Mobilidade geoquímica

Nesta secção será tentada uma discussão dos resultados geoquímicos com base nas relações entre os parâmetros de relação massa/volume em meios porosos e numa perpestiva de meteorização isovolumétrica (o que não será absurdo no caso de amostras coesas, como as que foram estudadas).

Admitindo que a massa volúmica da água utilizada é igual a 1,00 g/cm3 _{e que o volume de água}

absorvida é um bom estimador do volume de poros, pode considerar-se um relação simples entre

y = 1.0391x R² = 0.8479 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 Es pe trosc opia - γ ICP-MS a 1 5 2 3 4 y = 0.8785x R² = 0.9972 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 Es pe trosc opia - γ ICP-MS 2 3 1 4 5 b

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massa volúmica aparente (ρ_a), absorção de água (A_b) e massa volúmica do esqueleto sólido (ρ_s), indicada em [eq. 4-1].

1/ρa = 1/ρs + Ab (%)/ 100 [eq. 4-1]

Esta relação permite, admitindo um determinado valor de massa volúmica do esqueleto sólido (ρ_s), obter uma estimativa da massa volúmica aparente (ρ_a), a partir dos resultados dos ensaios de absorção de água (A_b). Em relação ao valor de massa volúmica do esqueleto sólido (ρ_s), consideraram- se os dados de Bergonha e Sequeira Braga (2002), relativos à porosidade às 48 horas (N48) e massa

volúmica aparente de provetes de granito do Porto, com diferentes graus de alteração. A partir desses dados foi calculado um valor estimado da absorção de água (Ab48) calculado pela equação [eq. 4-2],

Ab48 (%) = N48 / ρa [eq. 4-2]

Foi também obtida uma estimativa da massa volúmica do esqueleto sólido (ρ_s’), pela equação [eq. 4-3], utilizando os valores de porosidade às 48 horas (N48).

ρs’ = ρa/(1 – N48 (%) / 100) [eq. 4-3]

Os resultados (Figura 4-10) mostram uma variação muito pequena para os valores de massa volúmica do esqueleto sólido, sendo o valor mais elevado perto de 2 % superior ao valor inferior.

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Figura 4-10 – Gráfico de correlação entre a estimativa de massa volúmica do esqueleto sólido (ρ_s’), em g/cm3 _{e a absorção de água (A}

b48). Foram utilizados os dados relativos à porosidade às 48 horas

(N₄₈) e massa volúmica aparente (ρ_a), de provetes de granito do porto com diferentes graus de alteração, presentes em Begonha e Sequeira Braga (2002).

O valor mínimo das estimativas de massa volúmica de esqueleto sólido (ρ_s’), assim obtidas foi igual a 2,60 g/cm3_{, valor próximo do valor indicado para a caulinite (Klein e Hurlbut, 1999 e Deer et}

al., 2000), principal mineral de alteração nos granitóides do NW de Portugal (Sequeira Braga et al., 2002). Considerando este resultado e usando (eq. 4-1), podem calcular-se a partir dos dados de absorção de água (Ab) das amostras de granito em estudo, os valores de massa volúmica aparente (ρa),

destas amostras. Considerando os valores de absorção de água (Ab) da amostra 5, a qual apresenta o

valor mais elevado de índices de radiação gama, calculou-se uma massa volúmica aparente (ρ_a) igual a 2,38 g/cm3_{, valor muito próximo do valor mínimo encontrado por Begonha e Sequeira Braga (2002),}

de 2,34 g/cm3 _{e algo superior ao valor indicado por Sequeira Braga et al. (2002), para o limite inferior}

da massa volúmica aparente em amostras de rochas meteorizadas de granitos estudados por estes autores no NW de Portugal (1,94 g/cm3_).

