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Avaliação da taxa de intemperismo na bacia do Córrego da Mata,
Minas Gerais, Brasil
Fabiano Tomazini da Conceição1,Paulo Marcos Vasconcelos2, Thales Andrés Carra1,
Guillermo Rafael Beltrano Navarro1
1 - Instituto de Geociências e Ciências Exatas/UNESP/Rio Claro - ftomazini@rc.unesp.br
2 - School of Earth Sciences/The University of Queensland/Austrália – paulo@earth.uq.edu.au
INTRODUÇÃO
A determinação da taxa de intemperismo das rochas é de grande interesse geofísico e geoquímico, porque a alteração é um dos fenômenos fundamentais da geoquímica de superfície e de grande interesse na caracterização geomorfológica dos continentes. Esse fenômeno aplica-se diretamente a estudos relacionados a várias disciplinas, dentre elas, a geologia, ecologia, economia, pedologia e agronomia, subsidiando parâmetros necessários a uma melhor orientação na distribuição das culturas e uma exploração melhor dirigida dos solos.
O primeiro estágio na formação de solos é o ataque à rocha matriz (rocha mãe). A alteração geoquímica atua em profundidade, atacando as rochas, facilitando a ação de agentes físicos e biológicos de desagregação e formando um amplo complexo de alteração. A erosão age principalmente na superfície, nivelando o relevo continental e transportando a matéria solúvel e em suspensão através dos rios para o oceano. Na base do perfil, os minerais mais resistentes das rochas são alterados pelo ataque químico, transformação que é efetuada geralmente "sem mudança de volume" e conservação da estrutura da rocha. Dentro da parte superficial, a estrutura se destrói principalmente pelo ataque de agentes biológicos, uma parte é removida e o produto residual consiste no solo propriamente dito.
O estudo do manto superficial e sua alteração indicam a viabilidade da ocupação humana e suas atividades, podendo ainda, intervir diretamente em problemas relacionados com a construção de barragens, rodovias, fundações, etc.. Para se estudar a velocidade de alteração das rochas, costuma-se utilizar regiões tropicais face
2 ao favorecimento da alteração química pelo clima úmido e quente que acelera as reações químicas, facilitando as hidrólises.
No Brasil, apesar de sua importância, há poucos estudos relacionados, ou seja, Moreira-Nordemann, 1980 e 1984; Conceição & Bonotto, 2003 e 2004; Bonotto et al., 2007; Sardinha et al., 2010. Assim, este trabalho tem como principal diretriz avaliar a taxa de intemperismo na bacia do Córrego da Mata, Minas Gerais, Brasil, área onde há rochas enriquecidas em fósforo e metais pesados, como indicado por Conceição & Bonotto (2006). Essa região é responsável pela maior produção de fertilizantes fosfatados do país, apresentando uma facilidade muito grande em relação à coleta de dados pluviométricos e fluviométricos, bem como uma boa caracterização climática, geológica e pedológica, sendo sempre de fácil acesso os pontos de coleta.
ASPECTOS GERAIS DA BACIA DO CÓRREGO DA MATA
A bacia do Córrego da Mata em Minas Gerais está situada no município de Tapira, no oeste do estado, pertencente ao Vale do Rio Paranaíba, a aproximadamente 35 km a sudeste da cidade de Araxá (Fig. 1). O relevo suavemente ondulado é modificado pela elevação do domo de Tapira, que forma platô com estrutura dômica com eixos principais de 7,4 km por 6 km e cotas em torno de 1.400. A preservação do platô laterítico referido deve-se à existência de um anel de quartzitos que cincurda os corpos ígneos.
Neste domo, há um complexo de mineração que ocupa área de 78.403.000 m2, englobando atividades de lavra a céu aberto, beneficiamento do minério, mineroduto e instalações de suporte. Seu principal objetivo é a produção de concentrado fosfático com teor de 35,5% de P2O5 a partir do minério com teor de P2O5 da ordem de 7,8%. O
concentrado produzido se destina ao suprimento do Complexo Industrial de Uberaba para fabricação de fertilizantes, sendo transportado sob a forma de polpa via mineroduto com extensão de aproximadamente 120 km. A capacidade produtiva atual é de 1.580.000 t/ano de concentrado fosfático.
3 B e l o H o r i z o n t e T a p i r a C a r b o n a t i t o 2 0 0 k m 5 5 º 2 0 º B R A S I L 8 k m N C o b e r tu r a d e t r i to - la t e r ít i c a I n t r u s i v a A lc a l in a M e ta s s e d i m e n t o s d o G r u p o A r a x á e C a n a s tr a M e ta s s e d i m e n t o s F o s c o r it o B e b e d o u r i to ( 1 ) S i e n i t o B e b e d o u r i to ( 2 ) 1 2 3 5 6 7 8 9 1 0 0 k m 2 k m N A ) B ) 2 0 º S 4 0 º W 1 5 º S 4 0 º W 1 1 1 1 1 2 3 3 4 G r u p o B a m b u í 4 3 3 6 7 7 5 3 5 5 5 9 9 8 7 1 0 1 0 1 0
Fig. 1 – Mapa geológico do domo de Tapira.
