelo Branco, A. Pereira, M. Sousa, P. Carvalho M. Silva Pág. 11 Geohazards Into the Land-use Planning and Urban Development Policies. Spanish Experience and European Overview Rosa María Mateos Ruiz

REVISTA DA ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

ÍNDICE

GE NOVAS REVISTA DA ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Pág. 21 O radão como traçador natural gasoso: caso de estudo na região da Panasqueira (Covilhã, Portugal) Filipa Domingos, Alcides Pereira Pág. 29 Antropocénico: Época Nova ou Polémica Antiga? Carlos Marques da Silva Pág. 41 The Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017 Paul White Pág. 51 Rare Earth Elements (REE). What’s the hype in Europe all about? Daniel P. S. de Oliveira

Pág. 79 Migmatitos: características petrológicas e geoquímicas, formação e evolução Pereira, A.R., Pereira, M., Teixeira, M., Amaro, P., Bento dos Santos, T., Mata, J.

GE NOVAS

Pág. 63 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal Augusto Filipe and Daniel P. S. de Oliveira

Pág. 87 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos Cristiana Faria, C. Leal Gomes

PROPOSTAS POLÍTICAS RECURSOS

Pág. 107 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca Eduardo Gonçalves

E RISCOS GEOLÓGICOS

Pág. 131 Estruturas geológicas presentes na parte terminal do vale do Tejo: identificação sismo-estratigráfica A. Vinhas, A. Rodrigues

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Nº 29 • 2016 • ISSN 0870-7375 • ANUAL


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Editorial A Comissão Diretiva da Associação Portuguesa de Geólogos aproveita a publicação da 30ª revista Geonovas para divulgar o documento que elaborou, com a participação de inúmeros geólogos, intitulado “20 propostas para uma Política Geológica Nacional ao serviço dos cidadãos”. O presente documento foi entregue, pessoalmente, em reuniões efetuadas com os Secretários de Estado da Energia, da Educação e do Ordenamento do Território e da Conservação da Natureza, do atual Governo. As propostas políticas apresentadas ao Governo pretendem relevar a importância das Ciências da Terra em todos os sectores de atividade económica (energia, recursos minerais e hidrogeológicos, infraestruturas e edificações, entre outros) e equacionar medidas para a resolução de situações concretas. O saber geológico é ainda relevante para compreender os processos associados ao funcionamento dos sistemas ambientais e, assim, contribuir para a minimização dos riscos associados à geodinâmica interna e externa para os seres humanos. De facto, as Ciências da Terra proporcionam, na maioria das vezes, consideráveis benefícios económicos, ambientais e, na maioria das vezes, sociais. Assim, a consequência do incremento de conhecimento geológico terá um retorno altamente rentável. Atualmente é cada vez mais claro que campos petrolíferos, jazigos e as suas estruturas geológicas associadas, constituem objetos geológicos que são tratados como questões políticas. De facto, a história geológica de algumas bacias, como por exemplo a do mar de Barents, condiciona as relações entre países e são as primeiras responsáveis por estratégias geopolíticas diferenciadas dos estados. O recurso água é, também, uma fonte de conflitos entre nações, nomeadamente na África do Norte e do Sul, no Médio Oriente, na América Central, entre outras regiões. Atendendo aos aspetos focados é cada vez mais evidente a forte relação que existe, à escala global e regional, entre a geologia e a política. De facto, as Ciências da Terra traçam e condicionam a definição de estratégias políticas que tem implicações no futuro. O referido documento, que integra as propostas geológicas de natureza política, não está encerrado de maneira nenhuma, estando aberto a contributos para que o mesmo seja aprimorado e, até, aprofundado. Este documento, atualizado, poderá ser um contributo importante para as propostas políticas nacionais que irão ser sufragadas nas próximas eleições gerais. Assim, pretendemos enviá-lo aos partidos políticos para análise e avaliação, de forma a potenciar a sua inclusão nos respetivos programas eleitorais. Nestas circunstâncias, a Comissão Diretiva da APG incentiva, com entusiasmo, a participação de todos os geólogos na melhoria deste documento sobre a política geológica nacional. Assim, esperamos pelas vossas sugestões sobre conteúdos temáticos de natureza geológica que aqui tenham enquadramento. A revista Geonovas continua a crescer, quer pelo lado da oferta de artigos pela comunidade geocientífica, quer na sua procura, que é bem evidente pelo número de leituras, impressões e partilhas contabilizadas1 e pelo interesse internacional, em particular dos países lusófonos. Para que a Geonovas tenha, cada vez mais, impacto nacional e internacional, estão a ser desenvolvidos esforços para aumentar a base de dados bibliográficos onde está indexada. Atualmente, a Geonovas encontra-se na base de dados, designada por Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América Latina (LATINDEX), tendo-se iniciado o processo da sua indexação às bases de dados Scientific Electronic Library Online (SciELO) e Directory of Open Access Journals (DOAJ). Pretende-se ainda reorganizar a sua Comissão Editorial, de forma a que seja ainda mais multidisciplinar e permita que a Geonovas continue a garantir a qualidade dos artigos publicados. A proposta da Comissão Diretiva da APG, efetuada no ano antecedente, para a elaboração de um número especial da Geonovas dedicado à profissão de geólogo mantém-se e perspetiva-se que possa ser concluída no ano de 2018. Assim, apela-se aos colegas convidados para a elaboração de capítulos que façam um esforço para a sua finalização. Muito obrigado.

José Manuel Correia Romão Presidente da Associação Portuguesa de Geólogos

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A totalidade das versões digitais da revista Geonovas alcançou 157 548 impressões, 15 640 leituras e 88 partilhas até ao dia 31 de outubro de 2017.


GEonovAs n.º

AssoCiAção PortuGuEsA DE GEóloGos

30: 03 a 09, 2017 3

20 Propostas para uma Política Geológica Nacional ao serviço dos cidadãos J. Romão1, V. Correia1,2, J. M. Castelo Branco1, A. Pereira1, M. Sousa1, P. Carvalho1 & M. Silva1 1

Comissão Diretiva da Associação Portuguesa de Geólogos 2

Presidente da Federação Europeia de Geólogos

A Geologia e os Cidadãos A geologia é a ciência que estuda a terra; que descreve e interpreta a composição, a estrutura e a dinâmica atual do nosso planeta. Por isso, o conhecimento geológico é um fator fundamental para o desenvolvimento económico, social e cultural dos povos. no século XXi a geologia e os geocientistas oferecem uma contribuição indispensável para os seguintes aspetos do desenvolvimento societal: • Abastecimento e gestão de água para consumo humano; • Abastecimento de energia, quer proveniente de hidrocarbonetos quer de fontes renováveis, como o calor do planeta; • Abastecimento de matérias-primas minerais para a indústria; • Gestão e manutenção da fertilidade dos solos agrícolas; • Adaptação e resposta às alterações climáticas; • ordenamento e planificação do uso do solo; • Captação e armazenamento de gases com efeito de estufa; • Planificação, desenho e construção de obras públicas e civis. Porém, a geologia só alcança ampla atenção mediática quando ocorre a perda de vidas e a destruição de bens e infraestruturas provocados por processos geológicos ativos, tais como: • Erupções vulcânicas e sismos (consequências da ação da geodinâmica interna), aos quais se encontram muitas vezes associados tsunamis; • Desabamentos, escorregamentos, erosão da orla costeira ou inundações, associados à geodinâmica externa.

neste contexto, o desenvolvimento e a implementação proactiva de iniciativas relacionadas com a geologia cria um amplo espaço para ganhos sociais, ambientais e económicos para Portugal. Pelas razões enunciadas, a Associação Portuguesa de Geólogos elaborou este documento, que sumariza ações organizadas por temas/áreas de intervenção, suscetíveis de traduzir o conhecimento geológico em políticas que assegurem benefícios para o país e para os cidadãos. Economia Energia Apesar da necessidade consensual de reforçar a presença de energias renováveis no mix energético nacional, os hidrocarbonetos mantêm ainda uma grande relevância na produção de energia no nosso país, pelo que importa aferir cuidadosamente a possibilidade de extrair gás natural e petróleo no território nacional, reduzindo assim a nossa dependência energética do exterior. A aferição do potencial energético de Portugal passa ainda pela quantificação dos recursos de urânio e de fontes de energia limpa, como os hidratos de metano já identificados na plataforma continental Portuguesa. no que respeita às energias renováveis, Portugal possui um grande potencial geotérmico, suscetível de aproveitamento durante centenas de milhões de anos. nesse sentido, apresentam-se as seguintes propostas: 1. Pacto Legislativo da Energia A APG defende a investigação e prospeção dos recursos naturais do nosso país, nomeadamente de hidrocarbonetos. De forma a atrair


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empresas de exploração de petróleo e gás natural importa assegurar a estabilidade legislativa e fiscal desta atividade, pelo que se propõe a realização de um Pacto legislativo, com todos os grupos políticos e os parceiros sociais, relativo à prospeção e exploração de hidrocarbonetos em Portugal, sinalizando assim o apoio político a esta atividade. 2. Determinação dos recursos e reservas de urânio Apesar de não existir no nosso país nenhuma central nuclear, Portugal possui um grande potencial para a exploração de urânio, elemento do qual depende mais de metade da produção de eletricidade na Europa. sendo simples presença de urânio já é uma fonte de radiação, importa desmistificar a exploração do urânio em Portugal e potenciar o aproveitamento deste recurso, para o qual existe um vasto mercado que valoriza muito a fiabilidade do respetivo fornecimento. 3. Regulação do uso da fracturação hidráulica no contexto da autossuficiência energética e da necessidade de produzir energias mais limpas, como o gás natural, importa aferir o potencial nacional para a produção de gás com recurso à fracturação hidráulica (fracking). importa também regular o uso desta técnica, para prevenir impactes negativos sobre pessoas, bens e meio ambiente, com base no princípio da precaução e da ação preventiva, nos termos do artigo 191.2 do tratado sobre o Funcionamento da união Europeia. 4. Aferição do potencial geotérmico nacional e elaboração de um Livro Branco sobre Geotermia A utilização de energia geotérmica superficial em Portugal é suportada pelo Decreto-lei 141/2010 de 31 de Dezembro (transposição da Diretiva 2009/28/CE) e pelo Decreto-lei 118/2013 de 20 de Agosto. É ainda reconhecida na estratégia portuguesa para a energia, inscrita no Plano nacional de Ação para as Energias renováveis, a necessidade do incremento da quota proveniente de fontes de energia renovável até 2020 (fixada pela Diretiva 2009/28/CE). Contudo, a estratégia portuguesa para a energia não considera a utilização plena do potencial dos recursos geotérmicos, que servem a climatização

de edifícios (troca de calor com o subsolo), o abastecimento de água quente e a produção de energia elétrica. importa, pois, reconhecer esse potencial e promover a valorização da geotermia, pelo que a APG está disponível para apoiar a Administração Geral do Estado na elaboração do livro Branco da Geotermia (geotermia profunda, geotermia superficial e sistemas estimulados), estabelecendo as bases técnicas para bem aproveitar o potencial geotérmico nacional. 5. Aferição dos recursos nacionais de hidratos de metano Em diversos locais da Plataforma Continental Portuguesa tem sido descoberta a ocorrência de estruturas geológicas que contêm hidratos de metano, nas últimas duas décadas, (1cm 3 de hidratos liberta por dissociação cerca de 160cm3 de gás natural). importa continuar e aprofundar as investigações na nossa plataforma para aferir o seu potencial para a produção e exploração de gás natural. É, ainda, importante desenvolver tecnologias de extração de gás a partir dos hidratos de metano, minimizando o impacte ambiental no fundo do mar, para que se possa explorar comercialmente. Recursos minerais A enorme dependência externa da união Europeia na obtenção de minerais considerados “estratégicos” alerta-nos para a necessidade de bem gerir os recursos minerais nacionais. neste sentido, é necessário que o Estado apoie e promova a prospeção de depósitos minerais, e que defina um modelo fiscal estável, transparente e simplificado, de forma a atrair investimento direto estrangeiro. Ao mesmo tempo, dado que muitos dos depósitos minerais nacionais são de pequena dimensão, importa fomentar modelos de associativismo que viabilizem as operações de beneficiação de minérios metálicos, e reavaliar os depósitos de rejeitados (-escombreiras, algumas com séculos de existência-) para aferir a viabilidade económica da sua exploração. no que diz respeito ao setor dos recursos Minerais, apresenta-se a seguinte proposta: 6. Política Mineira Nacional A política mineira nacional deverá incluir a execução de planos gerais de prospeção que


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tenham em conta objetivos específicos nacionais, tais como a definição dos minerais críticos para a indústria, um plano de investigação tecnológica mineira e a execução de matrizes de compatibilização de usos do solo. Este é um ponto crítico que urge considerar, para impedir a esterilização dos recursos minerais devido a lacunas no planeamento territorial. o regime de atribuição de concessões mineiras, pagamento de royalties e prestação de cauções deverá também ser revisto, a bem da transparência, estabilidade fiscal e beneficiação das comunidades afetadas por operações mineiras, visando a criação de clusters alargados que suportem o desenvolvimento local para além do término da atividade extrativa. Infraestruturas e edificações Muitas das alterações nos custos dos projetos de infraestruturas em Portugal são justificadas pelo desconhecimento do subsolo. A relevância da cartografia geológica é, neste contexto, muito significativa. As cartas geológicas constituem bancos de dados georreferenciados, interoperáveis e normalizados, de diferentes disciplinas e fazem apelo à digitalização e técnicas cada vez mais sofisticadas de modelização, nomeadamente para representação a 3D da estrutura subterrânea do território. investir neste conhecimento diminui muito os riscos de acréscimo de custo das obras, que afeta mais de 85% das grandes obras públicas realizadas em Portugal, com um impacto anual de centenas ou milhares de milhões de euros. importa igualmente modernizar o regulamento Geral de Edificações, de forma a integrar mais conhecimento geológico, minimizando riscos para a segurança de pessoas e bens, e maximizando o desempenho energético dos edifícios, incluindo no mix de opções a energia geotérmica de baixa entalpia. Assim, propõem-se as seguintes medidas: 7. Plano Cartográfico para o período 2016-2020 o laboratório nacional de Energia e Geologia é a instituição responsável pela cartografia geológica sistemática do país, realizada a várias escalas, e pela implementação e gestão das bases de dados dos recursos geomineiros, hidrogeológicos e geotérmicos. toda esta infor-

mação geológica se encontra alojada nos seus servidores e no seu GeoPortal, e está disponível para ser utilizada. Contudo, muita da cartografia está desatualizada, incompleta ou a escalas que não respondem às exigências de trabalho e planeamento locais. Atendendo à importância da cartografia geológica para o desenvolvimento sustentado do país, importa reforçar a capacidade desta instituição e priorizar a execução de cartografia às escalas 1:200 000 e 1:50 000, incluindo, ainda, a cartografia urbana à escala 1:10 000 e a cartografia geotécnica. 8. Reforma dos Documentos Básicos do Regulamento Geral das Edificações É fundamental estabelecer a obrigatoriedade da realização de Estudos Geotécnicos específicos para todo o tipo de edifícios, incluindo as vivendas unifamiliares. importa também aferir o potencial geotérmico em obras de construção e reabilitação de edifícios e introduzir os estudos da geotermia superficial no licenciamento das obras de construção e reabilitação de edifícios, como uma secção do relatório contendo informação geotécnica. 9. Obrigatoriedade de vistos para estudos geotécnicos na construção para garantir a segurança pública Para proteger os cidadãos de acidentes gerados pelo desconhecimento ou conhecimento insuficiente das condições de fundação de edifícios e estruturas construídas, propõe-se a obrigatoriedade da validação, por uma entidade independente, dos estudos e projetos geotécnicos para edificação. Ambiente Água A disponibilização de água em quantidade e com qualidade é fundamental para o desenvolvimento das sociedades. A água é hoje um recurso escasso, e as limitações à disponibilização de água em quantidade são cada vez maiores, devido ao crescimento do seu consumo para a produção agrícola e pecuária, e ampliadas no contexto das alterações climáticas. As limitações à disponibilização de água com qualidade decorrem a maioria das vezes da atividade antrópica,


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responsável pela degradação da qualidade das águas superficiais e subterrâneas, sendo suscetível de colocar em risco o abastecimento de águas para consumo humano. Existem regiões de Portugal que dependem já exclusivamente do abastecimento de águas subterrâneas para fazer face a períodos de seca, sendo previsível que essa necessidade se agrave, quer devido à extensão territorial da seca, quer devido ao aumento da duração dos períodos de seca. no que diz respeito ao setor da água, sugere-se a seguinte medida: 10. Plano de proteção das águas subterrâneas contra a contaminação e a sobre-exploração Para uma eficaz gestão das águas subterrâneas é necessário cartografar e monitorizar os fatores de pressão (potenciais fontes de poluição, níveis de extração, entre outros) dos sistemas aquíferos e promover a fiscalização dos perímetros de proteção consagrados na lei. importa ainda monitorizar (medir) a exploração de água a partir de furos de captação e estabelecer e implementar uma política tarifária que promova o aproveitamento racional da água e que impeça o desperdício. A definição da lei-Quadro para os solos contaminados deverá contemplar o sistema solo-água, e promover medidas de remediação de solos contaminados que tenham presente a necessidade de prevenir a contaminação das águas subterrâneas por meio da lixiviação dos contaminantes. Uso do solo A integração de conhecimento geológico no planeamento territorial é indispensável, não só para salvaguardar a exploração de recursos energéticos e minerais, mas para muitos outros fins, tais como a definição de perímetros de salvaguarda ambiental ou zonas non edificandi. nesse sentido, apresentam-se as seguintes propostas: 11. Criação do Observatório do Ordenamento Urbano Com a finalidade de apoiar a integração de dados geológicos nos Planos de ordenamento dos municípios, propõe-se a constituição de um observatório associado à Direção Geral do

ordenamento do território e ao laboratório nacional de Energia e Geologia que defina a situação de referência em termos de lacunas de planeamento e que apoie os municípios na adaptação e melhoria dos respetivos instrumentos de ordenamento. Destaque especial deverá ser dado à integração de dados relativos a riscos naturais no contexto das alterações climáticas (e.g. cheias e secas, recarga dos sistemas aquíferos e erosão), bem como de dados relativos à proteção dos recursos hídricos e minerais. 12. Elaboração de um Programa Nacional de Cartografia Geológico-Ambiental Com a crescente integração de áreas distintas do conhecimento e, a exemplo do que já sucede em outros países, há atualmente necessidade de produção de cartografia geoambiental, que recolha e sistematize os dados geoambientais disponíveis e que defina áreas de suscetibilidade ambiental e mapas de perigosidade e, consequentemente, de risco geoambiental. Este Plano deverá implementar instrumentos de compensação para expropriação e definir áreas/tipologias de risco que possam ser utilizados por companhias seguradoras de forma a corresponderem aos riscos reais. Adaptação às alterações climáticas e Proteção Civil os períodos de seca são cada vez mais frequentes, recorrentes e extremos. As projeções realizadas pelo Painel intergovernamental sobre “Mudanças Climáticas (iPCC)” preveem que as situações de seca irão aumentar no futuro próximo. Do mesmo modo, antecipa-se que as chuvas ocorram concentradas em períodos de tempo curto, com o correspondente impacte na solicitação das estruturas de armazenamento e escoamento de águas de superfície e na recarga dos sistemas aquíferos. neste contexto, importa otimizar a gestão das águas superficiais e subterrâneas. A gestão dos recursos hídricos subterrâneos e utilização conjunta dos mesmos com a água de superfície deve ser baseada no conhecimento da geometria dos aquíferos, das suas propriedades hidráulicas e hidroquímicas, da correta delimitação e caracterização das massas de águas subterrâneas, da sua proteção adequada e da sua relação com os ecossistemas e zonas húmidas, considerando ainda a respetiva dependência das variações climáticas.


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outra atividade relevante no contexto das alterações climáticas é a captura e armazenamento de Co2 em profundidade, para a qual Portugal possui estruturas geológicas com elevado potencial. Para responder aos desafios que esta temática impõe, propõem-se as seguintes estratégias: 13. Plano de adaptação às alterações climáticas o Plano de adaptação às alterações climáticas deverá incluir a produção de cartografia de risco de cheias e de suscetibilidade à escassez e excesso de água. Considerando que as inundações são, anualmente, o evento que provoca um maior número de perdas humanas e económicas, quer na Europa quer em Portugal, é necessário tomar medidas estruturais para a implementação efetiva da legislação existente, sob o princípio geral da adaptação do uso do solo de acordo com a cartografia de riscos. o Plano deverá fundamentar-se em cartografia hidrogeológica, relacionar-se com os Planos de Bacias Hidrográficas e aferir o estado e eficácia de estruturas para o controlo de inundações.

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15. Investigação e desenvolvimento de tecnologias para a captura e armazenamento de CO2 Portugal possui condições para a captura e armazenamento de Co2, aspeto que deveria ser devidamente ponderado, já que permitiria melhorar o desempenho ambiental e prolongar o ciclo de vida de centrais nacionais de produção de energia elétrica alimentadas a carvão e a gás natural. 16. Melhorar os mecanismos de resposta às catástrofes naturais As geociências possuem um papel de relevo nos processos de deteção e alerta precoce de sismos, inundações, movimentos de terra, erupções vulcânicas, tsunamis e riscos costeiros. Por isso, a eficácia dos sistemas de gestão de emergência poderá melhorar com a integração de protocolos de atuação que integrem os conhecimentos científicos das geociências e os recursos disponíveis através dos Centros de Coordenação operacional da Proteção Civil. 17. Estratégia de geoconservação

14. Plano de Ação para a prevenção dos efeitos de catástrofes naturais o Plano de Ação para a prevenção de catástrofes nacionais deverá considerar os riscos de cheia, de seca e sísmico. no que respeita aos primeiros (cheia e seca) este plano deverá compilar e integrar os estudos e as informações produzidos e mencionados já noutras ações propostas e articular esses estudos, tendo em conta a capacidade de resposta existente e as limitações/características de cada região ou local. no que respeita ao risco sísmico impõe-se a urgente atualização e melhoria da norma de Construção sismo-resistente, de forma a definir a perigosidade sísmica em função de dados de neotectónica. É fundamental realizar estudos de vulnerabilidade sísmica, nas regiões populosas com maior risco sísmico, assim como implementar um plano abrangente para prevenir as consequências de ações sísmicas no território português. É importante também implementar e disseminar, entre os técnicos regionais, municipais e na população em geral, orientações metodológicas para a prevenção dos efeitos dos sismos.

o Programa nacional da Política de ordenamento do território (PnPot), aprovado pela lei nº 58/2007, de 4 de setembro, previa definir e executar uma Estratégia nacional de Geoconservação, incluindo o levantamento do património geológico e mineiro, a sua classificação e conservação. A APG salienta que este objetivo ainda não foi alcançado. Para catalisar as ações de geoconservação propõe-se a integração do património geológico como fator (parte do património natural) a ser obrigatoriamente considerado na Avaliação de impacte Ambiental (AiA) de projetos sujeitos a AiA. Finalmente, torna-se premente uma regulamentação quanto às questões da coleta, comércio e colecionismo de amostras geológicas, provenientes do território nacional. Geologia para o futuro Educação um dos aspetos distintivos das geociências é o raciocínio. Para fazer face às limitações da modelação do passado geológico, e tendo em conta as singulari-


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dades e a complexidade dos eventos geológicos, as geociências combinam diferentes tipos de abordagens lógicas, tais como a avaliação por analogia, o método da hipótese ou o raciocínio indutivo. Algumas destas abordagens usam instrumentos das ciências experimentais, enquanto outras usam instrumentos mais típicos das humanidades. naturalmente esta combinação de técnicas não é exclusiva da geologia, mas é sem dúvida característica da geologia. Por isso, o raciocínio geológico está particularmente capacitado para enfrentar muitos dos problemas que se perfilam para o séc. XXi e importa, à semelhança de muitos outros países avançados, reforçar a presença das geociências nos curricula escolares. Assim, sugere-se: 18. Inclusão de ciências geológicas como matéria obrigatória no Ensino Propõe-se incluir mais conteúdo geológico obrigatório no Ensino secundário e nos Cursos de Ciências e tecnologias, já que cidadãos com mais conhecimentos asseguram uma relação sustentável com a base física do seu território e reforçam a perceção da importância de bem-gerir e preservar recursos naturais. isto não significa necessariamente a proposta de uma nova unidade curricular, mas sim a inclusão de cultura geológica em outras áreas do saber quer ao longo do ensino básico quer secundário, tais como geografia, ciências naturais, biologia, física ou química, entre outras. Investigação A investigação aplicada em geociências tem, pela diversidade de áreas de investigação correlacionadas e pelo seu valor intrínseco, um elevado potencial de retorno. Aliás, é por isso que muitos países detêm serviços Geológicos com orçamentos autossuficientes, porque as receitas obtidas na venda de conhecimento aplicado à geologia superam os investimentos iniciais e as despesas correntes. A reforma do sistema científico nacional e a dispersão de áreas complementares de aplicação das geociências por diferentes entidades (laboratório nacional de Energia e Geologia, Direção Geral de Geologia e Energia, Entidade nacional para o Mercado de Combustíveis, Estrutura de Missão para a Extensão da Plataforma Continental, laboratório nacional de Engenharia Civil, instituto Português do Mar e Atmosfera, Empresa de Desenvolvimento Mineiro, etc.) enfraquece a gestão dos ativos geológicos e diminui as vantagens de integração sinérgica das

diferentes áreas das geociências. importa, pois, corrigir esta fraqueza, de forma a melhor aproveitar as oportunidades associadas à boa gestão dos recursos geológicos. nesse sentido, propõe-se a seguinte medida: 19. Recuperação da instituição Serviços Geológicos de Portugal Portugal necessita de uma instituição geocientífica de referência com a identidade própria e funções de “Geological survey”. Esta entidade deverá liderar a investigação científica nos domínios das ciências geológicas e possuir capacidade de resposta às necessidades da sociedade. Estudos socioeconómicos e exemplos de vários países do mundo desenvolvido asseguram a viabilidade económica de um serviço Geológico de cariz público, sendo que este é essencial para a definição de políticas governamentais em domínios muito diversos. Esta nova entidade deverá agregar as competências na área das geociências que atualmente estão dispersas por diversos organismos estatais, nomeadamente no laboratório nacional de Energia e Geologia, em institutos Públicos, em Direções Gerais e até em empresas públicas. Profissionalismo A atividade profissional dos Geólogos é complexa e diversificada devido ao seu envolvimento num conjunto diverso de domínios na indústria (recursos minerais metálicos e não metálicos, recursos energéticos, recursos hidrogeológicos), na construção das grandes obras públicas, na consultoria e na prestação de serviços ao Estado e às empresas, envolvendo, necessariamente, questões de segurança e de defesa do interesse público. importa por isso assegurar a prática deontológica profissional, a bem dos interesses societais, e aferir e promover, interpares, a competência profissional e a utilização de melhores práticas. Para que se consiga alcançar estes objetivos, propõe-se a seguinte medida: 20. Constituição de uma Associação Pública Profissional de Geólogos os geólogos defendem a necessidade da criação de uma associação pública profissional, fundamentando esta aspiração em quatro pontos fundamentais: 1. A necessidade de uma regulação da profissão, visando definir os requisitos e as qualificações profissionais, o âmbito da profissão e os


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respetivos atos profissionais, no concerto das demais profissões; 2. A convicção de que a verificação do cumprimento de requisitos profissionais deve ser confiada aos próprios geólogos constituídos em associação pública profissional, os quais, face à atual complexidade da atividade profissional, estão melhor apetrechados para a realizar, compatibilizando a liberdade de acesso e de exercício da profissão e a ponderação do interesse público; 3. A necessidade de criar condições que permitam o reconhecimento das qualificações e requisitos profissionais em condições de reciprocidade com instituições homólogas estrangeiras, visando garantir o exercício da atividade profissional dos geólogos, tanto portugueses como estrangeiros, dentro e fora do espaço europeu; 4. A necessidade de dispor de um código de princípios deontológicos e de dispositivos jurídico-disciplinares adequados à regulação da profissão e à defesa da independência do julgamento profissional. A estreita relação entre a natureza da profissão e o interesse público emerge com clareza do breve enunciado de cinco das áreas paradigmáticas da intervenção profissional dos geólogos: 1. segurança e Proteção Civil: previsão, prevenção e minimização de desastres naturais visando a proteção da vida humana e a limitação de danos (e.g., identificação das falhas sísmicas e zonamento do perigo sísmico das regiões e dos sítios, monitorização da atividade vulcânica, controlo da erosão torrencial, da estabilidade das encostas e das arribas de praia ou adjacentes a outros espaços públicos); 2. Análise de riscos e economia das grandes obras: estudo das condições geológicas para

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o projeto e construção das grandes obras de engenharia e identificação dos riscos quer financeiros, quer relativos a falhas de desempenho induzidas por causas geológicas (a derrapagem do custo final das grandes obras é correntemente devida, ou atribuída, à falta ou à insuficiência dos estudos geológicos); 3. saúde Pública: prevenção dos riscos de contaminação dos solos e das águas subterrâneas, com base no estudo dos sistemas aquíferos, da sua vulnerabilidade e dos processos de propagação dos contaminantes; avaliação da contaminação dos solos e dos métodos de descontaminação; 4. Gestão dos recursos naturais: prospeção e avaliação dos recursos minerais (metálicos e não metálicos), dos recursos em energia (geotermia, petróleo e gás) e em espaço subterrâneo (armazenamentos subterrâneos de gás natural e de Co2, destino final de resíduos), conservação do património geológico e da geodiversidade; 5. reconhecimento dos fundos oceânicos da Plataforma Continental e da sua futura provável extensão, de grande valor económico e potencial base de um novo paradigma do desenvolvimento do país. Assim, justifica-se a criação da ordem dos Geólogos em nome do interesse público e da necessidade correlativa de autorregulação da profissão.

Agradecimentos A Comissão Diretiva da Associação Portuguesa de Geólogos agradece os contributos que os colegas José Martins de Carvalho, José Brilha, Carlos Almeida, Pedro Madureira, luís Martins e Jorge Carvalho nos fizeram chegar para a elaboração das referidas propostas.


GEOnOvAs n.º

AssOcIAçãO POrTUGUEsA dE GEólOGOs

30: 11 a 19, 2017 11

Geohazards Into the Land-use Planning and Urban Development Policies. Spanish Experience and European Overview Rosa María Mateos Ruiz1 1

Instituto Geológico y Minero de España. Urb. Alcázar del Genil, edificio Zulema Bajos. 18006 Granada, España E.mail: rm.mateos@igme.es

Abstract Damages and fatalities caused by geohazards have considerably increased in Europe during the last decades; urban pressure has led more people to live in flood plains, around seismically active areas and in zones prone to landslides. A lack of regulatory mechanisms in many countries to face geohazards within the ambit of urban planning, as well as poor land-use plans, have increased the risk and exacerbated the effects of natural disasters. Geohazards in Spain cause significant economic and social losses. Every year, nearly 25 people are killed while economic losses exceed 0.23% of GDP. Additionally, the indirect losses could be very important, in a country that lives from and for tourism. Geohazards are contemplated in the Spanish legislation within the ambits of the land regulations and the civil protection management, both in hands of the 17 autonomous communities of the country. The result is a large heterogeneity in approaches to geohazard mapping and different regional velocities about how to integrate efficiently Geoscience knowledge into the landuse and urban development policies. On a larger scale, Europe shows a similar situation to the Spanish one, with heterogeneous policies across borders and a lack of common methodological guides to elaborate geohazard maps. The present work reveals the need to stress a better integration of geohazards into land-use and urban planning across Europe by means of a legislative framework and homogenization of the national legislations. It is essential to understand that geohazards are an international problem that requires collaboration and mutual understanding guided by collective EU policy. Keywords: Europe, geohazards, land-use, Spain, urban planning. Resumo Os danos e as mortes causados por perigos geológicos (geohazards) aumentaram consideravelmente na Europa durante as últimas décadas; a pressão urbana levou mais pessoas a viver em planícies de inundação, em torno de áreas sismicamente ativas e em zonas propensas a deslizamentos de terra. A inexistência, em muitos países, de mecanismos regulatórios para enfrentar os perigos geológicos no âmbito do planeamento urbano, bem como dos planos de ordenamento do território, aumentaram o risco e agravaram os efeitos de desastres naturais. Os perigos geológicos em Espanha causaram perdas económicas e sociais significativas. Todos os anos, morrem quase 25 pessoas, enquanto as perdas económicas excedem 0,23% do PIB. Além disso, as perdas indiretas podem ser muito importantes, num país que vive de e para o turismo. Os perigos geológicos encontram-se refletidos na legislação espanhola, nomeadamente, nos regulamentos de ordenamento do território e na gestão da proteção civil, ambas nas mãos das 17 comunidades autónomas do país. O resultado é uma elevada heterogeneidade nas abordagens relativas ao mapeamento dos perigos geológicos e diferentes velocidades de desenvolvimento nas regiões, acerca de como integrar eficientemente o conhecimento das Geociências no uso da terra e nas políticas de desenvolvimento urbano. À escala maior, a Europa mostra uma situação semelhante à espanhola, com políticas heterogéneas entre as fronteiras dos países e a falta de guias metodológicos comuns para elaborar mapas de perigos geológicos. O presente trabalho revela a necessidade de enfatizar uma melhor integração de perigos geológicos no ordenamento do território e no planeamento urbano em toda a Europa por meio de um quadro legislativo comum e homogeneização das legislações nacionais. É essencial compreender que os perigos geológicos são um problema internacional que requer colaboração e compreensão mútua, guiada pela política coletiva da União Europeia. Palavras-chave: Europa, perigos geológicos, ordenamento do território, Espanha, planeamento urbano..


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1. Introduction recent escalation of urbanization, infrastructures development and the urban population throughout many European countries has considerably increased damages generated by geohazards (floods, earthquakes, landslides and others) during the last decades. spain is a good example of this, where geohazards have caused numerous fatalities and high economic losses in recent times. The lorca Earthquake in 2011, the submarine volcanic eruption in El Hierro (canary islands, 2011), the numerous landslides in the coastal fringe, and the recent floods occurred in the spanish Mediterranean region in december 2016, shows an unresolved problem about how to integrate efficiently Geoscience knowledge into the land-use and urban development policies. A recent work from the Earth Observation and Geohazards Expert Group (EOEG) of EuroGeosurveys (Mateos et al., 2017), based on an enquiry filled by 19 European countries, reveals a similar situation to the spanish one, with heterogeneous policies across borders and a lack of common methodological guides to elaborate the geohazard maps. In the present manuscript, we firstly analyze the spanish experience, the main geohazards affecting the country and the legal framework to face them, not only in the land use scope, but also in the emergency management one. In a second stage, the European overview is shown and a series of challenges and positive proposals are indicated for a better integration of geohazard risk management across Europe. This work was orally presented during the 40th Anniversary of the Association of Portuguese Geologists and the European Federation of Geologist meeting, held in lisbon in May 2016.

Aragonese Pyrenees (Biescas), where 87 people died on a campsite located in an area of active alluvial flooding. later tragic flooding took place in 1995 in Yebra and Almoguera (Guadalajara), with 11 fatalities; in Badajoz (1997), with 22 fatalities, and many other cases in the Mediterranean region and in the canary Islands. recently, in december 2016, heavy and continuous rains occurred in south and east spain (cádiz, Málaga, Almería, Murcia y valencia) triggering catastrophic floods with 8 fatalities. Figure 1 represents the map of fatalities caused by floodings during the past 25 years elaborated by díez-Herrero & García (2016). We can observe many “red spots” in the Mediterranean fringe, the canary and the Balearic islands, as well as in the Guadalquivir, Tajo and Ebro river basins. According to the data by the spanish Professional Association (IcOG, 1997), 1400 flooding red spots have been identified in the country´s network rivers. The spanish public administration is alerted to the need to establish adequate flood risk management to mitigate and minimize their consequences. Because of spain´s location in the western Mediterranean geological context, it experiences relatively frequent seismic activity (although not to the extent of some other European countries, such as Italy, Greece and Portugal). The distribution of seismic activity in spain is mostly concentrated in the s and sE (Andalusia, Murcia and valencia regions). The last destructive earthquake in spain took place

2. Geohazards in Spain and its management 2.1. Geohazards The most significant geohazard in spain, because of the extent of the damage caused, is flooding. The most destructive flooding in spain is of the flash flood type-transitory, momentary or discontinuous, caused by short periods of very heavy rainfall, typically found along the Mediterranean coastline and the canary Islands. According to díez-Herrero & García (2016), floods cause annually in spain 16 fatalities and economic losses are valued around €205 M, what represents the 0.1% of the spanish GdP. One of the major disaster occurred in 1996, in the

Figure 1 – Map of fatalities caused by floodings in spain during the past 25 years. Elaborated by díez-Herrero & García (2016). Figura 1 – Mapa das vítimas mortais causadas por inundações em Espanha nos últimos 25 anos. Elaborado por Díez-Herrero & García (2016).


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in May 2011, in the city of lorca (Murcia). With a magnitude of only 5.1 Mw, the earthquake was very shallow and caused 9 fatalities and severe damages to buildings and the cultural heritage of the city (Fig. 2). Many authors (capote & Martínez díaz, 2001; sanz de Galdeano et al, 1995) as well as the works carried out to draw-up the active faults map of the Iberian Peninsula (Fig. 2, lnEG & IGME, 2016), have reported the existence of numerous faults with the potential to generate earthquakes with magnitudes of 6.5 Mw. It was the case of the destructive earthquake occurred in Arenas del rey (Granada) in 1884, which caused 800 fatalities and over 2000 injures. The earthquake had an

Figure 2 – Active faults map of the Iberian Peninsula (lnEG & IGME, 2016) with the location of the lorca (Murcia) earthquake epicenter. This earthquake occurred in May 2011, it caused 9 fatalities and severe damages to the cultural heritage of the city (lower photography). Figura 2 – Mapa de falhas ativas da Península Ibérica (LNEG & IGME, 2016) com a localização do epicentro do sismo de Lorca (Múrcia). Este sismo ocorreu em maio de 2011, causando 9 vítimas mortais e danos graves no património cultural da cidade (fotografia inferior).

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estimated magnitude of 6.7 Mw (vidal sánchez, 2011) and it was related to the fault named “Alhama de Granada”, with 200 km in length. The canary Islands are the only part of spanish territory with currently active volcanoes. The historical record has registered 17 volcanic eruptions on the canaries; the latest one took place in 2011, in El Hierro, the westernmost island of the archipelago. It was a small submarine eruption (Fig. 3), but it caused a great social alarm on the island, and the evacuation of some localities near the eruption. It was the first time that the authorities activated the special Emergency Plan for volcanic Hazards in the canary Islands (PEvOlcA) with the support of a scientific committee for monitoring and evaluation the risk. landslides is the second significant geohazard in spain taking into account the significant damage caused by landslides to infrastructures, roads, dams and buildings. Of special importance are the frequent small landslides, which affect the transportation networks and have high repairing costs. spain is the second most mountainous country in Europe and 50% of its coastal fringe are cliffs. In recent years, the population density along spanish coastlines, where 50% of the population live and tourism is most intensive (75.3 million of visitors in 2016), has led to generalized disturbance of coastal lands. Over 30% of the spanish coastline has been developed resulting in a large number of landslides affecting resorts, dwellings, apartment blocks and infrastructures (Mateos et al., 2012; notti et al., 2015; Mateos et al., 2016). Figure 4 shows some significant examples. Geohazards in spain cause significant economic and social losses. Every year, nearly 25 people are killed while economic losses exceed 0.23% of GdP (Mateos, 2013). Indirect economic costs are not evaluated, but they can be very important. very few works have estimated indirect economic losses caused by geohazards. In 2008-2010, a combination of persistent precipitations and low temperature caused an unusual number of slope failures in Mallorca, and they produced a great impact on the regional economy of the island, which revolves exclusively around tourism. The interruption in tourist arrivals at some localities for several months, due to the cutting off the road (Fig. 5), led to the closure of restaurants, hotels and snack bars, with the consequent loss of jobs and profits. The total economic losses were valued at approximately €11 M, almost 50% of them corresponding to indirect losses (Mateos et al., 2013).


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Figure 3 – submarine volcanic eruption in El Hierro, the westernmost island of the canaries. The eruption started in October 2011 and caused a great social alarm during a few months as well as the evacuation of some localities (see the village of la restinga in the photography). Foto from PEvOlcA. Figura 3 – Erupção vulcânica submarina em El Hierro, a ilha mais ocidental das Canárias. A erupção começou em outubro de 2011, causando grande alarme social durante alguns meses, bem como a evacuação de algumas localidades (veja a vila de La Restinga na fotografia). Foto de PEVOLCA.

2.2. Geohazard management in Spain spain is not a federation, but a high-decentralized unitary state. There are 17 autonomous communities and 2 autonomous cities, which represent the first-level political and administrative division, created in accordance with the spanish constitution of 1978. land-use and civil protection planning in spain fall within the ambit of state decentralization and the transfer of powers to the country´s autonomous communities. On the other hand, town councils are responsible for urban planning but the final acceptance of the areas subject to urban development depends on the autonomous community decision. Geohazards are contemplated in the spanish legislation in two well-defined areas: 1) land and Urban rehabilitation Bill, approved by the real decree 7/2015 of 30 October 2015. For the first time, the land bill include the requirement to draw up natural-risk maps within the ambit of land-use planning. This is contemplated in the following articles:

– Article 21 – “Non-developable land is considered to be those with natural or technological risks, including flood or other serious accidents.” This means that those areas of the municipality identified as vulnerable to natural hazards, are considered no urban lands. – Artículo 22.1 – “The environmental sustainability report of the urban development planning have to include a map of natural risks of the area to be managed”. Based on this regulation, geohazard maps are incorporated in the environmental studies of the territory and they have to be finally approved by the corresponding autonomous community. These maps are elaborated by private companies an mainly developed by architects (in urban areas) or environmental experts (in no urban areas). They use to be susceptibility maps and, in most of the cases, only floodings are contemplated. The result is a large heterogeneity of mapping scales, methods and contents as well as a great confusion of concepts regarding susceptibility, vulnerability, hazard and


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Figure 4 – some significant damaging landslide cases in the spanish coastal fringe. A, Es cubells, Ibiza (2005); B, sa caixota, Ibiza (2009); c, cerro Gordo (Granada, 2016); d, Bunyola (Mallorca, 2013). Figura 4 – Alguns significativos casos de escorregamentos na faixa costeira espanhola. A) Es Cubells, Ibiza (2005); B) Sa Caixota, Ibiza (2009); C) Cerro Gordo (Granada, 2016); D) Bunyola (Maiorca, 2013).

Figure 5 – road cut off in some places of the main road of the Tramuntana range (Mallorca) during the spanning period 2008-2010. Both landslides produced a great impact on the regional economy of the island, which revolves exclusively around tourism. Figura 5 – Via cortada em alguns locais da estrada principal da Tramuntana (Maiorca) durante o período 2008-2010. Ambos os deslizamentos produziram um grande impacto na economia regional da ilha, que gira exclusivamente em torno do turismo.


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risk, which leads to a large heterogeneity in approaches to geohazard mapping. A great achievement to solve this was the initiative of the spanish Professional Association (IcOG) that in 2008 elaborated a methodological guideline to draw up risk maps of the natural hazards, including floods, landslides, land subsidence, expansive clays and others. This guide is not mandatory for the moment. 2)The Basic civil Protection regulation, approved by the royal decree 407/1992, of 24 April 1992. This bill establish the drafting of territorial emergency plans for each autonomous community, which constitute the organizational and administra tive framework for dealing with emergencies. In addition to these territorial plans, the Basic regulations also establish the possibility of producing special plans focusing on particularly significant hazards in each region. These special plans are an important development, since they must necessari ly involve in-depth knowledge and characterization of geohazards prior to the operational structure in the emergency state. These special plans are based on quite thorough scientific research, applying methodologies to study hazard and vulnerability. results are used for the spatial zoning of risk, usually at a reconnaissance scale. Although territorial plans have been approved by all the autonomous communities, special plans are emerging more slowly and gradually. Most of the regions have already approved special plans for flooding, but seismic hazard is only contemplated in very few regions (catalonia, Murcia, the Balearic islands) and landslides in no one. The canary islands have implemented the special Emergency Plan for volcanic Hazards, activated during the El Hierro eruption in 2011. As in the development of the land Bill, there is also a great heterogeneity in the geohazard maps elaborated for the special plans, without a common methodo lo gy and with a huge confusion of concepts regarding susceptibility, hazard, vulnerability and risk. In parallel, many national and regional spanish research centres have prepared documents and maps related to geohazards, and keeps an extensive collection of literature on this topic. nevertheless, much of this information is unknown by the land-use/urban/civil protection managers.