O assunto poderá ser ainda analisado na perspectiva do balanço isovolumétrio da meteorização. Admitindo um processo de meteorização isovolumétrico e que a massa por unidade de volume de um estado mais alterado é inferior à massa por unidade de volume do estado menos alterado. O aumento

1 10 0.1 1 10 ρ s' ( g/ cm 3) A₄₈ (%)

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do teor (ponderal) de um elemento químico do estado menos alterado para um estado mais alterado indica que, por volume unitário, as perdas em massa desse elemento são inferiores às perdas de massa total. Assim sendo a relação entre as massas do elemento no estado mais alterado sobre o estado menos alterado é sempre superior à relação entre a massa total no estado mais alterado sobre o menos alterado. Admitindo que não há variação da massa por volume unitário do elemento químico em consideração entre estes dois estados de alteração, a relação entre as massas volúmica no estado mais alterado sobre o estado menos alterado é a inversa da relação entre os teores do elemento no estado mais alterado sobre o estado menos alterado. Se houver diminuição da massa do elemento por volume unitário, a relação entre as massas volúmicas será ainda inferior. Se houver uma maior massa do elemento por volume unitário no estado mais alterado, a relação entre as massas volúmicas será superior ao inverso da relação entre os teores.

O tório é um elemento muito menos solúvel do que o urânio, apresentando uma solubilidade extremamente baixa, em água (IAEA, 2003). Em ambientes supergénicos, a mobilização do tório é menos suscetível do que a do urânio. De facto, a solubilidade dos complexos de Th, é geralmente baixa, excepto em soluções ácidas (Langmuir & Herman, 1980). Sendo assim, a mobilidade geoquímica do urânio, é bastante superior à do Th. Como pode ser observado na Tabela 4-14, os teores de urânio, diminuem com o aumento do grau de alteração das amostras de granito estudadas. De facto, o aumento da porosidade das amostras, associado ao maior grau de alteração, permite a lixiviação do U e do Ra, pela água (o U e o Ra apresentam maior mobilidade geoquímica, quando comparados com o Th); podendo ainda favorecer a fuga do 222_{Rn para a atmosfera.}

Consequentemente, admitindo um valor de massa volúmica aparente (ρa) para a amostra 1, igual

a 2,67 g/cm3_{, e considerando que a massa de tório por unidade de volume permanece constante entre}

as amostras 1 e 5 (ou 4), seria obtido um valor de massa volúmica aparente (ρa), para a amostra 5,

igual a 1,07 g/cm3_{(0,4 x 2,67 g/cm}3_{). Valor este, que considerando a relação [eq. 4-1] levaria a uma}

massa volúmica do esqueleto sólido (ρ_s) igual a 1,18 g/cm3 _{para a amostra 5 (valor que podemos}

considerar absurdo para as amostras em estudo). De acordo com esta análise, os resultados obtidos indicam que as amostras 4 e 5 são enriquecidas em tório em relação à amostra 1.

Várias possibilidades podem ser colocadas. Por um lado, as amostras poderiam à partida ser mais enriquecidas em tório, independentemente do processo de meteorização (tendo em consideração a variabilidade geoquímica do maciço de Braga e o efeito de escala da amostragem). Por outro lado as amostras poderiam apresentar um enriquecimento epigenético em tório associado com circulação de

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soluções ao longo das diaclases e fixação do tório em argilas e hidróxidos de ferro, por remobilização deste elemento a partir de outras zonas do maciço ou do encaixante. Este assunto será retomado no capítulo seguinte com base nas medições de campo.

Ainda em relação a este assunto poderá ser interessante considerar informações das águas subterrâneas da região. O estudo de águas subterrâneas na cidade de Braga e seus arredores imediatos, desenvolvido no âmbito do projeto (POCTI/CTA/35600/1999 - Efeitos de diferentes fontes de poluição na deterioração de monumentos construídos com rochas ígneas; C. Alves, comunicação pessoal, dados inéditos) que os teores em urânio nestas águas variavam entre 0,016 ppb e 157 ppb, com uma mediana igual a 0,064 ppb, enquanto que os teores de Th foram em várias amostras inferiores ao limite de deteção (0,001 ppb), apresentando uma mediana igual a 0,001 ppb e um máximo igual a 0,021 ppb. Comparando os teores destes elementos por amostra, os teores em urânio são sempre superiores (entre 11 vezes e 2000 vezes).