Diagnóstico da instabilidade dos materiais geológicos associados à extracção de massas minerais no distrito de Braga (Portugal) : subsídios para boas práticas ambientais na industria extractiva

Abstract

A proposta de fundo aqui explicitada sustenta que a avaliação e o estudo de medidas de remediação dos impactes ambientais associados a intervenções extractivas sobre massas minerais não reactivas (inertes), tem uma componente importante situada ao nível de materialografia dos produtos naturais e neoformados. O âmbito geral deste estudo enquadra-se na análise do impacte ambiental gerado pela actividade extractiva de granito e saibro na Região do Minho. Neste âmbito o objectivo privilegiado foi o impacte geológico pelo que se estudaram as transformações granulométricas e a evolução geoquímica dos materiais que compõem as unidades litológicas submetidas a extracção de modo a identificar factores que, podendo ser manipulados pelo explorador, contribuam para a minimização de impactes negativos e aceleração de processos naturais de reposição de condições prévias. Por outro lado, procurou-se adequar metodologias de amostragem e tratamento de dados que, num contexto prático, pudessem contribuir sem dificuldade para uma orientação sustentável dos desmontes e uma gestão equilibrada dos resíduos inerentes a esta actividade. São objectos de estudo essenciais os materiais de duas Pedreiras de granito são, duas Saibreiras de arena de granito, e de um Barreiro com argila impura, areia e cascalho, situadas nas proximidades de Braga. As explorações são encaradas espacialmente na Região numa perspectiva tridimensional onde, na maior parte dos casos, se observou que a jusante das respectivas escorrências naturais se localizam povoamentos mais ou menos dispersos. Os métodos de análise e caracterização dos constituintes e produtos geológicos que se propõem são diversificados. A análise granulométrica dos diferentes estados das arenas nas Saibreiras revelou uma relação muito próxima entre os perfis das frentes de desmonte inactivas e os respectivos solos naturais e artificiais. Nas Pedreiras tal não de verifica uma vez que as frentes são caracterizadas por granito são. É importante não esquecer que, ainda assim, a instalação de solos em rocha nua (sã) dos granitos foi observada mas, em concavidades onde se alojam solos com menores percentagens de silte e argila que nas Saibreiras. Os materiais residuais mais finos – Lamas – estão destituídos das fracções de cascalho e saibro. Verifica-se no entanto que, tanto nas Saibreiras como nas Pedreiras, é a mistura das Lamas com as fracções de cascalho e principalmente clastos (até 25 cm de Ø) que representam um dos obstáculos ao aproveitamento dos mesmos para fins agrossilvícolas. A diversidade de granulometrias presente nos materiais com diferentes graus de consolidação e alteração aconselha a realização de estudos petrográficos específicos, em que são quantificados os Produtos de Alteração Supergénica (PAS) e os Produtos de Alteração Hidrotermal (PAH) constatáveis no decurso das sequências evolutivas nas unidades extractivas. Os resultados obtidos apontam para uma maior resistência à meteorização dos materiais com maiores percentagens de PAH e também que as principais perdas de minerais primitivos se verificam precisamente na transição dos materiais compactos - Frentes, Britas e Clastos – para as Lamas com a formação de PAS. Relativamente ao papel das condições ambientais na evolução mineralógica dos materiais, constatou-se que nas Saibreiras as frentes inactivas mais sombrias e húmidas são as que apresentam maiores percentagens de Produtos de Alteração Supergénica. Com efeito, os minerais gibbsite, vermiculite e halloysite sofrem um incremento de conteúdo na massa de rocha alterada nestas frentes, onde inclusivamente crescem musgos, ocorrendo assim condições semelhantes às dos solos primitivos das respectivas explorações. Por outro lado, nas frentes inactivas das Saibreiras expostas a Oeste, aumenta o conteúdo da caulinite relativamente às frentes de desmonte activas. No contexto do desenvolvimento de técnicas expeditas para avaliação dos factores biogénicos intervenientes na evolução geoquímica das explorações, testou-se a reactividade dos materiais desagregáveis ao ácido nítrico e clorídrico. Desta experiência sobressaiu a inadequação dos materiais finos à técnica em causa, pois são fortemente afectados por decantação. O processo passaria a ser muito demorado e ineficaz pois a baixa densidade dos minerais, sobretudo os filossilicatos, falseia as perdas de peso atribuídas à digestão da matéria orgânica pelo ácido nítrico. É na sequência desta dificuldade que a cor das amostras pode auxiliar aquando da discussão sobre as perdas de peso observadas. Ainda sobre os resíduos a produção de massa mineral, foi dada especial atenção à caracterização petrográfica das Lamas a qual passou pelo cálculo da percentagem da área ocupada por minerais primitivos e óxidos opacos, em lâmina delgada. Assim, foi possível ajuizar a magnitude do processo de decantação das Lamas nas Lagoas, onde se notou uma sedimentação generalizada dos minerais primitivos (quartzo, feldspatos e filossilicatos) e, principalmente nas Saibreiras, o fenómeno inverso relativamente aos óxidos opacos. Quanto à evolução geoquímica das Lamas em relação à das Frentes de desmonte, as análises por difracção de Raio X, permitiram identificar nas Pedreiras um ligeiro aumento da intensidade dos picos correspondentes a filossilicatos na rocha total, e nas saibreiras um incremento dos indicadores de vermiculite e especialmente de caulinite na rocha total e de gibbsite na fracção < 2 μm. Na sequência dos resultados obtidos, são sugeridas algumas práticas cujo objectivo último será harmonizar a exploração de inertes com as práticas de usufruto mais sustentável dos recursos de massas minerais. Este esforço implica uma divulgação da informação disponível sobre a exploração aos habitantes locais. Do ponto de vista técnico, várias são as medidas aconselháveis: a criação de sub-bancadas nas frentes de desmonte abruptas e respectivo enriquecimento com partículas finas, protocolos de cooperação entre Pedreiras e Saibreiras da mesma Região para o encaminhamento de triturados finos em falta ou excedentes o fomento da construção de Lagoas de Pedogénese de Baixa Profundidade, introdução de espécies leguminosas e monitorização das águas das Lagoas de Decantação e linhas de água a jusante das unidades extractivas.