3. Geogazards in Europe and its management 3.1. European geohazards In many regions of Europe, geohazards are a major threat to society, costing lives, disrupting infrastructure and destroying livelihoods. A report of the European Environment Agency (2010), which collected data for the decade of 1998-2009, reveals that geohazards in Europe caused about 2050 fatalities for this period, and the direct average costs were evaluated to reach up to €13.7 billion every year. As in spain, floodings are the most widespread geohazard in Europe. In June 2013, extended floodings affected nine European-center countries, which caused the evacuation of 20.000 people and large economic losses of around €12 billion. In May 2014, devastating floods affected large parts of Bosnia & Herzegovina and caused economic losses equivalent to nearly 15% of the country´s GdP. recent studies (Jongman et al. 2014) predict an increasing tendency of total losses in Europe caused by flooding for the next 30 years, which might be twice the current economic values. Earthquakes in Europe are most common in the Mediterranean area, and specifically in its eastern part (Italy, Greece, and Turkey). Additionally, the southwestern areas offshore Portugal are defined as active shallow crustal regions, with the potential to generate earthquakes of high magnitude. The latest seismic event of significance in Europe was the series of earthquakes in central Italy since August 2016. Until now, they have caused almost 320 fatalities and the evacuation of thousands of people with very overspread damages in many regions. Figure 6 shows the state in which Amatrice (northern lazio) has remained after the devastating earthquake (6.2 Mw) on 24 August 2016. landslides are one of the most widespread geohazards in Europe, producing significant social and economic damages. The report of the European Environment Agency (2010) reveals that landslides in Europe caused (for the decade 1998-2009) about 312 fatalities, and direct average costs were evaluated to reach up to €48 billion. landslides are mostly concentrated in the mountainous areas and coastal cliffs, but many of them are strongly controlled by the presence of susceptible lithologies, such as argillaceous formations, and landslide can occur even in low-slope areas, and specifically in the river basins. A very significant example is the Hungarian riverbank of the danube, with numerous cases of


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Figure 6 – Amatrice (central Italy) before and after the devastating earthquake on 24 August 2016. © Photos BBc. Figura 6 – Amatrice (Itália central), antes e depois do devastador sismo que ocorreu em 24 de agosto de 2016. © Fotos BBC.

landslides affecting the soft sediments of glaciar origin (Kovács et al., 2015). A present study (Haque et al., 2016) reveals that in 27 European countries (including Turkey), during the 20 years period 1995-2014, 1370 deaths and 784 injuries were recorded from 476 deadly landslide events. rapid population growth in urban areas throughout many countries in Europe and extreme climatic scenarios can considerable increase the landslide risk in the near future. 3.2. Geohazards management in Europe in the framework of land-use and urban planning. The Earth Observation and Geohazard Expert Group (EOEG) from EuroGeosurveys carried out in 2016 a survey based enquiry regarding the integration of geohazards into urban and land-use planning in 19 European countries (Mateos et al., 2017). The questionnaire contained a list of 20 open and closed questions where the following topics are considered: (1) social impact of geohazards; (2) legal procedures; (3) Geohazards Mapping; (4) actors involved; (5) communication and awareness. results reveal heterogeneous policies across national borders and the verification that 17% of the countries have not yet implemented any legal measures to integrate geohazards into urban and land-use plans and half of the participating countries have no official methodological guides to construct geohazard maps. similar to spain, flood maps are the most commonly required information in most of the countries,

followed by the landslide maps. Again, there is a large heterogeneity of mapping scales and methods, not only for the different countries, but also in the same country. The later supervision of the maps is not mandatory in 61% of the countries for the purpose of the final acceptance of the urban/land-use plans and national Geological surveys are not involved in this revision stage in most of the countries. Additionally, there is a scarce knowledge about real social impacts of geohazards and resulting disasters in many of the countries, although they have a significant impact on their national economies. The public and political awareness increases considerably after the event, but later everyone forgets. Another relevant conclusion of the enquiry is that exists a vast scientific literature on geohazards completely unknown by the planners and conversely, the actual requirements of the planners are unfamiliar to geoexperts; there is a deep lack in the communication between scientist/geohazard experts and urban/land-use managers. 4. Conclusions: A Decalogue of future challenges and actions The overview showed in the present work stresses the need for future challenges and positive actions in a common European framework. In accordance with the Panel of Experts on natural Hazards and climate change of the European Federation of Geologists (2016) as well as the Earth Observation and Geohazards Expert Group (EOEG) of EuroGeosurveys (2017),


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the main actions could be summarized in the following decalogue: 1. A legislative framework and homogenization of the national legislations. It is essential to understand that geohazards are an international problem that requires collaboration and mutual understanding guided by collective EU policy; 2. To consider geohazards in the definition and design of the urban and land-use planning framework, spatial context, study goals, and project procedures management, ought to be mandatory in all the European countries; 3. Mutual guidelines, which adopt the principles applicable to the management of geohazards and explain the process to be followed in the production of hazard documentation; 4. To eliminate definitely concepts regarding susceptibility, vulnerability, hazard and risk which leads to a great confusion and a large heterogeneity in approaches to geohazard mapping; 5. To develop and install unified monitoring systems in areas at risk as major elements of disaster risk reduction and try to incorporate new concepts in mapping as active, potential and inactive areas; 6. The legal inclusion of geohazard experts as essential actors into the disaster risk policy. Experts in Geosciences have to participate in the main stages of the administrative procedure; 7. The communication between scientist/geohazard experts and urban/land-use managers has to be improved. We have to enhance the collaboration by means of national/European projects and formative programs from both directions; 8. develop detailed and homogeneous Geohazard inventories (annually updated), including economic losses (direct/indirect) and fatalities, between other data; 9. Geological Public research centers and Geological surveys have to implement transparency measures to facilitate open access to scientific data; 10. To raise the level of public and political geohazard awareness. Public education and awareness strategies have to be implemented at all levels in society: politicians and decision makers,

land-use planners, communities and and educational centers. Geological Associations and Geological surveys have the potential to play a key role in increasing the knowledge of geohazards in all sectors of society.

Acknowledgements My most affectionate thanks to the Portuguese Association of Geologists (APG) for the unforgettable days spent in lisbon during the APG 40th anniversary. special thanks to vitor correia, José romão and Mónica sousa for their kindness and friendliness.

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GEOnOvAS n.º

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30: 21 a 27, 2017 21

O radão como traçador natural gasoso: caso de estudo na região da Panasqueira (Covilhã, Portugal) Filipa Domingos1,2*, Alcides Pereira2 1

IMAR, Universidade de Coimbra, Coimbra, 3000-225, Portugal. 2CEMMPRE, Universidade de Coimbra, Coimbra, 3030-788, Portugal. *

Autor correspondente: lipa_domingos@hotmail.com

Resumo Em Portugal, a maioria dos depósitos minerais de W e Sn encontra-se direta ou indiretamente associada à presença de cúpulas graníticas, por vezes não aflorantes (ex. Panasqueira). Com o objetivo de avaliar a aptidão do radão como traçador de uma cúpula granítica foram efetuadas 94 medições da atividade de 222Rn em edifícios localizados na região da Panasqueira, no domínio da cúpula e fora deste, atendendo à informação geológica disponível. Os resultados das medições efetuadas foram analisados na presença/ausência da cúpula granítica, tendo sido verificado um aumento da média geométrica da atividade de 222Rn medida na presença da cúpula (124 Bq/m3) comparativamente à situação de ausência da mesma (75 Bq/m3). O aumento verificado poderá dever-se a uma maior capacidade de produção de 222Rn pelos metassedimentos no domínio da cúpula verificado em trabalhos anteriores. O radão poderá assim constituir um importante traçador da presença da cúpula granítica e/ou da mineralização de W-Sn. Palavras-chave: Radão em edifícios; traçador; Panasqueira; Complexo Xisto-Grauváquico. Abstract In Portugal, most W-Sn mineral deposits are either directly or indirectly related with the presence of granitic cupolas, often non-outcropping (ex. Panasqueira). Over 94 indoor radon measurements were carried in buildings located in the region of Panasqueira with the aim of evaluating the ability of radon as a tracer of a non-outcropping granitic dome. The results were evaluated under the presence/absence of the cupola in depth according to the geological information available and an increase of the geometric mean of the radon activity from 75 Bq/m3 in the absence of the cupola to 124 Bq/m3 in its presence was observed. This increase might be due to a higher radon production rate of the metasediments within the domain of the cupola, as reported in previous work. Radon may thus constitute an important tracer of the presence of the cupola and/or the W-Sn mineralization. Keywords: Indoor radon; tracer; Panasqueira; Schist-Greywacke Complex.

1. Introdução Atualmente reconhece-se que a maioria dos depósitos minerais localizados na superfície topográfica, ou próximo desta, terá sido já revelada, sendo necessário desenvolver técnicas que permitam reconhecer depósitos minerais profundos (e.g. McCarthy & Reimer, 1986). Os únicos indícios que poderão existir à superfície quanto à sua presença dizem respeito a elementos com elevada capacidade de migração, nomeadamente gases (Rosler et al., 1977). dado que virtualmente existem gases à

superfície sobre todos os depósitos minerais, o estudo do seu comportamento poderá permitir reconhecer depósitos minerais em profundidade (McCarthy & Reimer, 1986). O radão (222Rn) é um gás natural e radioativo produzido nas séries de decaimento do U e do th. Os principais fatores que controlam a migração, entrada e subsequente acumulação do radão em edifícios são, entre outros, a concentração de radão nos solos, a transmissibilidade do substrato (porosidade e permeabilidade), as condições meteorológicas, as caraterísticas do edifício e sua ventilação, e ainda, o


22 O radão como traçador natural gasoso: caso de estudo na região da Panasqueira (Covilhã, Portugal)

estilo de vida dos seus ocupantes (Appleton, 2007). A medição da atividade de radão em edifícios pode ser feita através de métodos ativos, que envolvem a sua monitorização contínua, ou de métodos passivos, que apenas permitem integrar a atividade de radão durante um determinado intervalo de tempo (Fleischer, 1988). O radão penetra nos edifícios através de aberturas ou fraturas, por difusão ou advecção. na ausência de advecção, para que possa ser utilizado na prospeção de mineralizações de elementos geoquimicamente associados ao U deverá existir um contraste na capacidade de produção de radão, pelo meio, entre as regiões mineralizadas e as rochas encaixantes (Gingrich, 1984). Em Portugal, as principais ocorrências minerais de W e Sn encontram-se frequentemente associadas a cúpulas graníticas, por vezes não aflorantes, como é exemplo o depósito mineral da Panasqueira (Martins, 2012). na Panasqueira, tanto a intrusão granítica como os fenómenos mineralizantes foram acompanhados de alteração hidrotermal que, de acordo com thadeu (em Conde et al., 1971), se manifesta de forma semelhante nas rochas encaixantes. A alteração hidrotermal teve lugar antes, durante e após os fenómenos mineralizantes e foi marcada por um enriquecimento genérico em W, Sn, Cu, Rb, Cs, li, K e P, entre outros (Brito et al., 2015; Polya, 1989), embora o comportamento do U não seja referido na literatura. Este trabalho visa assim averiguar a aptidão do radão como traçador de uma cúpula granítica não aflorante, parcialmente reconhecida nos trabalhos subterrâneos no distrito mineiro da Panasqueira. 2. Enquadramento Geológico O distrito mineiro da Panasqueira localiza-se na região Centro de Portugal, na Beira Baixa. A área de estudo enquadra-se no domínio do Complexo Xisto-Grauváquico (CXG) (Carrington da Costa, 1950), Grupo das Beiras, que compreende uma sequência de pelitos e arenitos marinhos de idade neoproterozoico-Câmbrico (Kelly & Rye, 1979; Polya et al., 2000; thadeu, 1951). durante a orogenia varisca os sedimentos foram submetidos a metamorfismo regional da fácies dos xistos verdes, zona da clorite, possuindo uma associação mineralógica que inclui quartzo, albite, moscovite, clorite e paragonite (e.g. Kelly & Rye, 1979; Polya, 1989). Ao metamorfismo regional sucedeu-se uma fase cujo regime térmico foi favorável à intrusão de granitos e que foi acompanhada da génese de

importantes depósitos minerais, como é exemplo a mineralização de W-Sn da Panasqueira (Burnard & Polya, 2004; Kelly & Rye, 1979; Martins, 2012; Polya, 1989). O depósito mineral da Panasqueira é constrangido espacialmente pela intrusão granítica não aflorante e pela Falha de Cebola, a norte (Fig. 1; Polya, 1989). A intrusão foi responsável por metamorfismo de contacto, pelo que no domínio da mesma a associação mineralógica dos metassedimentos é composta por moscovite + biotite ± andaluzite ± cordierite, aflorando numa área superior a 20 km2 (Polya, 1989). Após a orogenia varisca são reconhecidos dois eventos de reaquecimento na região da Panasqueira, o primeiro no Jurássico e o segundo no Cretácico (Kelly & Rye, 1979; thadeu, 1977). O soerguimento da Cordilheira Central Portuguesa é atribuído à inversão de estruturas com orientação EnE-WSW e nE-SW e ter-se-á iniciado no Miocénico (Ribeiro et al., 1990). na área de estudo os sistemas com direção n-S e EnE-WSW apresentam movimentação vertical relevante, destacando-se as Falhas Principal e Poente, no caso do primeiro sistema e a Falha de Cebola, no segundo caso (thadeu, 1951). 3. Materiais e Métodos Foram distribuídos 94 detetores do modelo CR-39 com vista à determinação da atividade de radão (222Rn) em edifícios públicos e privados na região da Panasqueira cuja localização se encontra indicada na figura 1. na distribuição dos detetores foi tida em consideração a densidade populacional das povoações e o seu enquadramento geológico. Foi ainda realizado um inquérito aos ocupantes dos edifícios relativamente aos seguintes parâmetros, sobre os quais incidiu a análise estatística: a) Andar no qual foi colocado o detetor (cave/rés-do-chão ou primeiro andar); b) tipologia dos materiais de construção do edifício (tijolo ou pedra); c) Função do edifício (habitação ou espaço público/comercial); d) Substrato do edifício (consolidado/rochoso ou não consolidado/falha); e) Idade do edifício (inferior a 10 anos, entre 10 a 50 anos ou superior a 50 anos). Os detetores foram colocados em locais selecionados pelos usuários/proprietários dos edifícios e permaneceram expostos à radiação durante um


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ASSOCIAçãO PORtUGUESA dE GEólOGOS

período médio de 2 meses, após o qual foram recolhidos e revelados no laboratório de Radioatividade natural do departamento de Ciências da terra da Universidade de Coimbra. As medições tiveram lugar de fevereiro a abril de 2016, durante o período de transição entre o inverno e a primavera, de forma a minimizar os efeitos da ventilação dos edifícios nos resultados (Pereira et al., 2003). A revelação química dos detetores foi feita recorrendo a uma solução de hidróxido de sódio à temperatura de 90 °C, na qual permaneceram imersos durante 4 h. A densidade dos impactos foi determinada através de um sistema automático (Radosys) composto por um mecanismo de deslocamento de elevada precisão, um microscópio acoplado a uma câmara de vídeo e software de tratamento de imagem. Foi convertida para atividade (Bq/m3) através de fatores de conversão fornecidos pelo fabricante dos detetores, que têm em consideração a sua exposição em câmaras de 222 Rn calibradas e certificadas (Coelho neves & Gomes, 2006; Martins et al., 2016; Pinto, Pereira & neves, n.d.).

4. Resultados Foram executadas 94 medições de atividade de Rn em edifícios cuja distribuição espacial se encontra indicada na figura 1. na tabela 1 é apresentada uma descrição estatística sumária dos resultados obtidos. dado que a distribuição da atividade de 222Rn medida é aproximadamente log-normal (Fig. 2a), foi também calculada a média geométrica. O valor máximo encontrado de 1628 Bq/m3 (em Barroca Grande) foi considerado extremo, motivo pelo qual foi excluído de toda a análise estatística. na tabela 2 são apresentados os resultados do teste H de Kruskal-Wallis realizado com o objetivo de avaliar a influência de diversos fatores na atividade de 222Rn, nomeadamente: localidade, andar onde foram colocados os detetores, material de construção, tipo e idade dos edifícios, assim como a tipologia do substrato onde assentam. As médias aritmética e geométrica, bem como a mediana dos valores de atividade de 222Rn são superiores nas povoações localizadas no domínio da cúpula 222

Figura 1 – localização e enquadramento geológico dos edifícios onde foram efetuadas medições da atividade de 222Rn e respetivos resultados. Esboço da carta geológica adaptado a partir de Pinto (2014) e thadeu (1951). Sistema de coordenadas UtM (datum WGS84), zona 29n. Figure 1 – Location and geological framework of the buildings where 222Rn activity was measured and respective results. Sketch of the geological map adapted from Pinto (2014) and Thadeu (1951). Coordinate system: UTM (datum WGS84), zone 29N.


24 O radão como traçador natural gasoso: caso de estudo na região da Panasqueira (Covilhã, Portugal)

tabela 1 – Estatística descritiva referente à atividade de 222Rn em edifícios (Bq/m3). Table 1 – Descriptive statistics of 222Rn activity (in Bq/m3). Máximo

DesvioPadrão

CV (%)

109

477

86

67

67

64

123

33

44

88

64

41

176

75

85

41

124

92

71

351

118

96

27

39

138

115

109

377

91

66

Minas da Panasqueira (MP) 10

59

172

141

156

477

124

72

Cambões (Cb)

1

45

45

45

45

45

0

0

Barroca Grande (BG)

27

39

134

117

132

324

70

52

Aldeia de S. Francisco de Assis (ASFA)

8

39

122

101

122

239

73

60

N

Mínimo

93

29

128

105

Pereiro (Pe)

9

37

74

Casal de Sª. teresinha (CSt)

5

29

vale da Cerdeira (vC)

6

S. Jorge da Beira (SJB)

Total

Média Aritmética Média Geométrica Mediana

Localidade

n – número de detetores; Cv – coeficiente de variação.

granítica (Minas da Panasqueira, Barroca Grande e Aldeia de S. Francisco de Assis), comparativamente às povoações localizadas fora desse domínio (Casal de Sª. teresinha, Pereiro e vale da Cerdeira), embora a atividade de 222Rn não seja significativamente diferente entre as diversas localidades (Fig. 2b, tabela 2). Em São Jorge da Beira (SJB), a atividade de 222Rn medida é também elevada, no entanto, tal poderá estar relacionado com a presença da Falha

de Cebola, dada a maior frequência de valores elevados na zona do vale da Ribeira de Cebola, que é, de acordo com thadeu (1949), um vale de linha de falha (Fig. 1). na figura 3a encontra-se a comparação das medições efetuadas em SJB em função da tipologia do substrato (rochoso ou falha). não existem diferenças estatisticamente significativas entre ambas as categorias (H1;27 = 0,406, p = 0,5240), mesmo excluindo as medições efetuadas no

Figura 2 – (a) Histograma da atividade de 222Rn medida em edifícios; (b) diagrama de box-plot & whiskers da atividade de 222Rn em edifícios por localidade (ver legenda das localidades na tabela 1). Figure 2 – (a) Histogram of 222Rn activity; (b) Box-plot & whiskers of 222Rn activity by village (see their legend in table 1).


Filipa domingos & Alcides Pereira 25

ASSOCIAçãO PORtUGUESA dE GEólOGOS

tabela 2 – Resultados do teste H de Kruskal-Wallis. valores-p considerados estatisticamente significativos para P ≤ 0,05 (indicados a negrito). Table 2 – Results of Kruskal-Wallis H test. P-values considered statistically significant at P ≤ 0.05 (in bold). Variável

N

gl

H

p

localidade

93

7

11,92

0,1031

Andar (cave/rés-do-chão x primeiro andar)

93

1

7,27

0,0070

Material de construção (tijolo x pedra)

93

1

0,09

0,7586

Função do edifício (habitação x espaço público/comercial)

93

1

3,80

0,0514

tipo de substrato (rochoso x falha)

93

1

0,60

0,4395

Idade do edifício (< 10 anos x 10 a 50 anos x > 50 anos)

93

2

0,74

0,6925

Cúpula granítica (ausente x presente)*

66

1

7,29

0,0069

*Excluindo as medições efetuadas no primeiro andar dos edifícios e em SJB. n – número de detetores; gl – graus de liberdade.

primeiro andar (H1;19 = 0,623, p = 0,4299). note-se no entanto que a informação relativa à tipologia do substrato foi obtida a partir do inquérito realizado aos ocupantes dos edifícios, pelo que poderá ser insuficiente para estabelecer corretamente essa relação, e que a Falha de Cebola não corresponde a uma estrutura geológica isolada, sendo acompanhada por várias estruturas subsidiárias subparalelas ao acidente principal (thadeu, 1949). Apenas se verificam diferenças estatisticamente significativas devidas ao andar em que foi colocado o detetor, sendo os valores médios da atividade de 222 Rn medida superiores no que diz respeito a detetores colocados diretamente sobre o substrato, nomeadamente na cave e no rés-do-chão, comparativamente a detetores colocados no primeiro andar (tabela 2, Fig. 3b). Por este motivo as medições efetuadas no primeiro andar dos edifícios foram excluídas da comparação da atividade de 222Rn medida na presença/ausência da cúpula granítica em profundidade (tabela 2, Fig. 3c). Os resultados das medições efetuadas em SJB foram também excluídos dessa mesma análise devido à eventual relação com a presença da Falha de Cebola. A atividade de 222Rn medida em edifícios localizados na presença/ausência da cúpula é significativamente diferente (tabela 2). na ausência da cúpula a mediana e média geométrica da atividade de 222Rn medida são de 63 Bq/m3 e 75 Bq/m3, inferiores à situação de presença da cúpula onde atingem os 138 Bq/m3 e 124 Bq/m3, respetivamente (Fig. 3c).

5. Discussão Os valores médios obtidos fora do domínio da cúpula são semelhantes a valores reportados na bibliografia em edifícios construídos sobre metassedimentos do CXG (ex. 70 Bq/m3 em Pereira et al., 2003). O aumento da atividade de 222Rn medida em edifícios construídos sobre metassedimentos dessa mesma unidade afetados por metamorfismo de contacto ou em falhas foi também já reportado anteriormente, tendo sido atribuído, no primeiro caso, ao enriquecimento em U por parte dos metassedimentos (Pereira et al., 2003). na área de estudo não foram ainda reportados processos de mobilização de U associados à presença da cúpula granítica em profundidade, tendo sido pontualmente verificado um empobrecimento desse elemento em metassedimentos (domingos, 2016). no mesmo trabalho foram identificados vários fatores capazes de potenciar o risco associado à exposição ao radão, nomeadamente o grau de alteração do substrato, o caráter pelítico ou grauvacóide e grau de metamorfismo dos metassedimentos, ao condicionarem a sua capacidade de produção de 222 Rn. O aumento capacidade de produção de 222Rn dos metassedimentos verificado no domínio da cúpula granítica foi atribuído ao seu maior grau de alteração. Apesar de as povoações onde foi medida a atividade de 222Rn não se enquadrarem no contexto de proximidade a falhas com importância de âmbito regional (de acordo com a cartografia disponível, com exceção de SJB e vale da Cerdeira), que promovam


26 O radão como traçador natural gasoso: caso de estudo na região da Panasqueira (Covilhã, Portugal)

Figura 3 – (a) Comparação da atividade de 222Rn medida em edifícios localizados em SJB na presença/ausência da Falha de Cebola; (b) Comparação da atividade de 222Rn determinada na cave e rés-do-chão (C/RC) e no primeiro andar (1A) dos edifícios; (c) Comparação da atividade de 222Rn na presença/ausência da cúpula granítica em profundidade considerando apenas os detetores colocados no rés-do-chão dos edifícios e excluindo as medições efetuadas em SJB. A legenda da alínea a) é válida para as restantes. Figure 3 – (a) Comparison of the 222Rn activity measured in buildings localized in São Jorge da Beira in the presence/absence of the Cebola Fault; (b) Comparison of the 222Rn activity measured in the ground (C/RC) and first floor (1A) of buildings; (c) Comparison of the 222Rn activity measured in the presence/absence of the granitic cupola in depth, including only the measurements carried in the ground floor and excluding SJB. The legend of the plot (a) is valid for the remaining.

o aumento do grau de alteração, os metassedimentos afetados por metamorfismo de contacto que possuam biotite podem efetivamente ser mais suscetíveis aos processos de alteração (Barrese et al., 2006). tal deve-se à relação de aumento da suscetibilidade à alteração dos minerais com o aumento da pressão e temperatura a que os mesmos se formaram. O aumento do grau de alteração no domínio da cúpula poderá dever-se, em contrapartida, à alteração derivada dos fenómenos mineralizantes, concomitante no espaço com a intrusão granítica e à qual está associado um enriquecimento em elementos litófilos (Brito et al., 2015; Polya, 1989). 6. Conclusão Foram realizadas cerca de 94 medições da atividade de 222 Rn em edifícios localizados na região da Panasqueira. Os principais fatores identificados com influência na mesma correspondem ao andar em que foram colocados os detetores e à presença/ /ausência da cúpula granítica, concomitante no espaço com a mineralização de W-Sn. Foram registados valores de atividade de 222Rn superiores em detetores colocados em divisões assentes diretamente sobre o substrato (independentemente do grau de consolidação), assim como na presença da intrusão granítica em profundidade. Atendendo a que a atividade de 222Rn em solos, dependente da sua capacidade de produção,

é considerada a principal fonte do 222Rn presente no interior de edifícios (e.g. Bruno, 1983), o aumento verificado no domínio da cúpula poderá dever-se a uma maior capacidade de produção de radão pelos metassedimentos afetados por metamorfismo de contacto e pelos fenómenos mineralizantes, devido ao aumento do grau de alteração. Este último será ainda responsável pelo aumento da porosidade e permeabilidade do meio (Worthington et al., 2016), que condicionam não só o volume de ar disponível para entrar nos edifícios assim como a maior ou menor facilidade da entrada de ar nos mesmos. A combinação dos dois fatores anteriores permite justificar o aumento da atividade de 222Rn medida em edifícios localizados no domínio da cúpula, equivalente espacialmente ao domínio da mineralização. O 222Rn poderá, por conseguinte, permitir traçar a presença de ambos os domínios. Agradecimentos Este trabalho foi parcialmente financiado pelo IMAR e pelo CEMMPRE através do projeto UId/EMS/00285/2013. Os autores agradecem ao dr. vasco Mantas pela revelação dos detetores e aos habitantes da região da Panasqueira que colaboraram neste trabalho, ao terem permitido efetuar as medições de radão no interior das suas habitações ou nos edifícios que ocupam.


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GEOnOVAS n.º

ASSOCIAçãO POrTUGUESA DE GEóLOGOS

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Antropocénico: Época Nova ou Polémica Antiga? Carlos Marques da Silva1 1

Departamento de Geologia e Instituto Dom Luíz de geociências da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa. Campo Grande, Lisboa, Portugal. E-mail: cmsilva@fc.ul.pt

Resumo O actual debate sobre o “Antropocénico” teve o seu início no seio das ciências do Ambiente e das da Terra. Para o melhor e para o pior, o conceito de “Antropocénico”, ao apresentar a humanidade como a actual força modeladora do Planeta, é também extremamente apelativo para o grande público. Esta tomada de consciência do impacte da Humanidade sobre o sistema Terra foi desencadeada e fundamentada por Crutzen & Stoermer (2000) que, consequentemente, propuseram o termo “antropocénico” para designar a actual época geológica. Os argumentos a favor do “Antropocénico” são de monta, mas as objecções à sua introdução como unidade formal da Tabela Cronostratigráfica Internacional também. Em suma, a questão, sobretudo pelo que acarreta do ponto de vista ambiental e social, é inegavelmente importante. Mas será isso suficiente para justificar a formalização de uma nova unidade cronostratigráfica? Ou seja, deitando mão à sugestão final subtilmente lançada por Waters et al. (2016), talvez fosse sensato continuar e aprofundar a discussão sobre os efeitos da acção da humanidade sobre a natureza, mas, até ver, preservando a estabilidade da Tabela Cronostratigráfica Internacional, mantendo como informal o “Antropocénico”. Palavras-chave: Humanidade, Antropocénico, Quaternário, Cronostratigrafia, Ambiente. Abstract The current debate on the “Anthropocene” was born within the Environmental and the Earth Sciences. The concept of “Anthropocene”, both for the best and for the worst, by fostering the idea that humans have become the dominant force shaping our planet, is very popular among the general public. This awareness of the impact of mankind on planet Earth was triggered by Crutzen & Stoermer (2000), who accordingly proposed to use the term “Anthropocene” for the current geological epoch. The arguments in favor of the “Anthropocene” are staggering, but the objections to the formalization of a new epoch in the International Chronostratigraphic Chart of the ICS are equally important. In a nut shell, the debate over the “Anthropocene”, due to its deep environmental and social implications, is unequivocally relevant; but, on the other hand, is this enough to justify the creation of a new chronostratigraphic unit? It would be wise to deepen the discussion on the causes and consequences of the “Anthropocene”, but perhaps – taking advantage of the subtle hint given by Waters et al. (2016) – we should keep the stability of the International Chronostratigraphic Chart, leaving it as an informal, although soundly founded, geochronologic and chronostratigraphic term. Keywords: Mankind, Chronostratigraphy, Environment, Anthropocene, Quaternary. Prólogo Мы живем в замечательное время, когда человек становится геологической силой, меняющей лик нашей планеты / Vivemos numa época extraordinária, numa altura em que a humanidade se está a tornar numa força geológica capaz de mudar a face do nosso planeta. Владимир Ивaнович Вернaдский / Vladimir Ivanovitch Vernadsky.


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1. Introdução A famosa frase do grande mineralogista e geoquímico russo Vladimir I. Vernadsky acima transcrita, imortalizada no seu epitáfio no cemitério de novodevitch’ye em Moscovo (Fig. 1), mostra claramente que a poderosa acção transformadora da humanidade sobre a natureza há muito é reconhecida. A frase de Vernadsky resume também, na perfeição, o pressuposto de base da ideia de que, na realidade, já entrámos numa nova época geológica, o “Antropocénico”, em que o principal agente geodinâmico externo é a humanidade. no Verão de 2016, o “Antropocénico” (vide nota 1, no final) foi projectado para as parangonas dos meios de comunicação na sequência de anúncios do tipo: “O início do Antropoceno, ou “nova idade do Homem”, será fixado em meados do século XX se a recomendação que os investigadores hoje [29 de Agosto de 2016] apresentaram no Congresso Geológico Internacional, na Cidade do Cabo, África do Sul, for adotada” (vide nota 2). A razão de toda esta comoção, uma vez que os efeitos antrópicos sobre os sistemas naturais há

muito são conhecidos e debatidos pela comunidade científica, resulta quase exclusivamente, há que reconhecê-lo, do impacte que a palavra “Antropocénico” e que a ideia de que é a humanidade que agora molda o Planeta, fazendo eco no antropocentrismo característico do bicho-homem, teve no grande público. Quer do ponto de vista geológico, quer do ambiental, o debate sobre o significado e as consequências do “Antropocénico” é um assunto sério e complexo, com implicações naturais e sociais profundas. O tema é, também, para o melhor e para o pior, extremamente apelativo do ponto de vista da cultura popular e do imaginário colectivo actual, e suscitou neste início do século XXI debates acesos, debates esses que já extravasaram em muito o domínio mais estrito das geociências. Paralela, mas independente, a questão da formalização do “Antropocénico” como série/época de pleno direito na Tabela Cronostratigráfica Internacional da responsabilidade da International Commission on Stratigraphy (ICS, 2016) – i.e., a criação de uma nova “era” – constitui um debate distinto, centrado em aspectos factuais do registo geológico e pautado

Figura 1 – Túmulo de Vladimir Ivanovitch Vernadsky (n.1863–f.1945) no cemitério de novodevitch'ye (Новодевичье кладбище) em Moscovo. A - Vista geral; B - Pormenor do epitáfio. Foto de CMS/2003. Figure 1 – The tomb of Vladimir Ivanovich Vernadsky (b.1863–d.1945) in the Novodevichy cemetery (Новодевичье кладбище) in Moscow. A - General view of the tombstone; B - Detail of the epitaph. Photo by CMS/2003.


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pelas mesmas regras estabelecidas para a formalização das demais unidades cronostratigráficas. Esse debate não pode, nem deve ser encarado levianamente, nem ser precipitado por agendas de curto prazo ou objectivos mais ou menos bem-intencionados, mas invariavelmente sensacionalistas, não tendo em conta o contexto concreto da cronostratigrafia.

2. O reconhecimento do impacte da Humanidade na Natureza O debate sobre o impacte da humanidade sobre o mundo natural, geológico e biológico, foi reanimado e, sobretudo, projectado para fora do domínio das ciências geológicas e biológicas, agora que também vivemos na “Era da Informação”, por Crutzen & Stoermer (2000) e Crutzen (2002). Contudo, o tema não é novo. O reconhecimento da importância da acção humana sobre o mundo natural tem raízes bem mais profundas. Em meados do séc. XIX, no rescaldo da revolução Industrial, o norte-americano George P. Marsh, na obra Man and nature: Or, Physical Geography as Modified by Human Action de 1864, posteriormente reeditada como The Earth as Modified by Human Action, esforçava-se já por mostrar (Marsh, 1874: iii): “the extent of the changes produced by human action in the physical conditions of the globe we inhabit; (…)” e em alertar para: “the dangers of imprudence and the necessity of caution in all operation in which, on a large scale, interfere with the spontaneous arrangements of the organic and inorganic world (…).” Contemporâneo de George P. Marsh, o geólogo italiano Antonio Stoppani, referindo-se à Primeira Idade da Pedra ou, como lhe chamou, ao Archeolítico, escreveu: “La creazione dell’uomo è l’introduzione di un elemento nuovo nella natura, di una forza allatto sconosciuta ai mondi antichi. (…) É una nuova forza tellurica, che, per la sua potenza e universalità, non sviene in faccia alle maggiori forze del globo.” Stoppani (1873: 732, § 1827). Já no século XX, Vladimir I. Vernadsky reconhece o acentuado ascendente da humanidade sobre a natureza na sua obra clássica Biosfera (Vernadsky, 1926). Essa linha de pensamento é sintetizada na sua frase lapidar de 1942, já na fase final da sua vida (Fig. 1): “Vivemos numa época extraordinária, numa altura em que a humanidade se está a tornar numa força geológica capaz de mudar a face do nosso planeta.”

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3. Humanidade versus Natureza e a sua expressão no registo geológico Já muito se disse e se escreveu na tentativa de caracterizar numa penada o carácter extraordinário do bicho-homem. De “o Homem é um animal racional” a “o Homem é um animal de hábitos”, passando por “o Homem é um animal conceptual”, as definições são mais que muitas e todas elas, cada uma à sua maneira particular, correctas e incompletas. Uma mais, igualmente válida, é dizer que “o Homem é um animal egocêntrico”. Se, sem grandes preocupações formais, juntarmos todas as definições acima enunciadas, então teremos que os humanos são entidades biológicas racionais vivendo num mundo por eles conceptualizado como sendo o umbigo do universo e que, por regra, reagem mal a mudanças radicais. Esta definição sintética da humanidade assenta como uma luva neste debate e explica boa parte da emoção que ele suscita. Se por um lado o tema é apelativo porque nos coloca no centro da acção, mesmo que seja numa perspetiva negativa, por outro é polémico pois implica uma mudança importante num modelo temporal geológico que se deseja estável, ainda que não estático. na altura de sistematizar o registo geológico de tempos antigos, no qual não há nem esperança de vestígio humano, as coisas são mais fáceis. Simplificando muito, Paleozóico, Mesozóico, fósseis de trilobites e de amonites, e tudo funciona bem. Quando se entra no Cenozóico, na “Era dos Mamíferos”, porque nós somos mamíferos, o panorama começa a complicar-se. Quando se chega ao registo geológico dos últimos milhões de anos entramos, usando uma metáfora geológica, em terreno movediço. não por causa de questões estritamente do foro da Geologia, mas porque começamos a lidar com o testemunho estratigráfico dos tempos em que a humanidade já existia, o que nos torna em “advogados em causa própria”, comprometendo a nossa objectividade (partindo do princípio de que alguma vez a tivemos). As discussões sobre a estruturação da tabela cronostratigráfica, se se deve ou não introduzir novas unidades, neste caso o “Antropocénico”, contudo, não são inéditas. nem são indesejáveis. Como todos os modelos humanos – porque a tabela cronostratigráfica é um modelo construído por humanos reflectindo uma realidade que lhes é exterior – a tabela sofre mudanças, altera-se, adapta-se e evolui (vide nota 3). Em tempos, as divisões principais do Fanerozóico foram apelidadas de Primário, Secundário,


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Terciário e Quaternário. Entretanto, o modo como encaramos o mundo – como seria expectável – mudou e, consequentemente, a designação das unidades da tabela cronostratigráfica refletiram essa mudança. Passámos a ter o Paleozóico, o Mesozóico e o Cenozóico que actualmente usamos. O Quaternário, esse, resistiu (Fig. 2).

Figura 2 – Cronostratigrafia formal actual do Cenozóico superior (focando o neogénico e o Quaternário). Adaptado de ICS (2016). Figure 2 – Formal chronostratigraphy of the upper Cenozoic (focusing on the Neogene and the Quaternary). Adapted from ICS (2016).

num outro exemplo, ainda há 30 anos o limite superior do Sistema Cretácico (final do Mesozóico) era marcado no topo do Andar Daniano. Hoje, depois de estabelecido que a grande extinção fini-mesozóica estava registada no final do andar anterior, uma vez estabelecido esse evento como critério definidor, o término do Mesozóico é marcado no topo do Maastrichtiano. Consequentemente, o Daniano passou a andar inferior do Sistema Paleogénico. Em registos mais próximos, o Pliocénico, a série superior do Sistema neogénico, apresentou-se dividido em dois andares até quase ao final do séc. XX. Depois foi tripartido (rio et al., 1998) e agora novamente bipartido, tendo o seu andar superior –

o Gelasiano – sido reposicionado no Sistema Quaternário (e.g., Suguio et al., 2005). Mas o Quaternário, no qual o “Antropocénico” se inseriria como fatia geológica mais recente, acima do Holocénico, contra tudo e contra todos, resiste. O Quaternário é um elemento atávico na Tabela Cronostratigráfica Internacional da ICS actualmente em vigor. O termo surge como consequência lógica do esquema concebido pelo naturalista e geólogo italiano Giovanni Arduino em meados do século XVIII. O modelo de Arduino (1760), baseado na estrutura geológica do norte da Itália, do Sul dos Alpes, incluía quatro ordens litostratigráficas: as montanhas primitivas, ou primárias, posteriormente o Primário, que consistia em granitos, arenitos e conglomerados não fossilíferos que constituíam o núcleo da cordilheira alpina; o Secundário que se lhe sobrepunha, englobando mármores e rochas sedimentares carbonatadas e estratificadas que compunham as vertentes montanhosas e, por fim, o Terciário, constituído pelas camadas formadas por sedimentos mais friáveis, argilas, arenitos fossilíferos e cascalheiras, que se encontravam nos contrafortes alpinos (Fig. 3). A quarta ordem referida, a que incluía os depósitos aluviais das planícies, não foi nomeada por Arduino (Vaccari, 2015). na sequência lógica do esquema seminal de Giovanni Arduino, Desnoyers (1829) introduz o termo Quaternário para designar as sequências sedimentares que se sobrepunham aos depósitos terciários da Bacia de Paris, constituídos por aluviões e por sedimentos marinhos contendo restos fossilizados de organismos de grupos biológicos ainda existentes na actualidade. O Quaternário é, pois, um vestígio, um fóssil terminológico, de um modelo estratigráfico com mais de dois séculos, vetusto, caduco e, mais importante, extinto! Deveria, na minha opinião, ter sido abandonado juntamente com o Primário, o Secundário e o Terciário. Mas não foi. Persiste. Houve tentativas nesse sentido (e.g., Suguio et al., 2005). Por um par de anos, por volta de 2006, o Quaternário desapareceu da Tabela Cronostratigráfica Internacional da ICS. Mas regressou a pedido de “várias famílias” de quaternaristas ófãos do seu sistema onomástico. Mas, porque cada cabeça sua sentença, este esquema não é universal. Várias linhas de pensamento geológico, em diferentes pontos da história da ciência e da geografia do mundo, descartaram o Quaternário substituindo-o por termos alternativos, mas todos eles antropocêntricos. A marca da humanidade, para o melhor e para o pior, nesta fase mais recente da história da Terra


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Figura 3 – O corte geológico de Val D’Agno, sito a 35 km nE de Verona (Itália), desenhado por Giovanni Arduino em 1758. nos primórdios da Estratigrafia, este corte geológico esteve na base da individualização do Primário, Secundário e Terciário por Arduino (1760). Adaptado de Vaccari (2015). Figure 3 – The Val D’Agno section, located 35 km NE of Verona (Italy), drawn by Giovanni Arduino in 1758. In the beginning of Stratigraphy as a scientific discipline, this geological section was one of the foundations of Arduino’s (1760) model with Primary, Secondary and Tertiary lithological units. Adapted from Vaccari (2015).

há muito foi identificada. Ou por via da excepcionalidade do advento da espécie Homo sapiens, exacerbada pelo típico antropocentrismo humano, ou em virtude da constatação do impacte das suas acções sobre a natureza, a ligação da humanidade aos novos tempos do Planeta Terra cedo foi reconhecida. Antonio Stoppani, em 1873, referia-se já a uma Era Antropozóica, na qual incluiu o seu Archeolítico, a Primeira Idade da Pedra. no século XX, na União Soviética, por exemplo, o termo Quaternário foi descartado. Os geólogos soviéticos cedo abandonaram a ideia de um Sistema Terciário unitário no seio do Eratema Cenozóico, usando em seu lugar – como foi feito noutros países – os Sistemas Paleogénico e neogénico. Encarando o Quaternário como vestígio de um modelo estratigráfico ultrapassado, o geólogo soviético Alexei Petrovich Pavlov – docente e investigador na Universidade Estatal de Moscovo, M.V. Lomonossov – sugeriu ao XIII Congresso Geológico Internacional de Bruxelas de 1922 a adopção do termo Antropogénico (Pavlov, 1922). A proposta foi rejeitada (Gerasimov, 1978). Contudo, na UrSS, e posteriormente na rússia, o Antropogénico foi bem-sucedido e integrou as tabelas cronostratigráficas em lugar do Quaternário (e.g., Gromov et al., 1960; Gerasimov, 1978).

