Granulados Marinhos Terrígenos

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1 ISSN Dezembro Nº Porto Alegre Martins L.R. 1 & Nunes J.C. 1 1 Centro de Estudos de Geologia Costeira e Oceânica CECO/IG/UFRGS (luiz.martins@ufrgs.br). RESUMO Agregados marinhos siliciclásticos e seu aproveitamento representam fatores de relevante importância socioeconômica. A partir de um conhecimento detalhado relativo a origem, utilização e impactos ambientais é possível estabelecer padrões de estudo para um aproveitamento compatível com a legislação pertinente. O emprego dos agregados marinhos siliciclásticos na construção civil e na atividade de recuperação de praias erodidas, cada vez mais freqüente, constitui um ponto positivo de utilização de um recurso de apreciável valor econômico. ABSTRACT Siliciclastic marine aggregates and their use are factors of relevant socioeconomic importance. From a detailed knowledge linked with the origin, utilization and environmental impacts it is possible to stablish study patterns regarding the sand exploitation compatible with the pertinent legislation. The application of siliciclastic marine aggregates in the construction industry and in the activities of the nourish eroded beach profiles, are positive points in the analysis of a resource of appreciable economic value. Palavras chave: siliciclásticos, construção civil, recuperação de praias.

2 40 INTRODUÇÃO Agregados marinhos terrígenos são depósitos de areia e cascalho geralmente encontrados na plataforma continental. As acumulações são similares em origem e composição aos seus equivalentes continentais, diferindo, no entanto, pela presença de sal e conchas. Grande parte desses depósitos estão vinculados ao transporte fluvial, ocorrendo em vales fluviais ora afogados e/ou remobilizados pela alta energia de plataforma rasa (antigas praias e ilhas de barreira) (Martins et al., 1967) e, em alguns casos, especialmente na ocorrência de cascalho, por atividade de gelo ou fluvioglacial (Amato, 1994). Grandes quantidades de areia e cascalho marinho têm sido utilizadas em projetos de construção civil, principalmente na produção de concreto (Cavalcanti & Freire, 2007) ou na recuperação de praias afetadas pela erosão (Martins & Toldo Jr., 2006a). Para localização das áreas propícias para a extração de agregados, são utilizados navios com sistema de navegação por satélite com grau de exatidão menor que cinco metros, realizando perfilagem sísmica, batimétrica e sonografica, amostragem e testemunhagem, visando a indicação de áreas mais propícias para exploração. A tubulação de dragagem é então baixada e bombas poderosas sugam a areia e o cascalho para o navio de carga, desprezando a água do mar carregada previamente como lastro. Na fase de descarga são utilizados baldes raspadores, ou agarradores de elevação que colocam o agregado num sistema de correia transportadora para descarga no cais, ou na planta de processamento. A descarga hidráulica é outra opção, principalmente, utilizada em esquemas de recuperação praial. ORIGEM A alimentação de sedimentos terrígenos psefíticos e psamíticos em conjunto com as flutuações no nível do mar, nos últimos dois milhões de anos, conduziram a deposição de granulados (cascalho e areia) na plataforma continental. Embora submersos, esses materiais foram originalmente depositados por rios e em alguns casos por gelo, que fluíram por uma planície costeira que foi afogada pelo atual nível do mar. Esses depósitos produzidos por ambientes continentais e transicionais foram retrabalhados durante a elevação do nível do mar e durante estágios interglaciais quentes. O ciclo quente/frio foi repetido várias vezes resultando na remobilização e retrabalhamento dos sedimentos. A dinâmica da concentração não é idêntica para cascalho e areia. De um modo geral, os depósitos de cascalho têm menor mobilidade e concentram-se nos cursos fluviais, terraços afogados, feições glaciais submersas ou em feições costeiras, também submersas como antigas linhas de praias. As areias, em contraste, foram constantemente remobilizadas pelo nível do mar, formando bancos usualmente alinhados com a linha de costa (Urien & Martins, 1987). Urien et al. (1980) e posteriormente Martins et al. (1996) descrevem com propriedade os mecanismos responsáveis pelos corpos arenosos presentes na plataforma continental do Rio Grande do Sul (Brasil), enquanto Urien et al. (1993) descrevem a morfologia e a cobertura sedimentar da plataforma continental da Tierra del Fuego e a sua vinculação com a atividade glaciomarinha. As relações das variações do nível do mar e a produção de agregados marinhos encontram-se esquematizadas na Figura 1 (áreas temperadas) e na Figura 2 (áreas de influência glacial). Descrições relativas a morfologia e respectiva cobertura sedimentar ora afogada, vinculada a atividade glacial e periglacial de plataformas continentais situadas em latitudes elevadas, estão disponíveis em muitos trabalhos específicos (Scheele, 1964; Manheim, 1972; Isla & Schack,1989; Amato, 1994). Na costa leste da Inglaterra, os agregados marinhos da plataforma continental são originários de depósitos fluviais acumulados em tempos glaciais quando o sul do Mar do Norte encontrava-se em exposição. Alguns desses depósitos foram retrabalhados pela energia gerada através da elevação do nível do mar e suas estabilizações temporárias nos tempos de degelo resultando materiais limpos e bem classificados. Areias e cascalhos também ocorrem no estuário exterior do rio Tâmisa depositados pelo curso ancestral e seus tributários. Na costa oeste