This thesis is based on the principle that the assessment and mitigation of the environmental effects resulting from the extraction of non-reactive granite mineral masses claim for a materialographic study of the remaining materials and their supergenic products. This is a global study about the environmental impact of the quarry industries that operate in the Minho province in Northwest Portugal: two granite quarries, two granite saprolites, and one clay extraction unit in Braga, the capital of this province. Once the topographic recognition of the selected areas and the necessary diagnosis of the geological objects which define the quarries during and after exploration were completed, samples were collected in order to obtain a granulometric profile and assess the geochemical evolution of the materials. With a view to drawing up some guidelines meant to reclaim a sustainable land surface without an excessive burden of technical details, the sampling methods were defined and the data obtained by ordinary techniques were gathered, being intended more for practical than for specialist use. The methods followed to study the majority of the samples were the granulometric analysis of the > and < 100 μm fractions, examinations of polished thin sections and X-ray diffraction (XRD) of total rock and clay fraction. A fourth method was used to test the reactivity of the samples to HNO3 and HCl. The granulometric data revealed a very close relationship between natural and artificial soils and the remaining granite saprolites. On the other hand, granite quarries developed primal soils in small hollows, however with lower silt and clay fractions than the saprolite quarries’s artificial soils developed from fine grained wastes. Nevertheless, the fine grained wastes called Mudrock show little fractions of gravel: it is precisely the mixture of these materials with bigger ones (clasts with Ø < 25 cm) that hinders the reclamation of these lands for agricultural and forest use. The petrographic study allowed to quantify the percentage of primary minerals invaded by supergenic and hidrothermal products in the majority of the samples. Major resistance to supergenic phenomena was observed in the samples with some hydrothermal occurrences. With regard to the greater losses of primary minerals during the extraction processes, the petrographic results showed that the transition from the compact materials - block frontage and quarry waste – to their mudrock is accomplished with noticeable invasions of the primal minerals by Supergenic Products. The data of the materialographic and petrographic recognitions as well as of the X-ray diffraction were combined in order to establish a relationship between mineral evolutions and their environmental conditions. As a matter of fact, shadowy, humid and mossy inactive frontages in the saprolite quarries developed increased supergenic products (gibbsite, vermiculite and halloysitte) in their minerals, resembling the primitive natural soils. Kaolinite also increased from active to inactive frontages, especially when exposed to West. In view of the petrographic characteristics of the mud produced, namely in the saprolite quarries, adaptations were made once the primary minerals were no longer the major component, as is the case in the natural saprolite. Particularly, the suspension mud bore a higher rate of oxides, whilst the fragments of the primary minerals decanted in the bottom of the muddy lagoons. Through X-ray diffraction some increase in the filossilicate levels of the total rock of the granite mud was detected when compared to its parent material. Also, in the saprolite quarries vermiculite and especially kaolinite raised in the < 2 μm fraction and gibbsite as well. The amount of natural organic compounds in the geological objects was swiftly tested by means of acid treatment of the quarry samples. Each sample was subject to HNO3 and HCl reactivity and the dry weight losses were analysed. Unfortunately, the decantation losses overweighed the real results, most of all referring to the mudrocks. Having in mind the purpose of this thesis, it was extremely difficult to pour out low density mineral fragments, such as filossilicates within a reasonable timescale. The results of such an indirect look at the organic matter contents that are lacking claimed for simple, yet conclusive data, such as the colour of these materials. In answer to the main target of this study which urges for practical approaches in a sustainable management of the quarry wastes, based on field work and its results, some guidelines are suggested: Local inhabitants' information about the mining process (schedule of explosions, remediation plans, etc); Elimination of artificial escarpments by creating slopes and adding fine grained wastes to increase wildlife habitats and dissemble aesthetic impacts; Co-operation protocols between granite quarries and similar saprolite and clay extraction units in order to remediate the lack of fine grained materials, in the first case, and to remove the exceeding ones, in the latter; Water monitoring in Decantation Lagoons (sediment, mineralogical and microbiological parameters); Construction of Low Depth Photosynthetic and Pedogenetic Lagoons and introduction of leguminous species.