4. Antropocénico: os prós no início do milénio, Paul Crutzen, químico da atmosfera laureado com o Prémio nobel da Química em 1995, em parceria com Eugene Stoermer, especialista em diatomáceas falecido em 2012, publicaram um texto intitulado The “Anthropocene” no Global Change Newsletter da International Geosphere-Biosphere Programme (IGBP) no qual o conceito de “antropocénico” foi apresentado informalmente. nesse texto afirmava-se que, tendo em consideração os impactes da actividade humana sobre a Terra e a atmosfera à escala global: “(...) it seems to us more than appropriate to emphasize the central role of mankind in geology and ecology by proposing to use the term “anthropocene” for the current geological epoch.” (Crutzen & Stoermer, 2000: 17). Fora dado o tiro de partida para o debate actual sobre o “Antropocénico”. Os impactes a que Crutzen e Stoermer se referiam e que servem de fundamentação para o “Antropocénico” são de vária ordem, desde argumentos demográficos (explosão populacional e grau de urbanização) a ambientais (redução de habitats naturais, extinção de grupos biológicos) e químicos (produção crescente de SO2, CO2 e CH4), passando


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pelos relacionados com a exploração dos recursos naturais biológicos e minerais (sobre-exploração das pescas e exaustão das reservas de hidrocarbonetos). Há também, como seria expectável, argumentos estritamente geológicos, nomeadamente os relacionados com o registo sedimentar – em particular em lagos – de todas actividades humanas, assim como de outras. Também invocaram o provável prolongamento no tempo destes impactes como mais um argumento a favor da materialização da nova época geológica. Crutzen & Stoermer (2000), reconhecendo, contudo, o carácter algo arbitrário da proposta cronológica, avançam uma data, um marcador temporal, para o início desta nova época: a segunda metade do séc. XVIII. Sustentaram que coincidia com a implantação da revolução Industrial e com o registo em testemunhos glaciários de um aumento significativo da presença de gases de estufa, de CO2 e CH4. Em Crutzen (2002), num breve texto na prestigiada revista Nature, o conceito “Antropocénico” é reafirmado sumariamente, usando os mesmos argumentos – quase ipsis verbis – de Crutzen & Stoermer (2000). Depois do pontapé de partida de Crutzen & Stoermer (2000) e de Crutzen (2002) variadíssimos autores se debruçam sobre o tema afinando, detalhando e robustecendo os argumentos originalmente apresentados ou, pelo contrário, salientando as debilidades da proposta. A lista é espantosamente longa, vide e.g., Brown et al. (2012), Corcoran et al. (2014), Zalasiewicz et al. (2014), Lewis & Maslin (2015) e Waters et al. (2016), bem como as respectivas bibliografias. Uma vez mais, importa separar a discussão do impacte geológico e sobretudo ambiental antropocénico da acção humana do da formalização de uma unidade cronostratigráfica denominada “Antropócenico” (muitas vezes referida como a “nova época”) na Tabela Cronostratigráfica Internacional da ICS. Waters et al. (2016), por exemplo, num trabalho recente e exaustivo, reconhecendo que o termo é informal, sustentam peremptoriamente que: “The Anthropocene is functionally and stratigraphically distinct from the Holocene” e apresentam uma série de argumentos a favor do carácter particular do “Antropocénico”. referem os “human drivers of stratigraphic signatures”, os aspectos da humanidade tendentes a gerar marcadores estratigráficos, tais como o desenvolvimento tecnológico acelerado, o rápido crescimento demográfico e o crescente consumo de recursos naturais. Mencionam a modificação dos processos sedimentares em virtude da actividade humana, nomeadamente por via da geração de

depósitos artificiais, de aterros, de escombreiras de minas e de estruturas urbanas. Invocam a alteração das assinaturas geoquímicas, nomeadamente por via da presença de isótopos radioactivos de génese antrópica em sedimentos recentes e no registo glaciário (Fig. 4). Sublinham a gravidade das alterações bióticas de génese antrópica resultantes da redução dos habitats naturais e da sobre-exploração dos recursos biológicos e prevêem que, a manterem-se, no futuro, estas alterações: “would push Earth into the sixth mass extinction event (...) in the next few centuries” (Waters et al., 2016: 145). Um aspecto interessante de entre os argumentos de Waters et al. (2016), sobretudo para paleontólogos e bioestratígrafos, por via das suas implicações para o registo geológico e – atrevo-me a dizer – arqueológico, é o dos novos materiais artificiais antropogénicos e da sua importância como marcadores estratigráficos e como “tecnoclastos” em depósitos sedimentares antropocénicos: cerâmica, vidro, tijolo, cimento, ligas metálicas, plásticos, etc., referidos pelos autores como “tecnofósseis” (Fig. 5), alguns deles aglomerando vários elementos plásticos, os “plastiglomerados” de Corcoran et al. (2014). Também do ponto de vista da Geomorfologia o tema “Antropocénico” está a ser equacionado. Brown et al. (2012) levantam a questão: “The Anthropocene: is there a geomorphological case?” Baseando-se no pressuposto de que o registo geológico é em boa medida originado por processos geomorfológicos geradores de depósitos sedimentares em ambientes terrestres e marinhos de pequena profundidade, argumentam que os aspectos geomorfológicos têm de constituir uma parte integral da discussão. E concluem: os geomorfólogos há muito que investigam os impactes da acção humana sobre a morfologia terrestre sem terem necessitado da motivação de criar um novo intervalo temporal geológico. Contudo, salientam, a comunidade geomorfológica deve despertar para este debate antes que se veja confrontada com o facto consumado de uma nova época geológica sem o devido enquadramento geomorfológico. É inegável o impacte na opinião pública da divulgação do “Antropocénico” associada à ideia de que entrámos numa nova era geológica (“era” com minúscula, tal como com algum humor o sublinham Brown et al., 2013). Fica-se até com a impressão que, sobretudo em meios não estritamente geológicos, a perspectiva dominante é a de que o “Antropocénico” sensibiliza o grande público, alertando-o para o tema das alterações ambientais de génese antrópica.


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Figura 4 – Sumário da variação dos marcadores-chave das alterações antropogénicas indicadoras do Antropocénico. A - Sinais, tais como os níveis de nitratos (nO3–), CO2, CH4 e as temperaturas globais, que se mantiveram em níveis relativamente baixos até 1950, sofrem uma crescimento acentuado durante o séc. XX, ultrapassando os máximos holocénicos no final do século; B - Variação dos neomarcadores, tais como betão, plásticos, deposição de plutónio (Pu), etc., durante os últimos 200 anos. Adaptado de Waters et al. (2016). Figure 4 – Summary of the scale of key indicators of anthropogenic induced change diagnostic of the Anthropocene (adapted from Waters et al., 2016): A - Markers such as nitrates (NO3–), CO2, CH4 and global temperatures, which remain at low values until 1950, rapidly rising during the second half of the 20th century, exceed Holocene values; B - Variation of novel markers such as concrete, plastics, and plutonium (Pu) fallout during the last 200 years. Adapted from Waters et al. (2016).

Figura 5 – Depósitos “antropocénicos” no litoral da Trafaria (Almada) observados durante o trabalho de campo para caracterização geológica e ambiental da Lagoa do Torrão. notem-se os abundantes “tecnofósseis indíce” antropogénicos de embalagens plásticas e de resíduos variados. Escala relacional: Vera Lopes, investigadora do GeoFCUL. Foto de CMS/2016. Figure 5 – “Anthopocene” deposits on the Trafaria coastline (Almada, S of Lisbon) recorded during field work aimed at the geological and environmental characterization of the Torrão Lagoon. Note the abundant anthropogenic “index technofossils”, such as plastic containers and aluminum soda cans. Human scale: Vera Lopes, researcher in the Department of Geology of the Faculty of Sciences, University of Lisbon. Photo by CMS/2016.


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Contudo, um nome, apenas, por muito atractivo que seja, não é o suficiente para produzir um conceito estratigráfico eficaz (Austin & Holbrook, 2012). 5. Antropocénico: os contras Há que ter em conta que neste debate, não é demais recordá-lo, como frequentemente acontece em Geologia em geral, e em Estratigrafia em particular, sob o mesmo nome se albergam duas realidades estreitamente relacionadas, mas claramente distintas. Usando o nome Cretácico, por exemplo, podemos estar a referir-nos, primeiro aspecto, ao tempo decorrido durante o Período Cretácico, num intervalo de XX Ma, numa era que já lá vai no passado geológico da Terra ou, segundo aspecto, ao conjunto dos estratos que na actualidade constituem o Sistema Cretácico, pacote estratigráfico esse que se materializa no registo geológico decorrido durante o Período Cretácico por via dos sedimentos que se depositaram globalmente durante esse lapso temporal. O Cretácico geocronológico (o primeiro) e o Cretácico cronostratigráfico (o segundo) são distintos. não convém confundi-los. Também aqui na discussão do “Antropocénico” estão envolvidos vários aspectos que, apesar de intimamente ligados, são francamente distintos. Desde logo os aspectos ambientais e ecológicos (sensu lato) que mais frequentemente são usados como base conceptual do “Antropocénico”: uma fatia da história recente do Planeta em que a acção da humanidade sobre o sistema Terra se tem revelado preponderante. Depois temos a época “Antropocénica” enquanto intervalo temporal informal em que essa acção preponderante se manifesta e, por fim, temos a formalização da Série “Antropocénica” que representa o registo geológico, estratigráfico, correspondente a esse lapso temporal. São coisas distintas. A discussão em torno do “Antropocénico” na sua primeira aceção é, ao que tudo indica, largamente consensual. Até, mais do que isso, é necessária. Já a discussão sobre o último aspecto, sobre a formalização da Série Antropocénica, implicando o seu reconhecimento no registo estratigráfico e a sua consequente inclusão formal na Tabela Cronostratigráfica Internacional da ICS é uma discussão completamente diferente e é nesta que reside a polémica. Como diria Virgílo: “hoc opus, hic labor est” (literalmente, “aqui é que está o trabalho e a dificuldade”), ou seja, é aqui que está o busílis da questão. Que escolhos há no caminho da formalização desta nova série estratigráfica? Desde logo, o nome:

Antropocénico. Os nomes das unidades cronostratigráficas – e.g., Cenozóico, neogénico, Pliocénico, Placenciano – são convencionais, certo, mas não arbitrários. Os nomes significam algo, devem fazer sentido tendo em vista a comunicação científica e ser coerentes etimologicamente. O Antropocénico, não o é, nem num aspecto, nem no outro. Por exemplo, neogénico, do grego νέος (néos, novo, jovem) + γεννώ (guennó, gerar), significa “gerado recentemente” ou de génese recente (vide, e.g., Silva, 2013). Já Holocénico, do grego ὅλος (hólos, completo, total) + καινός (kainós, novo, recente), significa “totalmente recente” ou “totalmente novo”. Antropocénico, por essa ordem de ideias, do grego άνθρωπος (ánthropos, ser humano) + καινός, significaria “humano recente” ou “humano novo” e não “nova idade do Homem” (vide nota 4). não será o nome “humano recente” ou “humano novo” a antítese daquilo que o conceito subjacente a “Antropocénico” deseja salientar: a acção (negativa) humana que está a alterar a face do planeta nesta nova fase da história geológica da Terra? Por que não Cacocénico, do grego κακός (kakós, mau, malvado), como em cacofonia? Porque, claro, este nome não é eufónico e, mais importante, não apela ao ego do bicho-homem. Outros problemas que podem desencaminhar a formalização do “Antropocénico” como unidade formal da Tabela Cronostratigráfica Internacional incluem: o seu registo geológico mínimo e extremamente inconstante; as dificuldades inerentes à possível inclusão nesse registo de estruturas artificiais, construções humanas e aterros; a pouca durabilidade (à escala geológica) dos marcadores estratigráficos invocados, tais como plásticos, cerâmica, vidro e afins [marcadores esses potencialmente capazes de gerar conflitos materiais e conceptuais entre a Paleontologia e a Arqueologia, se se passassem a encarar os objectos culturais artificiais como “tecnofósseis” ou “icnofósseis” humanos, tal como sugerido por Zalasiewicz et al. (2014); vide discussão sobre possíveis conflitos conceptuais gerados pelos “tecnofósseis” em Silva (2017)] e a dificuldade de se cartografarem os depósitos “Antropocénicos”, pois não podemos perder de vista que as unidades cronostratigráficas devem, por definição, ser cartografáveis. Uma dificuldade de monta é a ausência de marcadores estratigráficos biológicos fiáveis, i.e., de verdadeiros fósseis marcando o início da nova série estratigráfica e o final da anterior, holocénica, agravada pela manifesta falta de consenso quanto à cronologia do início do “Antropocénico”. Os eventos


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avançados para assinalar o dealbar da nova época são extremamente díspares, tanto cronológica como conceptualmente, variando desde a extinção da megafauna plistocénica (há uns 50 a 10 ka BP) até à detonação de armas nucleares em 1945, passando pela origem da Agricultura (11 ka) e a revolução Industrial, em meados do séc. XVIII, entre outros (vide discussão alargada, e.g., em Austin & Holbrook, 2012; Visconti, 2014 e Lewis & Maslin, 2015). Por fim, last but not least, é de salientar o facto de, na prática, atendendo à sua (potencial) curta duração cronológica e à consequente expressão estratigráfica mínima desta nova fatia temporal à escala geológica fora de contextos antrópicos (fora de zonas urbanas, aterros, escombreiras, etc.), se estar a definir uma nova época e a respectiva fatia estratigráfica a priori, assumindo que estes efeitos se vão prolongar no tempo por milénios. Ora, esta assunção parece derrotar o fundamento positivista subjacente à proposta do “Antropocénico”: chamar a atenção para a acção negativa da humanidade sobre o sistema Terra e, sobretudo, revertê-la!. 6. Conclusão Geológica e ambientalmente falando, o debate sobre o significado e as consequências do “Antropocénico” é premente, com consequências ecológicas e sociais profundas. O tema é também complexo, envolvendo e mesclando sob a parangona do “Antropocénico” a discussão de aspectos intimamente relacionados, mas distintos: o “Antropocénico” enquanto bandeira da consciencialização da acção preponderante da humanidade sobre o sistema Terra é um deles, a criação da Série “Antropocénico” enquanto unidade formal da Tabela Cronostratigráfica Internacional da ICS, outro completamente distinto. É igualmente notável que, não obstante esta nova época geológica ainda só existir conceptualmente, o termo informal que lhe dá corpo surja já de modo tão frequente nas parangonas de jornais e de revistas, na abertura de noticiários televisivos e até em exposições artísticas. Entrou definitivamente no domínio da pop culture, onde já ocupa lugar de destaque no panteão geológico do imaginário popular, ombreando com os dinossáurios, com os impactes de corpos extraterrestres e os malfadados “fósseis-vivos”. O “Antropocénico” também já é presença comum, por exemplo, em títulos de artigos científicos e das próprias revistas científicas, de livros e de

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manuais universitários, em nomes de projectos que o têm como base e nas respectivas propostas de financiamento. É certo que Geologia não é só rochas e fósseis, também é política científica. E não há, nem ciência nem política, sem financiamento. Há que reconhecer, temas e termos que cativem o grande público, também conhecido colectivamente como “os contribuintes”, são bons cavalos-de-batalha para justificar financiamento. Até o mundo das artes já adoptou o “Antropocénico”, invocando-o como fundamentação teórica, conceptual, de criação artística. não que isso seja negativo!, é apenas um facto. na recém-inaugurada galeria de exposições da EDP em Lisboa, pomposamente denominada “Museu de Arte, Arquitectura e Tecnologia” (Maat), a exposição Segunda Natureza, aponta como fundamentação conceptual o seguinte: “O tema geral da exposição foi equacionado à luz dos debates atuais em torno do Antropoceno [sic] e das discussões sobre o impacto da ação humana sobre o ambiente.” (vide nota 5). Como se “o impacto da acção humana sobre o ambiente” tivesse sido descoberto agora com o “Antropoceno”. O termo é novidade, ficou no ouvido e está na moda. O “Antropocénico” adquiriu inclusivamente uma vertente política, contestatária e: “tem sido adotado por ambientalistas como palavra de ordem nos protestos contra a expansão do setor petrolífero e é visto por alguns conservadores como um pretexto para o que consideram serem políticas agressivas de asfixia económica para combater as alterações climáticas.” (vide nota 6). Em suma, o tema é inegavelmente importante. O “Antropocénico”, tal como a famosa bebida gaseificada açucarada norte-americana, primeiro estranhou-se e depois entranhou-se. Entranhou-se na comunidade científica, no seio do público interessado pela Ciência e na cultura popular como sinónimo e como chamada de atenção para o período recente da história da Terra em que a acção humana se tornou decisiva. Mas será isso suficiente para justificar a formalização de uma nova unidade cronostratigráfica? Em jeito de epílogo, é de salientar que no último parágrafo do seu trabalho, depois de analisarem detalhada e aprofundadamente os impactes antropogénicos e os seus possíveis efeitos no registo geológico, Waters et al. (2016: 145), apoiantes declarados do conceito “Antropocénico”, concluem que: “There is also the question, which is still under debate, of weather it is helpful to formalize the Anthropocene or better to leave it as an informal,


38 Antropocénico: Época nova ou Polémica Antiga?

albeit solidly founded, geological time term, as the Precambrian and Tertiary currently are”. Ou seja, deitando mão à sugestão subtilmente lançada por Waters et al. (2016: 145) e tendo o cuidado de distinguir as diversas discussões sobre o “Antropocénico” acima referidas, talvez fosse sensato continuar e aprofundar o debate sobre a acção da humanidade sobre a natureza, mas, até ver, preservando a estabilidade da Tabela Cronostratigráfica Internacional, manter como informal o “Antropocénico”. Referências Bibliográficas Arduino, G., 1760. Due lettere [...] sopra varie sue osservazioni fatte in diverse parti del Territorio di Vicenza, ed altrove, appartenenti alla Teoria Terrestre, ed alla Mineralogia. nuova raccolta di Opuscoli Scientifici e Filologici (Venezia), 6: XCIX-CLXXX (Correspondência enviada ao Prof. Antonio Vallisnieri, 30 Março de 1759). Austin, W. J., Holbrook, J. M., 2012. Is the Anthropocene an issue of stratigraphy or pop culture? GSA Today, 22(7), 60-61. Brown, A., Tooth, S., Chiverrell, r. C., rose, J., Thomas, D. S. G., Wainwright, J., Bullard, J. E., Thorndycraft, V. r., Aalto, r., Downs, P., 2012. The Anthropocene: is there a geomorphological case? Earth Surface Processes and Landforms, 38, 431-434. Corcoran, P. L.; Moore, C. J., Jazvac, K., 2014. An anthropogenic marker horizon in the future rock record. GSA, Today, 24(6), 4-8. Crutzen, P. J., Stoermer, E. F., 2000. The “Anthropocene”. IGBP Global Change NewsLetter, 41, 17-18. Crutzen, P. J., 2002. Geology of Mankind. Nature, 415, 23. Desnoyers, J., 1829. Observations sur um ensamble de dépôts marins plus récents que les terrains tertiaires du bassin de la Seine, et constituant une formation geólogique distincte: précédées d’une aperçu de la non-simultanéité des bassins tertiaires. Annales Sciences Naturelles, Paris, 16, 117-214, 402-491. Gerasimov, I. P., 1978. Anthropogene and its major problem. Boreas, 8, 23-30. Gromov, V. I., Krasnov, I. I., nikiforova, K. V., Shantser, E. V., 1960. Printsipy stratigraficheskogo podrazdeleniya chetvertichnoi (antropogenovoi) sistemy i ee nizhnyaya granitsa. Chronologiya i climaty chetvertichnogo perioda. Izd-vo AH CCCP, Moskva, pp. 5-18 [em russo]. Gromov, V. I., Krasnov, I. I., nikiforova, K. V., Shantser, E. V., 1960. Principles of a stratigraphic subdivision of the Quaternary (Anthropogenic) system and its lower boundary. International Geological Congress, 21st session. norden, 1960. report, 4. Det Berlingske Bogtrykkeri, Copenhagen, 7-26.

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Apêndice notas de rodapé 1) recorrentemente referido nos meios de comunicação nacionais como “Antropoceno”, o que é incorrecto do ponto de vista da terminologia cronostratigráfica própria do português europeu. O termo “Antropoceno” fará sentido no português do Brasil e em castelhano, mas não no português europeu em que a forma ajustada é “Antropocénico”. 2) “Entrámos no Antropoceno”, em Diário de Notícias da Madeira online, Dnoticias.pt, de 29 de Agosto de 2016. Consultado em http://www.dnoticias.pt/hemeroteca/608220-entramos-no-antropoceno-IMDn608220 a 16 de novembro de 2016. 3) Entenda-se “evolui”, aqui como na expressão “evolução biológica”, como mudança e não – como comum e incorrectamente acontece – como progresso. A tabela muda, não fica forçosamente melhor. Assim como os

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grupos biológicos se modificam, evoluem, não significando isso que um mamífero da espécie Felis catus seja melhor que um dinossáurio da espécie Tyrannosaurus rex. Será seguramente mais fofinho, mas – biologicamente falando – não é melhor. 4) Em “Entrámos no Antropoceno”, disponível em Diário de Notícias da Madeira online, Dnoticias.pt. Consultado em http://www.dnoticias.pt/hemeroteca/608220-entramos-no-antropoceno-IMDn608220 a 29 de Agosto de 2016. 5) Maat, Segunda Natureza. Consultado em https://www.maat.pt/pt/exposicoes/segunda-natureza a 17 de novembro de 2016. 6) “Está a Terra a viver uma nova era?” em Diário de Notícias de 13 de Março de 2010. Consultado em http://www.dnoticias.pt/hemeroteca/608220-entramos-no-antropoceno-IMDn608220 a 19 de novembro de 2016.


GEONOvaS N.º

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30: 41 a 49, 2017 41

The Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017 Paul White1 1

Director of Market Research and Statistics International Lead and Zinc Study Group (ILZSG) paul_white@ilzsg.org

Resumo O Grupo Internacional de Estudos do Chumbo e Zinco Lead (GISCZ) é uma organização intergovernamental criada pelas Nações Unidas em 1959. Os seus principais objetivos são promover a transparência nos mercados mundiais de chumbo e zinco, facilitar e encorajar a cooperação entre os governos e a indústria e empreender uma pesquisa aprofundada sobre questões de interesse para seus governos membros. O grupo publica previsões detalhadas sobre fornecimento e procura global duas vezes por ano, em abril e outubro. Em 2017, o Grupo antecipa que o fornecimento de metal de chumbo refinado global, usado principalmente para produzir baterias automáticas e industriais de chumbo-ácido, excederá a procura numa quantidade relativamente insignificante de 20 mil toneladas, consequência da situação de mercado estável. No caso do zinco, cuja principal aplicação é proteger o aço por ligação à sua superfície num processo designado por galvanização, o fecho de minas e a diminuição significativa da sua produção prevê uma queda global de um quarto de milhão de toneladas. Palavras-chave: Nações Unidas, metais base, mercado global, previsões. Abstract The International Lead and Zinc Study Group (ILZSG) is an intergovernmental organisation established by the United Nations in 1959. Its main objectives are to promote transparency in the world lead and zinc markets, facilitate and encourage co-operation between governments and industry and to undertake in-depth research into issues of concern to its member governments. The group published detailed forecasts for global lead and zinc supply and demand on a twice yearly basis; every April and October. In 2017 the Group anticipates that supply for global refined lead metal, which is used mainly to make automotive and industrial lead-acid batteries, will exceed demand by the relatively negligible quantity of 20,000 tonnes resulting in a stable market situation. In the case of zinc, of which the main application is to protect steel by bonding to its surface in a process called galvanizing, the closure and cutback of a significant quantity of mine production is forecast to result in a global shortage of a quarter of a million tonnes. Keywords: United Nations, base metals, global market, forecasts.

1. Introduction the International Lead and Zinc Study Group (ILZSG) is an intergovernmental organisation originally established by the United Nations in 1959 with the Secretariat based at the UN Headquarters in New York City. In 1977, it was moved to London and then at the beginning of 2006 to Lisbon in portugal. all three metal Study Group’s; Lead and Zinc, Copper and Nickel now share the same offices in

Lisbon under the authority of a common Secretary General. the Group is supported by 29 member countries representing over 85% of the world’s lead and zinc production and consumption. these countries are in effect our shareholders and they each pay an annual membership subscription. the members are free to come and go as they please and the Group normally experiences a small change in the membership each year.


42 the Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017

the main objectives of the Group are: • to promote transparency in the global lead and zinc markets • to facilitate or encourage co-operation between government and industry • and to undertake in depth research into issues of interest or concern to members – as well as covering trends affecting the market fundamentals the Group also monitors developments in environmental legislation and the world economy. twice a year, in april and October, the Group publishes detailed forecasts for global lead and zinc supply and demand with much of the data needed to compile these predictions provided by experts in the Group’s member countries. this paper will discuss the ILZSG outlook for the global lead and zinc markets in 2017. 2. Lead Stocks and Prices For most of the past year and a half stocks of lead metal held in London Metal Exchange (LME) and Shanghai Futures Exchange (SHFE) warehouses have been relatively stable indicating a close balance between metal supply and demand that has so far been borne out by the market fundamentals.

LME inventories have generally fluctuated between upper and lower boundaries of 200 and 150 kt respectively and those of metal stored in SHFE warehouses have consistently remained in a tight range between 20 and 50 kt. after declining to a low of US$1550 at the end of November 2016 the LME Cash price for lead metal recovered during the first quarter of this year before falling back during the second quarter. It has since risen again and currently stands at just over US$2000 per tonne. 3. Lead Demand the Group expects global demand for refined lead metal to increase by 2.8% this year and a further 1.3% in 2017. Growth in vehicle production and sales in China have remained strong (Fig. 1) with output rising by 10.8% over the first eight months of 2016 compared to the same period last year. However, lithium-ion batteries are reported to be continuing to make inroads into the important Chinese e-bike market, a situation presumably not helped by the imposition of a new 4% consumption tax on lead-acid batteries at the beginning of this year, and Chinese demand for lead metal is forecast to increase by a relatively sedate 2.5% this year and 1.1% in 2017.

Figure 1 – Chinese vehicle population and production 1985-2015. Figura 1 – Parque automóvel chinês e veículos produzidos na China entre 1985-2015.


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In the United States, the latest figures from the Battery Council International (BCI) show a small increase in shipments of both original equipment and replacement automotive batteries this year. this is expected to influence a rise in lead usage of 1.9% with a further increase of the same magnitude forecast in 2017. after declining in 2015, it is anticipated that European usage of lead metal will increase by 5.3% this year assisted by a generally positive performance in the automotive sector (Fig. 2). However, demand in 2017 is predicted to remain flat.

4. Lead Supply Global lead mine supply in 2016 is forecast to be at more or less the same level as in 2015 with an increase in China balancing reduced ex-China production. In 2017, global output is expected to rise by 3.3%. australian output this year will be significantly lower primarily due to the closure of the Century mine in 2015 as well as reductions at South 32’s Cannington mine and at some of Glencore’s operations. production is also expected to be lower in India, Ireland, Mexico and the United States. However, in 2017 production is forecast to recover in India and Mexico and to continue to increase in China.

Chinese imports of lead contained in lead concentrates this year are expected to be lower than the record high achieved in 2015 but are still forecast to exceed three quarters of a million tonnes of which about half will be sourced from peru, the Russian Federation, turkey and the United States (Fig. 3). an anticipated 3.6% increase in refined lead metal production in 2016 will mainly be a consequence of higher output in China and the Republic of Korea. Last November Korea Zinc successfully commissioned a new 130 kt per year capacity primary lead plant in Ulsan. this plant has since operated at near full capacity resulting in a significant rise in both Korean production and exports of lead metal. With an annual output in excess of 800 kt per year Korea is currently the world’s third largest producer of lead metal behind China and the United States. a rise in australian production is due to the completion of work at the beginning of this year to convert Nyrstar’s port pirie operation into a flexible metals recovery facility using ausmelt technology. Benefits of the new plant include lower operating costs and a reduction in emissions. In 2017, global output is forecast to increase by a more modest 1.2%. this will be primarily due to rises in Belgium, China, Mexico and the United States where aqua Metals are due to soon commission their new secondary electrochemical refining plant in Nevada.

Figure 2 – Lead Demand in Europe 1990-2017f. Figura 2 – Procura de chumbo na Europa entre 1990-2017f.


44 the Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017

Figure 3 – Chinese Lead Concentrate Imports to Remain Substantial. Figura 3 – As importações chinesas de concentrado de chumbo permanecerão substanciais.

5. World Refined Lead Metal Balance Having taken into account all of the information recently received from its Member Countries, the Group anticipates that in 2016 supply will exceed demand in the global refined lead metal market by 42 kt. In 2017, an even closer balance is expected with current data indicating that the market will be in surplus by just over 20 kt (Fig. 4). 6. Zinc Stocks and Prices Since peaking at over 1.2 million tonnes at the end of 2012 stocks of refined zinc metal held in LME warehouses have been steadily declining and they currently total just over 450 kt of which about 80% are located in New Orleans. the overall reduction this year has been relatively modest due to some large inward deliveries in June, august and October. However, the general trend continues to be in a downwards direction. after rising during the first quarter inventories held in SHFE warehouses have also since been slowly declining. they currently total 165 kt, about 35 kt lower than they were at the beginning of January. Despite the relatively limited reduction in reported stock levels, LME Cash prices for zinc have

risen sharply and currently stand at US$2300, an increase of 56% compared to the end of last year.

7. Zinc Demand Global demand for refined zinc metal is forecast to increase by a relatively sedate 0.6% this year followed by a slightly more robust 2.1% in 2017. In China, the economic focus continues to shift inward with the Western provinces such as Xinjiang, Qinghai, Sichuan and Yunnan increasingly becoming the major drivers of GDp growth. General Chinese economic indicators so far this year have remained positive with good growth in automotive production and sales, increases in real estate investment and infrastructure spending and a pMI indicator over 50. Initial reports also indicate a reasonable rise in galvanized sheet output which doesn’t appear to have negatively affected by recently imposed import restrictions. In terms of zinc demand, a rise of 1.8% is forecast in 2016 followed by a further increase of 1.3% in 2017. In the US, a drop in both zinc metal production and imports resulted in a fall in apparent usage over the first half of the year. It is possible this may have been influenced by drawdowns in unreported


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Figure 4 – World Refined Lead Metal in Small Surplus in 2016 and 2017. Figura 4 – O metal chumbo refinado apresenta pequeno excedente em 2016 e 2017.

inventories built up in previous years as other zinc related indicators point to a reasonably stable situation. apparent demand this year is forecast to be 8.7% lower than in 2015 but to rebound by 11.8% in 2017 (Fig. 5). Demand in Europe has been flat over the past four years and this trend is predicted to continue in 2016 and 2017 with limited growth of 0.7% and 0.5% respectively (Fig. 6). 8. Zinc Supply the Group anticipates that world zinc mine production will fall by 5.6% in 2016 and then rebound by 5.9% in 2017. On an ex-China basis output this year is expected to fall by 11.7%, equivalent to almost a million tonnes of contained zinc before partially recovering in 2017. the most significant reductions in 2016 will be in australia, India, Ireland and peru (Fig. 7). australian output has been negatively affected by the closure of MMG’s half a million tonne per year capacity Century mine at the end of last year as well as cutbacks at Glencore’s Mount Isa, Mcarthur River and Lady Loretta operations. a sharp reduction in Indian production is a consequence of the need to remove a large quantity of waste material at Hindustan’s Zinc’s Rampura agucha mine. In Ireland, the fall is due to the closure

of the Lisheen mine in 2015 and in peru, mainly to reduced production at the important antamina mine due to lower ore grades as well as the temporary closure of Glencore’s Iscaycruz operation. In 2017, output in australia, India and peru is forecast to rebound as the issues that resulted in lower production in 2016 are resolved and temporarily closed production is gradually brought back on stream. In addition, output is forecast to be higher in China, Kazakhstan, Mexico and the Russian Federation and will benefit from the recent start of zinc production at Nevsun Resources’ Bisha mine in Eritrea. as expected, the steep fall in ex-China zinc concentrate supply has resulted in a reduction in the volume of Chinese concentrate imports in 2016. Initially this was partially compensated for by a rise in the country’s net imports of refined zinc metal although in recent months shipments have declined (Fig. 8). Unsurprisingly it is expected that global refined zinc metal output in 2016 will be constrained by the sharp reduction in concentrate availability and is predicted to fall by 3.2%. However, production is expected to recover in 2017 when a 2.9% rise in anticipated. the steepest fall in zinc metal output in 2016 has been in India due to restrictions in feed resulting from the issues at the Rampura agucha that have


46 the Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017

Figure 5 – USa Zinc Usage 1990-2017f. Figura 5 – Utilização de zinco nos EUA entre 1990 e final de 2017.

Figure 6 – European Zinc Usage 1990-2017f. Figura 6 – Utilização de zinco na Europa entre 1990 e final de 2017.


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Figure 7 – Steep Falls in Zinc Mine Supply in australia and India. Figura 7 – Quedas significativas no fornecimento de zinco na Austrália e Índia.

Figure 8 – China Continues to Import Significant Quantities of Zinc, Figura 8 – A china continua a importar significativas quantidades de zinco.

already been mentioned. this reduction alone will more than offset anticipated increases in the Republic of Korea and Namibia. production will also

be lower in australia, Belgium, China, Mexico and argentina where Glencore’s Sulfacid refinery was shut at the end of 2015 (Fig. 9).


48 the Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017

Figure 9 – Zinc Metal Output Selected Changes in 2016. Figura 9 – Alterações das saídas selecionadas do metal zinco em 2016.

In addition, output in the United States continues to be negatively impacted by the ongoing closure due to technical problems of Horsehead Holding’s Moorseboro secondary zinc plant which recently emerged from Chapter 11 protection (this is a mechanism where the business can file for protection from its creditors in a federal bankruptcy court under Chapter 11. In most instances this involves the debtor remaining in control of its business operations as a debtor in possession under the oversight and jurisdiction of the court). Next year higher domestic mine supply is expected to result in a recovery in Indian production. Output is also expected to rise in australia, China and Mexico, where peñoles are in the process of completing a 100 kt per year expansion of their torreon refinery.

9. World Refined Zinc Metal Balance With regard to the global refined zinc metal market balance, in 2016 the Group continues to anticipate that metal output will be constrained by a sharp reduction in the availability of zinc concentrates and that global demand will exceed supply by about 350 kt resulting in a further draw down of both reported and unreported stocks. In 2017, the market is expected to remain in deficit with the extent of the shortage forecast at a quarter of a million tonnes (Fig. 10).


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Figure 10 – Zinc Metal World Balance Significant Deficits in 2016 and 2017. Figura 10 – Défice significativo do balanço do metal zinco no mundo em 2016 e 2017.

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GEONOvAs N.º

AssOcIAçãO PORTuGuEsA dE GEóLOGOs

30: 51 a 61, 2017 51

Rare Earth Elements (REE). What’s the hype in Europe all about? Daniel P. S. de Oliveira1 1

Laboratório Nacional de Energia e Geologia, I.P., Estrada da Portela, Bairro do Zambujal – Alfragide Apartado 7586 – 2610-999, Amadora, Portugal. daniel.oliveira@lneg.pt

Abstract Rare Earth Elements (REE) are invisible to most but can be regarded the silent heroes of modern technology. Even though used in small quantities, the Chinese monopoly of production, particularly the heavy rare earths, is a severe threat to European and world supply chains as demand grows and in light of the price hike and export quota reduction in 2010. These events have spurred a world and European scale frenzy of exploration activities, discovery of new deposits of rare earths, reevaluation and reactivation of existing deposits and mines as well as dedicated research in the fields of substitution of rare earths by other materials and recycling of end-of-life products to try to distance Europe and the world from the Chinese monopoly. Despite all of these concerted efforts, it seems that Europe and the world will remain dependent on the temperamental Chinese supply for some time to come. Keywords: Rare Earth Elements (REE), Europe, exploration, new mines, substitution and recycling. Resumo Os elementos de Terras Raras são invisíveis para a maioria dos cidadãos, mas podem ser considerados os heróis silenciosos da tecnologia moderna. Mesmo que utilizados em pequenas quantidades, o monopólio de produção chinês, particularmente em terras raras pesadas, é uma grave ameaça para as cadeias de abastecimento europeias e mundiais, dado o crescimento da procura e tendo em conta o aumento do preço e redução de quotas de exportação em 2010. Estes eventos têm estimulado um frenesim de atividades de prospecção a nível mundial, descoberta de novas jazidas de terras raras, reavaliação e reativação de depósitos e minas existentes, bem como pesquisa dedicada nos domínios da substituição das terras raras por outros materiais e reciclagem de produtos em fim de vida para tentar distanciar a Europa e o mundo do monopólio chinês. Apesar de todos esses esforços, parece que a Europa e o mundo permanecerão dependentes do fornecimento temperamental chinês por mais algum tempo. Palavras-chave: Elementos de Terras Raras, Europa, prospecção, novas jazidas, substituição e reciclagem .

1. Introduction Known since the late 1780’s, REE surround us, but to most they are invisible and are the silent heroes of modern technology. REE are the shift from a carbon-based economy to and electron-based economy. They are present in everyday items we can no longer live without and take for granted. Even though they are used in very small quantities, demand for these elements is estimated to grow as the world becomes ever hungrier for newer technological advances.

since september 2009; as a result of china’s announcement to reduce its export quota to 35000 t per year in 2010–2015 to conserve scarce resources and protect the environment, did the world stand up and take notice? The stranglehold that the reduction in quotas would bring forced manufacturers and consumers of REE to regard the future with apprehension and governments to activate the alarm bells. This paper examines the REE, what they’re used for, possible substitution, what triggered the alarm bells, what is being done to counter some of the trends and how this all affects us as Europeans.


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2. REE defined REE are a set of seventeen chemical elements in the periodic table, specifically the fifteen lanthanides, including scandium and yttrium (Fig. 1). scandium and yttrium are considered rare earth elements because they exhibit similar chemical properties and tend to occur in the same ore deposits as the lanthanides. The lanthanides comprise a group of 15 elements with atomic numbers 57 through 71 that include the following in order of atomic number: lanthanum (La), cerium (ce), praseodymium (Pr), neodymium (Nd), promethium (Pm), samarium (sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb), and lutetium (Lu) (Fig. 1). The REE are often further subdivided into “Light Rare Earths Elements” (LREE) and “Heavy Rare Earths Elements” (HREE). The definition of a LREE and HREE is based on the electron configuration of each rare-earth element. The LREE are defined as lanthanum, atomic number 57 through gadolinium, atomic number 64. This is based on the fact that starting with lanthanum, which has no 4f shell electrons, clockwise spinning electrons are

added for each lanthanide through gadolinium. Gadolinium has seven clockwise spinning 4f electrons, which creates a very stable, half-filled electron shell. The LREE also have in common increasing unpaired electrons, from 0 to 7. The HREE are defined as terbium, atomic number 65 through lutetium, atomic number 71, and also yttrium, atomic number 39. This is based on the fact that starting with terbium; counter-clockwise spinning electrons are added for each lanthanide through lutetium. All of the HREE therefore differ from the first eight lanthanides in that they have “paired” electrons (a clockwise and counter-clockwise spinning election). The LREE have no paired electrons. Yttrium is included in the HREE group based on its similar ionic radius and similar chemical properties. In its trivalent state, which is similar to the other REE, yttrium has an ionic radius of 90 picometers, while holmium has an ionic radius of 90.1 picometers. scandium is also trivalent; however, its other properties are not similar enough to classify it as either a LREE or HREE. despite their name, rare earth elements (with the exception of the radioactive promethium), are relatively plentiful in Earth’s crust, with cerium being the 25th most abundant element at 68 parts

Figure 1 – Relative position of the REE within the Periodic Table. Figura 1 – Posição relativa dos elementos de terras raras na tabela periódica.


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per million (similar to copper). However, because of their geochemical properties, rare earth elements are typically dispersed and not often found concentrated as rare earth minerals in economically exploitable ore deposits. It was the very scarcity of these minerals (previously called “earths”) that led to the term “rare earth” (Fig. 2). 3. Drivers of REE demand The REE supply shortage in 2010/11 served as a nasty wake up call to governments and end-users across the globe making them realize that the supply of REE could not be taken for granted. during this time period, monopoly supplier china tightened export restrictions and banned exports to Japan which triggered a speculative price rally. In one year, from 09/2010 to 09/2011, prices for individual REE surged between 4 and 9 times. Although prices spiked within china, their amplification was really felt by the western world countries due to quotas and taxes. As a result, some end-users began stockpiling supplies to avoid production outages. The price boom also catalyzed a global exploration boom with mining companies scrambling to access

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old mines and the announcement of hundreds of new projects around the world, some within Europe. However, the speculative bubble burst in late 2011 and the REE markets have been suffering from an extended hangover ever since. Greater resource efficiency, substitution efforts and intensified recycling of wastes all contributed to a significant drop in demand. At the same time, major mining operations in Australia (Mt. Weld) and the u.s. (Mountain Pass) have recommenced, expanding and diversifying the sources of supply of REE. As a result, china’s share of the world production has declined from over 95% in 2010 to an estimated 75% in 2014. Prices, although still higher, have dropped by over 80% compared to the mid-2011 peaks (EREcON Report, 2014). As prices declined, the attention of investors, cEO’s and policy makers quickly faded, even though the future sustainable supply of REE is far from secure. Questions remain about the extent to which the mining operations in Australia and the u.s. are commercially sustainable as both struggle to become profitable at current REE prices and recover the massive investments that were necessary to bring them into production. Were one or both of these

Figure 2 – Relative abundance of the chemical elements in Earth's upper continental crust as a function of atomic number. Rare earth elements are labeled in blue. (Adapted after Haxel et al., 2005). Figura 2 – Abundância relativa dos elementos na crusta terrestre superior em função do seu número atómico. Os elementos de terras raras estão assinalados a azul (Adaptado de Haxel et al., 2005).


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operations fail, the scenario would be as bleak as the one prior to the supply crisis in 2010/11 (EREcON, 2014). 4. Applications of REE Rare earth elements have several important industrial uses worldwide. The primary REE uses are in the electronics and electrical fields. There are several industries such as petroleum refining, glass polishing, chemical catalysts, metallurgy, catalytic converters, permanent magnets production, television and monitors, etc. where REE are needed in abundance. Rechargeable batteries are built only with the help of rare earth metals and alloys. These batteries are mainly used to power up several electrical and electronic devices, digital cameras, computers, laptops, hybrid vehicles and electric vehicles (Fig. 3).

Figure 3 – Breakdown of estimated REE consumption by sector in 2012. Adapted after Report on the critical Raw Materials Profiles (2014). Figura 3 – Estimativa de consumos de ETR por setor em 2012. Adaptado de Report on the Critical Raw Materials Profiles (2014).

Other important usage of rare earth metals is in the industries that make use of phosphors, catalysts, and polishing compounds. such types of catalysts, phosphors and polishing compounds are then used in illuminating screens of several electronic devices along with optical quality glass. Air pollution control is also possible with these catalysts and phosphors made up of rare earth elements. However, the most significant rare earth uses are in the military and national defense field. Lanthanum metal is used to make night vision goggles. Europium is used in building phosphors and fluorescent material that is used in monitors and lamps. Neodymium element is mainly used in making guidance systems, laser

range finders and in making efficient defense communication systems. Erbium metal is very important part of amplifiers that are used in fiber-optic data communication. samarium is mainly used in developing white noise stealth technology as well as precision-guided weapons. Permanent magnets are also built with the help of samarium metal and neodymium. 5. The world stage of REE China china’s dominance in the international rare earth supply chain is a result of decades of market forces and changing global economics that saw resource production and many manufacturing activities move from high cost to lower cost regions. Over a 20 years period, china successfully developed, maintained, expanded and secured its REE monopoly (Fig. 4). The nation’s rare earth reserves are estimated at 55 mt comprising close to 40% of the world’s total reserve. The Bayan Obo deposit in Inner Mongolia, containing 48 mt of rare earth oxides (REO) resources, is considered to be the world’s biggest rare earth deposit. The mine has been in production since 1957 and currently accounts for over 70% of china’s light rare earth elements production (http://www.mining-technology.com/features/ featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rareearth-metal-producers-4298126/). United States until the mid 1990’s, the united states was the primary producer of REE. Even as recently as 2002, the u.s. was self-sufficient in REE including a complete supply chain. The us is believed to hold 9% of the world’s rare earth reserves, estimated at 13mt. The Mountain Pass mine, operated by Molycorp, in california is the country’s biggest rare earth producing mine. Mountain Pass mine had been producing since early 1960s but was closed in 2002 due to environmental restrictions as well as lower prices for rare earth elements. It was however reopened in 2012 and now has a new processing plant with a capacity to produce over 15000 t of REO (rare earth oxide) per year (http://www.mining-technology.com/features/featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rare-earth-metal-produc ers-4298126/). Nowadays, the u.s. is a prime importer of REE (Fig. 4).


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Figure 4 – REE. World production, reserves and u.s. imports. Adapted after u.s. Geological survey, Mineral commodity summaries, 2008-2013. Figura 4 – Produção mundial de ETR, reservas e importações E.U.A. Adaptado de U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries, 2008-2013.

India India’s estimated rare earth mine production of 2900 t in 2013 accounts for about 2.6% of global production, while its reserves are estimated at 3.1 mt comprising of about 2.2% of the world total. state-owned Indian Rare Earths Limited (IREL) operates four rare earths divisions engaged in commercial scale processing of monazite sand. Two of these divisions are located at Aluva and chavara in the state of Kerala, while the other two are located at Manavalakurichi in Tamil Nadu and at chatrapur in Orissa. The Orissa sand complex (OscOM) division based in chatrapur is IREL’s biggest producing unit (http://www.mining-technology.com/features/featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rare-earthmetal-producers-4298126/).