3 Martins & Nunes 41 seis bancos situados no canal de Bristol encontram-se licenciados para dragagem. Eles são resultantes de material transportado e depositado por geleiras, posteriormente, retrabalhados pela ação marinha governada especialmente pelas variações de nível do mar. No sul, as áreas estão situadas desde a Ilha de Wight até Hastings sendo o material derivado do vale prévio do rio Solent, responsável pela deposição de areia e cascalho ricos em seixos de flint. Os sedimentos ocorrentes na plataforma atlântica norte e média dos Estados Unidos possuem expressiva espessura (6 a 15 m) de areia e cascalho que foram transportados por atividade glacial ou água de degelo, posteriormente retrabalhados por processos marinhos. Na plataforma sudoeste da Irlanda foram descritos feições e sedimentos atribuídos a depósitos vinculados a antiga moraina terminal. a) ANOS Nível do mar situado a 120 m do nível atual. Presença de uma zona costeira com rios, lagunas, praias e deltas. b) ANOS Antigos vales fluviais. Com depósitos de cascalho, praias e restingas arenosas foram submersos com a elevação do nível do mar, pósperíodo glacial. c) PRESENTE Nível do mar regrediu até a linha da costa atual. Sedimentos foram retrabalhados pela ação marinha, formando agregados bem classificados. Figura 1. Áreas temperadas. a) Produção de depósitos de areia e cascalho através da contribuição fluvial, formando extensa planície costeira pleistocênica. b) Afogamento pela elevação do nível do mar (Holoceno) e remobilização dos sedimentos da antiga planície costeira. c) Linha de costa atual com praias, lagunas e ilhas de barreira.

4 42 a b Figura 2. Áreas de influência glacial. a) Mecanismos deposicionais vinculados a sedimentação glacial e periglacial durante o Pleistoceno (nível do mar abatido). b) Depósitos da plataforma continental (areia e cascalho) após a transgressão holocênica (nível de mar atual). UTILIZAÇÃO Areias terrígenas marinhas contêm as mesmas propriedades mecânicas, físicas e químicas das areias continentais e, portanto são usadas de maneira similar, sendo largamente usadas na produção de argamassa para assentamento de tijolos, fabricação de blocos de concreto, vigas, reboco externo e interno, blocos para pavimentos e blocos de alvenaria. As areias marinhas contêm sal e conchas que devem ser consideradas na execução de tais tipos de trabalho, como enfatizam Cavalcanti & Freire (2007). A cada ano mais de 21 milhões de toneladas de areia e cascalho marinho são extraídas de áreas licenciadas na costa da Inglaterra e País de Gales. Cerca de 17% da areia e do cascalho utilizado é atualmente extraído do meio marinho (Fig. 3). Figura 3. a) A contribuição de agregados marinhos no Reino Unido (média de cinco anos, ). b) Utilização de agregados marinhos (média de cinco anos ). Fonte: BMAPA (2006).

