CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA E GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS DO RIBEIRÃO SARDINHA, ALTO RIO DAS VELHAS, MG

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1 CARACTERIZAÇÃO MINERALÓGICA E GEOQUÍMICA DE SEDIMENTOS DO RIBEIRÃO SARDINHA, ALTO RIO DAS VELHAS, MG Rafael Tarantino Amarante (IC) 1, Adivane Terezinha Costa Universidade Federal de Ouro Preto UFOP, Ouro Preto MG, rafaeltarantino@outlook.com 2 - Universidade Federal de Ouro Preto UFOP, Ouro Preto MG, adivane@degeo.ufop.br Resumo: O ribeirão Sardinha, contribuinte da Bacia do Alto Rio das Velhas, localiza-se na porção noroeste de Ouro Preto, possui em sua cabeceira intensa atividade mineradora, com uma produção de 5,4 milhões de toneladas de minério de ferro por ano. O objetivo do trabalho é caracterizar dados geoquímicos e mineralógicos de sedimentos de barrancos e depósitos recentes (barras, canal, planície de inundação) do ribeirão Sardinha e correlacionar esses dados com as fontes geogênicas e possíveis interferências antropogênicas. A análise da composição geoquímica parcial contempla elementos como: Fe, Al, Mn, As, Ba, Cd, Co, Cr, Li, Ni, V, Zn, Pb e Ti. A interpretação dos dados geoquímicos e estratigráficos indicou concentrações elevadas para elementos como Fe, Al, Mn, Cu, As, Ba, Ni e Cr, segundo os valores orientadores de qualidade de sedimento e solo utilizados no trabalho, provocando um risco potencial à saúde humana e da biota na região dos distritos de Ouro Preto. Palavras-chave: Geoquímica Ambiental; Geologia Ambiental; Mineralogia; Rio das Velhas. Mineralogical and Geochemical Characterization of Sediments from Sardinha stream, Alto Rio das Velhas, MG. Abstract: The objective is to characterize geochemical and mineralogical data of sediments from the Sardinha stream and to correlate this data with the geogenic and possible anthropogenic sources. Keywords: Environmental Geochemistry; Environmental Geology; Mineralogy, Das Velhas River. Introdução O presente trabalho registra o estudo de uma área inserida na sub-bacia do ribeirão Sardinha em Ouro Preto, Minas Gerais. A sub-bacia do ribeirão Sardinha insere-se na porção sudeste da bacia do rio Itabirito, tributário do Rio das Velhas. As motivações para a execução do presente projeto se deve a trabalhos como os de Costa (2007) e Rodrigues (2009) devido à aplicação da geoquímica como ferramenta para a investigação ambiental de áreas potencialmente contaminadas por atividades antrópicas. Além disso, a cabeceira do ribeirão Sardinha está inserida na área da mina de ferro da Gerdau S.A., em Miguel Burnier, sendo este um empreendimento mineral de grande porte e, segundo o PARECER ÚNICO DE COMPENSAÇÃO AMBIENTAL GCA&DIAP No 153/2013, ser um empreendimento que provoca o aumento da erodibilidade do solo que ficará sujeito a ação das chuvas e do escoamento de enxurradas, podendo acarretar o surgimento de processos erosivos, que podem evoluir para formação de ravinas e voçorocas, consequentemente provocando o aumento do aporte de sedimentos nos canais, barras e margens do ribeirão Sardinha. Durante a fase de campo serão descritos 3 perfis estratigráficos, visando a análise de estruturas sedimentares e granulometria, com objetivo de determinar a influência da ação antrópica e/ou litológica nos sedimentos depositados ao longo do ribeirão Sardinha a partir dos resultados da análise geoquímica das amostras coletadas. O objetivo primário deste trabalho é correlacionar, segundo as análises mineralógicas e geoquímicas, os sedimentos de barrancos e depósitos recentes (barra, e fundo de canal) do ribeirão