6000t by 2020. The Lovozero mine in Murmansk Oblast has however been the country’s only rare earth producing mine. A joint venture (Jv) called TriArkMining was created in 2013 between state-owned Rostec and IsT Group, a private company, to acquire and process 82653 t of rare-earth concentrate stockpiled for more than 60 years in warehouses of state-owned uralmonatsit in the sverdlovsk region. The Jv is also developing the Tomtor deposit in the Yakutia region, which is estimated to contain 150mt of rare earths reserves including ytrium, niobium oxides, scandium and terbium (http://www.miningtechnology.com/features/featurescarce-supply—the-worlds-biggest-rare-earth-metal-producers-4 298126/).

Australia Russia Russia produced 2400 t of rare earth elements in 2013 accounting for about 2.1% of the world total. Russia’s annual rare earth consumption is estimated at 1 500 t and demand is expected to reach

Australia’s estimated mine production of rare earth minerals in 2013 stood at 2000 t accounting for about 1.8% of the world total. The country’s rare earth reserves are estimated at 2.1 mt, which account for about 1.5% of the world total.


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Lynas corporation’s Mount Weld mine in Western Australia, which commenced mining operations in 2011, is Australia’s biggest rare earth producing mine. The mine’s ore is, however, processed at Gebeng, Pahang in Malyasia, where Lynas has been operating a processing plant since september 2012. The Mount Weld deposit was estimated to contain 1.1mt of REO in reserves as of september 2012. The Nolans Bore project in the Northern Territory and the dubbo Zirconia project in New south Wales are the two major rare earth mining projects currently under development in the country (http://www.mining-technology.com/features/featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rare-earthmetal-producers-4298126/). Vietnam vietnam’s production of rare earths in 2013 stood at 220 t and its rare earth output is expected to increase significantly in future as Japan - the second largest rare earth consuming country - shows an active interest in rare earth mining and processing in vietnam in a bid to reduce rare earth imports from china. Japan and vietnam signed an agreement to co-operate in the exploitation of rare earth minerals in 2010. vietnamese company Lai chau-vIMIcO Rare Earth Joint stock company and Japanese company dong Pao Rare Earth development company entered into an agreement in 2012 to jointly mine and process rare earth resources in the Tam duong district of northern Lai chau province. The first phase production of the mining project is expected to be 10000 t per year (http://www.mining-technology.com/features/featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rare-earthmetal-producers-4298126/). Brazil Brazil’s rare earth mine production in 2013 was estimated at 140 t, whereas its rare earth reserves stand at 22 mt, accounting for about 20% of the world total. Niobium and tantalum are the two major rare earth elements being produced in the country. The biggest Niobium deposit in Brazil is located in Araxá and owned by companhia Brasileira de Metalurgia e Mineração (cBMM), while Anglo American’s Niobium business located in the cities of catalão and Ouvidor in the Goiás state is one of the world’s biggest niobium producers. The Mibra mine near Belo Horizonte, operated by

the Advanced Metallurgical Group (AMG), is a major tantalum producing mine in the world. In April 2012, World Mineral Resources (WMR) announced that it had uncovered a large neodymium deposit containing 28 mt neodymium in the western Bahia state, while vale, in October 2011, had discovered significant amount of rare-earth minerals at its salobo copper-mine project at carajas in Para state (http://www.mining-technology.com/features/featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rare-earthmetal-producers-4298126/). Malaysia Malaysia’s rare earth production in 2013 stood at 100 t, while the country’s estimated reserves of rare earth minerals stand at 30 000 t. The rare earth minerals in Malaysia are produced mainly as by-products from tin. The Perak state government of Malaysia signed a Memorandum of understanding (Mou) with Hong Kong-based commerce venture Manufacturing (cvM) Minerals for creating a joint venture to mine rare earth resources in Bukit Merah in 2011. In January 2014, verde Resources announced to carry out exploration at the Merapoh Mine in Pahang whose sample study had indicated the existence of 15 rare earth oxides (http://www.mining-technology.com/features/featurescarce-supply—-the-worlds-biggest-rare-earthmetal-producers-4298126/). South Africa south Africa is in the forefront of these efforts through two, globally significant, extractive projects. The refurbished steenkampskraal monazite mine (thorium and REE) may be the first non-chinese new producer to come online. The less advanced Zandkopsdrift development in Northern cape is among the largest prospective new REE mines. For steenkampskraal a 13-year mine life is envisioned with production of about 5000 t/y of total rare earth oxides (REO), including yttrium oxide. However, lanthanum and cerium would not be produced as saleable products unless market conditions become more favourable. The operation would produce saleable REO at an average yearly rate of 1512t (Mining Weekly, 2014). Other significant REE projects are underway in the u.s. (Bear Lodge, WY; Bokan Mountain, AK; diamond creek, Id; Elk creek, NE; La Paz, AZ;


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Lemhi Pass, Id, MT; Pea Ridge, MO; Round Top, TX and Thor, Nv), canada, Finland, Greenland, Kyrgyzstan, Madagascar, Malawi, Mozambique, Namibia, sweden, Tanzania and Turkey (u.s. Geological survey Mineral commodity summaries, 2015). 6. REE: a challenge for Europe Although at present, the public attention has shifted elsewhere, ensuring a secure future supply of REE remains an urgent policy challenge for the European governments and industry. REE importance in high-tech applications and materials – especially their key role in boosting energy and resource efficiency – makes REE too crucial to ignore. The centre of gravity may be presently over East Asia but Europe still retains world-class capabilities and know-how along the REE supply chain. This includes high-tech companies such as solvay Rare Earth (France), silmet (Estonia), vaccuumschmelze (Germany) and its Finnish subsidiary NeoRem, Magneti Ljubjana (slovenia), Treibacher Industrie (Austria) Less common Metals (united Kingdom) and the uK subsidiary of u.s. company Arnold Magnetics. Most of these have decades of experience in REE and have been at the forefront of the development of REE technology. This expertise is complemented by know-how from many European manufacturers and cutting-edge REE science in in European universities, research organisations and geological surveys. 6.1. Mining REE in Europe currently there is no mine supply of REE in Europe. In the past some REE were mined in Finland on an industrial scale as by-products and potentially mineable deposits are reported in some European locations such as the Bastnäs Mine (type locality for the REE mineral bastnässite) in Bergslagen (sweden). REE-bearing apatite concentrate was also mined as a by-product in the Korsnäs lead mine (Finland) from 1963-1970 (sarapää et al., 2013). up until recently, the geological and economic potential to mine REE in Europe had not been comprehensively assessed. However, the 2010/2011 price hike propelled geological surveys to intensify data collection and analysis as well as reanalysis of existing data. In this aspect, Portugal pioneered this drive before the price hike with a comprehensive regional REE exploration project in the northern

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Alentejo and Beira Baixa provinces which highlighted the potential of the vale de cavalos, MonfortinhoPenha Garcia and Fronteira areas (Inverno et al., 2007) for REE. The Eu-funded project EuRARE aims to boost the development of the European REE industry and is currently assessing exploitable REE resources in Europe as well as carry out research in some of the key deposits. Translating European exploration projects into REE-producing mines requires making a strong case for their economic viability – a challenging prospect as coupled with this is the need to develop cost-effective processing of individual ores. The question of how to separate REE is particularly pertinent for the development of supply. separating mixed concentrates into individual REE is costly, technically challenging and has a significant environmental footprint. several advance stage projects are currently being explored in Europe. The best known are Nora Kärr and Kvanefjeld in sweden and Greenland, respectively. Norra Kärr is the only rare-earth project in mainland Europe with an NI-43-101-compliant mineral-resource estimate.  Per the most recent numbers at the time of writing, Norra Kärr contains an estimated 60.5 Mt of rare-earth mineral resources, at an average grade of 0.54%, resulting in an estimated 327 kt of rare-earth oxides (REOs) present. In addition to the production of rare earths, the project is of interest for zirconium (Zr), hafnium (Hf) and possibly niobium (Nb) as well. Oxides of europium (Eu) through to yttrium (Y) make up 53% of the total REOs (TREOs) present, thus Norra Kärr has one of the most attractive TREO distributions of any rare-earth project with a defined resource. despite the relatively low overall TREO grade in the deposit, the actual in-situ grades of dysprosium (dy) and Y, two of the critical REOs (cREOs), are some of the highest of any defined resource (Hatch, 2012). All of these factors, combined with very low concentrations of thorium (Th) and uranium (u) (7 ppm and 14 ppm respectively), mean that the deposit is of high potential strategic interest. At the estimated mining rate in the PEA of approximately 6800 t per year, this resource provided for a 40 year mine life, though the deposit remains open at depth (http://www.tasmanmetals.com/s/REEProjects.asp). The Kvanefjeld deposit, explored by Greenland Minerals and Energy Ltd., lies on the sW edge of Greenland. Historically, the Kvanefjeld deposit was mined for uranium, but has remained inactive since


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the early 1980’s. The project area is made up of three distinct resource shells, namely, Kvanefjeld, sørensen, and Zone 3. JORc code compliant reports for the global resource indicate 1.01 billion tons containing 593 million pounds u3O8, 11.13 million tons Total REO (http://www.ggg.gl/docs/AsXannouncements/updated-Mineral-Resource-EstimateFebruary-2015.pdf) and 1.98 million tons of zinc (http://www.groundtruthtrekking.org/Issues/ MetalsMining/Kvanefjeld-Mine-Prospect-Greenland.html). There are also a number of other less well studied projects in Europe. These include placer deposits on the continental shelf of the northern Aegean sea, the Fen deposit (southern Norway), monazite sands in Matamulas, spain and also known occurrences in France, Belgium, Luxemburg, Germany and Portugal. Figura 5 shows the known European REE occurrences. Mining wastes are also being looked at with interest for possible REE supply. These generally have lower concentrations of REE than end-of-life products but normally are available in very large volumes and therefore the amounts of REE locked within can be substantial. The most important resources include industrial process residues from metal production (phosphogypsum, bauxite residues, mine tailings and metallurgical slags), thermal treatment

facilities (coal ash and incinerator ash) and possibly wastewater streams. In Europe the obvious places to investigate for wastes rich in REE are: a) abandoned mine waste dumps in the Bastnäs Mine, Kiruna Mine [estimated to contain 5.6 Mt of apatite with 0.5% TREO of which approximately 20-25% are HREE (Pers. com. Tasman Metals, 2014)], apatite mines as in siilinjärvi and sokli; an apatite-niobium deposit, both in Finland. As would be expected, with the rising interest in deep sea deposits, the potential for REE has received considerable interest (e.g. Kato et al., 2011). Likewise, REE have also been reported from manganese nodules (e.g. Jones, 2011) and cobalt crusts (Yingchun et al., 2009). 7. Impact of disruptive technological change on future for REE demand It is clear that REE demand is forecast to grow in future years. In 2013, global consumption of rare earths (as rare earth oxides REOs) was about 124000 tons which had an approximate value in excess of us$3 billion. china currently represents about 64% of demand for all rare earths, followed by Japan at 14-16%, the usA at 9-10%, the Eu at 7-9%, and others at 4%.

Figure 5 – Map showing all the individual examples of REE mineralisation in Europe that have been identified by the EuRARE project. (www.eurare.eu) Figura 5 – Mapa com as ocorrências de mineralizações de ETR na Europa identificadas no Projeto EURARE (HYPERLINK "http://www.eurare.eu" www.eurare.eu)


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demand for rare earths in 2013 was stable for some products and remained weak for others due to structural demand changes, design changes, innovation, slower global growth for high-tech goods, and lower investment in renewable energy. However, global demand is growing strongly for rare earth products in several key markets with expected growth outlook through to 2020 of approximately 6-7% per annum leading to a total market of approximately 180000 t in 2020. For example: • There is significant forward growth for didymium (mixed neodymium and praseodymium) in the magnet market driven by the use of high performance NdFeB magnets in modern electric motors and generators; • sustainable supply is required for dysprosium to remain important for high temperature magnet applications, but magnet producers and motor designers continue to innovate around supply limitations by commercializing reduced dysprosium magnetic material; • cerium demand for glass polishing has declined through re-use, but strong forward growth is anticipated for use in automotive catalysts due to increasing government restrictions on transportation emissions;

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• The use of catalytic materials is growing and consumption of petroleum cracking catalysts is driving lanthanum demand. Through to 2020, it is predicted that the yearly growth in REE demand by sector will be: magnets (10%), metal Alloys (6%), batteries (7%), catalysts (5%), polishing (5%), glass (3%), phosphors (4%), ceramics (5%) and other (7%) (http://www.arultd.com/rare-earths). However, substitution is one of the aspects that can accelerate or decelerate the rate of demand for these elements. some of the REE are easily and substitutable at low cost while the converse is also true (Fig. 6). Examples in the technological forefront include the initiatives undertaken to substitute, or at least radically reduce, the amounts of REE in magnet applications or luminescent materials, which would imply knock-on effects on REE demand. The first prime example being the switch from magnet-driven (NdFeB magnets) data storage devices that use to solid state drives (ssd) that use no magnets whatsoever. The second example is the gradual switch to LEd lighting systems that use significantly less HREE (LEd systems contain about 1% of the phosphors needed in a fluorescent lamp with an equivalent lighting efficiency). LEd lighting systems

Figure 6 – distribution of end-uses and corresponding substitutability assessment for the rare earth elements. (source: cRM_Innonet). Figura 6 – Distribuição de utilizadores finais e avaliação correspondente da substituibilidade para os elementos das terras raras. (Fonte: CRM_Innonet).


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have also penetrated the market much more quickly and extensively than anticipated leading to a lower consumption of REE-based lighting phosphors. If this trend continues over the next ten years or so, the demand for Eu, Tb and Y will decrease significantly. Likewise, recycled end-of-life products are one potential source of REE. However, despite growing research efforts, there remains considerable uncertainty about the recycled supply potential. strategic efforts to recycle REE from waste products could provide a valuable, secure and long-term additional source of REE material for European industries. Because Europe is one of the largest producers and consumers of automotive, electrical and electronic goods containing REE, it produces large quantities of high-tech wastes each year that could be channeled into a REE recycling programme. Mature recycling routes for REE offer a number of potential advantages over primary production, which include: 1- smaller environmental footprint, 2- shorter lead times, 3- cheaper sources of material than primary production, 4- leaves no radioactive material to be gotten rid of and 5- the recycling of materials that contain the most sought after REE can help alleviate the balance problem in primary supply. However, reliable estimates of the potential quantities of REE that could be recycled in Europe or globally are currently not available (EREcON, 2014). In many instances, recycling has forced end-products to be redesigned; so called “eco-design”, in order to make recycling of components much easier. One such example is to bundle the recyclable components in one extreme of the product to make it easier to remove in one simple operation.

programmes. These have identified several deposits and possible new sources of REE from unconventional materials, e.g. deep-sea muds. The development of new mines within Europe depends on securing finance to develop to fruition such projects. A task wrought with pitfalls as companies navigate the highs and lows of world economies and the geopolitical constraints. Additionally, exploration companies that want to bring new deposits into production may struggle to find customers for the more abundant REE, for which there are plenty available. This might limit the economic viability of any project on the basis of a limited set of individual REE. This is compounded by the combination of quickly-changing demand for REE in a very innovative and high industrial scenario in collusion with a supply chain that is inherently inflexible. Good examples are the switch from REE-based storage technologies in data storage devices (ssds instead of Hdds) and lighting (from fluorescent to LEd technologies). Above all, however we may choose to look at the intricacies of the REE cycle intertwined with world politics there is, yet, one certainty. china continues to monopolize dominate the world markets with respect to heavy REE (HREE). Both Mt. Weld and Mountain Pass are largely LREE suppliers with <5% consisting of HREE. As exploration funding has mostly dried up, many of the most promising projects that targeted HREE have slowed their development and are fighting for survival. until, and if when, one of these projects comes on line, the world continues to depend on a temperamental supplier: china! Acknowledgements

8. Discussion The European REE industry is small but recognised as being of great importance. Maintaining the necessary skills and knowledge base along the entire REE value chain is critical to long term supply security. despite a large concerted research effort, Europe still only has a rudimentary knowledge of how materials flow through both the European and global economies. There is definitely a need to accurately map and monitor the complex and changing supply chains – from mines to concentrators to end-users and end-of-life disposal. The knowledge gaps identified have led to a frenzy of research encompassing all these issues. However, more importantly it has forced Europe to catalyse its mining industry with accelerated exploration

The author was an invited expert in the European Rare Earths competency Network (EREcON) and is a contributor towards the Ad-Hoc Working Group on defining critical Raw Materials, a subgroup to the Raw Materials supply Group. Additionally, he is the chair of the Mineral Resources Expert group of EuroGeosurveys. This work is largely based on the many hours of discussion carried out within the EREcON group on the way to producing a draft Report for the European commission and the authors own insight into the problematic of REE and own opinions. The author would like to thank the careful reviews by the editorial staff of Geonovas as well as those of reviewer A. M. Pinto whose views and notes have improved the quality of the manuscript.


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References EREcON, 2104. Strengthening the European rare earths supply-chain. Challenges and policy options. A report by the European Rare Earths competency Network (EREcON). conference draft, Milan, 82. Hatch, G., 2012. A visit to Tasman Metals’ Norra Kärr Project. Technology Metals, Research, 5. (http://www.techmetalsresearch.com/2012/02/avisit-to-tasman-metals-norra-karr-project/). Haxel, G. B., Hedrick, J. B., Orris, G. J., 2005. Rare Earth Elements-critical Resources for High Technology. U.S. Geological Survey Fact Sheet 087-02. consultado em (http://pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02/) Inverno, c. M. c., de Oliveira, d. P. s., Rodrigues, L. v., 2007. Relatório final do projecto inventariação e prospecção de terras raras nas regiões fronteiriças da Beira Baixa e do norte Alentejo, Relatório Interno LNEG, 2982. Jones, N., 2011. sea holds treasure trove of rare-earth elements. Nature, 393. doi:10.1038/news.2011. Kato, Y., Fuginaga, K., Nakamura, K., Takaya, Y., Kitamura, K., Ohta, J., Toda, R., Nakashima, T., Iwamori, H., 2011. deep-sea mud in the Pacific Ocean as a potential resource for rare-earth elements. Nature Geoscience, 4, 535-539.

daniel P. s. de Oliveira 61

Mining Weekly, 2014. South African REE Project Studies Advance. consultado em http://www.miningweekly.com/article/ south-african-ree-project-studies-advance-2014-05-09 sarapää, O., Al Ani, T., Lahti, s. I., Lauri, L. s., sarala, P., Torppa, A., Kontinen, A., 2013. Rare earth exploration potential in Finland. Journal of Geochemical Exploration, 133, 25-41. u.s. Geological survey, 2008. Mineral commodity summaries 2008: u.s. Geological survey, 199. consultado em http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/ mcs/2008/mcs2008.pdf u.s. Geological survey, 2015. Mineral commodity summaries 2015: u.s. Geological survey, 196, http://dx.doi.org/10.3133/70140094. consultado em http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/mcs/ 2015/mcs2015.pdf Yingchun, c., Liu, J., Ren, X., shi, X., 2009. Geochemistry of rare earth elements in cobalt-rich crusts from the Mid-Pacific M seamount. Journal of Rare Earths, 27(1), 169-176.


GEONOvAs N.º

AssOCiAçãO PORTUGUEsA dE GEóLOGOs

30: 63 a 78, 2017 63

Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal Augusto Filipe1 and Daniel P. S. de Oliveira1* 1

Mineral Resources and Geophysics Research Unit, Laboratório Nacional de Energia e Geologia (LNEG). Apartado 7586 2610-999, Amadora, Portugal *Corresponding author: Augusto.filipe@lneg.pt

Abstract Portugal has always been one of the major producing countries of tungsten in Europe and exploitation has been going on for more than a century. Due China being the controlling producer of tungsten, with more than 80 percent of 2010 world production and the need to ensure the sustainable supply of this metal for the European industries, led the EU in 2010 to classify tungsten as one of the critical raw materials for Europe. For these reasons, it is justifiable that the metal continues to be a high priority exploration target in the Portuguese territory. Keywords: Tungsten, Critical Raw Materials, Exploration. Resumo Há mais de um século que a exploração de tungsténio decorre em Portugal, tendo sido sempre um dos maiores países produtores a nível europeu. O facto da China controlar a produção de tungsténio, com mais de 80 % da produção mundial em 2010 e ser necessário garantir o fornecimento das indústrias europeias, levou a UE em 2010 a classificar o tungsténio como uma das matérias-primas críticas. Estas razões justificam que este metal continue a ser ativamente procurado no território português e que investidores internacionais mantenham o financiamento na promoção do seu conhecimento. Palavras-chave: Tungsténio, Matérias Primas Críticas, Prospecção.

1. Introduction securing reliable and undistorted access to non-energy raw materials has become a critical challenge to many resource-dependent countries all over the world. industrialised regions like the European Union (EU), United states (Us) and Japan, have explicitly recognised the challenges which the availability of certain raw materials may pose for the functioning of their economies. Their assessments help their governments to take appropriate steps in mitigating supply restrictions and specific actions such as stockpiling. Raw materials are fundamental to Europe’s economy, growth and jobs (as they are to any other economy) and they are essential for maintaining and improving our quality of life. Recent years have seen

a growth in the number of materials used across products. securing reliable, sustainable and undistorted access of certain raw materials is of growing concern within the EU and across the globe. Europe is in a particularly vulnerable position because on the one hand, Europe is highly dependent on imports for many raw materials which are increasingly affected by growing demand pressure from emerging economies and by an increasing number of national policy measures that disrupt the normal operation of global markets. On the other hand, while the EU still has valuable deposits and much under-explored and unexplored geological potential, their exploration and extraction faces increased competition for different land uses and is required to take place in a highly regulated environment. it is not unusual in the EU for 8 to


64 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

10 years to elapse between the discovery of deposits and the start of actual production. Of concern are the changes in the geopoliticaleconomic framework that impact on the supply and demand of raw materials. These changes relate to the growing demand for raw materials, which in turn is driven by the growth of developing economies and new emerging technologies. Moreover, many emerging economies are pursuing industrial development strategies by means of trade, taxation and investment instruments aimed at preserving their resource base for their exclusive use. This trend has become apparent through an increasing number of government measures such as export taxes, quotas, subsidies etc. in some cases, the situation is further compounded by a high level of concentration of the production in a few countries. Member states are increasingly aware of these challenges and have together defined a set of minerals that are considered “critical”. These, in alphabetical order, were re-evaluated in May 2011, and are: antimony, beryllium, borates, chromium, cobalt, coking coal, fluorspar, gallium, germanium, indium, magnesite, magnesium, natural graphite, niobium, platinum group metals (PGMs), phosphate rock, (heavy) rare earth elements (REEs), REEs (light), silicon metal and tungsten (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/ raw-materials/files/docs/crm-report-on-criticalraw-materials_en.pdf). it is the last of these critical raw materials that is the focus of this paper. 2. Tungsten Tungsten, exhibits important physical properties, including a high melting point and density, as well as good thermal and electrical conductivity, a low coefficient of expansion, and exceptional strength at elevated temperatures. it is consumed predominantly as the extremely hard carbide in cutting and wear-resistant components (which accounts for 50% of its use) and as the metal or alloy for lamp and lighting filaments and electrodes, electrical and electronic contact surfaces, heat and radiation shielding in high-temperature furnaces and X-ray equipment, and electrodes in certain welding methods. some non-metallurgical applications of tungsten are as phosphorescent chemicals in pigments, X-ray screens, television picture tubes, and fluorescent lighting. Tungsten is also used militarily as a heavy-metal alloy in armour-piercing ordnance and tank shielding. Tungsten, is a very hard, dense, shiny, silverywhite metal, also commonly known as “wolfram”, is

a chemical element with the chemical symbol W and atomic number 74. it is a metal that has been recognized as critical by the EU and figures in both the 2010 (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/report-b_en.pdf) and 2014 reports (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/crm-report-on-critical-raw-materials_en.pdf) and is used in a series of applications for which no substitution is yet possible. 3. Major world producers of Tungsten Although found in numerous deposits throughout the world, nearly 42% of the world’s tungsten resources are located in China. Other significant tungsten deposits are in Australia, Austria, Bolivia, Brazil, Burma, Burundi, Canada, Congo, North Korea, Mongolia, Peru, Portugal, the Republic of Korea, spain, Thailand, Turkey, the former U.s.s.R., Rwanda, Uganda and the United states (http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/tungsten/stat/). China is the controlling producer of tungsten, with more than 80 % of 2010 world production and estimated 2011 world production. The leading use of tungsten today is for cemented carbides, composite materials that are used worldwide for drilling, cutting, and machining. These materials are critical to every industrial application that involves cutting or component wear-mining; construction; oil and gas exploration; tools and dies; and the cutting of wood, plastics, and metals. Tungsten is thus a basic commodity underpinning the global manufacturing sector (silberglitt et al., 2013). China’s market share of the global production of critical materials has grown dramatically over the past two decades from a strong position to an overwhelmingly dominant one. For example, China’s share of tungsten and antimony production, already 60 percent in 1990, is now over 80 % for tungsten and about 90 percent for antimony (Fig. 1). As China’s market share and domestic consumption have grown, its materials export policies have moved in a direction that has created concern among its customers. in particular, China has instituted a combination of production controls, export restrictions, mine closings, and company consolidation. Russia produces tungsten but keeps 70% of what it has for domestic use. Of the current major producers outside China few, if any, are willing or able to increase production to any major extent. At Cantungin Canada, the largest mine producer outside


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Augusto Filipe & daniel P. s. de Oliveira 65

Figure 1 – Percentage of Global Production (Mining) of Key Materials within a single Country (U.s. Geological survey, Minerals Commodity summaries, Pittsburgh, Penn.: U.s. Government Printing Office, 2012; international Organizing Committee for the World Mining Congresses, World Mining data, 26, 2011. Figura 1 – Percentagem da Produção Global (Exploração) de Substâncias Estratégicos por Países (U.S. Geological Survey, Minerals Commodity Summaries, Pittsburgh, Penn.: U.S. Government Printing Office, 2012; International Organizing Committee for the World Mining Congresses, World Mining Data, 26, 2011).

China, output is already at close to capacity and the mine itself has less than 3 years of life left, based on current resource figures. in Portugal, the Panasqueira mine has very little scope for significant expansion and the Mittersil mine in Austria produces tungsten principally for in house use and is therefore unlikely to supply much material to the free market (seddon, 2012). This fear of shortcomings in supply has led to tungsten also being harvested and recycled from existing devices and components, but even those sources seem to have reached their limits and there’s no new significant supply on the horizon. 4. Potential tungsten mineralization areas in Portugal The most important tungsten and tin metallogenic mineral deposits in iberian Peninsula are located in a zone which includes Galicia, region of Portugal north of the Tagus River and Zamora, within the Central-iberian Zone and Trás-os-Montes Zone

geotectonic zones, which defines the Northwest iberian W-sn Province (Parra, 1998) (Fig. 2). The primary deposits or occurrences of W(-sn) are for the most part either directly or indirectly linked with granites, with differing typology: aplitepegmatites (Lagares de Estanho - Queiriga), endo- and exo-batholith stockworks (Bejanca-vouzela and Fonte santa – Freixo de Espada à Cinta) and vein type. The latter are more common and account for most production of wolframite [(Fe,Mn)WO4] in the country (Goinhas, 1987). Usually they are located in contact metamorphic aureoles, which may be distant from granite outcrops but that relate to existing non-outlying granitic domes in depth, e.g. Panasqueira, Argemela, Góis, Borralha, vale das Gatas, Ribeira, Argozelo, etc. Besides these examples, there is also the special case of the skarns with scheelite [Ca(WO4)], formed by contact metasomatism, which - in accordance with the wall rock structure -some geologists divide into two types: stratoid (Cravezes-Mogadouro, sta


66 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

particular the belt running E-W between Góis and the spanish border, which covers the Góis, Panasqueira and Argemela mines. in this area, the main model is probably the Panasqueira deposit: mineralized sub-horizontal veins related with a non-outcropping, partially greisenized, leu-cogranitic dome.

Figure 2 – Areas with potential for W (and sn) mineralization in Portugal. 1- serra d’Arga area, 2- Ervedosa-Argozelo Belt, 3- douro scheelite Belt, 4- Paiva Belt, 5- Arouca-são Pedro do sul Belt, 6- Trancoso-Figueira de Castelo Rodrigo Belt, 7- Góis-Fundão-Penamacor Belt, 8- Castelo Branco-segura Belt, 9 – Gerês area (Adapted after Martins et al., 1998). Figura 2 – Áreas mineralizadas em Portugal com potencial para W (e Sn). 1- Área de Serra D’Arga, 2- Faixa Ervedosa-Argozelo, 3- Faixa Scheelítica do Douro, 4- Faixa de Paiva, 5- Faixa de Arouca-São Pedro do Sul, 6- Faixa de Trancoso-Figueira de Castelo Rodrigo, 7- Faixa Góis-Fundão-Penamacor, 8- Faixa de Castelo Branco-Segura, 9 – Área do Gerês (Adaptado de Martins et al., 1998).

Leocádia-Armamar, s. Pedro das Águias-Tabuaço, etc.) and vein type (most of the skarns in the Castelo Melhor-Escalhão region, near to the River Águeda and the spanish border, however the most important ones in the Escalhão - Barca d’Alva sector are of the stratoid type) (Gaspar, 1997). The most promising areas for the occurrence of large deposits correspond to various types of geostructural settings (Martins et al., 1998): a) Areas covered by monotonous schist series where the existence of non-outcropping granitic dome is presumed. An example of this is the schist-Greywacke Complex situated to the south of the Estrela Mountain, and in

b) structural alignments of regional dimension containing various types of sn-W deposits and small outcropping or sub-outcropping dome of differentiated granitoids. An example of this is the extensive WNW-EsE alignment that runs from near Ervedosa, through the Tuela, Agrochão and Murçós mines, and then, after being rejected by the vilariça fault, continues eastwards towards the Ribeira and Argozelo mines in the Trás-os-Montes area. The standard deposit type has not yet been fully defined but could be similar to that of Tuela, with vast stockwork zones with a high density of mineralized veins and remobilisation along strike-slip faults running subparallel to the regional structural alignment. c) Granitic areas containing multiple intrusions differing in terms of mineralogy, metallogeny and chronology. in some cases, specific parageneses for a certain type of intrusion can be defined, distributed according to specific schemes of zonation, generally accompanied by hydrothermal alteration phenomena. d) Circumscribed granitic massifs, with differentiated composition from regional granites and its metamorphic aureoles. Outcrops are small in size, circular in shape or slightly elongated along one of the axes and may resemble outcropping domes, the possible metallogenetic models fitting any of the types described in a) and b). The circumscribed massifs in the Arouca region (Fig. 2, nº 5), running in a NW-sE direction, are - in this context - one of the areas with greatest potential for the occurrence of intra- or extra-batholithic stockwork deposits. The detritic occurrences, mainly of alluvial-type, are mineralized with tin and tungsten and usually have reduced economic interest given their small size. The most important of these are Bejanca (vouzela) (sn, W) and Massueime (Pinhel) (sn, W), the other known areas of Nave de Haver (sabugal), Gaia (Belmonte), sta Eulália (Elvas) and vale do


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Tâmega (Ribeira da Pena) contains mainly sn and sometimes also Ti. in relation to the skarns with scheelite, special mention should be made of the potential of the so-called douro scheelite Belt (Fig. 2, nº 3), which includes the whole of the area where the formations of the schist-Greywacke Complex and the syntectonic granites make contact. This is situated to the north and south of the douro river between the meridians of Freixo de Espada à Cinta and Régua. Besides numerous occurrences, several interesting deposits have also been recognised: Cravezes (Mogadouro), sta Leocádia (Armamar) and s. Pedro da Águias (Tabuaço) (Hagendorn, 1981 and 1982) (Fig. 3). Another belt of interest from an exploration point of view located in a similar geological context is the so-called Trancoso-Figueira de Castelo Rodrigo Belt (Martins et al., 1998) (see Table 1; Fig. 2, nº 6).

Augusto Filipe & daniel P. s. de Oliveira 67

in Minho district is located the important tungsten deposit of serra de Arga of vila – Covas (Fig. 3, nº 5) which includes several ore bodies: Cerdeirinha, valdarcas, Fervença, Lapa Grande. These deposits of scheelite stratoid type occur in skarns, interstratified in silurian formations and in relation with the post-tectonic granites of vila Nova de Cerveira and Covas (siORMiNP, 1998). The production of tungsten and tin concentrates, reached maximum levels during the second World War. Today only the Panasqueira mine remains in operation. Here, in the beginning of 2009 a total of 9355750 t of reserves, with 2159526 MTU WO3 and a cut off of 14 kg/m2 were defined (sojitz Beralt Tin & Wolfram, 2009). in this mine we can see several systems of sub-horizontal quartz veins, surrounding greisenized granitic dome and installed in traction cracks produced by folding. The veins have a mean thickness of 0.3 to 0.4 m with a maximum of 1.5 m. (siORMiNP, 2000).

Figure 3 – Location of the known W occurrences and deposits in Portugal. Adapted after Martins and Borralho (1998) and Martins (2012). see table 1 for number correspondence for large and medium size deposits. Figura 3 – Localização das ocorrências e depósitos minerais de W conhecidas em Portugal. Adaptado de Martinse Borralho (1998) e Martins (2012). Ver na tabela 1 os depósitos de dimensão grande e média pelos correspondentes números.


68 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

Table 1 – Main portuguese tungsten resources. (*) – Occurrence < 500 t; 500 t < small < 5 000 t; 5 000 t < Medium < 50 000 t; 50 000 t < Large < 200 000 t; very Large > 200 000 t (Tonnage WO3 = Extracted ore + tonnage “in situ”). Classification based in iNsPiRE directive – d2.8.iii.21 – data specification on Mineral Resources – Technical Guidelines – Annex F – Classification of commodities. Tabela 1 – Principais recursos tungstíferos portugueses. (*) – Ocorrência < 500 t; 500 t < Pequeno < 5 000 t; 5 000 t < Médio < 50 000 t; 50 000 t < Grande < 200 000 t ; Muito Grande > 200 000 t (Tonelagem WO3 = Minério extraído + Tonelagem “in situ”). (Classificação baseada na Diretiva INSPIRE – D2.8.III.21 – Data Specification on Mineral Resources – Technical Guidelines Annex F – Classification of commodities). Mineral Deposit Dimension Name (*)

Main Ores

Resources & Reserves

Production

Remarks

1- Panasqueira (Fundão)

Large

Wolframite, cassiterite, chalcopirite

Measured reserves – 745 767 t with 2 119,5 t of WO3; Probable reserves – 1 277 288 t with 3 207,2 t of WO3; indicated reserves – 4 503 872 t with 10 076,8 t of WO3; infered reserves – 2 828 823 t with 6 191,7 t of WO3.

According to several historical accounts, the Romans and later the Muslims have explored tin in the area of Panasqueira. This mine produced from 1927 to 1977 a total of 70 Mt of which about half were treated and produced 70 000 t of wolfram concentrates.

Panasqueira is a century old mine and one of the most important W-producing mines in Portugal and presently the only one that is still producing. it has been in production almost uninterruptedly since 1898, producing W and sn concentrates.

2- Borralha (Montalegre)

Medium

Wolframite, scheelite cassiterite, chalcopirite

Certain Tonnage: 31 000 t containing 40 t of WO3. Tonnage not immediately available 128 000 t with 160 t de WO3 Probable reserves:440 000 t with 575 t de WO3.

This mine produced approximately 18 500 t of concentrated WO3 (82% of volframite: 18% of scheelite); between 1967 and 1982 production amounted 4 287 t of concentrate with about 70% of WO3 and 2 276 t chalcopyrite concentrate with about 15% Cu and 0,3% Ag. Between 1925 and 1927 it produced 20,8 t of concentrates with 65% of snO2.

Can produce molibdenium in the venise and sta Helena breccias and in some quartz veins and some cooper and silver.

3- vale das Gatas (sabrosa)

small

Wolframite, cassiterite

Measured reserves – 607 826 t of ore with 1 205 t of W with medium grade of 1,98 kg/t of W.

This mine produced from 1960 to 1986, 1 100 t of concentrates with 71.5% t of WO3.

There are also takedown in the open and reversed steps.

4- Lagoaça / Fonte santa (Mogadouro)

Medium

scheelite, wolframite

Exploitable tonnage 66 Mt of ore with 33 000 t of WO3 with medium grade of 0,05% of WO3.

Between 1955 and 1983, 628 374 t of scheelite concentrates were produced.

Exploitable by open pit mining. Evaluation study performed by sFM

scheelite, wolframite, ferberite

Covas – 1 113 634 t of ore with 7 706,3 t of WO3: Cerdeirinha - 400 100 t with 2 895 t of WO3; valdarcas - 175 000 t with 1 175 t of WO3; Fervença - 172 500 t with 1 254 t of WO3; Lapa Grande – 84 700 t with 746 t of WO3; Telheira – 78 000 t with 1 072 t of WO3.

Cerdeirinha - produced from 1954 to 1960: 76,4 t of concentrates with 70% of WO3; valdarcas - produced from 1954 to 1960: 325 t of conc. with 70% of WO3; Lapa Grande - produced from 1955 to 1984: 237 t of conc. with 70% of WO3.

Evaluation made by Union Carbide in 1975 concluded that this area has potential of 1 Mt to 2 Mt of possible reserves of ore with medium grade of 0,7% to 0,9%

5-serra de Arga - Medium Covas (Cerdeirinha, valdarcas, Fervença, Lapa Grande, Telheira)


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Table 1(Cont.) – Main portuguese tungsten resources. (*) – Occurrence < 500 t; 500 t < small < 5 000 t; 5 000 t < Medium < 50 000 t; 50 000 t < Large < 200 000 t; very Large > 200 000 t (Tonnage WO3 = Extracted ore + tonnage “in situ”). Classification based in iNsPiRE directive – d2.8.iii.21 – data specification on Mineral Resources – Technical Guidelines – Annex F – Classification of commodities. Tabela 1 – Principais recursos tungstíferos portugueses. (*) – Ocorrência < 500 t; 500 t < Pequeno < 5 000 t; 5 000 t < Médio < 50 000 t; 50,000 t < Grande < 200 000 t ; Muito Grande > 200 000 t (Tonelagem WO3 = Minério extraído + Tonelagem “in situ”). (Classificação baseada na Diretiva INSPIRE – D2.8.III.21 – Data Specification on Mineral Resources – Technical Guidelines Annex F – Classification of commodities). Mineral Deposit Dimension Name (*)

Main Ores

Resources & Reserves

Production

Remarks

6- santa Leocádia small - Barcos (Tabuaço)

scheelite

Tonnage of 500 000 t Production unknown : containing 1 500 t of ore with medium grade WO3 with medium grade of 0,6 % of WO3. of 0,03% of WO3.

7- s. Pedro das Medium Águias (Tabuaço)

scheelite, cassiterite

indicated Mineral Unexploited. Resources – 1 495 000 t with 8 150 t of WO3 with grade of 0,55 % (WO3); inferred Mineral Resources – 1 230 000 t with 7 200 t of WO3. with grade of 0,59 % (WO3).

Evaluation study performed by Colt Resources

8- BejancaBodiosa

small

Cassiterite, wolframite

Tonnage of 5 115 000 t of ore containing 3 069 t of sn with medium grade of 0,6 kg/t (sn) and 2 353 t of WO3 with medium grade of 0,46 kg/t (WO3).

Evaluation study performed in 1985

9- vale de Porros small (Riba d’Alva)

scheelite, cassiterite, fluorite

Tonnage of 347 664 t of Production unknown. ore containing 1 842,6 t of WO3 with medium grade of 0,53 % of WO3.

10- Tarouca

scheelite, wolframite

Tonnage of 13 700 t containing 92,75 t of WO3 with medium grade of 6,77 kg/t of WO3.

small

Produced 263 t of concentrates with 70 % of snO2 and 274 t of concentrates with 65 % of WO3.

Evaluation study performed by Metamerque - indústria Mineira, Lda.

Produced 1960-1985: Open pit and 345 t of scheelite and underground mining volframite concentrates. in the period from 1977 to 1980 about 50 t of W.

5. Tungsten deposits in Portugal

Borralha (see Table 1 - nº 2; Fig. 3)

The siORMiNP (Sistema de Informação de Ocorrências e Recursos Minerais Portugueses) database has 285 registered deposits/occurrences in which tungsten forms the dominant mineralizations (Fig. 3). Of these, we will concentrate on the main 10 shown in Table 1.

The Borralha mine is located in micaceous schists, quartzites, schists and calcsilicate rocks. in Borralha the veins are interchangeably hosted either in granitic or in metasedimentary rocks (in silurian formations in syntectonic granites and late-tectonic and post-tectonic granites) at times with scheelite. These mines are developed in an area 10x1.5 km, containing a quartz + tungsten (d4) linked to post-tectonic Lovios-Gerês granites; tin-bearing aplite-pegmatite vein swarm (d3) surrounding syntectonic granite. in

Panasqueira (see Table 1- nº 1; Fig. 3) Because Panasqueira is still a very much producing mine, the description is below.


70 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

addition to the vein structures there are two brecciated quartz-rich structures - the breccias of st. Helena and venise. Major ore mineralization is made up of wolframite, scheelite, cassiterite and chalcopyrite with accessory pyrite, molybdenite, sphalerite and pyrrhotite. in Borralha are estimated: Total tonnage: 31,000 t containing 40 t of WO3; Tonnage not immediately available - 128,000 t with 160 t of WO3. Probable reserves: 440,000 t with 575 t de WO3. Vale das Gatas (see Table 1 - nº 3; Fig. 3) The ore is associated with tectonic blocks within the shear zones that occur in the shales and Greywacke Complex and two-mica granitic batholith of vila Real-Moncorvo. Regionally it is located on the southern flank of the Mondim de Bastos-vila Real-Moncorvo anticlinorium. Mineralization, consisting of wolframite and cassiterite (+ accessory scheelite, Bi-Pb-Ag sulphosalts, arsenopyrite, pyrrhotite, sphalerite, chalcopyrite and galena) manifests itself in d3 events and occurs in quartz vein systems in tension cracks within the Prainelas-delegada-Coalheira and vinheiros-vale das Gatas-saudel-vale Escuro shear zones. Host rocks are schists, greywackes and granite. Exploration campaigns and research conducted by the Companhia Mineira do Norte de Portugal, SA was calculated that there is a tonnage “in situ” of 607,826 t containing about 1,205 t of W, with an average grade of 1.98 kg / t. This is distributed by the following tectonic blocks: Mina B – 111,312 t; Mina A – 170,004 t; Rebolais – 143,100 t; vinheiros – 183,410 t. This calculation concerns the main vein that has an approximate length of 2.5 km between Laceiras and vinheiros.

4:1. Pre-feasibility studies indicate a total resource of 66 Mt with 33,000 t ore with an average grade of 0.05% WO3. Serra de Arga (Covas) (see Table 1 - nº 5; Fig. 3) Found in an antiformal structure known as the Covas dome, it comprises a arenite-pelite series interstratified with banded and impure marbles from which were formed tungsten mineralized skarns. These occurrences occupy the exocontact of the medium-grained, two-mica, post-tectonic Covas granite and silurian formations. Mineralization is made up of scheelite, wolframite and ferberite with accessory pyrrhotite, pyrite, arsenopyrite, chalcopyrite and sphalerite in schists and quartzites. Evaluation carried out in the mid to late seventies by Union Carbide Geotécnica Portuguesa, in the Covas dome, shows 1,113,634 t containing 7706.3 t de WO3 with an average grade of 0.69 % WO3. Calculated resources are distributed amongst 9 occurences, namely, Fervença, valdarcas, Lapa Grande, Muito sêco, Boundary, Castelo, Cerdeirinha West, Telheira and Cabeço do Meio dia. Santa Leocádia (Barcos) (see Table 1 - nº 6; Fig. 3) This deposit is located in the slate-Greywacke Complex- Tabuaço muscovite granite contact zone in Cambrian formations and the granite itself. Hosted by schists and greywackes, the mineralization is mostly made up of scheelite accompanied by ancillary wolframite, pyrrhotite, pyrite, arsenopyrite and chalcopyrite. A tonnage “in situ” of 500,000 t containing 1,500 t W with an average content of WO3 of 3kg/t is estimated.