5 Martins & Nunes 43 De um modo geral, a maior demanda é para o tamanho de 0/4 mm (areia e granulo) e de 4/10 mm, 10/20 mm e de 20/40 mm (cascalho). Tamanhos maiores são usualmente triturados e novamente peneirados para tamanhos menores. Na Figura 4 é apresentado um exemplo do processamento de agregados marinhos da British Marine Aggregate Producers Associations (BMAPA), sendo importante ressaltar que um navio ou barcaça reboca cerca de 250 vezes a carga de um caminhão e, um trem perfaz 75 caminhões. Figura 4. Processamento, separação por tamanho (areia e cascalho) de agregados marinhos. Fonte: BMAPA (2006). Uma das vantagens da utilização de agregados marinhos é de poder suprir grandes volumes muito próximos das áreas urbanas, reduzindo de forma drástica o impacto do transporte. Agregados marinhos têm representado um importante papel, tanto na qualidade de vida como na economia de muitos países, como no Reino Unido, onde cerca de mais de cinco toneladas por pessoa são necessários a cada ano, dentro do padrão da Europa Ocidental que é cinco a oito toneladas. Grandes volumes de cascalho e areia marinha têm sido utilizados em projetos ao longo do século, principalmente na produção de concreto. Desde 1995, um total de cerca de 500 milhões de toneladas de agregado foram dragados do mar e usados na indústria da construção. Pesquisas desenvolvidas (BMAPA, 2006) demonstraram que as presenças de fragmentos de conchas no agregado não afetam a resistência do concreto, quando sua presença é pequena. Já o sal da água do mar é controlado, drenando-se rapidamente o material após a dragagem ou ainda reduzindo-o por lavagem durante o processamento, para que fique em conformidade, com os padrões internacionais. O melhor certificado de qualidade dos agregados marinhos é proporcionado pelo grande número de iniciativas onde foram utilizados com sucesso na construção de casas, escolas, escritórios, hospitais e muitas outras obras. Agregados marinhos também desempenham importante papel na recuperação de praias atacadas por problemas de erosão. Projetos de larga escala de engordamento praial, com material de fontes marinhas, são possíveis somente onde grandes volumes podem ser utilizados sem necessidade de fretes e veículos transportadores. Durante os anos 90 mais de 20 milhões de toneladas de agregados marinhos foram utilizados na Grã Bretanha para enfrentamento do problema. Um estudo de caso, apresentado pela BMAPA (2006), foi o Projeto Lincshore (Reino Unido). Com um terço de sua área continental excepcionalmente baixa, o condado de Lincolnshire é particularmente vulnerável ao mar, com alguns episódios drásticos como o

6 44 ocorrido em O projeto de proteção foi baseado na construção de praias com declive suave, funcionando como uma almofada contra as ondas de alta energia. O empreendimento de quatro anos custou aproximadamente 45 milhões de libras, envolvendo dragagem e bombeamento para a praia de cerca de 7,5 milhões de metros cúbicos de areia a partir de uma área situada a 20 km em mar aberto. As dragas ancoradas a 500 m da praia liberavam sua carga através de tubulações flutuantes, descarregando carga correspondente a um caminhão (ou 20 toneladas) a cada 15 segundos. Cada metro dos 19 km de linha de costa envolvida requereu o equivalente à carga de 45 caminhões para atingir o perfil de praia desejado. Durante o projeto foi mantida uma ligação de cooperação com os pescadores locais para assegurar o mínimo de impacto em áreas de seu sustento. O resultado beneficiou cerca de 35 mil pessoas residentes na área, com grande impulso ao turismo devido a criação de praias arenosas onde existia somente lama. São numerosos os exemplos de recuperação de praias na costa leste dos Estados Unidos, conduzidos por várias agências governamentais em convênio com os governos estaduais e municipais, usando granulados marinhos como fonte de matéria prima para a recuperação da linha de costa afetada pela erosão costeira. O United States Geological Survey (USGS), o Coastal Engineering Research Center (CERC) e o Minerals Management Service (MMS) estão entre as três principais agências envolvidas no estudo e solução deste grave problema. Dados do USGS indicam que nos últimos 80 anos, cerca de 650 milhões de metros cúbicos de areia foram utilizados na recuperação de praias na costa americana RELAÇÕES AMBIENTAIS Muitas e importantes questões são levantadas quando recursos minerais marinhos de águas rasas, usualmente presentes na plataforma continental são apresentados como fontes de materiais para nossas necessidades no continente. A exploração/explotação de agregados marinhos não foge a regra, sendo consideradas várias questões anotadas como importantes e que vem sendo consideradas pelo Serviço Geológico do Brasil (CPRM); órgão coordenador de muitos projetos dedicados a pesquisa de granulados siliciclásticos, bioclásticos e placeres, especialmente. Certos aspectos relativos a impactos erosivos, na pesca, na arqueologia, na vida marinha entre outros tem sido levantados, especialmente nos últimos anos. Não existem até o momento evidências de impacto costeiro causado pela dragagem. Erosão costeira e mudança na linha costeira governadas por ondas e correntes, constituem-se um fenômeno natural que afeta praias e costões. O objetivo da indústria extrativa é assegurar que a exploração do agregado marinho não afete os processos costeiros como, por exemplo; alteração do padrão de ondas ou interferência no transporte de sedimento de fundo. Ainda que a dragagem ocorra em distâncias variáveis de mar aberto (usualmente oito quilômetros de distância, ou mais), e comumente à uma profundidade de 20 m, normalmente são desenvolvidos estudos de detalhe. Antes da concessão da permissão para dragar, deverá ser realizada uma cuidadosa análise do clima de corrente e ondas através de modelos hidrodinâmicos. A permissão não será concedida se for detectada qualquer alteração. A modelagem é sempre combinada com o trabalho de campo, visando assegurar que os padrões das praias e áreas adjacentes não sejam afetados. O monitoramento do piso marinho de áreas costeiras sensitivas também é realizado, concomitantemente, está sendo executada a dragagem. Com relação à pesca, arranjos de trabalho devem ser desenvolvidos com os pescadores, no sentido de estabelecer um zoneamento das áreas de dragagem, conduzindo a um relacionamento geralmente bastante construtivo. As necessidades da pesca são consideradas nos estágios iniciais da concessão de uma licença de dragagem, través da análise ambiental. No caso de algum impacto inaceitável ser detectado, tais como locais de desova, a concessão não será emitida. Também locais importantes para estudos arqueológicos devem ser analisados; existindo na arqueologia marinha dois aspectos importantes ligados a naufrágios e paisagens submersas. De uma maneira geral, um código prático, baseado no mapeamento de fundo deve ser estabelecido com a finalidade de determinar a localização de restos de naufrágios ou paisagens pré-históricas.