2 Sardinha, buscando a determinação da influência dos sistemas deposicionais na assinatura geoquímica e mineralógica dos sedimentos, as fontes geogênicas e prováveis interferências antropogênicas relacionadas as atividades minerais da região. Atividades e Metodologias As atividades desenvolvidas durante o trabalho foram: i) Determinação dos pontos de amostragem, nas principais planícies de inundação da bacia de sedimentação do ribeirão Sardinha; ii) Levantamento estratigráfico e coleta de amostras de sedimentos de barrancos, barras e de fundo do canal nos pontos selecionados; iii) Preparação e envio das amostras para análise mineralógica e análise geoquímica de elementos maiores e traço. Sendo assim, as metas do trabalho foram: a) Caracterização faciológica dos barrancos no ribeirão Sardinha; b) Avaliação da concentração de elementos maiores e traço nos sedimentos das fácies dos barrancos e dos sedimentos de barras e do canal; c) Caracterização de acordo com os dados geoquímicos dos elementos maiores e traços dos sedimentos fluviais determinados com base em critérios sedimentológicos, geológicos e legislação federal. Análise granulométrica Antes da análise granulométrica, as amostras foram devidamente pesadas e posteriormente passadas em peneiras com aberturas segundo a escala granulométrica proposta por Wentworth (1922). O procedimento envolveu o peneiramento de todas as fácies dos sedimentos de perfis e de canal coletados, calculando-se a porcentagem em peso de cada fração granulométrica analisada e obtendo os respectivos gráficos para a quantificação de cada fração. De todas as amostras, as de granulometria mais fina (fração silte/argila) foram destinadas para análise mineralógicas e químicas. Metodologias de Análise Mineralógica Difração de Raios X A análise permite a identificação e caracterização microestrutural de minerais. Foram analisadas 24 amostras de sedimentos, contendo 1g da fração granulométrica silte-argila (<0,063mm). O método consiste em incidir um feixe de Raios-X (de comprimento de onda conhecido) em uma camada fina de pó, que gira no centro de uma câmara circular (goniômetro) onde situa-se a amostra, consequentemente o feixe se difrata e é refletida com ângulos característicos do seu retículo cristalino, obtendo-se o correspondente difratograma. Análises químicas Digestão Parcial das Amostras A digestão parcial das amostras foi realizada seguindo-se as normas ISO em ISO(1997). A análise geoquímica dos sedimentos foi realizada na fração silte/argila (<0,063 mm), sendo esta a fração que contém a maior quantidade de metais concentrados. Análises Geoquímicas de Sedimento A espectrometria de emissão óptica com plasma é uma técnica analítica para identificação de íons metálicos, em concentrações maiores (mg/l) e traço (µg/l), baseando-se na detecção da radiação eletromagnética emitida por átomos neutros ou íons excitados nas regiões do espectro eletromagnético visível e ultravioleta. No procedimento as soluções em análise passam por um sistema de nebulização que introduz as amostras, em forma de aerossol, ao plasma de alta frequência onde ocorre a atomização e ionização parcial dos elementos a serem analisados. A linha característica de emissão dos átomos e íons são dispersadas por grades de difração para registrar a intensidade das linhas. As intensidades do sinal de emissão estão linearmente relacionadas a concentração do determinado elemento.