Lagoaça / Fonte Santa (see Table 1 - nº 4; Fig. 3)

S. Pedro das Águias (Tabuaço) (see Table 1 - nº 7; Fig. 3)

This deposit is located in the northern flank of the Carviçais-Fornos anticline where Ordovician schists and quartzites dominate (Fig. 3, Table 1), in the muscovite-rich Fonte santa granite and two-mica Bruçó granite that occupies the hinge of the Fonte santa antiform within metasediments of Palaeozoic age (Cambrian - douro Group, shale Greywacke Complex; Ordovician - Armorican Quartzite Formation) and two-mica granite. The mineralization occurs in quartz veins and exobatholithic scheelite stockworks and is largely made up of scheelite with accessory wolframite, pyrite and siderite. The mineralized belt extends parallel to the regional structure and is approximately 1100 m long and 300 m wide. The Fonte santa concession produced concentrates of scheelite/wolframite in the ratio of

discovered by sousa in 1979, são Pedro das Águias / Tabuaço area has identified scheelite mineralized skarn horizons along the western slope of the river Távora. These mineralized skarn horizons occur as locally well-exposed outcrops, discontinuous outcrop clusters, and float extending for a total strike length of around 1.7 km from the Quinta das Herédias zone in the sE to the Quintã-Távora slope area in the NW. This deposit is located in an asymmetric anticline within the slate-Greywacke Complex (Bateiras formation with crystalline limestones) in Cambrian age formations. The mineralization is distributed in sub-horizontal scheelite- and cassiterite-bearing skarns with 20m maximum thickness. Accessory arsenopyrite, calcite and fluorite are observed.


Augusto Filipe & daniel P. s. de Oliveira 71

AssOCiAçãO PORTUGUEsA dE GEóLOGOs

Table 2 – Estimated reserves in s. Pedro das Águias /Tabuaço. source: Colt Resources – Ni 43-101 Technical Report, prepared by sRK Mineral Resource statement for the Tabuaço Project, Portugal, 3rd October 2012. Tabela 2 – Reservas estimadas para a mina de S. Pedro das Águias, Tabuaço. Fonte: Colt Resources, Relatório Técnico Nº143-101, elaborado por SRK Mineral Resource Statement para o projeto Tabuaço, Portugal, 3 de outubro 2012. TONNAGE

% (WO3)

MTU (WO3)

indicated Mineral Resources

1 495 000

0,55

8 150

inferred Mineral Resources

1 230 000

0,59

7 200

At least one main horizon and possibly two lower horizons have been noted. Where well-exposed, the main skarn horizon is mostly flat lying to gently dipping, 5º to 25º, and ranges in width from 5 m to 20 m. The extent of these horizons remains open along strike beyond the Quintã-Távora Zone to the northwest and at depth. The main skarn horizon in the são Pedro das Águias area exhibits the best exposure, largest width, greatest strike continuity, and highest tungsten grades in the area (Colt Resources, 2012). in 1981 and 1982, based on a few shallow drill holes and channel sampling on the são Pedro das Águias main horizon, sPE-sEREM estimated a potential geologic resource* of about 1 million tonnes with an average grade of 0.87% WO3 (Note: geologic resource is not compliant with Ni 43-101 standards). The latest reported studies indicate that there are substantial parts of the deposit which present a continuous body of mineralization above a cut-off grade of 0.3% WO 3 and which have sufficient dimensions and grade to have reasonable prospects for eventual economic extraction according to the mining and processing studies carried out to date. Evaluation carried out show an indicated Mineral Resources of ~1.5 kt, grading 0.55% WO3 (Colt Resources, 2012).

More recently, in 2012, resources were recalculated using new exploration data and the results are shown in Table 2. Bejanca and Bodiosa (see Table 1 - nº 8; Fig. 3) This mineral deposit located in a two-mica granite with porphyritic tendency (syn-F3) and Quaternary alluvial deposits. in Bejanca and Bodiosa mineralization occurs in 3 settings: (1) quartz veins (1.5 m- thick quartz vein system orientated NNE-ssW; system orientated N20°W and 10ºWsW; and variations of the two previous systems); (2) stockwork (Bejanca) and; (3) alluvial deposits. Mineralization consists of cassiterite and wolframite, containing accessory, scheelite, sphalerite chalcopyrite, stannite, arsenopyrite and pyrite. in 1953, Edward d. Lynton presented the following estimation of reserves (Table 3). A 1985 study estimated an “in situ” weight of 5,115,000 t of ore containing 3,069 t sn and 2,353 t WO3, respectively having an average content of 0.6 kg/t sn and 0.46 kg/t WO3. Vale de Porros (Riba d’ Alva) (see Table 1 - nº 9; Fig. 3) Located within the schist-Greywacke Complex (desejosa Formation) the mineralization is made up

Table 3 – Estimate reserves of the Bejanca Project. source: Preliminary Report on the Couto Mineiro da Bejanca, viseu, Portugal by Edward d. Lynton, Consulting Mining Engineer, Glendale, California dated July 7, 1953. Tabela 3 – Reservas estimadas no projeto da Bejanca. Fonte: Relaório preliminar sobre Couto Mineiro da Bejanca, Viseu, Portugal por Edward D. Lynton, Consulting Mining Engineer, Glendale, California dated July 7, 1953. Estimated Resource

Recovered Cassiterite

Recovered Wolframite

Cassiterite

Wolframite

Tonnes

kg/ tonne

kg/ tonne

Tonnes

Tonnes

Bejanca

4 000 000

2,396

0,324

9 584

1 296

Espírito Santo

2 700 000

2,462

0,738

6 674

1 993

TOTAL

6 700 000

2,435

0,491

16 231

3 289

AREA


72 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

of scheelite, cassiterite and fluorite with accessory apatite, tourmaline, chalcopyrite, pyrite and pyrrhotite in 1- interstratified scheelite skarns orientated E-W (the largest know mineralized lens is 200m-long and measure a metre in thickness); 2- quartz-fluorite-scheelite vein-filled faults orientated N70º W with dips varying from 45º s to subvertical and average thicknesses from 0.5 to 1.0 m; 3- scheelite stockworks; 4- vertical, up to 10m-thick, pegmatitic veins (orientation N20º E) with fluorite and rare cassiterite. Reserve calculations carried out by Metamerque - indústria Mineira, Lda. estimated an “in situ” tonnage of 347 664 t with 1842 6 t WO3 and average grade of 0.53 %.

of subhorizontal, sill-like massive quartz veins situated above the southwestern extremity of a greisen cupola, within regionally metamorphosed, isoclinally folded, lower-greenschist slates and greywackes (Jacques et al., 2014). Generally quartz veins average 0.3 to 0.4 m and maximum of 1.5 m thickness. in greater detail, in Panasqueira-Barroca Grande the veins are orientated NW-sE dipping 10ºsW and NE-sW dipping 35º sE. in Corga seca these present NNE-ssW and 10ºWNW orientations and dip, respectively while in vale de Ermida and Panasqueira west these are orientated NW-sE dip 7ºsW and NE-sW dipping NW at 10 and 30º. At Cabeço do Pião these align NE-sW dipping 7ºNW and between 40 and 50º NW. The greisen cupola is part of a larger intrusive complex, emplaced during the late- to post-tectonic stage of the variscan orogeny. The late-variscan granitoid(s) underlying the Panasqueira deposit is considered to have served as a major metal source (Jacques et al., 2014). Mineralization is made up of wolframite, cassiterite and chalcopyrite with accessory silver, sphalerite, marmatite, pyrite, arsenopyrite, pyrrhotite, apatite, beryl, siderite and fluorite. Longevity of Panasqueira is dictated mostly by market factors beyond the control of the mine. However, reserve estimates reported by the company in 2009 (Table 4) would seem to indicate that it still has a few golden years ahead.

Tarouca (see Table 1 - nº 10; Fig. 3) This deposit is in the schist-Greywacke Complex sandwiched between two granite bodies. Mineralization is associated with scheelite- and cassiterite-bearing skarns (Cabeço do Mouro, 1.2 m thick; santo Antão, 1.0 m thick). Wolframite, pyrrhotite and arsenopyrite occur as accessory mineral phases. A “in situ” tonnage of 13 700 t with 92 75 t WO3 with an average grade of 6 77 kg/t of WO3 is indicated. Producing mines - Minas da Panasqueira Panasqueira is a century old mine and one of the most important W-producing mines in Portugal and presently the only one that is still producing. it has been in production almost uninterruptedly since 1898, producing W, as well as Cu and sn concentrates. The Minas da Panasqueira is a world-class W-Cu-sn vein-type deposit, situated within the Central iberian Zone of the Palaeozoic iberian Massif (Portugal). The deposit consists of a network

6. Historical perspective of tungsten production in Portugal Table 5 shows the registered official values (in tons and thousands of euros) of the Portuguese tungsten ore production and outputs of concentrates between 1950 and 2014.

Table 4 – Reserve estimate of the Panasqueira Mine. source: sojitz Beralt Tin and Wolfram, Jan. 2009. Tabela 4 – Reservas estimadas na Panasqueira Mine. Fonte: Sojitz Beralt Tin and Wolfram, Jan. 2009. TONNAGE

% (WO3)

kg/m²

MTU (WO3)

Measured Reserves

745 767

0,2842

121 066

23,3

211 953

Probable Reserves

1 277 288

0,2511

207 352

20,6

320 720

indicated Reserves

4 503 872

0.2237

731 148

18,2

1 007 684

inferred Reserves

2 828 823

0,2189

459 224

17,9

619 168

TOTAL

9 355 750

0,2308

1 518 790

18,8

2 159 525


Augusto Filipe & daniel P. s. de Oliveira 73

AssOCiAçãO PORTUGUEsA dE GEóLOGOs

Table 5 – Portuguese production of concentrates of tungsten ores (1950-2014); (1) dGEG/Geologic resources statistics from dsEF-RG; (2) iNE - international sale of Goods; Note: n.a. - not available. Tabela 5 – Produção portuguesa de concentrados de minério de tungsténio (1950-2014); (1) DGEG/Estatística dos recursos geológicos de DSEF-RG; (2) INE -Vendas internacionais; Nota: n. a. - não disponível. PRODUCTION(1)

OUTPUTS(2)

YEARS

PRODUCTION(1)

OUTPUTS(2)

YEARS (t)

(1000 euros)

(t)

(1000 euros)

(t)

(1000 euros)

(t)

(1000 euros)

1950

2443

571

2639

462

1983

2010

7054

1669

5950

1951

4532

1807

4147

2725

1984

2549

11239

2506

10549

1952

4631

1577

4398

2759

1985

2977

13002

2603

11615

1953

4379

965

3858

1984

1986

2764

8418

1455

4564

1954

3922

674

3020

1074

1987

2011

4187

2048

5481

1955

3944

1074

4179

1394

1988

2300

6740

2384

7008

1956

4559

1232

3929

1412

1989

2296

8149

1930

6797

1957

3983

528

2734

712

1990

2343

7614

2216

6156

1958

1765

172

1387

173

1991

1619

5263

2878

8361

1959

2075

256

2488

385

1992

1870

5681

1530

4335

1960

2505

471

2418

522

1993

1280

4881

2660

6380

1961

2550

342

2625

453

1994

100

226

524

1212

1962

1985

198

2041

263

1995

1510

5183

1374

4803

1963

1330

142

1219

134

1996

1342

4120

1319

3875

1964

1423

202

1380

198

1997

1791

5507

1881

5463

1965

1350

321

1194

282

1998

1436

4075

1269

3530

1966

1627

611

1223

440

1999

750

2495

601

1808

1967

1872

933

1371

666

2000

1269

5303

715

2553

1968

2399

1017

1739

791

2001

1193

6069

948

4969

1969

2289

1122

1718

842

2002

1179

6279

588

2908

1970

2531

1764

1857

1280

2003

1213

5579

0

0

1971

2309

1238

1473

883

2004

1277

4852

900

3552

1972

2410

915

736

296

2005

1405

12226

1461

13254

1973

2641

1017

1807

707

2006

1342

16187

1305

15739

1974

2488

1766

3196

2288

2007

1456

15260

1466

15330

1975

2411

2002

1940

1652

2008

1684

16643

1705

16757

1976

2146

2521

1875

2255

2009

1410

12777

1407

12463

1977

1703

4008

1555

3386

2010

1364

14580

1289

12832

1978

1874

4399

1616

3872

2011

1399

23361

1324

22419

1979

2348

5778

1704

4266

2012

1303

25513

1325

24855

1980

2670

7064

2093

5541

2013

1174

19574

1253

20196

1981

2365

7495

2283

7203

2014

n.a.

n.a.

1090

18783

1982

2302

7476

1727

5423

2015

n.a.

n.a.

799

11802


74 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

Figure 4 – Graph showing the historical production (1950-2013) figures of tungsten production allied with national and international events. Figura 4 – Gráfico que mostra a evolução dos valores das produções históricas de tungsténio (1950-2013) relacionada com diversos acontecimentos nacionais e internacionais.

Figure 5 – Current panorama of the active exploration/mining concessions for tungsten in Portugal (source: dGEG, 25/01/2016). Figura 5 – Atual panorama relativo às áreas atribuídas para prospeção/exploração de tungsténio em Portugal (DGEG, 25/01/2016).


Augusto Filipe & daniel P. s. de Oliveira 75

AssOCiAçãO PORTUGUEsA dE GEóLOGOs

The graph in figure 4 shows mining production recorded in the second half of the XX century and the beginning of the XXi century. Production peaks and lows are dependent on internal economic strategies and coming on-line or off-line of major players or world events that indirectly govern supply and demand. Figure 4 clearly reflects the main constraint to mining activity, the variation in metal prices, driven by events that have marked the world economy, especially by large scale military conflicts (global and

regional wars) and on the other by the evolution technology which determines the greater or lesser use of metals and consequent demand. Also the availability of tungsten resources in existing mines and the number of mines that are under operation condition the registered production. At the beginning of the graph, from 1951 to 1957, the highest annual production (approx. 4000 to 4500 t) were recorded corresponding to the outbreak and during the Korean War and which followed a period of lower prices

Table 6 – Prospecting and exploration contracts and applications of tungsten resources (Concessioned areas - situation in 25/01/2016). source: dGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016). Tabela 6 – Contratos e pedidos de áreas de prospeção de recursos de tungsténio (Áreas concessionadas - situação em 25/01/2016). Fonte: DGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016) N.º Registration nº

Owner

Name

Block

Substance Area (ha)

Status

Counties

0

MNPPP0274

LUsORECURsOs Arg, Lda Arga W

single W, sn, Au, Ag, Nb and Ta

249,866 in Publication viana do Castelo, Ponte de Lima and Caminha

3

MNPP03412

MiNERÁLiA - Minas, Geotecnia e Construções, Lda.

Bejanca

single W, sn, Au, Ag, Cu, Pb and Zn

6

MNPP01115

PROMOvE Portugal Minerals, Lda

Mata da Rainha

single W, sn, Au, Ag, Cu, Pb and Zn

8

MNPP01711

EdM - Empresa de desenvol. Mineiro, s.A.

Argoselo

A

sn, W, Au, 25,10664 Granted Ag, Cu and associated sulphides

Bragança and vimioso

9

MNPP01711

EdM - Empresa de desenvol. Mineiro, s.A.

Argoselo

B

sn, W, Au, 80,311991 Granted Ag, Cu and associated sulphides

Bragança and vimioso

16

MNPPP0275

LUsORECURsOs Arg, Lda Arga E

single W, sn, Au, Ag, Nb and Ta

95,805 in Publication vila Nova de Cerveira, Caminha, Paredes de Coura and Ponte de Lima

17

MNPPP0294

LUsORECURsOs Tmg, Lda

santa Bárbara

single W, sn, Au, Ag, Pb, Zn and Cu

250,888 in Publication valpaços, Murça e Mirandela

24

MNPPP0331

MiNERÁLiA - Minas, Geotecnia e Construções, Lda.

Ester

single W, sn e others metalic ores

119,025 in Publication viseu, Tondela, vouzela and s. Pedro do sul 206,687 Granted

Fundão, Penamacor and idanha-a-Nova

328,12 in Publication Arouca, Castro daire, Cinfães, são Pedro do sul and vale de Cambra


76 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

Table 6(Cont.) – Prospecting and exploration contracts and applications of tungsten resources (Concessioned areas - situation in 25/01/2016). source: dGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016). Tabela 6 – Contratos e pedidos de áreas de prospeção de recursos de tungsténio (Áreas concessionadas - situação em 25/01/2016). Fonte: DGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016) N.º Registration nº

Owner

Name

Block

Substance Area (ha)

Status

Counties

27

MNPP03412

MiNERÁLiA - Minas, Geotecnia e Construções, Lda.

Bejanca

single W, sn, Au, Ag, Cu, Pb and Zn

69,848 Granted

viseu, Tondela, vouzela and s. Pedro do sul

28

MNPP03312

MiNERÁLiA - Minas, Geotecnia e Construções, Lda.

Borralha single W, sn and Mo

92,734 Granted

vieira do Minho, Montalegre and Boticas

30

MNPPP0366

EXPERTisEMORNiNG, Lda.

Trás-osMontes

97,832 in Publication Alfândega da Fé, Mogadouro, Freixo de Espada à Cinta and Torre de Moncorvo

39

MNPP04312

MAEPA - Empreendimentos sabroso Mineiros e Participações, Lda.

A

W, Pb, Zn, Cu, Au and Ag

4,817 Granted

vila verde

MNPP04312

MAEPA - Empreendimentos sabroso Mineiros e Participações, Lda.

B

W, Pb, Zn, Cu, Au and Ag

6,56 Granted

Ponte da Barca and vila verde

41

MNPP01011

PANNN - Consultores de Geociências, Lda.

Argemela single Li, sn, Ta, Nb, W, Rb, Cu, Pb, Zn, Au, Ag and pyrites

2,923 Granted

Covilhã and Fundão

47

MNPP04612

LUsORECURsOs, Lda.

sepeda

A

W and sn

16,496 Granted

Montalegre

53

MNPP04612

LUsORECURsOs, Lda.

sepeda

B

W and sn

13,83 Granted

Montalegre

54

MNPP04612

LUsORECURsOs, Lda.

sepeda

C

W and sn

6,758 Granted

Montalegre

57

MNPP00712

iBERiAN REsOURCEs Tarouca PORTUGAL – Recursos Minerais Unipessoal , Lda.

single W, sn, Au, Cu and accessory minerals

11,622 Granted

Castro daire and Tarouca

MNPP01613

KLONdiKE GOLd CORP. Ponte PORTUGAL, Unipessoal, da Barca Lda.

single W, sn, Au, Ag, Cu, Zn, Pb, As and sb

46,813 Granted

Arcos de valdevez, Ponte da Barca

59

MNPP01413

MiNERÁLiA - Minas, Geo- vila tecnia e Construções, Lda. verde

single W, sn, Ag and Pb

219,313 Granted

Alijó, sabrosa and vila Real

95

MNPP00812

sojitz Beralt Tin And Wolfram (Portugal), s.A.

40

58

single W, sn, Au and others mineral deposits

Unhais- single sn, W, Li, -o-velho Cu, Pb, Zn, Au, Ag and pyrites

16,343 Granted

Pampilhosa da serra, Arganil and Covilhã


Augusto Filipe & daniel P. s. de Oliveira 77

AssOCiAçãO PORTUGUEsA dE GEóLOGOs

Table 7 – Experimental exploitation period of tungsten resources (Concessioned areas - situation in 25/01/2016). source: dGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016). Tabela 7 – Áreas em período de exploração experimental de recursos de tungsténio (Áreas concessionadas - situação em 25/01/2016). Fonte: DGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016). N.º Registration nº

Owner

Name Tabuaço

325

MNCE00137

COLT REsOURCEs inc

389

MNCE00139

MAEPA - Empreendimentos Covas Mineiros E Participações, Lda.

14443

MNCE00142

Block

Substance Area (ha)

Counties

single sb, As, Be, 4512,847 Concessioned Bi, Pb, Co, Cu, sn, Li, Mo, Nb, Ni, Au, Ag, Ta, W and Zn

Tabuaço and são João da Pesqueira

single W, sn and Au

1948,982 Concessioned

Caminha and vila Nova de Cerveira

iBERiAN REsOURCEs vila seca single W, sn, Au, 474,7734 Concessioned Portugal - Recursos Mine- - santo Cu and acrais, Unipessoal, Lda Adrião cessory minerals

Armamar

18446 MNPCE0708 MiNAPORT - Minas de Portugal, Lda.

Numão

38057

Projeto single sn and W Ervedosa

MNPCE1507

Status

MTi - MiNEiRA dE viNHAis, s.A.

registered after end of World War ii. There followed a period from 1958 to 1965 where the price of tungsten turned down sharply, reflecting the minimum production value in 1963. From 1966 to 1970 there has been a new period of economic expansion with improving metal quotes. The next three decades (70, 80 and 90) were marked by some oscillation of production, which fluctuated between 1500 and 3000 t annually. it is also important to note that the late 80’s were marked the closure of several marginal mines, one of which was Borralha. After 1986, the annual production stabilized at levels below 2500 t as a result of there being one single producing mine; Panasqueira, which recorded average values of annual production of about 1250 t. 7. The race for tungsten and future outlook of tungsten in Portugal Foreign and domestic exploration companies continue to bet on the viability and potential of cer-

single Au, Ag, Pb, 4543,028 in Publication vila Nova Zn, Cu, sb, de Foz Côa, sn and W são João da Pesqueira and Torre de Moncorvo 1336,480 in Publication vinhais and Macedo de Cavaleiros

tain areas in the north of Portugal to yield tungsten deposits that are sustainable mining operations. According to data extracted from dGEG the current exploration panorama is shown in figure 5, tables 4 to 6. Looking at figure 5 and tables 6, 7 and 8, it appears that most of the medium and large deposits are currently being explored and investigated by many mining companies. in addition to the Panasqueira mine (mining concession Nº 50), already analyzed in detail in this text, another small area in Teixugueiras (Nº 35) has been awarded a licence. As for areas awarded the designated Experimental Exploitation Period, there are the areas of Covas (Nº 389) which has already been mentioned and são Pedro das Águias / Tabuaço (Nº. 325) that will be addressed below. Concerning the areas of exploration and research (already granted or in publication), emphasized by their relevance, there is the Borralha (Nº 28), the serra de Arga area surrounding Covas (Nº 0 and 16), the area of Bejanca (Nº 3 and Nº. 27), the


78 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal

Table 8 – Mining Contracts and Applications of Tungsten Resources (Granted areas - situation in 25/01/2016). source: dGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016). Tabela 8 – Contratos e pedidos de áreas de exploração de recursos de tungsténio (Áreas concessionadas - situação em 25/01/2016). Fonte: DGEG - http://www.dgeg.pt/ (01/2016). N.º Registration nº

Owner

Name

Block

Substance Area (ha)

Status

Counties

35

MNC000055 MARCOLiNOs sociedade industrial de Estanhos, Lda.

Teixogueiras

single sn and W

89,5945 Granted

Bragança

50

MNC000018

Panasqueira

single W, sn, Cu, Ag, Zn and As

1913,572 Granted

Pampilhosa da serra, Covilhã and Fundão

Beralt Tin & Wolfram (Portugal), s.A.

Tarouca region (Nº 57) and the area of Unhais-da-serra containing the part north of the Panasqueira (Nº 95). Therefore, the analysis carried out above would indicate that most of the known and promising areas for tungsten are being explored and investigated and the race for tungsten in Portugal is very much alive. References Almeida, J. M. C., Reis. A. C., Fonseca, F. v. N., Borralho, v. v. P., viegas, L. F. s., 1975. Relatório do Grupo de Trabalho Nº 5 – Volfrâmio do Programa de Aproveitamento dos Recursos Minerais, Lisboa. Hagendorn, A. P., 1981. Índice de Tabuaço. Skarns com scheelite, SPE+BRGM. 39, 6 mapas, 3 Est. Lisboa. Hagendorn, A. P., 1982. skarns com scheelite de Tabuaço: - Enquadramento geológico, cartografia geológica, campanha de sondagens e avaliação de reservas e teores, SPE+BRGM. 35, 3 mapas, 12 Est. Lisboa. Colt Resources – Ni, 2012. Technical Report, prepared by SRK Mineral Resource Statement for the Tabuaço Project, Portugal, 3rd October, 43-101. Covas Joint venture, 2012. W-Au Prospect in Portugal, Forward Looking statements, presentation by Avrupa Minerals, November. http://www.avrupaminerals.com/_resources/presentations/Covas_Jv_Nov_2012.pdf Gaspar, L. M., 1997. Contribuição para o estudo das mineralizações de volfrâmio (W), estanho (Sn) e lítio (Li) do sector Barca de Alva - Escalhão. Unpublished Msc Thesiis, Universidade de Lisboa, Portugal, 267. Jacques, d., vieira, R., Muchez, P. & sintubin, M., 2014. A structural analysis of the Minas da Panasqueira

vein network and related fracture generations. EGU2014, Geophysical Research Abstracts, 16, 3537. Lynton, E. d., 1953. Preliminary Report on the Couto Mineiro da Bejanca, viseu, Portugal. Martins, L., Borralho, v., Moreira, J., Magno, C., inverno, C., Oliveira, v., Torres, L., Matos, J., Oliveira, d., 1998. Mineral Potential of Portugal, Instituto Geológico e Mineiro, 60. Parra, A., 1998. Ocorrências Portuguesas de Estanho e/ou Volfrâmio. Unpublished Report, instituto Geológico e Mineiro, 13. Report on Critical Raw Materials for the Eu, 2010. Report of the Ad hoc Working Group on defining critical raw materials, July. (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/files/docs/report-b_en.pdf). Report on Critical Raw Materials for the Eu, 2014. Report of the Ad hoc Working Group on defining critical raw materials, May. (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw-materials/ files/docs/crm-report-on-critical-raw-materials_en.pdf). seddon, M., 2012. World Tungsten Report (http://blog.metal-pages.com/wp-content/uploads/ 2012/09/WorldTungsten_201209.pdf). silberglitt, R., Bartis, J. T., Chow, B. G., An, d. L.; Brady, K., 2013. Critical Materials - Present danger to U.s. Manufacturing (http://www.rand.org/content/dam/rand/pubs/research_reports/RR100/RR133/RANd_RR133.pdf). siORMiNP – sistema de informação de Ocorrências e Recursos Minerais Portugueses, LNEG (http://geoportal.lneg.pt/index.php?option=com_ content&id=69&lg=pt).


GEOnOvAs n.º

AssOCIAçãO POrTUGUEsA DE GEóLOGOs

30: 79 a 86, 2017 79

Migmatitos: características petrológicas e geoquímicas, formação e evolução Pereira, A. R.1, Pereira, M.1, Teixeira, M.1, Amaro, P.1, Bento dos Santos, T.1,2, Mata, J.1,2 1

DG-FCUL – Departamento de Geologia, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa 2

IDL – Instituto Dom Luiz, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa *Autor correspondente: ritapereira1993@gmail.com

Resumo Os migmatitos são rochas de alto grau metamórfico geradas por anatexia crostal. Em rochas metapelíticas, a quantidade de líquido assim formado permite diferenciar metatexitos – gerados num estágio inicial por fusão de moscovite – de diatexitos – representativos de intensa anatexia com fusão incongruente de biotite. Após o pico metamórfico, parte dos migmatitos são exumados para níveis crostais mais superficiais por descompressão e arrefecimento, provocando transformações paragenéticas e texturais que permitem constranger a sua evolução pós-pico metamórfico. O estudo de migmatitos fornece as ferramentas para compreender a evolução metamórfica prógrada e retrógrada, os processos magmáticos e tectónicos ocorridos durante os eventos orogénicos, bem como a evolução da crosta continental. Palavras-chave: Complexo anatéctico, fusão incongruente, exumação, percurso P-T-t, crosta continental. Abstract Migmatites are high-grade metamorphic rocks formed by crustal anatexis. In metapelitic rocks, the amount of melt formed allow to differentiate metatexites – formed during an early stage by muscovite melting – from diatexites – representative of abundant anatexis with dehydration-melting of biotite. After the metamorphic peak, part of the migmatites are exhumed to more superficial crustal levels by decompression and cooling, causing paragenetic and textural transformations that allow to constrain the post-metamorphic peak evolution. The study of migmatites provides the tools to understand the prograde and retrograde metamorphic evolution, the magmatic and tectonic processes occurred during the orogenic events, as well as the evolution of the continental crust. Keywords: anatectic complex, dehydration-melting, exhumation, P-T-t path, continental crust.

1. Introdução

2. Definições e nomenclatura

Em Portugal são conhecidas rochas migmatíticas associadas quer à Orogenia varisca (e.g.: valle Aguado et al., 2005; Pereira, 2014; Amaro et al., 2016), quer à Orogenia Cadomiana (e.g. ribeiro et al., 2009). Porque este tipo de rochas é, muitas vezes, pouco reconhecido, quer em termos do seu significado, quer em termos da sua relevância nas Ciências da Terra, procurar-se-á, de uma forma simples e acessível, explicar o que são migmatitos, quais os processos associados à sua génese e exumação, bem como o interesse do seu estudo.

Migmatitos são rochas ultra-metamórficas, geralmente silicatadas que apresentam evidências de anatexia (fusão parcial crostal), encontrando-se, de modo frequente, espacialmente associadas a corpos graníticos (Wimmenauer et al., 2007; Allaby, 2013). Estas rochas são heterogéneas à escala meso- e megascópica e caracterizam-se por serem constituídas por zonas ricas em minerais máficos, denominadas de melanossomas, e zonas mais ricas em minerais félsicos, denominadas de leucossomas. Os melanossomas exibem características típicas de rochas metamórficas


80 Migmatitos: características petrológicas e geoquímicas, formação e evolução

e, comummente, correspondem à parte dos migmatitos que representa a rocha parental (paleossoma), ou seja, que resistiu ao processo de fusão. Os leucossomas correspondem às zonas neoformadas, resultantes dos processos de fusão parcial do protólito e, por isso, são muitas vezes também denominados de neossomas. Os migmatitos são extremamente variáveis e representam, considerando todo o seu espectro, uma transição contínua entre as rochas metamórficas e as rochas ígneas plutónicas (Wimmenauer et al., 2007). As rochas migmatíticas podem ser divididas em metatexitos e diatexitos. nos metatexitos, as estruturas pré-existentes, como foliação ou xistosidade, encontram-se parcialmente preservadas na rocha, dando origem a um bandado, com alternância de leucossomas e melanossomas, resultando num aspecto marcadamente heterogéneo. Tal é devido ao comportamento rígido dos metatexitos, onde a fração

fundida é ainda pequena (Fig. 1a-b). Os diatexitos, por sua vez, são rochas migmatíticas que foram sujeitas a um processo de fusão parcial mais amplo, pelo que as estruturas do protólito foram obliteradas, tendo sido substituídas por outras que demonstram abundante fluidez devido à maior quantidade de fundido. neste caso, e ao contrário dos metatexitos, ocorre predomínio de leucossomas (Fig. 1c), podendo apresentar nos estádios mais avançados de migmatização uma textura mais homogénea e muito similar à de um granito (Fig. 1d) (sawyer et al., 2011; Wimmenauer et al., 2007). De um modo geral, considerando um protólito com a mesma composição, pode-se afirmar que os metatexitos se formam a temperaturas mais baixas que os diatexitos e como tal, a passagem dos metatexitos para os diatexitos pode ser vista como o resultado do aumento do grau de fusão parcial, em consequência do aumento da temperatura (sawyer, 2008).

Figura 1 – a) Metatexito da região da serra da Estrela, Portugal (Amaro et al., 2016); b) Metatexito da região de são Fidelis (rio de Janeiro, Brasil) (Bento dos santos, 2008); c) Diatexito da região de Figueira de Castelo rodrigo, Portugal (adaptado de Pereira, 2014); d) Diatexito da região da serra da Estrela, Portugal. Figure 1 – a) Metatexite from Serra da Estrela, Portugal (Amaro et al., 2016); b) Metatexite from São Fidelis (Rio de Janeiro, Brazil) (Bento dos Santos, 2008); c) Diatexite from Figueira de Castelo Rodrigo, Portugal (modified from Pereira, 2014); d) Diatexite from Serra da Estrela, Portugal.


AssOCIAçãO POrTUGUEsA DE GEóLOGOs

Tal como foi referido, os migmatitos são o resultado dos processos de fusão parcial que ocorrem na crosta continental, representando o expoente máximo do metamorfismo de alto grau e ocorrendo sob condições P-T típicas da fácies granulítica (Winter, 2010). Também importante é o factor composicional, pois rochas metapelíticas (as que são abordadas neste trabalho), apresentam maior predominância de minerais hidratados e fundem a temperaturas mais baixas (Patiño Douce & Beard, 1995), resultando na esmagadora maioria das ocorrências de migmatitos a nível mundial (sawyer et al., 2011). De facto, estas rochas metamórficas de alto grau representam a litologia hegemónica em domínios atualmente expostos de crosta continental média e inferior. O seu estudo contribui para a compreensão tanto da formação e evolução da crosta continental, como da evolução geodinâmica de múltiplos sectores de orógenos recentes e antigos. Tal é o caso do Orógeno varisco Ibérico onde os muitos estudos recentes sobre as várias ocorrências de migmatitos têm contribuído para um enriquecimento da compreensão da sua evolução (e.g.: valle Aguado et al., 2005; Bento dos santos et al., 2010; Pereira et al., in press). 3. O processo de migmatização na crosta podem ocorrer vários tipos de fusão parcial, estando a ocorrência do processo, bem como a quantidade de líquido gerado, dependente da disponibilidade de água no sistema. A fusão fluid-present ocorre quando existe água livre disponível nos interstícios intra-minerais, o que não é vulgar nas condições P-T típicas da fácies granulítica. A fusão fluid-absent ocorre quando não existe água livre no sistema, estando esta apenas na estrutura cristalina dos minerais que compõem a rocha (Clemens, 1990; Clemens et al., 2016). O processo de fusão parcial, tanto na presença como ausência de fluidos, é usualmente por fusão incongruente, situação na qual o líquido gerado não apresenta a composição do material que fundiu, sendo por exemplo mais silicioso. A partir desses líquidos migmatíticos geram-se minerais denominados de peritéticos (sawyer et al., 2011). Como anteriormente referido, o protólito dos migmatitos é frequentemente pelítico. Estas rochas, mesmo a altas temperaturas, contêm elevadas quantidades de minerais micáceos, nomeadamente moscovite e biotite que fundem incongruentemente, dando origem a líquidos de composição granítica (sawyer et al., 2011). A fusão incongruente de micas

Pereira, A.r., Pereira, M., Teixeira, M., Amaro, P., Bento dos santos, T., Mata, J. 81

em condições fluid-absent pode produzir, no seu conjunto, mais de 50% de líquido relativamente ao volume total da rocha. Este fenómeno explica os volumes de líquidos gerados na fácies granulítica e as típicas associações mineralógicas refractárias na crosta profunda, que são resultado da extracção de líquido magmático (Fyfe, 1973; stevens et al., 1993; Clemens et al., 2016). segundo spear et al. (1999), para um gradiente geotérmico do tipo barroviano, o normalmente encontrado na crosta, o início da fusão parcial (no caso de protólitos metapelíticos) é marcado pela fusão de moscovite a P > 6 kbar e T > 700 °C. Esta fusão gera até 10% de fundido (vielzeuf et al., 1988; Anenburg & Katzir, 2014; Fig. 2). segundo o mesmo autor, a passagem dos metatexitos para os diatexitos faz-se através do consumo de biotite (1), via reacções como a abaixo indicada: Biotite + sillimanite + Quartzo + Plagioclase ↔ Granada + Feldspato Potássico + Líquido (1) A fusão incongruente de biotite, último mineral micáceo a desaparecer durante um processo prógrado de metamorfismo, promove nos diatexitos o desaparecimento do bandado característico dos metatexitos, tanto pela ausência de minerais de fabric planar como pelo rápido incremento de líquido nos diatexitos (Fig. 2). Com efeito, a fusão incongruente de biotite nos metatexitos é responsável por gerar um mínimo de 30 a 40% de líquido anatéctico a temperaturas acima de 820 °C (Bento dos santos et al., 2011). Como referido, esta conduz ao progressivo desapare cimento dos melanossomas, conferindo um aspecto mais homogéneo e granular aos diatexitos relativamente aos metatexitos. Como patente na reacção (1), a fusão de biotite é normalmente acompanhada pelo consumo de sillimanite, pelo que esta se apresenta em menor quantidade nos diatexitos, ao contrário do feldspato potássico que constitui um produto da reacção (vielzeuf & Holloway, 1988). O grau de fusão dos diatexitos pode ser avaliado através das proporções entre os constituintes mineralógicos. Em situações de baixo grau de fusão, o consumo da biotite pela reacção (1) não terá sido completo, apresentando-se ainda como um constituinte residual das rochas. Em fases mais avançadas da evolução litológica, poderá observar-se a ocorrência de granada peritética (Fig. 3), enquanto a sillimanite será inexistente ou rara, tendo sido consumida. Tal verifica-se, por exemplo, nos migmatitos variscos da


82 Migmatitos: características petrológicas e geoquímicas, formação e evolução

Figura 2 – representação esquemática das diferentes reacções que ocorrem aquando da formação dos migmatitos. A linha verde representa o início da fusão de moscovite a ~700 oC, enquanto a linha amarela representa o início da fusão da biotite a ~820 °C (sawyer et al., 2011) (adaptado de vielzeuf & Holloway, 1988). Als: Al2siO5; Mu: moscovite; Kf: feldspato potássico; Bi: biotite; Gt: granada; Cd: cordierite; Q: quartzo; L: líquido (fundido); sp: espinela; Pl: plagioclase; v: vapor. Figure 2 – Schematic representation of the different reactions occurring during the formation of migmatites. The green line represents the beginning of muscovite dehydration-melting at ~700 °C, whereas the yellow line represents the beginning of biotite dehydration-melting at ~820 oC (Sawyer et al., 2011) (modified from Vielzeuf & Holloway, 1988). Als: Al2SiO5; Mu: muscovite, Kf: K-feldspar; Bi: biotite; Gt: garnet; Cd: cordierite; Q: quartz; L: Liquid (melt); Sp: spinel; Pl: plagioclase; V: vapour.

serra da Estrela, no centro-norte de Portugal (Amaro et al., 2016). Aquando de uma evolução metamórfica que leva à geração de migmatitos, os respectivos picos térmico e bárico podem ou não coincidir. segundo Brown (2002) é frequente observar-se a paragénese mineral do pico metamórfico preservada nestas rochas, o que demonstra que o grau de reacção da paragénese do pico com o fundido gerado não foi total aquando da exumação da rocha. Tal só é possível se este fundido estiver isolado ou então se tiver sido consumido por outras reacções. O processo de retrogradação (que se inicia após o pico metamórfico), é influenciado pela taxa de arrefecimento, pela disponibilidade de fluidos e pelo percurso P-T que a rocha realiza. nesta fase, é possível a recristalização tardia de moscovite, biotite e até de outros minerais indicativos de mais baixo grau metamórfico (Fig. 4), estando estes dependentes da pressão. Durante o retrometamorfismo, quando a T = 650 °C e P > 4 kbar,

ocorre recristalização de moscovite tardia, pois o caminho retrógrado seguiu o sentido inverso do metamorfismo prógrado (spear et al., 1999; Fig. 5). De acordo com Brown (2002), esta moscovite tardia formar-se-á devido à água que é exsolvida aquando da cristalização do melt que ficou aprisionado nos poros da rocha, em consequência da diminuição da sua migração. Por outro lado, a cristalização de biotite tardia, implica que a T = 650 ºC, P < 4 kbar, ocorrendo uma de duas reacções distintas: Granada + Feldspato Potássico + Líquido ↔ Biotite + sillimanite (2) Granada + Feldspato Potássico ↔ Biotite + Quartzo (3) A presença em simultâneo de ambos minerais indica que a rocha esteve sujeita a P ≤ 4 kbar (spear et al., 1999; Fig. 5) ou a processos de retrogradação mais complexos.


AssOCIAçãO POrTUGUEsA DE GEóLOGOs

Pereira, A.r., Pereira, M., Teixeira, M., Amaro, P., Bento dos santos, T., Mata, J. 83

Figura 3 – a) Metatexito da região da serra da Estrela (Portugal) ao microscópio petrográfico; b) Metatexito da região de são Fidelis (rio de Janeiro, Brasil) ao microscópio petrográfico (adaptado de Bento dos santos, 2008); c) Diatexito da região de são Fidelis (rio de Janeiro, Brasil) ao microscópio petrográfico (adaptado de Bento dos santos, 2008); d) Diatexito da região da serra da Estrela (Portugal) ao microscópio petrográfico. Figure 3 – a) Metatexite from Serra da Estrela (Portugal) under the petrographic microscope; b) Metatexite from São Fidelis (Rio de Janeiro, Brazil) under the petrographic microscope (modified from Bento dos Santos, 2008); c) Diatexite from São Fidelis (Rio de Janeiro, Brazil) under the petrographic microscope (modified from Bento dos Santos, 2008); d) Diatexite from Serra da Estrela (Portugal) under the petrographic microscope;

Figura 4 – a) Andaluzite retrometamórfica num diatexito (Amaro et al., 2016); b) Metatexito com evidências de consumo retrógrado de granada, dando origem a biotite + sillimanite (Bento dos santos, 2008). Figure 4 – a) Retrogressive andaluzite in a diatexite (Amaro et al., 2016); b) Metatexite with evidence of garnet breakdown during retrogression, forming biotite + sillimanite (Bento dos Santos, 2008).


84 Migmatitos: características petrológicas e geoquímicas, formação e evolução

Figura 5 – representação esquemática de um típico percurso P-T-t de rochas migmatíticas com representação das várias paragéneses minerais estáveis durante o metamorfismo prógrado e retrógrado (adaptado de spear et al., 1999). Figure 5 – Schematic representation of a typical migmatite P-T-t path displaying the several mineral paragenesis stable during prograde and retrogressive metamorphism (modified from Spear et al., 1999).

4. O processo de exumação sendo os migmatitos o resultado de processos ocorridos em níveis profundos da crosta continental e não sendo invulgar o seu afloramento à superfície, um aspeto incontornável para quem estuda este tipo de rochas é a compreensão do seu processo de exumação (e.g. Whitney et al., 2004). Actualmente, são vários os modelos que descrevem os processos de exumação de migmatitos que incluem fenómenos associados a eventos quer compressivos quer distensivos em ambiente orogénico. Diferentes modelos têm sido avançados para os referidos processos de exumação na tentativa de explicar a zonografia metamórfica observada em diferentes cadeias orogénicas de diversos períodos temporais. na figura 6 apresenta-se uma síntese dos principais modelos, assunto que pode ser encontrado discutido em grande detalhe noutros trabalhos (e.g. Pereira et al., in press). 5. Reflexões finais A crosta continental tem, em média, 41,4 km de espessura e cobre cerca de 39% da superfície terrestre

(sawyer et al., 2011). Devido aos processos tectónicos que operam no nosso planeta, a crosta continental é significativamente mais antiga (idade média: 2,1 Ga) que a crosta oceânica (idade média: 60 Ma) que é reciclada nas zonas de subducção. A crosta continental é, também por isso, significativamente mais complexa. À semelhança do que ocorre actualmente nas zonas de colisão continental que dão origem às orogenias modernas, existem áreas antigas de crosta continental muito deformada e com abundantes evidências de metamorfismo de alto grau. Estas zonas experimentaram, durante os processo metamórficos, temperaturas suficientemente elevadas (tipicamente acima de 700 °C) para sofrerem fusão parcial, geração de granitos e, em última análise, diferenciação crostal. na verdade, os migmatitos, e particularmente os gerados na fácies granulítica, são importantes na compreensão da origem dos magmas graníticos capazes de ascender ao longo da crosta (White et al., 2011; Clemens et al., 2016), pelo que o seu estudo é fundamental na compreensão dos processos de fusão parcial e diferenciação da crosta continental em crosta continental inferior e superior.