O clima da áres é do tipo Aw (classificação de Köeppen de 1928), ou seja, clima tropical chuvoso, com chuvas no verão e inverno seco, ou seja, a temperatura média mensal em quase todos os meses do ano é superior a 18ºC, sendo que o mês mais quente ultrapassa os 22ºC, enquanto que a precipitação do mês mais chuvoso é dez vezes superior á do mês mais seco. Quando a massa de ar quente do Pacífico atinge esta região com maior intensidade, ela não permite a entrada de massas de ar polar, fazendo com que as médias das temperaturas mínimas alcancem valores mais elevados entre os meses de junho e julho. A umidade relativa do ar gira ao redor de
4 78% nos meses mais chuvosos, sendo que os meses de agosto e setembro apresentam os valores mais baixos de umidade relativa (50%).
Já à distribuição anual de chuvas, o regime é tropical com duas estações bem definidas: de abril a setembro, ocorre o período seco com índices pluviométricos médios de 14 a 140 mm, e de outubro a março, ocorre o período úmido, com índices pluviométricos médios de 122 a 310 mm. A precipitação média anual desde 1987 até 2006 fornece uma quantidade de 1.544 mm de chuva por ano para Tapira. Em relação aos ventos, a maior parte do ano predomina os ventos de direção NE e E da massa estável Tropical Atlântica, com atuações significativas dos ventos de oeste entre os meses de março e junho e alguma participação dos ventos de sudeste de julho a setembro. A velocidade dos ventos varia entre 1,5 e 2 m/s, encontrado-se os valores mais elevados em meses secos e frios.
A região de Tapira é drenada por águas da Bacia do Prata, mais precisamente por afluentes formadores do Rio Paraná. O padrão regional das drenagens é dendrítico, sendo observada uma leve tendência de controle na direção SW/NE para as drenagens maiores. Localmente, no entanto, considerando a intrusão, o padrão de drenagem obtém a forma radial anelar, ressaltando a forma dômica da área. A vazão média mensal nos últimos 2 anos é de 0,24 m3/s para o Córrego da Mata, sendo as vazões médias mensais máximas de 0,29 m3/s, registradas nos meses de março, e as vazões médias mensais mínimas de 0,20 m3/s, que ocorrerem nos meses de inverno.
A intrusão de Tapira é associada à presença de sucessivos pulsos magmáticos, estes causando inclusive um típico zoneamento de ordem litológica, onde as rochas ultrabásicas ocupam suas bordas e os carbonatitos e as rochas hidrotermais sua parte central. As unidades geológicas do Complexo de Tapira podem ser agrupadas em série bebedourítica, foscorítica e carbonatítica (Fig. 1). As rochas encaixantes da intrusão são formadas por quartzitos e mica-quartzitos pertencentes ao Grupo Araxá-Canastra (Pré-Cambriano).
Os solos que recobrem a área são constituídos por Latossolos escuros, Gleissolos, Cambissolos e Neossolos Litólicos. Os Latossolos escuros são derivados das rochas ultramáficas, possuem transições difusas entre os horizontes e textura média, são levemente ácidos e baixos valores de matéria orgânica e capacidade de troca de iônica. Os Cambissolos são originários do intemperismo sobre rochas ultramáficas, sendo cascalhentos no horizonte A, possuindo textura argilosa a média e alta capacidade de troca iônica. Os Neossolos Litólicos são poucos desenvolvidos e em geral são associados às rochas metassedimentares encaixantes nesses complexos,
5 possuindo baixos valores de capacidade de troca iônica. Os Gleissolos são poucos desenvolvidos, localizam-se sobre sedimentos aluvionais do quaternário, são ácidos, baixos valores de capacidade de troca iônica e alto teor de fósforo.
De maneira geral, a região do domo de Tapira mostra-se praticamente desprovidos de vegetação natural primitiva, ou seja, o cerrado nativo. As áreas próximas aos setores industriais apresentam vegetação composta somente por gramíneas e em alguns locais, longe das áreas industriais, há intenso reflorestamento com Eucaliptus spp para fins energéticos e plantio de espécies exóticas para fins ornamentais. Nas áreas próximas as minas, a vegetação existente destaca os pontos de maior concentração hídrica, dominando espécies herbáceas e gramíneas. Nas regiões que circundam as barragens de rejeito destacam-se pontos com formação de reflorestamento monoculturais associadas a áreas com desorganizadas pastagens.