3 Foram analisadas um total de 19 amostras, visando os seguintes elementos: As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Li, Ni, V, Zn, Mn, Al, Fe, Pb, e Ti, devido à alta toxicidade dos mesmos. Resultados e Discussão O ribeirão Sardinha apresentou-se, segundo os pontos analisados ao longo do seu curso (Figura 1), com regiões de planícies de inundação desenvolvidas em seu médio e baixo curso enquanto que na cabeceira o canal? mostrou-se encaixado. Figura 1 Mapa de localização dos pontos de amostragem na sub-bacia do ribeirão Sardinha. Considerando-se a necessidade de estabelecer critérios para definição de valores orientadores de contaminação dos sedimentos do ribeirão Sardinha, foi utilizado o Critério de Avaliação da Qualidade dos Sedimentos da CETESB (2012) para os elementos As, Cd, Pb, Cu, Cr, Ni e Zn (Tabela 1). Tabela 1 Valores orientadores de qualidade de sedimentos Segundo critérios TEL e PEL, em mg/kg (CETESB,2012). Como não são todos os elementos analisados neste trabalho que possuem valores de referência para o critério anterior, foi levado em consideração a resolução CONAMA 420/09 (Brasil, 2003) que, em relação ao critério da CETESB, inclui os elementos Bário, Cobalto e Vanádio. A análise estratigráfica determinou diferentes ambientes deposicionais para os perfis de barranco interpretados, sendo descritas fácies de barras em pontal, sistemas de canal e planícies de inundação. As concentrações, apresentadas na Tabela 3, de sedimentos cascalhosos (9,94 % do volume total) relacionam-se com concentrações elevadas de Mn, Al, Pb, Co, Ba, Ni e Li, já os sedimentos de frações arenosas (78,06% do volume total) registraram elevadas concentrações de Fe, Cr, V, e Ti, enquanto que os sedimentos siltosos/argilosos (12% do total) apresentaram altas concentrações para elementos como Al, Mn, As, Li, Pb, Cu, Zn, Ba, Co e Ni.

4 Tabela 2 Tabela de resultados geoquímicos. As intercalações de sedimentos finos com arenosos, registradas nos perfis levantados, indicam os ciclos típicos para o curso meandrante do ribeirão que condicionam a variação da concentração dos elementos nos sedimentos analisados, observado em todos os pontos. As correlações analisadas através da assinatura geoquímica de todos os elementos indicaram forte correlação entre os elementos Fe, V, Cr e Ti, entre Al e As e entre Mn, Ba, Pb e Cu, podendose inferir que as altas concentrações destes elementos estejam associadas aos óxi-hidróxidos de Fe e Mn e os argilominerais aluminosos, sendo estes minerais os alvos de investigação para possíveis fontes geogênicas e/ou antropogênicas para as elevadas concentrações registradas no estudo. Conclusões O Fe na sub-bacia do ribeirão Sardinha possui as fontes geogênicas associado as formações ferríferas da formação Cauê, que afloram na cabeceira da bacia, a xistos e filitos do grupo Piracicaba e intrusivas básicas dos complexos metamórficos. Já a fonte antrópica para o Fe provavelmente é a mineração da GERDAU que explora as rochas da formação Cauê, no distrito de Miguel Burnier. A influência antropogênica é evidenciada apenas no ponto P1, o mais próximo das áreas fontes tanto antrópicas como geológicas. O caráter aluminoso dos sedimentos analisados pode ser destacado pela influência de argilominerais presentes em grande parte das rochas ao longo de toda a sub-bacia, com a origem deste elemento ligado a meteorização das rochas quartzo sericitica e as dos complexos metamórficos. Nos sedimentos analisados o elemento Al possuiu correlação com o As nos pontos P1 e P2. A área fonte para o Mn foi considerada relacionada aos depósitos de manganês encontrados nas rochas do grupo Itabira e Piracicaba, além das rochas da formação Gandarela, indicando o caráter geogênico para as concentrações deste elemento na área de estudo. Em comparação ao registro dos sedimentos mais antigos dos barrancos analisados, os sedimentos recentes das barras em pontal, barras longitudinais e de fundo de canal indicaram concentrações mais elevadas para todos os elementos maiores Fe, Al e Mn próximo à cabeceira do ribeirão condicionadas por fatores geogênicos e influência antropogênica devido à proximidade com as áreas fontes e mineração. Os elementos Al, Mn, As, Ba, Cu, Zn registraram concentrações mais elevadas em relação aos barrancos para a região do médio curso e baixo curso do ribeirão Sardinha. Levando-se em consideração os valores orientadores de qualidade de sedimentos da CETESB, como parâmetro para avaliar os sedimentos do ribeirão Sardinha, conclui-se que o As, Ni e Cr possuem valores que indicam uma qualidade ruim à péssima para esses elementos nos sedimentos do ribeirão, sendo a provável interferência antrópica para o As devido a garimpos de