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Pereira, A.r., Pereira, M., Teixeira, M., Amaro, P., Bento dos santos, T., Mata, J. 85

Figura 6 – Os principais modelos inferidos para a exumação de rochas migmatíticas em ambiente orogénico: a) geração de domas migmatíticos em ambiente extensional com adelgaçamento crustal e upwelling do manto litosférico (e.g.: Díez Balda et al., 1995; valle Aguado et al., 2005); b) channel flow em ambiente compressivo com geração de zonas de cisalhamento de cinemática antitética (e.g.: Hodges et al., 2001; Godin et al., 2006; rodrigues et al., 2013); c) exumação de níveis crustais profundos ao longo de uma zona de cisalhamento em ambiente transpressivo (e.g. sanderson & Marchini, 1984; Pereira, 2014); d) exumação de migmatitos na zona axial de uma estrutura em flor (e.g.: Bento dos santos et al., 2009; 2014). Figure 6 – The most relevant models suggested for exhumation of migmatites in an orogenic environment: a) formation of migmatitic domes in an extensional setting with crustal thinning and mantle upwelling (e.g.: Díez Balda et al., 1995; Valle Aguado et al., 2005); b) channel flow in a compressive setting with generation of shear zones with antithetic kinematics (e.g.: Hodges et al., 2001; Godin et al., 2006; Rodrigues et al., 2013); c) exhumation of deep crustal levels by a transpressive shear zone (e.g. Sanderson & Marchini, 1984; Pereira, 2014); d) exhumation of migmatites in the axial zone of a flower structure (e.g.: Bento dos Santos et al., 2009; 2014).

Abordagens multidisciplinares têm possibilitado a melhor compreensão da realidade complexa e dinâmica dos processos de fusão parcial e, como tal, permitem a reconstrução da evolução geodinâmica de determinado segmento infra-crostal (e.g. Harley, 1989). Além disso, mostram a relação entre o consumo de fases hidratadas e a produção de líquido migmatítico. Estes estudos permitem ainda estimar as condições P-T do processo de fusão e do clímax térmico, bem como a proporção e composição dos líquidos gerados e a natureza dos resíduos refractários. Esta informação é crucial para compreender os processos de diferenciação composicional crostal e os mecanismos de evolução secular da crosta (e.g. Fyfe, 1973; Aranovich et al., 2014).

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GeONOVAs N.º

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Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos Cristiana Faria1* & C. Leal Gomes1 1

Universidade do Minho, Departamento de Ciências da Terra, Gualtar, 4710-057 Braga-Portugal *Autor correspondente: cristianamfaria@gmail.com

Resumo Na praia e zona intertidal do Norte de Portugal entre Viana do Castelo e Caminha ocorrem formações ígneas e metamórficas cuja análise estrutural é relevante para a compreensão da cinemática varisca e intrusão pegmatítica por ela condicionada. Os corpos filonianos apresentam características estruturais internas e externas variáveis que se associam a diferentes modelos de implantação e contextos diferenciados da evolução deformacional subsequente. Na área de Moledo os corpos filonianos aplito-pegmatíticos encontram-se alojados em rochas regionais gnaissicas, muitas vezes com evidências de preenchimento multifásico, revelando posições, formas, atitudes, dimensões e estruturas internas que são variáveis em função da litologia e estrutura hospedeira, mas sobretudo em função da dilatação e do número de ciclos de abertura e enchimento que caracterizam cada telescoping local. A análise geométrica e cinemática em hospedeiro gnaissico, mostra bem a variabilidade cartográfica da dilatação que acolhe os diferenciados pegmatíticos e permite deduzir a posição de um fulcro de abertura máxima e polifásica que hipoteticamente se deverá sobrepor a um assomo proximal, mas oculto, de um granito porfiróide de duas micas possivelmente parental. Na área de Afife e Pedras Ruivas, os corpos lenticulares pegmatíticos são geoquimicamente especializados em Li, Cs e Ta com mineralizações de espodumena e/ou tantalite, para além de cassiterite. A espodumena ocorre sob a forma de giga cristais de dimensões centimétricas a pluri-decimétricas que marcam de forma muito clara as estruturas de cristalização in situ e em fluxo nos pegmatitos (estruturas primárias) e também estruturas secundárias, decorrentes de deformação imposta a sobreposta. A análise geométrica dos fabrics, usando a espodumena como marcador, ajuda a individualizar estádios bem definidos e marcos principais da evolução progressiva da deformação dos pegmatitos, permitindo correlacioná-los com episódios e fases de deformação Varisca, D2-D3. Palavras-chave: Pegmatitos, geometrias dilatacionais, espodumena, fabric primário e fabric deformacional. Abstract Igneous and metamorphic formations outcropping at the beach and intertidal zone of Northern Portugal, between Viana do Castelo and Caminha, were submitted to structural analysis with the main goal of understanding Variscan kinematics and related pegmatite intrusion. The pegmatite bodies show distinctive internal and external structures that are attributable to different modes of emplacement and subsequent deformation. In Moledo the aplite-pegmatite bodies intrude granitic and gneissic rocks, with variable petrographic and rheological characteristics, with evidences of multistage open-filling, revealing positions, shapes, attitudes, sizes and internal structures that change as a function of host lithology and host structure, but mainly due to the dilation and the cycles number of local telescoping. The geometric and kinematic analysis shows a cartographic variability of expansiondilation that controls de emplacement and inner differentiation of pegmatites. It also allows the location of a major dilation spot that hypothetically overlaps an occult and proximal cupola of parental two-mica porphyroid granite. Lenticular pegmatite bodies of Afife and Pedras Ruivas are geochemically specialized in Li, Cs and Ta, holding spodumene and / or tantalite plus cassiterite. Spodumene occurs as giant crystals, centimetric to pluri-decimetric in length, which marks very clearly the structures of in situ or in flow crystallization


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inside the pegmatites – primary structures – allowing its distinction from the structures resulting from deformation imposed to superimposed – secondary structures. The geometric analysis of fabrics, using spodumene as, a marker, helps the individualization of well-defined stages of progressive evolution of the deformation of the pegmatites, allowing its correlation with major D2-D3 episodes of regional Variscan deformation. Keywords: Pegmatites, dilation geometries, spodumene, primary and deformational fabric.

1. Introdução Neste trabalho procura-se explorar a relação geométrica entre diferentes estruturas de fracionamento intra-pegmatítico, em contexto dilatacional típico, visando contribuir para a interpretação cinemática da estruturação interna dos corpos pegmatíticos e seus conjuntos filonianos intra e peri-graníticos. Procura-se ainda estabelecer a fiabilidade da utilização de marcadores mineralógicos tais como a espodumena, parageneticamente tipomórfica e marcadora cinemática, no estudo do fabric interno primário, quer fluidal quer deformacional. esta abordagem metodológica tem como implicação e corolário a atribuição de uma idade relativa do quadro cronológico de implantação destes conjuntos pegmatíticos no contexto da estruturação da Cintura Pegmatítica Centro-ibérica da Província Varisca. É sabido que a posição, a forma, a orientação e, até certo ponto, o tamanho dos corpos pegmatíticos são controlados por uma complexa interação entre: pressão de fluidos pegmatíticos, estado reológico da rocha hospedeira, tensões litostáticas e dirigidas, pressão porosa, anisotropias das litologias encaixantes e direções dilatacionais. Na crusta superior onde, em geral, prevalecem condições de deformação frágil, a combinação de tensões litostáticas e dirigidas com as anisotropias pré-existentes de resistência à deformação, tais como, fraturas, clivagens, xistosidades ou mesmo estratificações, originam atitudes preferenciais de resistência mínima. Os pegmatitos que ocorrem nestas circunstâncias tendem a ser tabulares e apresentam uma orientação preferencial, segundo aquelas direções. em níveis mais profundos da crosta, caracterizados na generalidade por estados de deformação dúctil, as intrusões pegmatíticas assumem normalmente morfologias irregulares. De acordo com Brisbin (1986) a modificação das formas e atitudes dos pegmatitos podem ser interpretadas usando modelos teóricos desenvolvidos para as diferentes combinações dos fatores acima referenciados. Na faixa litoral entre Caminha e Viana do Castelo, ocorre uma rede de corpos filonianos aplito-peg-

matíticos que se densifica no hospedeiro gnaissico no sector Norte, em especial no local chave situado junto a Moledo (Fig. 1). Nas litologias metapsamíticas a metapelíticas que predominam a sul da faixa mencionada, a rede filoniana é muito menos densa e a sua conformação está mais dependente de deformação cisalhante, tangencial a transcorrente. Os aplito-pegmatitos identificados classificaram-se em dois conjuntos, segundo os critérios de Cerny & ercit (2005), alguns apresentam uma feição paragenética com berilo e columbite, os restantes incluem-se na família LCT especializada em Li, Cs e Ta com espodumena ou espodumena e turmalina. Os primeiros têm uma feição geoquímica predominantemente aluminosa e potássica e os segundos são hiperaluminosos sódico-líticos. Organizam-se em conjuntos que podem ser designados como grupos, na aceção de Cerny (1982). Hipoteticamente e inicialmente, as atitudes e possanças dos filões variam em função dos campos de tensões locais, especialmente no que diz respeito à dilatação regional e à relação angular com anisotropias das rochas em que são acolhidas. estas estruturas são consideradas primárias. identificam-se outras geometrias e associações mineralógicas que resultam da deformação sobreposta e reequilíbrios emsubsolidus ou metassomáticos associados. Consideram-se como estruturas secundárias. 2. Elementos para análise estrutural de pegmatitos O processo de caracterização conjunta estrutural e composicional dos pegmatitos incide sobre uma hierarquia de elementos geológicos, estabelecidos segundo uma ordem cronológica definida, situados a diversas escalas e em que a unidade mais elementar deste complexo organizativo é o mineral (Tabela 1). De acordo com Leal Gomes (1994) os dispositivos aplito-pegmatíticos e pegmatíticos podem ser encarados como disposições explicáveis de texturas e fabrics, que incluem: – Estruturas de materiais homogéneos. Observam-se a olho nu, em afloramento e amostra de mão, ocorrendo em corpos ao longo dos quais a


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Figura 1 – Localização e enquadramento orogénico dos locais chave sujeitos a análise estrutural detalhada. (a) esquema da estruturação dos terrenos no NW da ibéria (adaptado de Ribeiro et al., 2013); (b) extrato modificado da Carta Geológica de Portugal na escala 1:200 000 (Pereira et al., 1989). Legenda completa na tabela 2. Figure 1 – Location and orogenic setting of pegmatite key sites submitted to detailed structural analysis. (a) Structural arrangement of Northwestern Iberia (adapted from Ribeiro et al., 2013); (b) geological sketch map modified from Pereira et al. (1989). Legend completed in table 2. Tabela 1 – Complexo de níveis de organização, segundo Leal Gomes (1994). Table 1 – Organization levels according with Leal Gomes (1994).


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Tabela 2 – Legenda da Carta Geológica de Portugal na escala 1:200 000 (Pereira et al., 1989) e da folha 1C, Caminha na escala 1:50 000, revista em Leal Gomes et al. (2008), aplicável à figura 1. Table 2 – Legend of the geological map of Portugal in the 1:200 000 scale (Pereira et al., 1989) and Caminha geological map – 1C in the 1:50 000 scale reviewed in Leal Gomes et al. (2008).

composição global não varia significativamente. As variações de forma e granularidade dos cristais podem, contudo, ser consideráveis e os aspetos caracterizadores correspondem a fluidalidades planares e lineares no sentido adotado por Marre (1982) e, ainda, bandas, vénulas e acumulados (Barker, 1983).

associados, cujas orientações se relacionam com estruturas fluidais, ou então, correspondem a zonalidades relacionadas com fracionamento mineralógico e cristalização in situ. A tipologia de materiais homogéneos abordada por Leal Gomes (1994) discrimina:

– Estruturas de materiais heterogéneos. Observam-se a olho nu, essencialmente em afloramento e correspondem a juntas primárias e filões

– Fluidalidades, superfícies e alinhamentos. Correspondem a elementos estruturais, aos quais pode ser atribuída uma atitude. As fluidalidades


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planares são referidas como superfícies, definem-se pela adoção de uma disposição paralela sistemática das faces mais desenvolvidas dos cristais de uma fase marcadora. essa disposição tende, ainda, a ser paralela ao fluxo remanescente. As fluidalidades lineares são referidas como alinhamentos (lineações de fluxo ou magmáticas) e definem-se pela disposição ordenada, segundo direções de fluxo, das dimensões sistematicamente mais alongadas dos cristais da fase marcadora (Marre, 1982; Leal Gomes, 1994). – Bandas, vénulas e acumulados. são unidades estruturais que podem ser marcadas por mais que uma fase e cujos cristais, de génese precoce, se apresentam submetidos às propriedades físicas de um magma ou fluido denso, residual (Leal Gomes, 1994). As bandas são acumulações de volume tabular e as vénulas apresentam forma mais ou menos lenticular, de pequena extensão. Ambas podem ser referidas por uma atitude e em termos de fluxo, tendo um significado equivalente ao de uma fluidalidade planar. Os acumulados são aglomerações de cristais, onde não é possível definir uma variação sistemática das dimensões, na maioria dos casos não se lhes podem atribuir o valor de fluidalidades (Leal Gomes, 1994). 3. Enquadramento Geológico No enquadramento geológico das áreas de estudo recorreu-se à informação patente na Folha 1 da Carta Geológica de Portugal na escala 1:200000 (Pereira et al., 1989) e na Folha 1C-Caminha, da Carta Geológica de Portugal na escala 1:50000 revista por Leal Gomes et al. (2008). 4. Principais traços da Tectónica Regional Na região em apreço e segundo Dias et al. (2013), a estruturação interna da Cadeia Varisca ibérica evidencia três fases principais de dobramento (D): – 1ª fase de deformação (D1), marcada por geração de dobras e de uma superfície metamórfica, ou clivagem de plano axial estabelecida em regime tectonometamórfico dúctil; – 2ª fase de deformação (D2), caracterizada por geração de cavalgamentos sub-horizontais, com transporte tectónico significativo, lami-

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nando as estruturas anteriores, especialmente os flancos inversos de dobras; – 3ª fase de deformação (D3), geração de dobras com planos axiais subverticais, subparalelas ao Arco ibero-Armoricano, ocasionalmente, produzindo uma superfície metamórfica, xistosidade de fluxo ou de plano axial, também muito inclinada a vertical. As unidades tectonoestratigráficas onde se inserem as áreas do presente estudo, segundo a compartimentação do Maciço ibérico de Lotze (1945), modificada por Julivert et al. (1974) e Farias et al. (1987), correspondem à Zona Centro ibérica (ZCi) e Zona de Galiza e Trás-os-Montes (ZGTM) (Fig. 1a). A primeira unidade geotectónica é representada por terrenos autóctones, no geral, paleozoicos e a segunda por terrenos cuja natureza é parautóctone. A estruturação destes terrenos resulta da evolução geodinâmica da ibéria, onde se consideraram como principais episódios evolutivos (Ribeiro et al., 2007; Dias et al., 2013): – abertura do oceano Rheic, entre Gondwana e Avalónia – Câmbrico-Ordovícico (500-470 Ma); – subducção da margem se do oceano Rheic associada à abertura retro-arco do oceano Paleothetys – Ordovícico ao silúrico (430-390 Ma); – separação da Armórica / ibéria, por abertura de Paleothetys – contexto distensivo; – fecho dos oceanos Rheic e Paleotethys (Devónico inferior a Médio, 390-370 Ma) e colisão decorrente da Orogenia Varisca, entre a ibéria e Armórica; – colisão da Avalónia com Gondwana – final da Orogenia Varisca. Destaca-se ainda no quadro inicial da evolução geodinâmica da Orogenia Varisca ibérica o reconhecimento de evidências de uma sutura antiga, Cadomiana, que entrou em processos de riftogénese intracontinental na Zona de Cisalhamento TomarBadajoz-Córdoba e que migrou para a fronteira, Zona Ossa Morena / Zona sul Portuguesa (Ribeiro et al., 2007, Ribeiro et al., 2009). A evolução Varisca produz uma sucessão tectonogénica de terrenos por efeito do transporte em cavalgamentos de primeira ordem sobre os terrenos autóctones. As áreas chave que aqui foram submetidas a cartografia de alta resolução situam-se na Zona Centro-ibérica da cadeia Varisca, entendida por


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Leal Gomes (1994) como uma Cintura Pegmatítica Centro-ibérica (CPCi) no sentido de Cerny (1982). Ainda segundo Leal Gomes (1994) a CPCi comporta uma grande diversidade de tipos composicionais e estruturais de pegmatitos que se implantaram desde posições endo-graníticas até exo-graníticas, relacionando-se, de forma mais ou menos evidente, com os diferentes tipos de granitos Variscos. No Campo Pegmatítico do Litoral Norte (CPLN), os pegmatitos distribuem-se por posições equivalentes a uma situação endo-granítica (na zona de Moledo), onde o encaixe ocorre em unidades gnaissicas e posições exo-graníticas em Pedras Ruivas (Viana do Castelo), onde os pegmatitos afloram numa unidade quartzítica envolvida por xistos quiastolíticos. 5. Modelos conceptuais de implantação de pegmatitos De acordo com Brisbin (1986) a posição, a forma, a orientação e, em certa medida, o tamanho dos corpos pegmatíticos são controlados por uma complexa interação entre a pressão dos fluidos pegmatíticos, o estado reológico da rocha hospedeira, tensões litostáticas e dirigidas, a pressão porosa, anisotropias das litologias encaixantes e as direções dilatacionais. Considerando a diferenciação dos estados evolutivos da implantação dos plutonitos parentais, a diversidade de atitudes dos filões pode ser interpretada adotando a matriz conceptual da organização filoniana de Philips (1972, 1974) e Roberts (1970), que explica a colocação de cortejos de corpos filonianos em torno de stocks plutónicos circunscritos. em conjugação com estes modelos de referência, originalmente adequados à sequência e hierarquia de atitudes de filões injetados em ambientes subvulcânicos anorogénicos (permissivos e isotrópicos), a expansão lateral e apical dos plutonitos parentais ajuda a explicar, de forma mais geral, as geometrias dos pegmatitos que atravessam os contactos entre granitóides e formações encaixantes. Os pegmatitos assumem a configuração de sills com direções subparalelas ao contacto entre granito e litologias encaixantes. em localizações pegmatíticas distais, apresentam atitudes subhorizontais e inclinados no sentido dos granitos quando neles se enraízam (sills proximais e enxames peri-graníticos do tipo cone-sheet). Nas zonas próximas dos maciços parentais, o efeito preponderante da variação de forma das câmaras magmáticas em domínios distais e uma

maior influência do campo de tensões regionais ajudam a compreender melhor a disposição variável. No CPLN, as posições e atitudes dos grupos filonianos proximais ajustam-se melhor aos modelos de Brisbin, para uma instalação em condições dúcteis/frágeis de média profundidade, sob influência relevante de um campo de tensões local. A disposição dos conjuntos de pegmatitos em situação distal, sugere uma maior preponderância do campo de tensões regional (Leal Gomes & Lopes Nunes, 2003). 6. Objetivos, Objetos e Métodos Os pegmatitos estudados possuem especialização metalífera em Li, Cs e Ta, podendo ser incluídos na classe LCT de Cerny & ercit (2005) constituindo, no seu conjunto, o campo pegmatítico situado na praia e zona intertidal do litoral a Norte de Viana do Castelo. Neste mesmo campo foram identificados, ainda, pegmatitos turmalínicos com berilo e lolingite sem especialização LCT aparente. Uns e outros foram objeto de estudo anatómico (Cerny, 1982) e sujeitos à análise estrutural detalhada do seu enquadramento local e regional. Alguns apresentam espodumena de cristalização precoce, em cristais de grandes dimensões, com extensão segundo o eixo cristalográfico c de alguns centímetros a vários decímetros e largura centimétrica segundo os eixos a e b. O hábito dos cristais é prismático alongado e, por isso, permitem registar todas as variações e componentes locais de deslocamento, como consequência da ação dos campos de tensões regionais que eventualmente afetam os pegmatitos portadores. É, pois, razoável utilizar a espodumena como marcador mineralógico e geométrico para estimar o deslocamento progressivo e a deformação no decurso da instalação dos pegmatitos, desde estádios dilatacionais precoces até à deformação que se sobrepõe à cristalização mais tardia. O facto da génese de espodumena ser precoce nas sequências paragenéticas potencia a sua utilização como marcador de deformação. Hipoteticamente e como corolário, o marcador espodumena ao contribuir para discriminar e hierarquizar estádios de deformação em pegmatitos, correlacionando-os com as fases da evolução da orogenia Varisca, permitirá também determinar uma sequência cronológica de mineralizações LCT, pelo menos neste sector do Orógeno Varisco (Fig. 1b). Metodologicamente, o desenvolvimento do pre-


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sente estudo passou pelos seguintes procedimentos e estádios: – Análise geométrica detalhada (cartografia de alta resolução) dos pegmatitos e dos fabrics internos, lineares e planares, de espodumena; – Análise geométrica da variabilidade dos elementos estruturais expressos nas caixas filonianas e nas espodumenas aí alojadas, em sectores diferenciados do CPLN. Consideram-se como representativos dessa variabilidade, o sector de Moledo a Afife, na parte norte, onde os pegmatitos estão hospedados em gnaisses de duas micas com turmalina e granada e o sector de Pedras Ruivas, na parte sul, onde os pegmatitos se implantaram em quartzitos e metaquartzofilitos (Fig. 1); – interpretação das estruturas com deformação imposta e sobreposta, do ponto de vista da cinemática do deslocamento, considerando o comportamento reológico das rochas hospedeiras dos pegmatitos em diferentes regimes de deformação. Um dos objetivos deste estudo é a evidência do estatuto paragenético e cristalográfico da espodumena como objeto marcador cinemático. De facto, ele pode contribuir para a correlação temporal e cronológica da influência das diversas fases de deformação sobre distintos suportes litológicos, como acontece com outras fases minerais mega cristalinas. esta abordagem é similar à proposta em Doblas (1998). 7. Análise estrutural da rede filoniana de Moledo Do ponto de vista metodológico, uma vez considerado como representativo do padrão dilatacional puro, o local chave Moledo foi sujeito ao levantamento sistemático das estruturas pegmatíticas internas caracterizadas pela presença de mega feldspato, turmalina, granada e, raramente mas de forma mais conspícua, espodumena. esta análise geométrica detalhada foi orientada por imagem fotográfica (vista aérea de incidência vertical) obtida através do sobrevoo em UAV (unmanned aerial vehicle - drone) a curta distância. integrando as duas abordagens efetuadas, foi ensaiada a dedução das correlações entre estruturas internas e a conformação em diques e sills, a partir de domínios planimétricos de dilatação diferenciada que estão localizados na figura 2. As relações entre

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a extensão (e) e a possança (P) dos filões (e/P) (medidas em metros e patentes na figura 2), mostraram que as condições mais favoráveis à diversificação de dispositivos estruturais internos ocorrem quando a magnitude de dilatação é máxima, isto é, quando a espessura dos filões em diferenciação in situ é maior e, sobretudo, quando e/P decresce, tendência que culmina no fulcro de máxima dilatação que é assinalado na figura 2. De facto, dispositivos indicadores de máxima evolução interna, tais como line-rock ou dispositivos de tipo pillow e as comb-structures mais desenvolvidas ocorrem precisamente nestas situações. De acordo com a figura 3 parece existir uma magnitude extensional a partir da qual se diferenciam os dispositivos de cristalização in situ e em fluxo. Num conjunto vasto de filões cuja geometria interna foi analisada, as estruturas de tipo comb prevalecem para um número de 1 a 3 reativações dilatacionais e coaxiais. Daqui, deduz-se que aquando da consolidação predominaram os processos de cristalização in situ. Para maiores percentagens de extensão (> 40%) e volumes dilatacionais mais amplos, reúnem-se condições de ocorrência para mais que 3 reativações dilatacionais e além das estruturas em comb aparecem line-rocks, albite-pillows e fluidalidades planares e lineares convolutas (Fig. 4). Além da cristalização in situ observaram-se estruturas com cristalização em fluxo. Também da análise geométrica detalhada do Grupo Pegmatítico de Moledo decorre a possibilidade de definição de domínios planimétricos com dilatação diferenciada. De facto, as componentes de dilatação pura estão muito mais materializadas que as de dilatação associada a cisalhamento. Como consequência, a própria diferenciação tipológica dos pegmatitos pode estar relacionada com uma componente de cariz cinemático. Tal sistemática reflete a diversificação de dispositivos estruturais internos em função da magnitude e do tempo de dilatação. Prevalecem os dispositivos de dilatação progressiva ou multifásica (Fig. 5), de dilatação cisalhante em diferentes regimes e dispositivos alternantes de dilatação/encurtamento (Fig. 6). 8. Análise estrutural do grupo filoniano de Afife O conjunto filoniano de Afife, tal como o de Moledo, também está alojado em rochas gnaissicas, compostas por uma fácies de duas micas com granada e turmalina, à qual se associam, por vezes, restitos sobremicáceos e schliereníticos. No entanto,


94 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

Figura 2 – Resultado da interpretação da cartografia de alta resolução dedicada ao Grupo Pegmatítico de Moledo com compartimentação geométrica dos domínios de dilatação diferenciada. Cores diferentes nos afloramentos distinguem magnitudes e número de estádios de dilatação diferenciados. Figure 2 – Interpretation of high resolution cartography at Moledo Pegmatite Group and zoning of distinct dilation domains. Different colors distinguish magnitudes and number of dilation stages.


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Figura 3 – Análise da dilatação - magnitude e carácter multifásico. Cores identificam os afloramentos expressos na cartografia de alta resolução da figura 2. Figure 3 – Dilation analysis - magnitude and multistage character. Colors identify the outcrops represented in the high-resolution map in figure 2.

estrutura polar gravítica em sill – comb a tecto e line-rock a muro.

estrutura simétrica em diques – comb-layering.

Figura 4 – Dispositivos e fabrics resultantes de diferentes números de reativações dilatacionais coaxiais. (b) – Testemunho de sondagem da estrutura polar típica dos corpos de tipo sill (obtido em trabalho de geotecnia na periferia do campo filoniano). (a) e (c) referidos no interior da figura. Figure 4 – Structures and fabrics resulting from different numbers of coaxial dilation pulses. (b) – Drill core of a sill polar structure (the drill core was obtained at the border of the pegmatite field). (a) and (c) are referred inside the figure.


96 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

Dilatação monotípica definida ou progressiva, 2 estádios - caixas independentes.

Dilatação politípica múltiplos estádios – caixas comuns ou coalescentes.

Figura 5 – Dispositivos de dilatação progressiva ou multifásica em domínios dilatacionais diferenciados. Figure 5 – Progressive or multistage dilation structures in contrasting dilation domains.

Marcadores mineralógicos: - Ortoclase plumosa - escorlite (turmalina) estirada e segmentada Figura 6 – Diversidade de dispositivos internos associada a diferentes reativações. (a) – Dispositivos alternantes de dilatação/encurtamento - dilatação i e ii com abertura e preenchimento por telescoping; (b) – dispositivos de dilatação cisalhante - dilatação ii (crack-seal e estiramento), dilatação iii (dilatação e cisalhamento esquerdo). Figure 6 – Diversity of internal structures associated with different reactivations. (a) – alternate dilation / shortening structures, dilatation I and II with telescoping open/filling; (b) – Shear controlled expansion structures: dilatation II – crack-seal and stretching; dilation III – dilation and sinistral shear.

na região de Afife, a implantação filoniana em ambiente permissivo dilatacional puro é substituída por indícios de acolhimento dos pegmatitos em volumes dilatacionais associados a cisalhamento, que no limite, geraram amplificações e volumes por pull-a-part adiante discutidos e ilustrados na figura 14.

9. Análise estrutural do grupo filoniano de Pedras Ruivas O grupo filoniano de Pedras Ruivas, ao contrário dos já focados encontra-se alojado em estratos de quartzitos, sendo determinante para a sua implantação seletiva o contraste reológico entre bancadas de quartzito ou quartzofilito com horizontes envolventes


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compostos por filitos quartzosos de alta fissilidade e formações xistentas regionais, das quais se salientam os xistos quiastolíticos que afloram mais a W, já na zona intertidal. A atitude dos pegmatitos está condicionada pela geração de volumes de dilatação associada com os processos de cisalhamento (Fig. 7). 10. Modos de ocorrência de Espodumena A ocorrência de espodumena nos pegmatitos revela as seguintes formas principais de arquitetura textural (Figs. 8, 9, 10 e 11): – comb structure, crescimento centrípeto em pente nucleado nos contactos; – disseminação de fenocristais em fluxo magmático, destacando-se imbricações e fluidalidades planares e lineares em matriz granular fina por vezes tipicamente aplítica; – ocorrência em mega a giga cristais cisalhados, nomeadamente espodumena estirada (encurtamento ortogonal ou extensão), espodumena rodada (por

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cisalhamento em baixa viscosidade ou em regime dúctil após cristalização da mesostase envolvente); – espodumena com contornos c/s, adquiridos por cisalhamento em regime dúctil-frágil. existem indícios geométricos de que a cristalização fracionada (precoce) da espodumena pode ocorrer in situ ou em fluxo (Figs. 9 e 10). Atendendo a que a deformação pode ser imposta à consolidação dos pegmatitos hospedeiros, afetando-os quando se encontram em estados de consolidação caracterizados por diferentes taxas de cristalização interna, ou pode ser sobreposta, afetando-os após a cristalização total ou após o desequilíbrio metassomático dos megacristais, foi possível distinguir em termos estruturais os corpos filonianos com espodumena, relacionando essa discriminação com, a sua diversidade paragenética (Figs. 9, 10 e 11): – tipo I – corpos tabulares estreitos com espodumena em pente precoce (Fig. 8); – tipo II – corpos tabulares de possança métrica com espodumena, turmalina, granada e apa-

Figura 7 – Cartografia de alta resolução do grupo filoniano de Pedras Ruivas e interpretação cinemática de episódios deformacionais a mega e mesoescala. Figure 7 – High resolution cartography of the Pedras Ruivas Pegmatite Group and kinematic interpretation of mega and mesoscale deformational episodes.


98 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

Tipos de pegmatitos com espodumena

Dique - Corpos tabulares estreitos com espodumena em pente precoce – estrutura interna tendencialmente simétrica.

Sill – Corpos tabulares estreitos com espodumena em pente precoce – estrutura interna assimétrica, polar. Cristalização diferenciada do tecto para o muro.

Figura 8 – Diferenciação de corpos tabulares com espodumena em pente precoce, (a) – dique, (b) e (c) – sill (Afife). Figure 8 – Differentiation of tabular bodies with early comb spodumene, (a) – dyke, (b) and (c) – sill (Afife site).

Estrutura de cristalização em fluxo

exposição paralela a C da espodumena + rossmanite.

eixo C de rossmanite - define deltóide rotacional em fluxo aplítico - rotação em fluxo magmático a baixa viscosidade.

Corte perpendicular a C da espodumena + rossmanite.

Figura 9 – Dispositivos meso escalares com espodumena. sill aplítico, com eixos c de rossmanite, dispositivos em rastos deltoides por rotação, dependente do escoamento a baixa viscosidade (Pedras Ruivas). Figure 9 – Spodumene mesoscopic fabrics. Aplitic sill with rossmanite deltoid trails surrounding spodumene – rotation at low viscosity (Pedras Ruivas).


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Estrutura de cristalização in situ

eixo C de espodumena - crescimento comb

Figura 10 – Dispositivos meso escalares (observados em amostra de mão) com espodumena. Sill pegmatítico com estrutura em comb de espodumena, nucleada em zona intermédia do pegmatito e com crescimento no sentido do núcleo de quartzo (Afife). Figure 10 – Spodumene mesoscopic fabrics. Pegmatite sill with comb spodumene growing from the intermediate zone to the quartz core (Afife).

tite; observaram-se megacristais de espodumena em pente e em fluxo (Fig. 9); – tipo III – corpos tabulares a lenticulares de possança variável, com espodumena muito deformada (cataclástica a milonítica e pseudomorfizada em filossilicatos) e estruturas c/s bem definidas (Fig. 11); – tipo IV – corpos lenticulares com unidades espoduménicas em dilatações tardias, constituindo estruturas pull-a-part (Fig. 14, adiante). 10. Esboços conceptuais 3d da geometria e cinemática dilatacional A integração dos resultados da análise geométrica detalhada permitiu pôr em evidência domínios de

fabric meso escalar bem diferenciados, que dependem muito dos distintos comportamentos reológicos das rochas hospedeiras dos pegmatitos. Distinguem-se, claramente, as ocorrências situadas em rochas encaixantes gnaissicas, o caso Moledo (Figs. 12 e 13) e Afife (Figs. 14 e 15) daquelas que se posicionam entre estratos quartzíticos, caso de Pedras Ruivas (Figs. 16 e 17). A variação no espaço e no tempo dos campos de tensões locais e regionais combinada com as propriedades físicas dos hospedeiros, podem ter tido influência nos rasgos essenciais da organização estrutural dos corpos pegmatíticos. Reciprocamente, sugere as principais trajetórias de esforço atuantes no lapso temporal do seu alojamento permissivo (Figs. 12, 13, 16 e 17).


100 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

charneira de dobra de sill

(a) deslocamento rotacional eixo c de esp. = eixo de rotação

cataclase e estruturas c/s

(b)

Figura 11 –Dispositivos e fabrics mesoscópicos marcados por espodumena (Pedras Ruivas). a) Deformação imposta em regime dúctil. b) Sill pegmatítico alojado em falha inversa de baixo ângulo com estruturas c/s e terminações em peixe de algumas espodumenas. Figure 11 – Spodumene mesoscopic fabrics (Pedras Ruivas). a) Ductile imposed deformation. b) Pegmatite sill hosted in low angle reverse fault with c / s and several spodumene fish-like structures.


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Figura 12 – Cortejo filoniano de Moledo realçado em imagem de “DRONe”, obtida à vertical do lugar. Arranjo morfométrico e morfoscópico dos filões (bandas amarelas) em projeção horizontal à cota 0m. Figure 12 – Moledo location: geometry of sills and dykes set, enhanced in DRONE (image obtained at the vertical of the place). Morphometry and morphoscopy of the dykes (yellow bands) in the horizontal projection at sea level.

Figura 13 – Blocos diagramas conceptuais para o local chave, Moledo. (a) Conjugação do impulso apical por parte de uma protuberância granítica parental, sobreposto à dilatação regional de padrão coaxial extensivo (sistematicamente com line-rock aplitico a muro dos pegmatitos). (b) Generalização das isolinhas de magnitude anómala e assimétrica de dilatação localizada (linhas brancas) e trajectórias simplificadas de distensão local e regional (tracejado). Figure 13 – Conceptual sketch blocks for Moledo location. (a) Conjugated apical impulse of a parental stock, superimposed to the assymetrical regional dilation. (b) Generalisation of isolines geometric represent anomalous magnitude and locally asymmetric dilation - white lines; simplified distention trajectories are represented in black dashed lines.


102 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

Figura 14 – Pull-a-part de Afife: (a) imagem à vertical do lugar, em “DRONe”, com delimitação dos volumes dilatacionais; (b) imagem ao solo (perspetiva de sul para Norte), com projeção horizontal dos vetores crescimento centrípeto em comb-structure de giga feldspatos geminados em Baveno. Figure 14 – Afife pull-a-part: (a) DRONE horizontal image, with delimitation of the dilation volumes; (b) perspective from Southern, with horizontal projection of the centripetal growth vectors in the comb-structure of geminated Baveno giga feldspars.

Figura 15 – Bloco diagrama descritivo dos dispositivos estruturais com espodumena expressos em pegmatitos, por sua vez, hospedados em rochas encaixantes gnaissicas. Localização do afloramento está representado na figura 1 (Afife). Figure 15 – 3D sketch blocks including spodumene structures from pegmatites hosted in gneisses. Corresponding outcrop is in Afife (Fig.1).


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Figura 16 – evidência de encurtamento seguido de deformação cisalhante transcorrente, sobrepostos à consolidação interna numa caixa pegmatítica de tipo sill (Pedras Ruivas). Figure 16 – Evidence of shortening followed by transcurrent shear deformation, superimposed over the internal consolidation in a sill pegmatite body from Pedras Ruivas.

Figura 17 – Bloco diagrama descritivo da evolução deformacional dos dispositivos estruturais com espodumena reconhecidos em pegmatitos hospedados nas rochas encaixantes quartzíticas. Localização dos afloramentos na figura 1. Nota: descontinuidades atribuíveis a D1, tendem a ser coincidentes com D3. Figure 17 – 3D sketch blocks for spodumene structures observed in pegmatites from quartzite host-rocks. Corresponding outcrops are in the figure 1. Note: Discontinuities attributable to the first deformation phase (D1), tend to be coincident with the third deformation phase (D3).


104 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

Figura 18 – Perfis conceptuais com descriminação estrutural de três domínios contrastantes de implantação de pegmatitos. Figure 18 – Conceptual profiles discriminating contrasting styles of pegmatite emplacement.

11. Conclusão O alojamento permissivo dos aplito-pegmatitos na praia de Moledo, marcado por estruturas internas de cristalização in situ e fracionação centrípeta, depende essencialmente da dilatação segundo um eixo, aproximadamente N-s, que afeta os gnaisses hospedeiros. A foliação mais penetrativa dos gnaisses situa-se entre os azimutes N-s e N25° W. A dilatação pode ter como fulcro um assomo de granito parental oculto. No caso do Grupo Moledo e possivelmente em muitos pegmatitos gerados em ambientes dilatacionais, a diversidade de dispositivos estruturais internos varia em função da sua magnitude e do número de episódios de dilatação. A atribuição de uma cronologia e hierarquização dos eventos de deformação em cada Grupo Pegmatítico é influenciada pelos fatores antecedentes.

O comportamento reológico da rocha encaixante tem uma influência fundamental na orientação atual das estruturas filonianas e na sua resposta à deformação sobreposta; consequentemente o fabric da espodumena também é afetado. em todo o caso, os cristais de espodumena e os pegmatitos que os comportam denotam a ação de pelo menos dois episódios importantes e independentes de deformação coaxial, desde a cristalização até à evolução em condições subsolidus. em todas as localizações a N de Pedras Ruivas, a organização planar e linear das espodumenas transeta a foliação dos gnaisses hospedeiros. este estudo de petrofabric reflete, à mega escala, a diferença de comportamento reológico entre metaquartzofilitos e gnaisses. indicia ainda que a mineralização de lítio sob a forma de espodumena é sincrónica ou antecede a última estruturação


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Tabela 3 – Correspondência litológica entre os esboços em mapa e em corte. Nota: as rochas com turmalina e os turmalinitos metassomáticos não têm expressão cartográfica à escala do esboço geológico planimétrico. Também não têm expressão a esta escala os afloramentos de pegmatitos e aplito-pegmatitos. As unidades atuais e quaternárias não foram incluídas nos esboços dos perfis altimétricos para facilidade de leitura dos mesmos. Table 3 – Lithological correspondences between sketches of geological map and profile. Note: the tourmaline rocks and the metasomatic tormalinites do not have cartographic expression at the scale of the planimetric geological sketch. Also, the pegmatite and aplite-pegmatite outcrops do not have a cartographic expression at this scale. Recent and quaternary units were not included in the outline of the altimetric profiles for ease of reading.


106 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos

dúctil-frágil do quartzito-metaquartzofilito de Pedras Ruivas e sucede à génese e implantação dos gnaisses de Afife, levando a equacionar a possibilidade das mineralizações de Li em pegmatito, na cintura NW de Portugal, poderem ser mais antigas do que tem sido considerado (Leal Gomes, 1994), eventualmente, ainda influenciadas pela tectónica da fase de deformação varisca, D2. Tendo em consideração os modelos de implantação de pegmatitos, referidos anteriormente e os dados apresentados, é possível associar a cada uma das áreas chave a prevalência de um modelo de implantação (Fig. 18). O modelo de Brisbin (1986) adequa-se às áreas de Moledo e Afife em ambiente intragnaissico e perigranítico para a primeira área e perignaissico e perigranítico para a segunda. em Pedras Ruivas predomina a implantação de pegmatitos em domínio exognaissico e exogranítico que se coaduna com os modelos de Philips (1972, 1974) e Roberts (1970), posteriormente modificados por Leal Gomes (1994). estes modelos foram ajustados considerando o controlo por estruturas percussoras associadas com o desenvolvimento da fase de deformação varisca D2 (Fig. 18).

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GEOnOVAs n.º

AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

30: 107 a 129, 2017 107

Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca Eduardo Gonçalves1 1

Instituto de Ciências Terra – Polo da Universidade do Porto (CGUP)

Rua do Campo Alegre, 687, 4169-007 Porto Portugal, e-mail: eduardo.goncalves@fc.up.pt, seara.geres@iol.pt

Resumo O Anticlinal de Valongo, importante mega-estrutura geológica do noroeste peninsular, foi alvo de um estudo hidrogeológico alicerçado em diferentes vertentes como a tectónica, a hidrogeomorfologia e a hidrogeoquímica. O presente estudo desenvolveu-se ao longo das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca, e assentou na prévia definição de uma rede de pontos de água, na qual incidiu a monitorização de parâmetros físico-químicos de campo e a realização de análises químicas, que sustentaram a caracterização hidrogeoquímica. Esta caracterização envolveu três etapas fundamentais: monitorização mensal e interpretação de parâmetros físico-químicos de campo (pH, temperatura e condutividade elétrica), estudo dos elementos químicos maiores e avaliação das concentrações dos elementos menores e elementos-traço. A discussão final foi efetuada à luz do contexto geoquímico regional e da localização das antigas explorações mineiras, tendo por base a legislação nacional que define as concentrações máximas recomendáveis e admissíveis para o consumo humano, de espécies químicas em águas. Palavras-chave: Anticlinal de Valongo, hidrogeoquímica, drenagem ácida de mina, ACP, interação agua-rocha, contaminação antrópica. Abstract Valongo Anticline is an important megastructure of Iberian Peninsula, and in this research was aime of an hydrogeological study rooted in different fields such as tectonics, hydrodynamics, the hydrogeomorphology and hydrogeochemistry. The works were developed the areas of Valongo, Paredes and Arouca region, and was based on the monitoring of a pre-determined grid of water points, where the physical-chemical parameters and chemical analyzes the hydrogeochemical characterization was established based in those parameters. In order to develop the hydrogeochemical characterization three basic stages were processed: monthly monitoring/interpretation of field parameters (pH, temperature and electrical conductivity), study of the major chemical elements, and the examination of minor and trace elements. The final discussion of the acquired and interpreted data was performed in a regional geological context (regional geochemical background) and the location of abandoned mines; and also having in consideration the Portuguese legislation which defines the recommended and allowable chemical concentrations in dinking water for the human consumption. Keywords: Valongo Anticline, hydrogeochemistery, acid mine drainage, ACP, water-rock interactions, anthropic contamination.

1. Introdução A assinatura hidrogeoquímica de uma água subterrânea corresponde ao seu “bilhete de identidade”, refletindo a sua origem, o seu percurso e as condi-

ções de armazenamento (Poehls & smith, 2009). Paralelamente fornece indicações sobre o tipo e o transporte de contaminantes, ajuda a identificar eventuais fontes de contaminação, e revela a ocorrência de processos químicos e biológicos relevantes.