7 Martins & Nunes 45 Um monitoramento específico deve, portanto incluir tais aspectos. A vida marinha é inevitavelmente afetada pelas atividades de dragagem, mas as evidências sugerem que esse impacto é confinado à área de trabalho propriamente dita, sendo a mesma de curta duração e nenhum efeito de longo termo na biodiversidade. Na atividade de dragagem, camadas do piso marinho são efetivamente removidas, e a vida fisicamente perturbada. Após a dragagem o piso marinho é deixado em condições similares àquelas encontradas quando o trabalho começou, iniciando-se a re-colonização e levando-a ao retorno das condições normais entre dois e cinco anos. Ruído e plumas de sedimentos finos em suspensão (silte e argila), decorrentes da dragagem, podem potencialmente afetar a vida nas áreas vizinhas em um raio de 500 m. De uma maneira geral, sendo a dragagem realizada em área de cobertura, predominantemente arenosa ou de cascalho, o conteúdo de silte e argila é baixo para afetar drasticamente as comunidades que vivem naturalmente nestas condições. Impactos ambientais vinculados a explotação por dragagem são usualmente considerados em três categorias: modificações no fundo marinho, alterações da linha de costa e mudanças na coluna d água. ASPECTOS CONCLUSIVOS A exploração/explotação dos agregados terrígenos marinhos (areia e cascalho) representa uma desafiante atividade. A pesquisa engloba normalmente o emprego de técnicas vinculadas a perfilagem batimétrica, sonografica e sísmica, além do emprego de amostradores e testemunhadores de fundo modernos e de alta rentabilidade, incluindo igualmente o emprego de ROVs (Veículos de Operação Remota) leves e com capacidade de exploração de até 300 m. A obtenção dessas informações, ao lado de outros dados como datações, flora e fauna, mineralogia e de propriedades físicas dos sedimentos, conduzem a construção de modelos deposicionais evolutivos, vinculados, especialmente, às variações do nível do mar durante o Quartenário; principal elemento governante do transporte, deposição e remobilização desses depósitos numa clássica seqüência de sedimentos relictos, palimpséticos e modernos, presentes na plataforma continental (mecanismo offlap/onlap). Estudos, no Brasil, sobre granulados marinhos são esparsos e seu emprego na recuperação de praias são ainda pontuais. Recentemente, o Serviço Geológico do Brasil (CPRM) estabeleceu o Projeto GranMar para estudo dos granulados marinhos siliciclásticos e bioclásticos, enquanto OSNLR/COMAR vem estudando concentrações arenosas na costa sulbrasileira, uruguaia e argentina (Martins et al. 1997, 1999, 2002, 2005), Laborde (1999), Isla (1997), (Martins & Urien, 2004), (Martins & Toldo Jr., 2006a, b). Com relação ao uso das areias marinhas na construção civil, Cavalcanti & Freire (2007) efetuaram um detalhado estudo na plataforma continental de Fortaleza (Ceará). Os autores indicam como principais critérios para utilização, a granulometria, as propriedades físicas do material, os contaminantes representados pelos sedimentos finos (silte e argila), presença de micas, impureza orgânicas, teor de sais, e a proporção do material silicoso com o material carbonático presente nas conchas. O grupo de trabalho sobre recursos não-vivos, criado sob os auspícios do Centro de Gestão e Estudos Estratégicos CGEE durante o desenvolvimento do Estudo sobre Mar e Zona Costeira, estabeleceu as prioridades com relação aos minerais de valor socioeconômico; sendo a categoria 1 indicada para os agregados siliciclásicos e carbonáticos nos níveis de urgência, importância e valor agregado (Souza et al., 2007). Esses bens minerais têm uma importância especial na recuperação de praias erodidas; um problema ambiental constante na linha de costa brasileira, além de se constituírem em um importante insumo à indústria da construção civil. AGRADECIMENTOS Ao componente CZAR (Coastal Zone as a Resource on its own Right) do Programa OSNLR (IOC-UNESCO) e a Profa. Viviane Possamai, o reconhecimento dos autores.

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