5 ouro antigos presentes na área de estudo enquanto que os elementos Ni e Cr associam-se as rochas máficas e ultramáficas, indicando um caráter geogênico para estes elementos. Neste contexto recomenda-se um monitoramento para determinar se a disponibilização destes elementos afeta a população e a biota da região. Os elementos As e Ba atingiram concentrações acima da investigação agrícola nos pontos P1 e P3 com níveis de concentração acima de investigação agrícola e em alguns casos até residenciais, já o Ni, Co e Ba apresentam-se acima dos valores orientadores de prevenção. Estes elementos podem oferecer um risco potencial a saúde de moradores da região da sub-bacia do ribeirão Sardinha, sendo necessário uma avaliação detalhada dos riscos e possíveis medidas mitigadoras para a diminuição do impacto na região. O Capítulo IV da resolução CONAMA 420/09 (Brasil, 2009) indica diretrizes para o gerenciamento de áreas contaminadas. As analises estratigráficas e geoquímicas dos sedimentos indicaram que, apesar de concentrações elevadas na sub-bacia do ribeirão Sardinha, o acumulo dos elementos maiores e traço analisados neste trabalho são relacionados diretamente à origem litológica sendo que a influência antropogênica da mineração das formações ferríferas provavelmente influencia a disponibilização de forma secundária para elementos como o Fe, Al e Mn na cabeceira da sub-bacia do Sardinha. Além disso o As possui provável interferência antrópica devido ao contexto histórico do garimpo de ouro na região estudada. Por fim, destaca-se que a químioestratigrafia, pode ser considerada uma importante ferramenta para interpretar os possíveis impactos ambientais relacionados não só as origens litológicas destes fenômenos, bem como a investigação da influência antrópica destes impactos, através do registro geológico e da dinâmica dos ambientes fluviais na concentração de diferentes elementos. Desta forma, pode-se determinar as possíveis medidas para atenuar os potenciais riscos provocada por elevadas concentrações de elementos maiores e traço em solos e sedimentos. Agradecimentos (Fonte deste título Times New Roman 12, negrito) Agradeço a todos que tornaram este trabalho possível, sejam com contribuições diretas ou não, são eles a Universidade Federal de Ouro Preto pelo ensino de qualidade na área das geociências e por dispor da estrutura necessária para a realização do trabalho. Agradeço à professora Adivane Terezinha da Costa pela paciência e orientação e à Rayme Loureiro pelo auxílio e por acompanhar grande parte do trabalho. Referências Bibliográficas CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo) Critério de Avaliação da Qualidade dos Sedimentos, CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) Avaliação da Proposta da Resolução CONAMA Análise das diretrizes internacionais para avaliação da proposta de resolução sobre licenciamento ambiental das atividades de dragagem em águas jurisdicionais brasileiras e gerenciamento de material dragado, Costa, A. T Registro histórico de contaminação de metais pesados associados à exploração aurífera no alto e médio curso da bacia do Ribeirão do Carmo, QF: um estudo de sedimentos de planícies de inundação e terraços aluviais. Registro histórico de contaminação por metais pesados, associadas à exploração aurífera no alto e médio curso da bacia do Ribeirão do Carmo, QF: um estudo de sedimentos de planícies de inundação e terraços aluviais. Departamento de Geologia, Universidade Federal de Ouro Preto, Minas Gerais, Tese de Doutoramento, 257p. ISO, D Extraction of trace elements soluble in aqua regia.(iso 11466: 1995). Rodrigues, A. S. L., & Júnior, H. A. N Valores de background geoquímico e suas implicações em estudos ambientais. Rem: Revista Escola de Minas, 62(2), Wentworth, C. K A scale of grade and class terms for clastic sediments. The Journal of Geology, 30(5),