108 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Os estudos hidrogeoquímicos das águas subterrâneas, em virtude de pretenderem explicar a origem de diferentes fácies hidroquímicas e elementos dissolvidos, devem relacionar a distribuição dos pontos de água com a geologia, com as áreas populacionais e com a localização das antigas explorações mineiras. Com base na tipologia dos pontos de água estudados (poços, furos, minas e nascentes naturais) pode, à primeira vista, apontar-se para a existência de dois tipos de águas: as águas de aquíferos sub-superficiais (algumas nascentes, poços e minas) e águas associadas a aquíferos profundos (furos). na generalidade dos ambientes geológicos cristalinos, os aquíferos sub-superficiais funcionam como aquíferos freáticos. segundo Freeze & Cherry (1979), estes aquíferos estão frequentemente associados a fluxos subterrâneos de cariz essencialmente local. de acordo com os mesmos autores, os aquíferos profundos são mais susceptíveis a fluxos subterrâneos intermédios ou fluxos subterrâneos regionais. As águas associadas a aquíferos sub-superficiais tendem, naturalmente, a ser menos mineralizadas, em reflexo dos curtos tempos de circulação/residência nos níveis subterrâneos. Paralelamente, as mesmas águas também se encontram mais expostas aos processos biológicos de superfície, e a atividades antrópicas, suscetíveis de alterar a sua composição química e bacteriológica. Um importante fenómeno, normalmente associado à exploração mineira e à exploração de pedreiras (lousas), que interfere na qualidade das águas é a drenagem ácida de mina (Zaporozec, 2002, Blowes et al., 2003). segundo Poehls & smith (2009), o fenómeno de drenagem ácida de mina manifesta-se quando ocorrem águas com conteúdo em ácido sulfúrico livre (H2sO4) resultante da oxidação de sulfuretos (normalmente a pirite). A oxidação destes minerais ocorre quando existe o contacto das mineralizações com o oxigénio, devido à atividade mineira. de acordo com os mesmos autores, o processo de oxidação dos sulfuretos em sulfatos é acompanhado pela produção de ácido sulfúrico, que ao diluir-se com as águas que drenam as minas, vai conduzir a descidas significativas no pH, para valores que, em muitos casos, se situam na ordem de 2,0 a 4,5: Fes2 (s) + 7/2O2 (s) + H2O → Fe2+ + 2H+ + 2sO42(1. 1.)

As águas drenadas ou bombeadas das escavações de minas podem ser altamente mineralizadas e com elevados teores de ferro, alumínio e sulfato, entre outros elementos. Além disso, a lixiviação de escombreiras de antigas minas e tanques de decantação, normalmente, induzem impactos significativos na qualidade das águas subterrâneas (Poehls & smith, 2009). 2. Objetivos de trabalho O presente estudo, um pouco à semelhança do estudo desenvolvido na tese de doutoramento de onde se baseia, visa expor uma síntese hidroquímica das águas subterrâneas presentes nas formações metassedimentares presentes no Anticlinal de Valongo. Esta síntese, que é sustentada no estudo dos parâmetros de campo e nas análises físico-químicas laboratoriais, para além da caracterização hidroquímica geral, visa identificar e contextualizar as concentrações de espécies químicas menores e elementos-traço. Com efeito, pretende-se avaliar os teores que se encontrem acima dos padrões considerados normais, para águas naturais, numa perspetiva orientada para o geoambiente e para a saúde humana. 3. Metodologia Um estudo hidrogeoquímico deve assentar na definição prévia de uma rede representativa de pontos de água, a qual possa enquadrar-se e refletir a maior variedade possível de litologias. Com efeito, a escolha dos pontos de análise obedeceu essencialmente a dois critérios fundamentais: localização geográfica e características geológicas e geomorfológicas. Em todos os pontos da rede estudo foi possível efetuar uma leitura sistemática (mensal) in situ dos parâmetros pH, temperatura e condutividade elétrica, no de curso dos anos hidrológicos de 2009/2010 e 2010/2011. As análises químicas laboratoriais constituíram também um suporte fundamental para atividades de caracterização hidrogeoquímica nas áreas estudadas, cujo contributo permitiu, entre outros aspetos, a determinação das fácies hidrogeoquímicas e a análise de componentes principais. no total, houve lugar à realização de onze análises químicas laboratoriais em período de águas altas (entre os meses de abril e maio) e de águas baixas (entre os meses de setembro e outubro) em seis diferentes pontos de água, nomeadamente:


Eduardo Gonçalves 109

AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

– nascente – Parque Paleozoico - implantada no seio dos metassedimentos essencialmente quartzíticos do Ordovícico Inferior; – Poço PGC97 (Campo – Valongo) - no seio das formações xistentas do Ordovícico Médio; – Furo de sernada (Veolia – Aguiar de sousa) – em formações com aptidão aquífera que se desenvolveram em níveis metassedimentares ante-ordovícicos (Précâmbrico e/ou Câmbrico); – nascente de Gralheira de Água (Arouca) corresponde a uma emergência natural em crista quartzítica (Ordovícico Inferior); – Furo – linha do Comboio (Recarei) - situa-se sensivelmente na zona de contacto entre as

formações xistentas do Ordovícico Médio e os metassedimentos do Ordovícico superior; – nascente 2 (Aguiar de sousa) - trata-se de uma emergência natural que ocorre nas formações xistentas do Ordovícico Médio. O laboratório de análises químicas onde foram confiadas as amostras de água foi o laboratório Unidade de Ciência e Tecnologia Mineral do lnEG (laboratório nacional de Energia e Geologia). na tabela 1 estão representados os métodos analíticos utilizados nas determinações dos diferentes parâmetros e componentes os quais, na sua generalidade, são acreditados. neste sentido considera-se que, no essencial, os resultados podem ser considerados fidedignos.

Tabela 1 – Métodos de análise praticados (lnEG – s. Mamede de Infesta). Table 1 – Practiced methods of analysis (LNEG – S. Mamede de Infesta). Espécie analisada

Método

Acreditado

Não acreditado

Exame Organoléptico

Inspecção visual e olfactiva

X

pH

determinação do pH. Potenciometria

X

Condutividade elétrica

determinação da condutividade. Condutimetria

X

Alcalinidade, Hidrogenocarbonato

determinação da alcalinidade. Potenciometria

X

Dureza

determinação da dureza Volumetria de complexação

X

Fluoreto, Cloreto e Sulfato

determinação de fluoreto, cloreto e sulfato. Cromatografia iónica

X

Fosfato

determinação de fosfato. Espectrometria de Absorção Molecular VIs

X

Nitrato

determinação de nitrato. Espectrometria de Absorção Molecular VIs (naftilEtilenodiamina e sulfonamida)

X

Amónio

determinação de Amónio. Potenciometria

X

Sódio e Potássio

determinação de sódio e potássio. Espectrometria de Absorção Atómica – Chama

X

Cálcio e Magnésio

determinação de cálcio, magnésio, ferro e lítio. Espectrometria de Absorção Atómica – Chama

X

Sílica

determinação de sílica. Espectrometria de Absorção Molecular VIs

X

Metais Vestigiários

Análise multielementar. Espectrometria de massa por plasma acoplado indutivamente

Resíduo Seco a 180ºC

Por cálculo

X

Resíduo Seco a 260ºC

determinação Experimental

X

Cianeto

determinação de Cianeto total por Análise Automática de Fluxo segmentado

X

X


110 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

no âmbito da caracterização hidrogeoquímica, os dados dos parâmetros de campo e das análises físico-químicas complementam-se mutuamente. lima (2001). Este autor considera que é conveniente verificar o grau de ajuste (ou correlação) entre as determinações analíticas dos parâmetros de campo e as análises físico-químicas. segundo o mesmo autor um método para a determinação do grau de correlação envolve o “Total de sólidos dissolvidos” (calculados com base nos dados das análises químicas) – Tsdc, e a Condutividade Elétrica medida no campo – CEm. O cálculo do Tsdc é efectuado com o recurso à seguinte equação (lima, 2001): Tsdc (mg/l) = 0,6 (alcalinidade) + + na + K + Ca + Mg + Cl + sO4 + + nO3 + F + siO2

(1. 2.)

O valor de conversão Tsdc – CEm, obtido por Gonçalves (2013) para todos os pontos alvo de análises físico-químicas, é dado pela relação: Tsdc = 0,51 CEm. Freeze & Cherry (1979) consideram que, para valores de condutividade elétrica inferiores a 500 µs/cm, a relação linear deve situar-se entre 0,55 e 0,75. Ora o valor 0,51, embora esteja muito próximo do mínimo, não se situa neste intervalo. Contudo o diagrama de dispersão (Fig. 1) relativo

ao ajuste dos valores de CEm e Tsdc, evidencia uma boa correlação positiva Este grau de correlação positiva assinala-se, apesar do controlo de qualidade dos resultados analíticos, por meio do cálculo do balanço iónico, ter revelado (em todas as amostras) margens de erro superiores a dez por cento. Todavia, esta situação é o reflexo das águas consideradas serem muito pouco mineralizadas. 4. Contexto geológico A áreas em apreço integram um vasto domínio mineiro (Figs. 2 e 3), o distrito Mineiro dúrico-Beirão, cujos primórdios de exploração remontam ao período romano, e o qual se prolonga segundo uma faixa com cerca de noventa quilómetros de extensão (nW – sE), entre os concelhos de Castro daire e Esposende (Couto, 1993). neste contexto histórico-mineiro, destacam-se as mineralizações de antimónio (sb) e ouro (Au). Todavia, a região também é conhecida pelas suas explorações de lousas (xisto ardosífero), algumas das quais ainda laboram na atualidade no seio das formações essencialmente xistentas do Ordovícico Médio, duas em Campo (Valongo) e uma na serra de Canelas (Arouca).

Figura 1 – diagrama de dispersão relativo à correlação entre os valores (pontos representados a azul) de CEm e Tsdc. Figure 1 – Dispersion diagram for the correlation between the values (points represented in blue) of CEm and TSDc.


AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

A história da exploração mineira nas áreas em apreço estende-se também à extração de carvão antracitoso ao longo da Bacia Carbonífera do douro, onde se destacam as áreas mineiras abandonadas do Pejão (Castelo de Paiva) e de s. Pedro da Cova (Gondomar) (Figs. 2, 3 e 4). As explorações mineiras abandonadas e as louseiras, em conjunto com o fundo geoquímico da região, exercem influência nas propriedades físico-químicas das águas superficiais e subterrâneas (Hem, 1967; santos, 2008). As mesmas áreas também se inserem no Anticlinal de Valongo. Trata-se de uma megaestrutura de enorme importância no contexto geológico de Portugal continental (e mesmo peninsular), sendo constituída por formações metassedimentares que

Eduardo Gonçalves 111

remontam, essencialmente, ao Paleozóico, sendo que as idades vão do Pré-Câmbrico e/ou Câmbrico até ao período Carbónico. Contudo, merecem também especial menção as rochas eruptivas e as rochas filonianas variscas e tardi-variscas. As primeiras, correspondem a granitoides variscos, enquanto que as outras, dada a sua natureza e especificidade, ocorrem de modo descontínuo, recortando as rochas mais antigas. nas áreas de Valongo e Paredes, os principais lineamentos tectónicos, observados e interpretados com base na Carta Geológica de Penafiel na escala de 1:50 000 (serviços Geológicos de Portugal, 1980), correspondem essencialmente a falhas regionais. na região, as orientações principais destas falhas são nnE – ssW (por vezes nE – sW) e nnW

Figura 2 – Enquadramento geológico da região estudada (Adaptado de: Carta Geológica de Portugal, na escala 1:50 000, Folhas 9-A, 1965; 9-B, 1986; 9-C, 1957; 9-d, 1980; 13-A, 1962; e 13-B, 1964. serviços Geológicos de Portugal). Figure 2 – Geological setting of the study region (Adapted from: Carta Geológica de Portugal, scale 1/50 000, Sheets 9-A, 1965; 9-B, 1986; 9-C, 1957; 9-D, 1980; 13-A, 1962; e 13-B, 1964. Serviços Geológicos de Portugal).


112 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Figura 3 – localização geográfica das áreas definidas para o estudo (Adaptado de: Cartograms of Portuguese Army Geographical Institute – IGEOE – https://www.igeoe.pt/index.php). Figure 3 – Geographical setting of the areas defined for the study (Adapted by: Cartograms of Portuguese Army Geographical Institute – IGEOE – https://www.igeoe.pt/index.php).

– ssE, no entanto, evidenciam-se também orientações menos frequentes E – W e WnW – EsE (Couto, 1993). As estruturas filonianas regionais estão frequentemente representadas por filões de quartzo, os quais ocorrem no seio das massas graníticas (que contactam com o flanco normal do Anticlinal de Valongo), assim como nas formações metassedimentares. Todos os filões de quartzo que se encontram representados na Folha 1 da Carta Geológica de Portugal (serviços Geológicos de Portugal, 1992), na escala 1:200 000, evidenciam orientações que oscilam entre nnE – ssW e nE – sW. na região de Arouca assinala-se, também, a presença de importantes estruturas regionais, mais concretamente falhas (reais ou interpretadas), as quais estão representadas na Carta Geológica de Castelo de Paiva na escala de 1:50 000 (serviços Geológicos de Portugal, 1964). nas áreas compreendidas entre Arouca e Castelo de Paiva registase a presença de importantes falhas cujas orientações

principais são aproximadamente WnW – EsE e nE – sW (por vezes EnE – WsW). Identificaram-se, com efeito, inúmeros fatores naturais ou antrópicos que podem interferir nas propriedades físico-químicas das águas subterrâneas da região. Merecem referência a lixiviação de minerais, as descargas de resíduos e efluentes urbanos e/ou industriais e os fenómenos relacionados com a drenagem ácida de mina.

5. Caracterização hidrogeoquímica 5. 1. Parâmetros físico-químicos de campo desde o início dos trabalhos de inventariação geológica e hidrogeológica, assim como durante a medição mensal de parâmetros físico-químicos de campo (pH, temperatura e condutividade elétrica), foi possível constatar a existência de diferentes tipos de águas, ou seja, águas enquadradas em fácies hidroquímicas distintas.


AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

Figura 4 – distrito Mineiro dúrico-Beirão, representando as principais explorações mineiras (abandonadas) e respetivas mineralizações. na mesma ilustração estão também definidas as áreas estudadas em Valongo e Paredes (Adaptado de Couto, 1993). Figure 4 – Dúrico-Beirão Mining District showing the main abandoned mines and their mineralizations. In the image is also defined the studied areas in Valongo and Paredes (Adapted form: Couto, 1993).

O estudo dos parâmetros de campo visou uma pré-abordagem sobre a hidrogeoquímica das áreas estudadas. Foi nesta etapa de trabalho que se detetou o fenómeno de drenagem ácida de mina, através de medições diretas em antigos poços verticais de exploração de ardósia, na região de Campo (Valongo). na atualidade, estes poços são utilizados para o bombeamento de águas utilizadas no corte, na limpeza e no polimento de rochas. Foi também possível correlacionar elevados valores de acidez (baixo pH) de águas com processos de lixiviação de escombreiras, na nascente – Parque Paleozoico, uma emergência natural localizada no Parque Paleozoico de Valongo a qual revelou valores médios de pH consideravelmente baixos, entre 4,60 e 4,84 (Tabela 2). Efetivamente, os valores de acidez encontrados em poços de exploração de ardósias (Poço ElV1, Poço ElV2 e Poço ElV3) e na nascente – Parque Paleozoico, a jusante de escombreiras, apresentam

Eduardo Gonçalves 113

valores de pH anómalos, cujo valor médio foi 4,76 (com um mínimo de 4,60 e um máximo de 5,18) em registos mensais efetuados durante um ano hidrológico (Tabela 2). Estes valores são distintos dos padrões naturais de ambientes de rochas cristalinas, normalmente situados entre 5,00 e 7,00 (Carvalho, 2006). Contudo, as águas a jusante de escombreiras da região (nascente – Parque Paleozoico) evidenciam valores de condutividade elétrica significativamente mais baixos (Tabela 2) do que os registados nos poços abandonados de exploração de ardósia: Poço ElV1, Poço ElV2 e Poço ElV3. A poucas centenas de metros a montante dos poços acima referidos, foram registados (também em poços de exploração de ardósia) valores de condutividade elétrica mais modestos, cuja média rondou os quatrocentos microsiemens por centímetro (μs/cm). Esses valores, foram obtidos em colheitas de água efetuadas em três poços ativos da empresa de exploração de ardósias – Pereira Gomes & Carvalho (Poço PGC 50 – 1, Poço PGC 50 – 2 e Poço PGC 97). A totalidade dos poços aqui mencionados, bem como os demais pontos de água estudados, estão representados no mapa ilustrativo da região de Valongo e de Paredes (Fig. 5). Os valores de pH aí recolhidos (Tabela 2), à semelhança do que sucede com os valores de condutividade elétrica, também são condizentes com contextos litológicos marcados por rochas cristalinas, como metassedimentos xistentos e formações quartzíticas. de um modo geral, assiste-se a uma especial tendência para a correlação inversa entre os valores de pH e condutividade elétrica, nos poços ativos e abandonados de exploração de ardósia (Tabela 3). A única exceção a esta norma corresponde ao Poço PGC97. Ao longo do Anticlinal de Valongo, esta tendência também se verificou na generalidade dos poços e minas originalmente concebidos para a extração de águas subterrâneas (Tabela 3). no entanto, em nascentes naturais e, principalmente, em furos de extração de águas, a tendência inverteu-se, ou seja as subidas nos valores de condutividade elétrica foram normalmente acompanhadas por subidas de pH. Este dado sugere que, em furos de extração de águas subterrâneas, as eventuais ocorrências de valores anómalos de condutividade elétrica, não deverão estar relacionadas com processos associados


114 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Tabela 2 – Valores médios de parâmetros de campo obtidos nos pontos de água em Valongo, Paredes e em Arouca (Gonçalves, 2013). Table 2 – Mean values of field parameters measured in Valongo, Paredes and Arouca (Gonçalves 2013). Pontos de água

Temperatura (ºC)

pH

Condutividade elétrica (µS/cm)

Furo de Sernada (Aguiar de sousa) a)

16,5

7,13

300

Nascente (Aguiar de sousa)

16,9

6,40

141

Fontanário – mina (Aguiar de sousa)

16,2

5,80

74,7

Furo 1 JF Recarei – Terronhas

16,7

6,91

368

Poço PGC 50 – 1 (Campo - Valongo)

14,7

6,84

432

Poço PGC 50 – 2 (Campo - Valongo)

14,9

6,88

255

Poço PGC 97 (Campo - Valongo) a)

14,2

7,39

535

Poço ELV1 (Campo - Valongo)

15,6

6,22

1,29x10+3

Poço ELV2 (Campo - Valongo)

15,4

6,41

1,30x10+3

Poço ELV3 (Campo - Valongo)

14,7

4,72

1,47x10+3

Nascente – Azenha (Valongo)

15,4

6,44

61,3

Nascente – Parque Paleozóico (Valongo) a)

15,9

4,76

63,1

Poço Sta. Justa (Valongo)

15,2

4,52

140

Furo 2 JF Recarei – Orengas

18,2

6,80

335

Fontanário – mina (Campo)

16,6

5,21

310

Furo Bombeiros Voluntários de Valongo

17,1

5,58

190

Poço – Galp Valongo

17,3

6,20

225

Fontanário – mina 1 (Valongo)

15,4

5,23

68,9

Mina E.Leclerc (Valongo)

18,1

6,22

236

Fontanário – poço (suzão – Valongo)

17,1

5,13

210

Furo 3 JF Recarei – Furo Novo

17,1

6,56

304

Furo 4 JF Recarei – Linha de Comboio a)

17,1

7,20

306

Nascente 2 (Aguiar de sousa) a)

16,3

5,27

89,1

Fontanário JAE (Arouca)

13,6

6,70

69,5

Furo – Valério & Figueiredo (Arouca)

15,4

5,62

50,9

Nascente – Gralheira d’Água (Arouca) a)

15,5

5,15

32,6

a) Os pontos de água sombreados a cinza foram alvo de análises químicas laboratoriais.


AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

Eduardo Gonçalves 115

Figura 5 – Mapa representativo da região de Valongo e de Paredes, com a distribuição dos pontos de água monitorizados e as antigas explorações mineiras (Adaptado de: Carta Geológica de Portugal – Folha 9-d na escala 1:50 000, serviços Geológicos de Portugal). Ver localização nas figuras 2 e 3. Figure 5 – Representative map of Valongo and Paredes region showing the distribution of sampling points and the old mining sites (Adapted from: Carta Geológica de Portugal – Sheet 9-D, scale 1/50,000. Serviços Geológicos de Portugal). See location in figure 2 and 3.

ao fenómeno de drenagem mineira ácida, mas eventualmente com outros processos, como contaminação antrópica, elevado tempo de residência, forte interação água-rocha, etc. As correlações verificadas entre as oscilações sazonais dos diferentes parâmetros físico-químicos de campo (Tabela 3) poderão estar relacionadas com vários fatores, e um deles, é seguramente o tipo de água associado a cada sistema de captação. Efetivamente, os furos captam águas mais profundas (com menor interferência de águas meteóricas superficiais), enquanto que os poços e as nascentes, normalmente, contactam com águas superficiais. A tabela 3, que foi elaborada com base na análise gráfica de diagramas de dispersão, visa ilustrar os padrões de correlação de parâmetros físico-químicos de campo nas diferentes tipologias de pontos de água. Um outro aspeto particular evidenciado na mesma tabela aponta para uma certa tendência para a correlação normal entre a evolução mensal dos parâmetros físico-químicos de campo. Este aspeto torna-se relevante na medida em que, normalmente, as nascentes (tal como as generalidade das

minas) drenam aquíferos sub-superficiais, os quais estão mais expostos às interferências antrópicas de superfície Pela análise das variáveis estatísticas – média, máximo, mínimo e desvio padrão (Tabela 4), é possível admitir a existência de relevantes oscilações dos parâmetros físico-químicos de campo, em todos os pontos de água. Este dado sugere uma maior vulnerabilidade dos poços e das nascentes a contaminações naturais e antrópicas. Em teoria, a maiores oscilações sazonais de parâmetros físico-químicos de campo, associam-se maiores vulnerabilidades à contaminação (Pochon & Zwahlen, 2002). Todavia, estas oscilações nor malmente estão associadas a aquíferos livres. se, por um lado, em nascentes naturais as oscilações dos valores de pH e condutividade elétrica se possam associar a perturbações de superfície (mudanças de temperatura, poluição, etc.), em furos, tais oscilações relacionar-se-ão com fenómenos de interação água-rocha. Um dado que pode reforçar esta ideia corresponde à menor ocorrência de correlações positivas: temperatura – pH e temperatura –


116 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Tabela 3 – Tipo de correlação entre parâmetros de campo (pH, temperatura e condutividade elétrica) em pontos de água agrupados por correlação: + normal; – inversa. Table 3 – Correlation type between field parameters (pH, temperature and electrical conductivity) in sampling waters grouped by correlation: + normal; - reverse. Correlação pH – Temperatura

Correlação Temperatura – Condutividade elétrica

Correlação pH – Condutividade elétrica

Furo-Sernada (Veolia)

-

-

+

Furo Valério & Figueiredo

+

+

+

Furo 1 JF Recarei – Terronhas

+

-

+

Furo 2 JF Recarei – Orengas

-

-

+

Furo – Bombeiros Voluntários de Valongo

-

-

+

Furo 3 JF Recarei – Furo Novo

+

+

+

Furo 4 JF Recarei – Linha de Comboio

+

+

+

57,1 %

42,9 %

100 %

Poço – Poço Sta. Justa

+

-

-

Poço – Galp (Valongo)

-

+

-

Poço ELV-1

+

+

-

Poço ELV-2

-

+

-

Poço ELV-3

+

-

-

Poço – PGC97

+

+

+

Poço – PGC50-1

+

+

-

Poço – PGC50-2

+

+

-

-

-

+

Percentagens de correlações normais

66,7 %

66,7 %

22,2 %

Fontanário-mina (Aguiar de Sousa)

+

-

-

Mina-E.Leclerc (Valongo)

-

+

-

Fontanário-mina (Valongo)

-

-

-

Fontanário-mina (Campo)

+

+

+

50,0 %

50,0 %

25,0 %

Nascente (Aguiar de Sousa)

+

+

+

Nascente – Azenha (Valongo)

+

+

-

Nascente – Parque Paleozóico (Valongo)

+

+

+

Nascente – Gralheira d´Água (Arouca)

-

+

-

Fontanário – Nascente (J. A. E.)

+

+

+

Nascente – Aguiar de Sousa 2

+

-

+

83,3 %

83,3 %

66,7 %

Ponto de água

Poços de exploração de ardósia

Percentagens de correlações normais

Fontanário-poço (Suzão)

Percentagens de correlações normais

Percentagens de correlações normais


Eduardo Gonçalves 117

AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

Figura 6 – Mapa representativo da região de Arouca, com a distribuição dos pontos de água monitorizados e localização das áreas mineiras abandonadas (Adaptado de: Carta Geológica de Portugal – Folha13-B na escala 1:50 000, serviços Geológicos de Portugal). Ver localização nas figuras 2 e 3. Figure 6 – Representative geological map of Arouca region showing the distribution of checked water points and locations of the old mining sites (Adapted from: Carta Geológica de Portugal – Sheet 13-B, scale 1/50 000. Serviços Geológicos de Portugal). See location in figure 2 and 3.

condutividade elétrica, nos furos de água, em comparação com as nascentes naturais. Um aspeto interessante que também se pode reter da análise do tabela 4, relaciona-se com o facto de se registarem valores médios de acidez mais proeminentes em águas de poços, minas e nascentes (aquíferos sub-superficiais). Esta tendência poderá ser um reflexo do ambiente natural, o qual potencia a proximidade do contacto com os agentes atmosféricos e da litologia (e.g. associada à drenagem ácida de mina pela oxidação de jazigos e escombreiras de superfície), resultando daí uma maior acidez das águas. 5. 2. Análises físico-químicas Conforme já foi anteriormente exposto, as análises físico-químicas, foram um dos pilares fundamentais da caracterização hidrogeoquímica, as quas contem-

plaram a avaliação dos parâmetros globais de elementos maiores, menores e elementos-traço. 5. 2.1. Elementos maiores na tabela 5 encontram-se as concentrações dos elementos maiores registadas nos pontos de água selecionados. Com base na mesma tabela foi possível elaborar dois gráficos schoeller-Berkalof (Fig. 7) que ilustram, de modo comparativo, a concentração dos diferentes iões maiores nas amostras consideradas. Entre eles, destacam-se as elevadas concentrações de sulfato (no Poço PGC97) e de hidrogenocarbonato, respetivamente. Uma análise geral de todos os diagramas (Fig. 7) vem reforçar a ideia, já anteriormente sustentada, que estabelece que existem vários tipos de água subterrâneas nas áreas em apreço.


118 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Tabela 4 – Variáveis estatísticas dos parâmetros de campo registados nos diferentes pontos de água. Table 4 – Statistical variables of field parameters recorded on the different kinds of sampling points. Tipologia de ponto de água

pH

Temperatura (°C)

X

MIN

MAX

σ

X

MIN

MAX

σ

Furos

6,52

5,51

7,66

0,102

17,0

7,30

24,3

9,76

Poços

6,03

4,38

8,25

0,139

15,5

9,80

22,2

5,58

Minas

5,62

4,70

6,44

0,0329

16,6

7,30

23,9

8,41

Nascentes

5,79

4,60

9,92

0,472

15,6

11,9

22,6

11,7

Tipologia de ponto de água

Condutividade elétrica (µS) X

MIn

MAX

σ

Furos

265

29

493

119

Poços

651

102

1542

520

Minas

172

57

406

109

Nascentes

76,2

13

392

62,3

Tabela 5 – Concentrações dos elementos maiores (em mg/l) obtidos nos pontos de água em período húmido e seco. Table 5 – Analyzed major elements with their concentrations (mg/L) in the wet and dry periods.

Furo de Sernada

Furo – Linha de Comboio

Poço PGC97

Nascente – Parque Paleozóico

Nascente 2 – Aguiar Nascente – Gralheira de Sousa d’Água

Espécie química

04/10

10/10

05/11

10/11

04/10

09/10

04/10

05/11

11/11

04/10

09/10

Na+

11,7

11,7

19,7

9,70

11,3

12,7

5,60

4,70

4,80

4,00

8,10

K+

0,340

0,650

0,640

0,390

1,90

2,30

0,0800

0,0700

0,100

0,140

0,690

Ca2+

15,8

28,6

22,3

33,3

47,7

61,0

0,240

0,490

0,630

0,630

1,30

Mg2+

11,8

20,9

11,1

11,7

9,90

12,1

0,700

1,90

2,05

0,430

0,490

Cl-

13,2

12,1

16,4

11,7

17,6

16,6

10,9

7,90

8,30

8,10

15,9

HCO3-

112

198

137

144

27,2

43,8

<0,0300

0,430

2,40

0,370

<0,030

SO42-

6,80

9,30

10,0

9,82

131

169

3,30

5,60

5,82

0,720

0,610

NO3-

0,280 <0,350

1,30

1,40

1,70

0,570

0,560

<0,160

0,300

<0,110

<0,280

16,2

15,7

6,80

7,30

5,20

5,20

6,00

<2,00

<2,00

SiO2

16,7

18,4


AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

Eduardo Gonçalves 119

Figura 7 – Concentrações iónicas nos pontos de água da Tabela 5, representados em diagrama schoeller-Berkaloff. Figure 7 – Ionic concentrations in sampling waters from Table 5, presented in a Schoeller-Berkaloff diagram.

5. 2.1.1. Diagramas de Piper Uma análise preliminar dos diagramas de Piper (Fig. 8) aponta para a existência de uma reduzida oscilação sazonal de fácies hidrogeoquímicas em todos os pontos de água considerados, mesmo nas nascentes naturais e no Poço PGC97. À partida seria espetável que os poços e as nascentes, que normalmente drenam massas de água sub-superficiais, seriam mais predispostas a evidenciarem oscilações de sazonalidade, pois normalmente são mais vulneráveis a fenómenos de superfície.

Estes fenómenos, que são suscetíveis de interferir na qualidade das águas subterrâneas nas áreas em apreço, estão essencialmente relacionados com atividades antrópicas, como poluentes químicos e orgânicos, de origem agrícola e habitacional, poluentes resultantes da lixiviação de sulfuretos (essencialmente de explorações mineiras abandonadas) e poluentes resultantes da laboração de pedreiras. nos mesmos diagramas de Piper é possível visualizar com alguma clareza a presença de diferentes tipos de águas, as quais se posicionam nas seguintes fácies hidrogeoquímicas:


120 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Figura 8 – diagramas de Piper relativos às amostras recolhidas nos pontos de água considerados nos períodos de águas altas (a) e período de águas baixas (b). Figure 8 – Piper diagrams concerning of collected water in the considered water points during the wet (a) and dry (b) periods.


AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

– Cloretadas sódicas: nascentes do Parque Paleozoico e nascente de Gralheira d’Água (Arouca); – Cloretadas magnesianas: nascente-Aguiar de sousa 2; – Bicarbonatadas magnesianas (com muita sílica): Furo de sernada (Veolia); – Bicarbonatadas cálcio-magnesianas (com muita sílica): Furo 4 JF Recarei; – sulfatadas cálcicas: Poço PGC97. Entre o período de águas altas e o período de águas baixas, as únicas oscilações que logram algum destaque, referem-se aos furos de sernadas e 4JF Recarei, pois a parte catiónica das duas amostras de água passa a localizar-se muito próxima da fácies cálcio-magnesiana. Os resultados obtidos estão genericamente em linha com os dados constantes na notícia explicativa da Folha 1 da Carta Hidrogeológica de Portugal, na escala 1:200 000 (laboratório nacional de Energia e Geologia, 1998). na referida notícia explicativa, as fácies hidroquímicas identificadas em metassedimentos do Anticlinal de Valongo foram: – – – – – –

Cloretadas sódicas (52,95 %); Bicarbonatadas sódicas (23,53 %); sódicas sem anião dominante (5,88 %); Cloretadas magnesianas (5,88 %); Bicarbonatadas magnesianas (5,88 %); Bicarbonatadas sem catião dominante (5,88 %).

Os resultados analíticos do presente estudo foram também comparados com os realizados, em litologias do Anticlinal de Valongo, por Pinto (2011), em pontos de água situados essencialmente ao longo das margens direitas do rio Ferreira (Fig. 5). Efetivamente, a comparação dos dados dos dois estudos revelou também um acentuado grau de paralelismo.

5. 2.2. Elementos menores e elementos-traço Tal como sucede com o estudo dos componentes iónicos maioritários e parâmetros globais, a análise dos elementos menores e elementos-traço revela importantes oscilações espaciais entre os diferentes pontos de análise. Contudo, coloca também em evidência as heterogeneidades hidrogeoquímicas sub-regionais, relacionadas essencialmente com as heterogeneidades geológicas.

Eduardo Gonçalves 121

no presente estudo, um método adotado para avaliar a oscilação sazonal dos elementos menores e elementos-traço insere-se no domínio da estatística descritiva multivariada, mais concretamente a análise de componentes principais (ACP). A análise de componentes principais (ACP) é uma das técnicas estatísticas mais usadas no âmbito da análise de dados multivariados. Esta técnica, em forma de nuvem de pontos, permite transformar um conjunto de variáveis originais, intercorrelacionadas, num novo conjunto de variáveis não correlacionadas, as componentes principais (Rodrigues & Branco, 2006). Com base na análise dos dois diagramas é possível identificar correlações próximas entre alguns constituintes, uma delas é a associação Cu-V, a qual poderá eventualmente estar relacionada com a presença de solos húmicos na região. Efetivamente, este tipo de associação ocorre naturalmente em frações húmicas ácidas de fluiviossolos (Cheshire et al., 1977). no entanto, a associação mineral mais importante é composta pelos elementos sr-Rb-Cs-Y, que estará relacionada com os sulfatos, resultantes da dissolução de sulfuretos (essencialmente pirite). Efetivamente, a oxidação da pirite é um processo que promove incrementos significativos de acidez nas águas naturais. Estas águas lixiviantes, com baixo pH, ao contactarem com as rochas promovem a remobilização de diferentes elementos metálicos os quais vão contribuir para o aumento da mineralização. A correlação entre os constituintes Cd e Zn também se verifica, mas apenas no período de águas baixas (Fig. 9), provavelmente devido à menor contribuição de águas meteóricas diluídas. segundo Couto (1993), a presença desses elementos, particularmente o Zn, está inteiramente relacionada com as mineralizações em Au. O elemento Ag não se encontra projetado no diagrama referente ao período de águas baixas, em virtude de não haver dados suficientes sobre o mesmo. Todavia, no diagrama relativo ao período de final da época de águas altas o Ag evidencia uma boa correlação com a associação sr-Rb-Cs-Y. A individualização de associações minerais em ACP indica que, sazonalmente, as concentrações das espécies envolvidas tendem a variar na mesma proporção. Estas relações geoquímicas sugerem uma origem comum, como sejam as mesmas litologias e as mesmas mineralizações. nesta análise poderiam ser incluídos os elementos maiores e os parâmetros físico-químicos de


122 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Figura 9 – diagramas de correlação ACP relativos aos elementos menores e elementos traço para os pontos de água alvo de análise físico-química: a) Período de águas altas; b) Período de águas baixas. Figure 9 – PCA (principal component analysis) correlation diagrams for minor and trace elements in the considered water points to physio-chemical analysis: a) Wet period, b) Dry period.

campo. Aliás, essa inclusão chegou mesmo a ser feita, todavia os diagramas resultantes revelaram-se ilegíveis. Esta situação ter-se-á verificado devido às diferenças de ordem de grandeza entre os elementos maiores e os restantes elementos. de facto, nos mesmos diagramas, os elementos maiores evidenciavamse com alguma facilidade, enquanto que os demais (elementos menores e elementos traço) estavam concentrados numa nuvem densa ao longo dos eixos. deste modo optou-se, apenas, pela inclusão dos elementos menores e elementos-traço.

5. 2.2.1. Avaliação das concentrações dos elementos menores e elementos-traço Muitos dos elementos menores e elementos-traço correspondem a nutrientes essenciais para as plantas e para a vida animal. no entanto, alguns desses elementos são reconhecidamente tóxicos e persistentes para a maior parte dos sistemas de vida e sistemas hídricos, pelo que são designados por contaminantes ambientais, onde se incluem o arsénio (As), o cádmio (Cd) e o mercúrio (Hg).


Eduardo Gonçalves 123

AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

A ocorrência de elementos-traço em águas superficiais e subterrâneas pode ser devida a fontes naturais ou antrópicas. no primeiro caso, a ocorrência pode dever-se à dissolução de minerais presentes no solo e no material do aquífero (Jinwal et al., 2009), enquanto que, no segundo caso, a ocorrência daquelas espécies químicas poderá dever-se a trabalhos mineiros, postos de abastecimento de combustíveis, descargas de efluentes industriais, entre outras atividades. normalmente, a presença de elementos menores e elementos-traço, em concentrações acima dos valores de referência para a saúde humana em níveis adversos para o uso doméstico, agrícola e industrial, está associada às atividades antrópicas supracitadas. Existem diferentes parâmetros de referência para aferir se um determinado elemento se encontra em concentrações anómalas. A escolha do parâmetro de referência relaciona-se em grande medida com o contexto geológico e com o fim a que se destina o estudo. Encontra-se disponível legislação nacional sobre o assunto (decreto-lei n.º 236/98 de 1 de Agosto) assim como normas internacionais (BIs, WHO, TCMR e APHA) que estabelecem valores máximos

aceitáveis e recomendáveis para as águas subterrâneas de consumo humano. Contudo, numa perspectiva geológica e hidrogeológica, é possível consultar algumas referências que se baseiam em fundos geoquímicos naturais para os elementos menores e de elementos-traço (e. g. Clarke, 1889; Galuszka, 2007; Foli et al., 2012). desde logo se podem realçar os teores médios crustais presentes em massas rochosas (Tabela 6). Existem diferentes parâmetros de referência para determinar se um elemento menor se encontra em concentrações anómalas O fundo geoquímico da crusta terrestre influência diretamente o conteúdo químico das águas subterrâneas e superficiais. no entanto, não é possível definir uma relação direta entre os índices médios crustais e os teores existentes nas águas. na verdade, deve ter-se em linha de conta fatores como a solubilidade e mobilidade dos elementos, a solubilidade dos compostos onde estão presentes as espécies químicas, a temperatura, a acidez e o potencial de oxidação-redução, entre outros fatores. Com base em pesquisas bibliográficas não foi possível encontrar uma verdadeira uniformização

Tabela 6 – Teores médios crustais de elementos menores e elementos-traço (Foli et al., 2012). Table 6 – Crustal average concentrations of minor and trace elements (Foli et al., 2012). Elemento

Concentração (ppm)

Elemento

Concentração (ppm)

Vanádio (V)

135

Cádmio (Cd)

0,200

Crómio (Cr)

100

Césio (Cs)

3,00

Cobalto (Co)

29,0

Estrôncio (Sr)

375

Níquel (Ni)

75,0

Zircónio (Zr)

165

Cobre (Cu)

55,0

Bário (Ba)

425

Zinco (Zn)

70,0

Chumbo (Pb)

12,5

Arsénio (As)

1,80

Ítrio (Y)

3,20

Berílio (Be)

2,80

Prata (Ag)

0,0700

Boro (B)

10,0

Antimónio (Sb)

0,200

Selénio (Se)

0,0500

Alumínio (Al)

82300 Rubídio (Rb)

90,0

Tungsténio (W)

1,50

Nióbio (Nb)

20,0

Urânio (U)

2,80

Molibdénio (Mo)

1,50

Manganês (Mn)

950


124 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

sobre os teores de elementos menores presentes em águas superficiais e subterrâneas existentes ao longo do globo. Frequentemente consideram-se intervalos de valores típicos relativos a concentrações de alguns metais pesados (leung & Jiao, 2006) presentes em águas, que podem variar consoante o autor. no que concerne, especificamente, às águas subterrâneas, a determinação dos teores médios crustais torna-se uma tarefa ainda mais árdua e complexa, na medida em que a sua composição química depende em grande medida de variáveis ambientais, como é exemplo a natureza da rocha-armazém. Todavia, foi possível encontrar informação relevante na forma de intervalos de valores (Tabela 7). nas áreas em apreço, as análises químicas permitiram o rastreio de um total de vinte e seis elementos menores e elementos-traço, os quais se encontram representados na tabela 7, juntamente com as concentrações determinadas. Uma breve abordagem sobre as tabelas 6 e 7 revela que os teores dos elementos menores e dos elementos-traço são muito mais elevados nas massas rochosas crustais do que nas águas subterrâneas, o que não constitui uma surpresa.

A ocorrência natural das espécies iónicas em águas subterrâneas (e superficiais) é resultante das interações das mesmas com outros fluidos (e. g. água e gás) e com os minerais das massas rochosas crustais. no entanto deve considerar-se que estes componentes são espécies metálicas e não metálicas com diferentes graus de solubilidade, e que nem sempre são facilmente removíveis das rochas. Para além disso, as águas no seu percurso natural (mais ou menos longo), encontram zonas favoráveis ao aprisionamento das espécies iónicas, como é o caso dos níveis de solo. na tabela 8, os valores sublinhados a cinza-claro encontram-se acima dos valores típicos para concentrações de elementos menores e elementos-traço em águas superficiais, estipulados por Maidment (1993) in Poehls & smith (2009). Adicionalmente, foram encontrados valores fora daqueles intervalos, ou seja, acima dos máximos definidos (e.g. sb no Furo de sernada, W no Furo – linha de Comboio e Mn na nascente 2 – Aguiar de sousa), mas sem grande relevância na medida em que os termos de comparação reportam-se a águas superficiais.

Tabela 7 – Intervalos de concentrações de elementos químicos normalmente encontrados em solução em amostras de águas subterrâneas (Adaptado de davis & dewiest, 1966, in Poehls & smith, 2009). Table 7 – Concentrations range of chemicals usually found in solution in groundwater samples (Adapted by Davis & Dewiest, 1966, in Poehls & Smith, 2009). Elementos maiores (> 5 ppm)

Elementos menores (0,01 a 10 ppm)

Elementos traço (< 0,1 ppm)

Bicarbonato (HCO3)

Boro (B)

Alumínio (Al)

Rubídio (Rb)

selénio (se)

Cálcio (Ca)

Carbonato (Ca)

Antimónio (sb)

Germânio (Ge)

Prata (Ag)

Cloreto (Cl)

Fluoreto (F)

Arsénio (As)

Iodo (I)

Tálio (Tl)

Magnésio (Mg)

Ferro (Fe)

Bário (Ba)

lantânio (la)

Tório (Th)

sílica (siO2)

nitrato (nO3)

Berílio (Be)

Chumbo (Pb)

Estanho (sn)

sódio (na)

Potássio (K)

nióbio (nb)

lítio (li)

Titânio (Ti)

sulfato (sO4)

Estrôncio (sr)

Cádmio (Cd)

Manganês (Mn)

Tungsténio (W)

Césio (Cs)

Molibdénio (Mo)

Urânio (U)

Crómio (Cr)

Fosfato (PO4)

Vanádio (Va)

Cobalto (Co)

Platina (Pt)

Ítrio (Y)

Cobre (Cu)

Rádio (Ra)

Zinco (Zn)

Gálio (Ga)

Escândio (sc)

Zircónio (Zr)


Eduardo Gonçalves 125

AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

Tabela 8 – Concentrações dos elementos menores e elementos-traço (ppm) nos pontos de água amostrados no presente estudo. As concentrações acima dos teores típicos, para águas superficiais, estipulados por Maidment (1993) in Poehls & smith (2009), estão sombreadas a cinzento. Table 8 – Concentration of minor and trace elements (in ppm) of the sampling points in the present work. Concentrations above typical levels for surface waters, stipulated by Maidment (1993) in Poehels & Smith (2009), are shaded grey.