EQUAÇÕES E MODELOS
Entender a dinâmica dos elementos que são derivados da precipitação, do intemperismo ou de fontes antrópicas é de fundamental importância para o manejo adequado de uma bacia hidrográfica. White & Blum (1995) sumarizaram a dinâmica química de um rio usando a seguinte técnica de balanço de massa:
Frio = Fea + Fr + Fantrópico (1) Onde:
Frio = fluxo quantificado do elemento nas águas do rio (kg/ano); Fea = entradas atmosféricas (kg/ano);
Fr = entradas devido à interação água-rocha/solo (kg/ano);
Fantrópico = entradas antropogênicas nas águas dos rios (kg/ano).
Em um sistema onde não há interferência antrópica, como é caso do Córrego da Mata, o fluxo anual da água de um rio que escoa em uma bacia hidrográfica é originário do reservatório subterrâneo ou aqüífero, sendo que sua recarga se dá através da água de chuva que infiltra na rocha. Assim, a qualidade da água superficial nesta bacia depende unicamente da composição química da águas pluviais e das características mineralógicas e químicas das rochas da região, podendo a equação 1 ser simplificada para:
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Frio = Fea + Fr (2)
De acordo com Moreira-Nordemann (1980 e 1984), a quantidade W (ton/km2/ano) de material alterado corresponde à razão entre a quantidade de qualquer elemento removido por unidade de área e por unidade de tempo para o rio e o teor médio do elemento nas rochas da bacia, podendo ser determinada pela equação:
W = Fr/ER.S (3)
Onde:
ER = teor médio do elemento traçador nas rochas da bacia; S = área da bacia.
Usando a densidade das rochas, pode-se determinar a taxa de intemperismo v das rochas da bacia, devendo-se levar em conta para isto o coeficiente de dissolução k, relacionado com a fração solúvel dos elementos durante o intemperismo. Assim, é possível escrever:
v = W/k. (4)
Onde:
v = taxa de intemperismo da rocha (cm/ano); k = coeficiente de dissolução;
= densidade da rocha.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste trabalho, serão utilizados o Ca, Na, K e Mg como traçadores naturais para se avaliar a taxa de intemperismo da rochas na bacia do Córrego da Mata. O fluxo anual de cátions (Fr) derivado do intemperismo das rochas na bacia do Córrego da Mata foi calculado utilizando a equação 2 e os dados obtidos por Conceição et al. (2009).
7 Tab. 1 - Fluxo anual de cátions (ton/ano) na bacia do Córrego da Mata.
Espéci e Ca Mg Na K Frio 98,52 36,7 1 17,91 12, 99 Fea 53,78 8,75 29,81 15, 88 Fr 44,74 27,9 6 -11,90 -2,88
Os resultados do fluxo anual de cátions (Fr) indicam um fluxo anual negativo para Na e K, fato que inviabiliza seus usos como traçadores naturais para a avaliação das taxas de intemperismo da bacia do Córrego da Mata. Já para o cálcio, durante os processos de intemperismo, há concentração de apatita, principal mineral de cálcio e fósforo que é extraído para a fabricação de fertilizantes fosfatados, assim também não possibilitando sua utilização.
A taxa de intemperismo calculada usando-se o magnésio como traçador natural correspondeu a 0,042 mm/ano ou 42 m/Ma. O resultado obtido é maior que o encontrado para outras regiões brasileiras, como é o caso da bacia do Rio Corumbataí – SP (0,022 mm/ano) (Conceição & Bonotto, 2003), da bacia do Rio Salgado – BA (0,013 mm/ano) (Moreira-Nordemann, 1980), o Morro do Ferro – MG (0,015 mm/ano) (Bonotto et al., 2007) e a bacia do Alto Sorocaba – (SP) (0,014 mm/ano) (Sardinha et al., 2010). Esta maior velocidade de alteração de rocha deve-se a composição mineralógica das rochas da bacia do Córrego da Mata.
Em relação ao processo natural de interação água-rocha/solo, Pedro & Sieffermann (1979) consideraram que parte da origem de cátions e ânions nas águas superficiais é devido ao intemperismo das rochas, segundo a reação:
Minerais primários + H2O + CO2 minerais secundários + HCO3- + H2SiO4 + solução
lixiviada.
A degradação primária ou total destruição das estruturas dos minerais primários pode produzir fases secundárias, onde o processo é fortemente influenciado pela natureza dos minerais primários, clima, biosfera e pelo tempo. Em relação aos processos intempéricos, a bacia do Córrego da Mata está inserida em uma região onde o clima (pluviosidade de 1.544 mm/ano e temperatura superior a 20º C) causa uma
8 alteração química moderada, com predomínio do processo de monossialitização. Através dos processos intempéricos atuantes na bacia do Córrego da Mata, ou seja, hidrólise parcial da rocha mãe, com parte do Si permanecendo no perfil de alteração e Na, Ca, K e Mg sendo eliminados, enquanto que óxidos e/ou hidróxidos de alumínio, ferro, titânio, fósforo, nióbio e outros óxidos de composição semelhante são relativamente concentrados, originando um espesso manto laterítico, que cobre a chaminé.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à FAPESP pelo suporte financeiro concedido a este trabalho (Processos no 05/59203-1 e 07/58901-2).
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