Furo de Sernada

Furo – Linha de Comboio

Poço PGC97

Nascente – Parque Paleozóico

Nascente 2 – Aguiar de Sousa

Nascente – G. d’Água

Espécie química

04/10

10/10

05/11

10/11

04/10

09/10

04/10

05/11

Be

2,00E-4

<2,00E-4

<1,70E-4

<6,00E-5

9,00E-5

4,00E-5

<7,00E-5

<1,70E-4

<6,00E-5 <6,00E-5 <3,00E-5

B

6,20E-3

5,00E-3

17,7E-3

23,3E-3

18,1E-3

20,2E-3

7,50E-3

5,40E-3

5,20E-3

10,8E-3

15,4E-3

Al

6,10E-3

2,00E-3

2,80E-3

<1,20E-3

6,70E-3

2,90E-3

0,880

90,2E-3

33,8E-3

64,1E-3

33,2E-3

V

1,30E-4

1,30E-4

1,20E-4

5,80E-4

3,20E-4

2,20E-4

1,50E-4

6,00E-5

<5,80E-4

2,40E-4

2,60E-4

Cr

<6,80E-4

1,60E-4

<4,90E-4

4,70E-4

<4,40E-4 <1,20E-4

<4,90E-4 <3,20E-4 <4,40E-4

<1,20E-3

Co

2,00E-5

1,70E-4

<5,00E-5 <3,00E-5

Ni

<1,70E-3

<1,20E-3

1,10E-3

Cu

8,90E-4

<2,20E-4

Zn

29,0E-3

As

<4,40E-4

11/11

04/10

09/10

1,30E-3

<1,00E-5

3,90E-4

11,1E-3

6,80E-3

1,60E-4

3,20E-4

8,70E-4

4,20E-3

1,80E-3

<1,60E-3

6,50E-3

5,00E-3

<1,60E-4

<1,40E-3

2,50E-3

3,20E-3

9,20E-4

5,80E-4

1,20E-3

1,00E-3

6,00E-4

4.30E-4

9,80E-4

1,90E-3

8,20E-3

7,00E-3

24,4E-3

9,30E-3

5,10E-3

12,8E-3

10,1E-3

17,30E-3

47,0E-3

<1,60E-3

6,40E-3

2,50E-3

5,10E-3

<3,00E-4 <9,90E-4

2,40E-3

<2,40E-4

<5,10E-4

3,50E-3

3,50E-3

Se

<1,80E-3

<3,70E-4

<1,00E-3 <8,60E-4

4,40E-4

<7,00E-4

3,20E-4

<1,00E-3 <8,60E-4 <3,00E-4 <7,00E-4

Rb

8,10E-4

1,30E-3

9,20E-4

1,20E-3

3,00E-3

3,90E-3

1,50E-4

<2,10E-4

1,50E-4

2,70E-4

1,00E-3

Y

1,00E-5

<5,00E-5

2,00E-5

3,00E-5

7,90E-4

3,80E-4

2,00E-4

1,50E-4

7,00E-5

1,00E-5

<7,00E-5

Zr

2,00E-5

<1,00E-4

<1,00E-4 <8,00E-5 <7,00E-5

1,90E-4

7,00E-5

<1,00E-4 <8,00E-5

2,00E-4

3,10E-4

Nb

<1,00E-5

<1,00E-5

<1,00E-5

<1,00E-5

<1,00E-5

1,00E-5

<1,00E-5

<1,00E-5

<1,00E-5

1,00E-5

Mo

1,40E-4

1,10E-4

1,30E-4

1,80E-4

4,00E-5

1,30E-4

<4,00E-5

<07,00E-5 <4,00E-5 <4,00E-5 <4,00E-5

Ag

1,50E-3

<6,00E-5

0,15

<4,00E-5 <3,00E-5 <1,00E-4

4,00E-5

<1,40E-4 <4,00E-5 <3,00E-5 <1,00E-4

Cd

5,00E-5

<2,00E-5 <3,00E-5

1,00E-5

6,00E-5

5,00E-5

8,00E-5

3,00E-5

2,00E-5

<4,00E-5

0,26

Sb

2,50E-3

6,00E-3

4,90E-4

3,40E-4

4,00E-4

1,80E-3

2,50E-4

<2,00E-3

2,00E-5

2,02E-3

10,9E-3

Cs

2,90E-4

1,60E-4

2,10E-4

3,20E-4

2,80E-3

3,20E-3

<2,10E-4

<1,00E-4

4,00E-5

<2,10E-4

1,20E-4

Ba

55,7E-3

4,00E-3

36,8E-3

75,1E-3

30,0E-3

20,0E-3

13,0E-3

1,30E-3

1,20E-3

21,0E-3

62,2E-3

W

<4,00E-5 <2,50E-4

1,90E-4

1,00E-3

<2,40E-4 <3,90E-4

<2,40E-4

<1,60E-4

<2,00E-5 <2,40E-4 <3,90E-4

Pb

5,00E-5

<1,10E-4

<2,80E-4

1,90E-4

<7,00E-5

3,00E-5

1,50E-4

<2,80E-4

3,00E-5

U

<1,40E-4

<3,20E-4

1,60E-4

2,00E-4

<0,12

<2,00E-4

<1,20E-4

<1,00E-4 <5,00E-5

<1,20E-4 <2,00E-4

Mn

n.d.

23,0E-2

3,20E-3

4,20E-3

35,1E-3

5,10E-3

3,90E-3

24,7E-2

94,1E-2

7,80E-3

12,8E-3

Sr

n.d.

67,0E-3

12,4E-2

11,4E-2

n.d.

22,3E-2

4,50E-3

3,10E-3

7,00E-3

4,00E-3

5,20E-3

<1,00E-5

<7,00E-5

7,00E-5


126 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

Tendo como referência os dados apresentados na tabela 7, mais concretamente os intervalos típicos de concentrações de elementos menores e elementostraço nas águas (davis & dewiest, 1966, in Poehls & smith, 2009 2009) é possível sublinhar valores anómalos. Efectivamente, na tabela 9 observam-se três situações onde se pode constatar a ocorrência de teores acima daqueles intervalos típicos:

6. Discussão Entre as várias fácies hidroquímicas identificadas, com base no estudo dos elementos maiores, a fácies sulfatada cálcica reconhecida no Poço PGC97 (Campo – Valongo) destaca-se por deixar transparecer uma possível interferência de processos de contaminação. Esta hipótese, que se pode basear na própria instabilidade temporal da fácies hidroquímica, ganha mais força se considerarmos a excessiva concentração do ião sulfato. A elevada concentração do ião sulfato em águas subterrâneas pode ser originada por meio de dois processos distintos (Younger, 2007): – dissolução dos minerais sulfurosos, frequentemente pirite;

– Furo de sernada (Aguiar de sousa – Paredes), onde se destacam concentrações de Manganês (Mn) de 0,230 ppm; – nascente 1 – Parque Paleozóico (Valongo), onde foram registados teores em Alumínio (Al) na ordem dos 0,880 ppm; – nascente 2 (Aguiar de sousa – Paredes), a qual, nas duas análises a que foi sujeita revelou elevados teores de Manganês (Mn), mais concretamente 0,247 ppm e 0,944 ppm.

– dissolução do gesso e/ou anidrite, que normalmente é acompanhada pela libertação do ião cálcio (Ca2+).

Tabela 9 – Espécies químicas, parâmetros globais e parâmetros físico-químicos com valores anómalos segundo a legislação nacional (decreto-lei n.º 236/98 de 1 de Agosto). Table 9 – Chemical species, global parameters and physical-chemical parameters with anomalous values in national legislation (Decreto-Lei n.º 236/98 de 1 de Agosto). Ponto de água

Espécie química

pH

Condutividade elétrica (μS/cm)

Furo de Sernada

Mn2+ (período seco)

Poço – Santa Justa

< 5,5 a)

Fontanário – Poço (Suzão – Valongo)

< 5,5 a)

Nascente – Parque Paleozóico

Al3+ (período húmido)

< 5,5

> 1000 b)

Poço ELV-1 Poço ELV-2

> 1000 b)

Poço ELV-2

< 5,5 a)

> 1000 b)

Fontanário – Mina (Valongo)

< 5,5 a)

Fontanário – Mina (Campo)

< 5,5 a)

Nascente 2 (Aguiar de Sousa)

Mn2+ (período seco e húmido)

< 5,5

Nascente Gralheira d’Água (Arouca)

< 5,5

a) Intervalos de valores obtidos com base na média dos valores de monitorização mensal, e que se encontram abaixo dos valores mínimos recomendáveis. b) Intervalos de valores obtidos com base na média dos valores de monitorização mensal, e que se encontram acima dos valores máximos recomendáveis.


Eduardo Gonçalves 127

AssOCIAçãO PORTUGUEsA dE GEólOGOs

Conforme foi referido acima, no ambiente geológico objeto de estudo, existem condições propícias à oxidação de sulfuretos, como a pirite, promovendo o fenómeno de drenagem ácida de mina. Este processo não foi registado no Poço PGC97. neste poço de extração de ardósias (com cerca de 100 metros de profundidade), a estabilização e ancoragem de algumas paredes foi efetuada com o recurso a cimento de obra (concreto) e a ferro. Este cimento em virtude de habitualmente incluir material calcário na sua constituição, poderá ser o responsável pelos elevados teores em cálcio aí identificados. As concentrações do ião hidrogenocarbonato (HCO3-) vão de encontro esta conceção, pois, a origem deste ião está normalmente associada à dissolução de minerais carbonatados que libertam cálcio (Ca2+) e Magnésio (Mg2+). Um exemplo de transformação química que ocorre nestes processos geoquímicos está representado na segunte reação (Younger, 2007): CaCO3(s) + H+ (aq) → Ca2+(aq) + HCO3-(aq)

(1. 3.)

A presença de elevados teores de hidrogenocarbonato (HCO3-) no Furo de sernada (Aguiar de sousa) e no Furo – linha de Comboio (Recarei), não deverá estar relacionada com os processos relatados para o caso do Poço PGC97. neste furo, a forte presença de hidrogenocarbonato poderá eventualmente relacionar-se com processos biogénicos, mais concretamente da ação das raízes das plantas e da degradação microbiana da matéria orgânica (Younger, 2007 ). Todavia, não existem dados isotópicos para corrobrar esta hipótese. Relativamente aos elementos menores e aos elementos-traço, um dos aspetos que merece ser ressalvado, e que é comum ao Poço PGC97, ao Furo de sernada e à nascente de Gralheira d’Água, é a presença de antimónio em concentrações acima dos valores médios estipulados para as águas superficiais (Poehls & smith, 2009). Esta situação, que estará relacionada com as mine ralizações de sb-Au do distrito Mineiro dúrico-Beirão (Fig. 4), foi registada em pontos de água localizados em diferentes litologias. Uma conclusão que aqui se pode extrair é a de que a dispersão deste elemento (extremamente móvel na natureza), através das águas sub-superficiais e subterrâneas, atravessa diferentes unidades litoestratigráficas. Este dado deixa implícito que os limites das unidades litoestratigráficas da região não funcionam

como barreiras à circulação de águas subterrâneas. Aliás, este dado já havia sido constatado por Gonçalves (2013) no âmbito da análise tectónica e na caracterização hidrodinâmica. A este nível, é bem provável que a fraturação, na qualidade de principal promotor da porosidade secundária na região (Gonçalves, 2013), exerça uma grande influência na dispersão dos elementos por meio da circulação de águas subterrâneas. A ocorrência de elevadas concentrações de manganês (Mn) na nascente 2 (Aguiar de sousa) e no Furo de sernada, poderá relacionar-se com processos de lixiviação de minerais secundários (óxidos de ferro e de manganês) de formações rochosas da região, mais concretamente de níveis essencialmente quartzíticos do Ordovícico Inferior e xistentos do Ordovícico Médio. Com efeito, embora os pontos de água em questão se situem, essencialmente, metassedimentos Précâmbricos e/ou Câmbricos, a presença deste elemento nas águas indica a sua circulação através de outras unidades litoestratigráficas. segundo Hem (1967), o manganês é um elemento geralmente mais solúvel do que o ferro. de acordo com o mesmo autor, entre os vários fatores promotores da solubilidade do manganês é a presença de hidrogenocarbonato e de sulfatos dissolvidos. Estas condições são compatíveis com a geoquímica das águas subterrâneas da região em apreço, sobretudo no que reporta ao ião sulfato. O elemento estrôncio, presente em concentrações assinaláveis no Furo de sernada (Aguiar de sousa), Furo – linha de Comboio e Poço PGC97, normalmente reage com a água na forma de hidróxido de estrôncio, de acordo com a seguinte reacção (Younger, 2007): sr(s) + 2H2O (g) → sr(HO)2(aq) + H2(g)

(1. 4.)

O estrôncio é um elemento relativamente móvel (dependendo do meio geológico) e tem origem mineral. segundo (Younger, 2007), o mineral mais abundante em estrôncio é a celestite (sulfato de estrôncio), seguido pela estroncianite (carbonato de estrôncio). Para além dos teores médios crustais de elementos, teores médios em águas superficiais e em águas subterrâneas, há uma análise paralela que se pode efetuar, à luz da legislação nacional, mais concretamente o decreto-lei n.º 236/98 de 1 de Agosto. Este diploma estabelece os “valores máximos admissíveis” e “valores máximos recomendáveis”


128 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca

para os teores de espécies iónicas e para os valores de parâmetros de campo (pH e condutividade elétrica). na tabela 9 constam os componentes iónicos e outros parâmetros hidroquímicos com valores fora dos limites definidos pela legislação nacional em vigor (decreto-lei n.º 236/98 de 1 de Agosto), alguns dos quais chegam mesmo a superar os valores máximos admissíveis. Os valores elevados do ião manganês (Mn2+), segundo a referida legislação nacional encontram-se acima dos valores máximos admissíveis. Relativamente à nascente do Parque Paleozoico de Valongo, pode também assinalar-se elevadas concentrações em alumínio (Al3+), acima dos valores máximos admissíveis. A toxicidade aguda deste ião, em comparação com outros metais, é manifestamente baixa. daí que o alumínio seja frequentemente usado em vários processos de purificação de águas para o consumo humano. de acordo com Rosalino (2011), doses diárias, por via oral, em concentrações superiores a 7,20 mg/l, podem induzir variados efeitos nocivos para a saúde humana.

Agradecimentos Existe um conjunto de pessoas e de instituições que contribuíram em grande medida para a realização deste manuscrito (que foi realizado, essencialmente, com base na tese de doutoramento do autor): • Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT). Correspondeu à instituição que financiou integralmente a bolsa de doutoramento; • Centro de Geologia da Universidade do Porto (CGUP). Correspondeu à instituição de acolhimento do projeto de doutoramento; • Prof. Helena Macedo Couto e Prof. José Martins Carvalho, enquanto orientadores da tese de doutoramento; A todas as entidades/empresas colaboradoras nos trabalhos de campo, quero também deixar os sinceros agradecimentos: Empresa das lousas de Valongo, sA, Pereira Gomes & Carvalho, e Ardósias Valério & Figueiredo, lda.

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Webgrafia https://www.igeo.pt


GEONOvAS N.º

ASSOCIAçãO PORTuGuESA DE GEóLOGOS

30: 131 a 138, 2017 131

Estruturas geológicas presentes na parte terminal do vale do Tejo: identificação sismo-estratigráfica A. Vinhas1 *, A. Rodrigues1 1

Instituto Hidrográfico, Marinha. Divisão de Geologia Marinha. Rua das Trinas, 49 – 1249-093 Lisboa. *

Autor correspondente: andre.costa@hidrografico.pt

Resumo O estuário do Tejo é o segundo mais extenso da Europa, com cerca de 325 km2. Esta unidade geomorfológica encontra-se inserida na Bacia Cenozóica do Baixo Tejo (BBT), cuja génese remonta ao Paleogénico por efeito da orogenia alpina. A bacia formou-se como resultado de uma tensão horizontal compressiva máxima orientada NNE-SSW, continuando a evoluir durante o Miocénico, com a direcção de compressão orientada a NW-SE, altura em que as taxas de subsidência e, consequentemente, de acumulação de sedimentos, foram maiores. Esta compressão reativou importantes estruturas preexistentes com direção NE-SW e E-W, presentes em toda a BBT. Através da análise e interpretação de um conjunto de perfis sísmicos de alta resolução (sistema Boomer) e levantamentos hidrográficos (multifeixe) que cobrem a zona vestibular do rio Tejo, foi identificado o prolongamento, para a zona submersa, dos principais acidentes tectónicos cartografados na região de Lisboa. Com este padrão de afloramentos, reforça-se o controlo das estruturas geológicas herdadas da orogenia varisca na evolução mesocenozóica da Bacia Cenozóica do Baixo Tejo. Palavras-chave: Estruturas geológicas, reflexão sísmica, Boomer, rio Tejo. Abstract The Tagus estuary is the second largest in Europe, with an area of ca. 325 km2. This geomorphological unit is part of the Lower Tagus Cenozoic Basin (BBT), formed in the Paleogene, during the Alpine Orogeny, under the influence of a to NW-SE oriented maximum horizontal compressive stress. Its evolution continued through the Miocene due to the action of a NNW-SSE compression, when the subsidence rates and, consequently, the sediment accumulation were higher. This compression reactivated important NE-SW and E-W trending preexistent structures in the BBT. The analysis and interpretation of high resolution seismic profiles (Boomer system) and multi - beam hydrographic surveys carried out in the vestibular area of the Tagus River, allowed the identification of the the prolonging of the main tectonic structures mapped in the Lisbon region extended into the submerged area. This structural pattern supports that the Meso-Cenozoic evolution of the BTT is controlled by the geological structures inherited from the Variscan Orogeny. Keywords: Geological structures, seismic reflection, Boomer, Tagus River.

1. Introdução A zona da embocadura do vale do Tejo constitui um canal estreito, de direção aproximada E-W, por onde transita anualmente para a plataforma continental um grande volume de sedimentos, da ordem das 105 a 106 t/ano (vale & Sundby, 1987; vale, 1990). A primeira caraterização sismo-estratigráfica

da parte terminal do leito do rio foi realizada por vinhas et al. (2016), tendo sido identificadas várias unidades sísmicas referentes ao enchimento da bacia, bem como acidentes tectónicos que as afetam. O objetivo deste trabalho consiste na identificação das principais estruturas de deformação sub-aflorantes que afetam esta área, propondo ainda a respetiva representação cartográfica.


132 Estruturas geológicas presentes na parte terminal do vale do Tejo: identificação sismo-estratigráfica

2. Geologia e tectónica O canal da zona vestibular do Tejo está inserido no sector distal da Bacia do Baixo Tejo (BBT), encontrando-se limitado a sul e a norte pelas margens do rio, onde aflora um conjunto de formações geológicas com idades compreendidas entre o Cretácico Superior (Cenomaniano) e o Holocénico (Fig. 1). As formações mais antigas encontradas neste sector da bacia do Tejo fazem parte da unidade tectono-sedimentar da Bacia Lusitânica, preenchida por sedimentos de idade compreendida entre o Triásico Superior e a transição Cretácico Inferior/Superior. Trata-se de uma unidade do tipo rift alongada segundo a direção N-S, gerada por extensão litosférica (E-W) associada à abertura do oceano Atlântico Norte durante o Mesozóico. Os limites da bacia são materializados por um sistema complexo de falhas de onde se destacam as falhas de Porto-Tomar, Arrifevale Inferior do Tejo e Setúbal-Pinhal Novo, a este, e por uma falha submeridiana que se situa entre a Berlenga e a península de Peniche, a oeste. A sul encontra-se limitada pela denominada falha da Arrábida e a norte corresponde a uma transição en échelon para a Bacia do Porto (Ribeiro et al., 1996, in Kullberg, 2000).

As estruturas herdadas do soco varisco foram responsáveis pela evolução da bacia, não só pelos limites referidos como pelas estruturas formadas no seu interior, onde predominam as direções NNW-SSE, a norte da falha da Nazaré (sector setentrional), e as direções N-S a NNE-SSW a sul (sectores central e meridional). As estruturas com direções WNW-ESE e ENE-WSW funcionaram como estruturas de transferência das falhas extensionais (Fig.2). No final do Cretácico ocorreram os eventos magmáticos de instalação do maciço intrusivo de Sintra, há 82 Ma (Ferreira & Macedo, 1979), e do Complexo vulcânico de Lisboa, há 72 Ma (MacIntyre & Berger, 1982). Ribeiro et al., 1979 sugere que a ocorrência destes eventos magmáticos é contemporânea da abertura do Golfo da Biscaia e rotação da placa Ibéria no intervalo entre 100 e 70 Ma. A rotação da placa Ibéria provocou a sua colisão com as placas Eurásia e Núbia dando inicio à orogenia alpina na Península Ibérica e à formação dos orógenos Pirenaico e Bético, com os primeiros impulsos compressivos a serem registados no Cretácico Superior e seus auges durante o Eocénico (Pirinéus) e Miocénico (Béticas) (Alves et al., 2013).

Figura 1 – A, excerto da Folha Sul da Carta Geológica de Portugal à escala 1:500000 (IGM, 1992), com o limite da BBT, com evidência a vermelho da zona vestibular do rio Tejo. B, excerto das folhas 34-C (Ramalho et al., 1999) e 34-D (Pais et al., 2006) da Carta Geológica de Portugal à escala 1:50000, onde se identificam as formações meso-cenozóicas aflorantes em ambas as margens do canal de embocadura do Tejo (verde – Cretácico; castanho – Complexo vulcânico de Lisboa; laranja e amarelo – Miocénico; cinzento – Holocénico). Figure 1 – A, excerpt from the South Sheet of the Portuguese Geological Map, scale 1: 500000 (IGM, 1992), with the BBT boundary shown in black and the vestibular zone of the Tagus river marked in red. B, excerpt from sheets 34-C (Ramalho et al., 1999) and 34-D (Pais et al., 2006) of the Portuguese Geological Map, scale 1: 50000, where the Meso-Cenozoic formations are identified on both sides of the Tagus channel (green – Cretaceous; brown – Volcanic Complex of Lisbon; orange and yellow – Miocene; gray – Holocene).


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Figura 2 – Localização dos limites da Bacia Lusitânica e principais estruturas geológicas (adaptado de Kullberg, 2000). Figure 2 – Location of the Lusitanian Basin boundaries and main geological structures (adapted from Kullberg, 2000).

Deste regime compressivo intraplaca resultou a formação da BBT, cuja génese se iniciou durante a primeira fase da orogenia Alpina, sob o efeito de uma tensão horizontal compressiva máxima orientada NNE-SSW, no Paleogénico (Eocénico e Oligocénico). A bacia continuou a desenvolver-se durante o Miocénico, sob ação de uma compressão máxima orientada NNW-SSE (Ribeiro et al., 1979, 1990; Kullberg et al., 2000; Pais et al., 2006), em que o auge da compressão se atingiu em meados do Tortoniano, há cerca de 9-9,5 Ma (Cunha, 1992; Cunha et al., 2000; Pais et al., 2013), acentuando a subsidência, e desencadeando um contexto transgressivo levando ao preenchimento das zonas mais deprimidas. A BBT está limitada por estruturas tardi-variscas profundas reativadas, e preenchida por um enchimento sedimentar de idade paleogénica, neogénica e holocénica, com espessuras que poderão atingir os mil metros na área depocêntrica, a sul de Lisboa (Azevêdo & Pimentel, 1995; Pais et al., 2003). As alternâncias dos sedimentos de fácies continental com material de fácies marinha e de transição testemunham os efeitos das grandes oscilações eustáticas que caraterizaram aquele período (Ribeiro et al.,

A. vinhas & A. Rodrigues 133

1979) e dos episódios tectónicos responsáveis por importantes movimentações verticais (Pais et al., 2013). Mais recentemente, constata-se uma mudança de fácies, com o Pliocénico a ser caracterizado por uma série arenosa com intercalações lenticulares de argilas de origem fluvial com espessura a ultrapassar as três centenas de metros na zona do Pinhal Novo (Azevêdo, 1983). As oscilações eustáticas durante o Plistocénico permitiram a formação de terraços fluviais constituídos por cascalheiras, areias e argilas. Na região estudada, as formações holocénicas aflorantes nas margens do Tejo estão representadas por areias de praia, areias eólicas e aluviões. A embocadura do rio desenvolve-se segundo a orientação aproximada E-W a ENE-WSW o que, segundo Ribeiro et al. (1986) in Pais et al. (2006), poderá estar relacionado com a provável existência de uma fractura profunda denominada por “Falha do Gargalo do Tejo”. Na zona emersa adjacente (área de Lisboa e colinas de Trafaria – Almada) as estruturas de deformação frágil têm direções preferenciais NE-SW e E-W. As primeiras afetam exclusivamente formações mesozóicas e algumas formações miocénicas nas colinas de Trafaria – Almada, enquanto as segundas afetam sedimentos miocénicos (falhas da Cruz da Pedra, Calhariz de Benfica e meridional de Monsanto). Ocorrem também falhas de menor expressão orientadas NW-SE e N-S (Pais et al., 2006). 3. Dados e metodologia utilizados Para a elaboração da cartografia das principais estruturas geológicas foram analisados 15 perfis de reflexão sísmica de alta resolução obtidos com sistema Boomer (resolução vertical teórica de cerca 50 cm). Este sistema é composto por uma fonte acústica que recebe altas voltagens através de uma fonte de energia, em impulsos previamente definidos, e induz um campo eletromagnético numa bobine colocada sobre uma placa metálica, repelindo a placa, gerando um sinal acústico que é propagado ao longo da coluna de água e refletido pelos diferentes materiais atravessados. Com estas caraterísticas, o sistema apresenta uma largura de banda de 300 Hz a 6,5 kHz (-3 dB). Foi utilizado também um levantamento hidrográfico (LH) multifeixe (resolução horizontal entre 50 e 100 cm) do leito do rio (Fig. 3). O processamento dos perfis foi reali zado no software Delph Seismic Interpretation da iXBLuE, onde foi realizada a correção do layback, e durante o processamento foram aplicados filtros


134 Estruturas geológicas presentes na parte terminal do vale do Tejo: identificação sismo-estratigráfica

Figura 3 – Localização das linhas sísmicas e LH utilizados (IH, 2009-2016), com destaque a vermelho e amarelo para as linhas apresentadas no presente trabalho e estruturas identificadas (caixas vermelhas A, B e C). Cartografia geológica de fundo segundo a Figura 1B (excerto das folhas 34-C, Cascais e 34-D, Lisboa, na escala 1:50000). Figure 3 – Location of the seismic lines and multi-beam data (IH, 2009-2016), featuring the lines discussed in this paper, marked in red and yellow, as well as the identified structures (red boxes A, B and C). Background geology according to Figure 1B.

passa-banda, ganhos de controlo automático (AGC), filtro de swell (quando aplicável), para corrigir a variação da distância ao fundo devido à ondulação, e stacking do sinal para melhoria da razão sinal/ruído. A interpretação foi efetuada recorrendo apenas a critérios sismo-estratigráficos formalizados por Mitchum & vail (1977). A primeira interpretação das 5 unidades sísmicas encontradas na área de estudo está descrita em vinhas et al. (2016), com idades relativas definidas entre as formações do mesozoico provável (soco acústico) e o os sedimentos quaternários. Estes autores esboçaram ainda o primeiro mapa de espessuras da unidade superficial de sedimentos não consolidados da zona vestibular do vale do Tejo, tendo chegado à conclusão que as áreas de maior espessura estão compreendidas entre o Bugio e Trafaria (Fig. 4). 4. Resultados A análise geomorfológica da superfície gerada a partir do LH e a interpretação dos perfis de reflexão sísmica representados na figura 3 permitiram a identificação de alguns alinhamentos morfológicos, sendo o mais evidente (extensão de cerca 2,5 km e direção NE-SW) o que se situa entre as praias de Cruz Quebrada e Caxias (Fig. 3A). Junto a este alinhamento, os perfis sísmicos revelam a presença de

várias estruturas de deformação frágil sub-aflorantes e subparalelas ao mesmo, afetando as unidades 1 a 3 de idades prováveis ante-miocénicas. Estas estruturas sugerem a presença de uma pequena depressão estrutural (graben) no local intersectado pelo perfil da figura 5. A falha a WNW desta depressão foi reconhecida em vários perfis, e materializa um lineamento profundo de direção NE-SW. No território emerso adjacente, conforme a cartografia representada na folha 34-D Lisboa da Carta Geológica de Portugal à escala 1:50000, estão reconhecidas várias falhas com direção NE-SW, de grande extensão, que afetam exclusivamente formações mesozóicas sendo esta uma das direções principais da deformação frágil na região de Lisboa. No sector submerso, e segundo o perfil da figura 5, as estruturas identificadas afetam preferencialmente as unidades mais antigas (provável Mesozóico e Paleogénico), pelo que não é de excluir que apresentem uma cinemática semelhante à do sector emerso, predominantemente de desligamento esquerdo (Lepevrier & Mougenot, 1984). De acordo com estes autores, no vale de Alcântara foram identificadas duas direções de desligamentos conjugadas, com orientações NNE-SSW (as sinistrogiras) e NW-SE (as dextrogiras). A análise geomorfológica do leito do rio sugere a presença de um segundo lineamento morfológico, subparalelo ao descrito anteriormente, localizado mais a montante (entre Pedrouços e Alcântara)


ASSOCIAçãO PORTuGuESA DE GEóLOGOS

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Figura 4 – Mapa de espessuras da cobertura de sedimentos superficiais não consolidados (vinhas et al., 2016). Figure 4 – Thicknesses map of the unconsolidated sediments cover (Vinhas et al., 2016).

Figura 5 – Interpretação sismo-estratigráfica da linha 1 obtida em 2016 (localização na figura 3). Destaque para os acidentes de deformação frágil coincidentes com os lineamentos morfológicos observados no LH (caixa vermelha – graben coincidente com o lineamento da figura 3A). Figure 5 – Seismic stratigraphic interpretation of line 1 acquired in 2016 (see figure 3 for location). Note the brittle deformation structures coinciding with the morphological lineaments observed in multi-beam data (red box – graben corresponds to lineament shown in figure 3A).

(Fig. 3B). Este lineamento foi associado à falha da Ajuda, apesar de, na confluência da ribeira de Algés (Pedrouços) com o rio Tejo, a presença de sedimentos recentes (aluviões) dificultarem a identificação da sua continuidade para a área submersa (Fig. 3). A terceira estrutura, cartografada na folha 34-C, Cascais da Carta Geológica, designada por falha S. Julião – Barcarena, tem a mesma direção que as falhas atrás mencionadas. A interpretação geomorfológica da superfície gerada no LH corrobora o prolongamento desta falha para SW ao longo da plataforma de abrasão junto à praia de Carcavelos (Fig. 3C). Não obstante a boa correspondência entre as falhas cartografadas no território emerso e as falhas

identificadas nos perfis de reflexão sísmica estudados, será desejável a aquisição de perfis de reflexão sísmica complementares, de forma a adensar a malha de dados junto a estes setores e confirmar o modelo cartográfico proposto. Para além das estruturas com direção NE-SW, foram identificadas outras estruturas, de direção aproximada E-W a ENE-WSW, onde se salienta a reconhecida por vinhas et al. (2016), no interior do substrato acústico (afetando provável soco ante-cenozóico) dos perfis de reflexão sísmica analisados, (Trafaria) (Fig. 6). Estes autores justificam a existência desta falha como pertencendo a um sistema de falhas enraizado correlacionado com o acidente profundo de igual direção, a “Falha do Gargalo do Tejo”, postulada por Ribeiro et al. (1986,


136 Estruturas geológicas presentes na parte terminal do vale do Tejo: identificação sismo-estratigráfica

Figura 6 – Indicação de uma superfície (vermelho) no interior do soco acústico e algumas reflexões internas com inclinação para S. Identificação de provável acidente vertical de deformação frágil (extraído de vinhas et al., 2016). Figure 6 – Indication of a surface (in red) inside the acoustic basement and some internal reflections with south dip. Identification of a probable brittle deformation vertical structure (extracted from Vinhas et al., 2016).

1990) in Pais et al. (2006), para o modelo da estrutura tectónica da região de Arrábida -Sintra. 5. Considerações Finais Com os registos de reflexão sísmica monocanal e os levantamentos hidrográficos estudados foi possível identificar os principais acidentes tectónicos com expressão superficial existentes na parte vestibular do vale do Tejo e propor um modelo cartográfico para o sector submarino (Fig. 7). Alguns destes acidentes apresentam-se como prolongamentos para SW de importantes estruturas de deformação

frágil reativadas e reconhecidas na cartografia geológica da área de Lisboa. Estas estruturas, que no leito do rio afetam as unidades sísmicas sub-aflorantes (provável Mesozóico e Neogénico), apresentam orientações principais NE-SW e E-W. Para confirmação do modelo estrutural e avaliação da forma como as estruturas reconhecidas condicionaram a configuração do vale do Tejo, será necessária a aquisição de mais registos de reflexão sísmica ligeira, e aprofundar o conhecimento da estrutura geológica presente na zona vestibular do rio.


ASSOCIAçãO PORTuGuESA DE GEóLOGOS

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Figura 7 – Modelo cartográfico para as principais estruturas de deformação frágil que afetam as formações sub-aflorantes (adaptado das folhas 34-C, Cascais e 34-D, Lisboa, na escala 1:50000). Figure 7 – Proposed pattern for the main brittle deformation structures that affect the near-surface geological units.

Agradecimentos Os autores agradecem o convite do Editor-Chefe da Geonovas, Doutor Telmo M. Bento dos Santos, para a publicação do presente trabalho nesta revista. Bibliografia Alves, T. M., Cunha, T. A., Moita, C., Terrinha, P., Monteiro, J. H., Manupella, G., 2013. A evolução de bacias sedimentares tipo-rift em margens continentais passivas: o exemplo da Margem Ocidental Ibérica. In: Dias, R., Araújo, A., Terrinha, P., Kullberg, J. C. (eds.) - Geologia de Portugal. Vol. II: Geologia Mesocenozóica de Portugal. Lisboa, Escolar Editora. 461-535. Azevedo, M. T., 1983. O sinclinal de Albufeira – evolução pós-miocénica e reconstituição paleogeográfica. Tese de Doutoramento, não publicada. univ. Lisboa, 321. Azevêdo, T. M. Pimentel, N. L., 1995. Dados para a discussão da génese da bacia do Tejo-Sado no Paleogénico. Memória 4, MLMG, universidade do Porto, 897-902. Cunha, P. P., 1992. Estratigrafia e sedimentologia dos depósitos do Cretácico Superior e Terciário de Portugal Central, a Leste de Coimbra. Tese de Doutoramento, não publicada. univ. Coimbra, 262. Cunha. P. P., Pimentel, N. L., Pereira, D. J., 2000. Assinatura tectono-sedimentar do auge da compressão bética em Portugal. A descontinuidade valesiano terminal-Turoliano. Ciências da Terra (uNL), 14, 61-72.

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Alvalade. In: Dias, R., Araújo, A., Terrinha, P., Kullberg, J. C. (Eds.) - Geologia de Portugal. Vol. II: Geologia Meso-cenozóica de Portugal. Lisboa, Escolar Editora, 461-535. Pais, J., Lopes, C., Legoinha, P., Ramalho, E., Ferreira, J., Isabel Ribeiro, I., Amado, A.; Sousa, L., Torres, L., Baptista, R., Reis, R., 2003. Sondagem de Belverde (Bacia do Baixo Tejo, península de Setúbal, Portugal). Ciências da Terra (UNL), Lisboa, v, CD-ROM, A99-A102. Pais, J., Moniz, C., Cabral, J., Cardoso, J. L., Legoinha, P., Machado, S., Morais, M. A., Lourenço, C., Ribeiro, M. L., Henriques, P., Falé, P., 2006. Notícia explicativa da Folha 34-D, Lisboa da Carta Geológica de Portugal na escala 1:50000, INETI. Lisboa. 74. Ramalho, M., Luísa Ribeiro, M., Serralheiro, A. Moitinho de Almeida, F., 1999. Folha 34-C, Cascais, Carta Geológica de Portugal na escala 1:50000. Instituto Geológico e Mineiro. Lisboa.

Ribeiro, A., Kullberg, M. C., Kullberg, J. C., Manuppella, G., Phipps, S., 1990. A review of Alpine Tectonics in Portugal: Foreland detachment in basement and cover rocks. Tectonophysics, 184, 357-366. Ribeiro, A., Antunes, M. T., Ferreira, M. P., Rocha, R. B., Soares, A. F., Zbyszewski, G., Moitinho de Almeida, F., Carvalho, D., Monteiro, D., 1979. Introduction à la Géologie Générale du Portugal. Serv. Geol. Portugal, Lisboa, 114. vale, C., 1990. Temporal variations of particulate metals in the Tagus river estuary. The science of the total environment, 97-98, 137-154. vale, C., Sundby, B., 1987. Suspended sediment flutuations in the Tagus estuary on semi-diurnal and fortnightly time scales. Est. C. and Shelf Sci., 25: 495-508. vinhas, A., Rodrigues, A., Reis, L., 2016 . Estrutura sismo-estratigráfica da parte terminal do vale do Tejo. 4ªs Jornadas de Engenharia Hidrográfica, 21 a 23 de junho, Instituto Hidrográfico, Lisboa, 331-334.


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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 respetiva instituição poderão ser incluídos nos agradecimentos dos respetivos artigos, caso autores e revisores estejam de acordo. O conjunto dos revisores de cada número da revista constituem a respetiva Comissão Científica. Os artigos submetidos a publicação não podem ser enviados a outras revistas.

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); 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

C – Preparação do artigo O último número da revista GEONOVAS deve ser consultado 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 Todos os artigos deverão ser submetidos pelo e-mail da APG ( geonovas@apgeologos.pt ). Todos os artigos submetidos deverão conter os seguintes ficheiros: a) Manuscrito (Documento Word) que deverá incluir as seguintes partes: i) páginas iniciais com Título(s), Autor(es), Afiliação e Contactos,

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.


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e) Todos os manuscritos deverão conter palavras-chave a seguir aos resumos. Tanto para o resumo em inglês como na língua original do manuscrito não poderão ter mais de 5 palavras-chave. f) Os artigos recebidos pela Comissão Editorial serão revistos pelo editor e por dois ou mais revisores científicos. g) Para artigos em coautoria, 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 coautoria implica que o autor correspondente tem o acordo dos restantes autores para submeter e publicar o artigo. 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 objetiva 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 deverão ser reunidos numa secção denominada por Agradecimentos. e) Todas as referências citadas no texto deverão ser organizadas por ordem alfabética no fim do texto (a seguir aos agradecimentos) e deverão estar numa secção denominada Bibliografia. 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; Oosterbeck et al., 2010).

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. As referências a artigos consultados online devem mencionar o(s) nome(s) do(s) autor(es), seguido da data de publicação (entre parêntesis), o título do artigo, o nome do website em itálico e a data e URL em que foi consultado. Os autores deverão consultar o último número das GEONOVAS para correta listagem das referências. Exemplos: Dias Neto, C., 2001. Evolução tectono-termal do complexo costeiro faixa de dobramentos Ribeira em São Paulo. Unpublished PhD Thesis, Universidade de São Paulo, São Paulo, 160. Faure, G., 1977. Principles of Isotope Geology. John Willey & Sons, New York, 589. Roedder, E., 1984. Fluid Inclusions. Mineralogical Society of America. Reviews in Mineralogy, 12, 644. Crawford, M. L., Hollister, L. S., 1986. Metamorphic fluids: the evidence from fluid inclusions. In: Walther, J. V., Wood, B. J. (Eds) Fluid rock interaction during metamorphism. Springer, New York, 1-35. Bea, F., 1996. Residence of REE, Y, Th and U in granites and crustal protoliths; implications for the chemistry of crustal melts. Journal of Petrology, 37, 521-552. Sabri, K., Ntarmouchant, A., Marrero-Diaz, R., Ismaili, H., Ribeiro, M.L., Bento dos Santos, T., Benslimane, A., Padrón, E., Melián, G.V., Asensio-Ramos, M., Pérez, N.M., Carreira, P.M., 2016. Géochimie des sources thermales du Maroc: contribution à l’amélioration du cadre hydrogéologique. Abstracts of the Journées Géologiques du Maroc, Rabat, Marrocos, 1, 129-129. Bento dos Santos, T., Munhá, J., Fonseca, P., Tassinari, C., 2009a. Petrological cooling rates from central Ribeira Belt (SE Brazil): new breakthroughs and developments. 2009 Goldschmidt Conference, Geochimica et Cosmochimica Acta, 73, 11, 1, A80. Ferreira, N., Castro, P., Godinho, M., Neves, L., Pereira, A., Ferreira Pinto, A., Simões, L., Silva, F.G., Aguado, B., Azevedo, M.R., Esteves, F., Sequeira, A., Meireles, C., Bento


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dos Santos, T., 2009. Folha 17-A Viseu da Carta Geológica de Portugal à escala 1/50 000. Laboratório de Geologia e Minas, Laboratório Nacional de Energia e Geologia, Lisboa. Wimmenauer, W., Brynhi, I., 2007. 6. Migmatites and related rocks. A proposal on behalf of the IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks. Web Version of 01.02.07, 1-5 (http://www.bgs.ac.uk/scmr/docs/papers/paper_ 6.pdf). 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. g) Cabeçalhos ou rodapés não poderão ser usados em qualquer circunstância. h) Fórmulas matemáticas. As equações são geralmente introduzidas como parte de frases, requerendo pontuação. Os autores deverão providenciar todos os símbolos a constar na publicação. 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 eletrónica 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 fornecidos aos autores ficheiros pdf dos trabalhos publicados.


Associação Portuguesa de Geólogos

A Associação Portuguesa de Geólogos foi fundada em 1976. É uma associação sócio-profissional, sem fins lucrativos, que congrega profissionais da Geologia que se dedicam a domínios diversificados no âmbito das Ciências da Terra. É membro fundador da Federação Europeia de Geólogos. É também membro da Federação Portuguesa das Associações e Sociedades Ciêntíficas (FEPASC). Os objectivos da Associação Portuguesa de Geólogos são os seguintes: - Representar a profissão de Geólogo junto dos poderes públicos e privados; - Promover a elevação, independência e prestígio da profissão; - Defender os interesses dos Geólogos e da Geologia; - Promover o desenvolvimento científico e técnico dos seus associados; - Cooperar na preparação de leis e regulamentos relativos ao título e ao exercício da profissão; - Aprovar um código português de deontologia profissional (Código Deontológico); - Intervir no planeamento do ensino da Geologia. Quer receber informações sobre as atividades desenvolvidas pela APG? Envie-nos o seu endereço eletrónico para info@apgeologos.pt solicitando a inclusão na nossa lista de divulgação. Consulte como se inscrever como sócio em www.apgeologos.pt Associação Portuguesa de Geólogos Morada social e Endereço Postal Museu Geológico, Rua da Academia das Ciências, n.º 19 - 2º 1200-001 Lisboa Telefone +351 213 477 695 Fax +351 213 477 695 info@apgeologos.pt www.apgeologos.pt

Comissão Diretiva Alcides Pereira José Mário C. Branco José Romão Margarida Silva Mónica Sousa Vítor Correia

Execução gráfica Cor Comum, Lda

Comissão Editorial Telmo Bento dos Santos (FCUL) José Romão (LNEG) Rúben Dias (LNEG) Zélia Pereira (LNEG)

Tiragem 250 exemplares

Foto de capa Sistelo, Arcos de Valdevez (superior) Mina do Lousal, Grândola (inferior) Mónica Sousa

Depósito Legal 183140/02 ISSN 0870-7375

Periodicidade Anual


Nº 29 • 2016 • ISSN 0870-7375 • ANUAL


Nº 30 • 2017 • ISSN 0870-7375 • ANUAL

Pág. 1 Editorial José Manuel Correia Romão Pág. 3 20 Propostas para uma Política Geológica Nacional ao serviço dos cidadãos J. Romão, V. Correia, J. M. Castelo Branco, A. Pereira, M. Sousa, P. Carvalho M. Silva Pág. 11 Geohazards Into the Land-use Planning and Urban Development Policies. Spanish Experience and European Overview Rosa María Mateos Ruiz

REVISTA DA ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

ÍNDICE

GE NOVAS REVISTA DA ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DE GEÓLOGOS

Pág. 21 O radão como traçador natural gasoso: caso de estudo na região da Panasqueira (Covilhã, Portugal) Filipa Domingos, Alcides Pereira Pág. 29 Antropocénico: Época Nova ou Polémica Antiga? Carlos Marques da Silva Pág. 41 The Outlook for Lead and Zinc in 2016 and 2017 Paul White Pág. 51 Rare Earth Elements (REE). What’s the hype in Europe all about? Daniel P. S. de Oliveira

Pág. 79 Migmatitos: características petrológicas e geoquímicas, formação e evolução Pereira, A.R., Pereira, M., Teixeira, M., Amaro, P., Bento dos Santos, T., Mata, J.

GE NOVAS

Pág. 63 Tungsten: An historical perspective of this critical raw material in Portugal Augusto Filipe and Daniel P. S. de Oliveira

Pág. 87 Análise estrutural de pegmatitos graníticos do Litoral Norte de Portugal – dispositivos estruturais internos e fabrics mineralógicos Cristiana Faria, C. Leal Gomes

PROPOSTAS POLÍTICAS RECURSOS

Pág. 107 Estudo hidrogeoquímico das áreas de Valongo, de Paredes e de Arouca Eduardo Gonçalves

E RISCOS GEOLÓGICOS

Pág. 131 Estruturas geológicas presentes na parte terminal do vale do Tejo: identificação sismo-estratigráfica A. Vinhas, A. Rodrigues

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GEONOVAS N30 (2017)  

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