Hydrogeochemistry of surface water from Bule Creek drainage basin, Iron Quadrangle, MG.

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1 CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOQUÍMICA DAS ÁGUAS SUPERFICIAIS DA MICROBACIA DO CÓRREGO DO BULE, QUADRILÁTERO FERRÍFERO, MG. Gabriel S. de Almeida 1, Eduardo D. Marques 2, Emmanoel V. Silva-Filho 1 e Olga V.O. Gomes 3 1 Instituto de Química, Depto de Geoquímica, Universidade Federal Fluminense, Niterói, RJ. 2 CPRM Serviço Geológico do Brasil, Superintendência Regional de Belo Horizonte, Belo Horizonte, MG. 3 Instituto Três Rios, Depto de Ciências Administrativas e do Ambiente, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Três Rios, RJ. eduardo.marques@cprm.gov.br Resumo: A microbacia de drenagem do córrego do Bule, localizada no município de Ouro Branco-MG, e geologicamente localizada no sinclinal Dom Bosco, sul do Quadrilátero Ferrífero. Tal microbacia possui em sua zona de cabeceira, uma ocorrência mineral sulfetada, na qual houve uma tentativa de exploração na década de 30, com destaque para sulfetos de Sb (estibinita) e Zn (esfalerita). Ao mesmo tempo, esta microbacia se encontra numa área de proteção ambiental (APA). O objetivo deste estudo foi caracterizar a geoquímica da água superficial desta microbacia, considerando uma área livre de influências antropogênicas e que drena uma interessante ocorrência mineral. Tal estudo possui importância tanto para prospecção mineral quanto ambiental, uma vez que esta caracterização possa servir como uma área-piloto para estudos prospectivos para sulfetos, além de fornecer informações para a tomada de decisão quanto ao abastecimento da região pela lagoa de Soledade, onde deságua o córrego do Bule. Palavras-chave: hidrogeoquímica; água superficial; Quadrilátero Ferrífero. Hydrogeochemistry of surface water from Bule Creek drainage basin, Iron Quadrangle, MG. Abstract: Hydrogeochemical characterization of surface water from Bule Creek drainage basin, which is located at an environmental protection area and has an interesting sulfide mineral occurrence. Keywords: hydrogeochemistry; surface water; Iron Quadrangle. Introdução Considerado uma das maiores províncias metalogenéticas do mundo, o Quadrilátero Ferrífero (QF) possui grande importância para a produção mineral do país, com destaque para a produção de Fe, Au e Mn. Os depósitos auríferos do QF quase sempre possuem paragênese sulfetada, os quais são importantes fontes de metais base, porém, sem valor econômico. Entretanto, ao sul do QF (Sinclinal Dom Bosco), apresentam-se importantes ocorrências minerais sulfetadas como o Bico de Pedra (metassedimentos do Grupo Itacolomi e Grupo Nova Lima) e Morro do Bule (metassedimentos das Formações Cauê e Gandarela Grupo Itabira e do Grupo Piracicaba, todos pertencentes ao Supergrupo Minas). Este último possui uma paragênese sulfetada de Sb, Zn, Cu e Pb. A ocorrência do Morro do Bule já teve status de mina na década de 30 e hoje se encontra soterrada. Esta ocorrência possui número escasso de estudos, principalmente devido ao baixo teor em Au, o que é mais pronunciado na ocorrência do Bico de Pedra (3 km de distância). O principal trabalho sobre o Morro do Bule foi realizado por Guimarães (1934), que descreveu a mineralização. A ocorrência mineral do Morro do Bule está localizada na cabeceira do Córrego do Bule, que flui para a barragem de Soledade, responsável pelo abastecimento da planta industrial da

2 Gerdau/Açominas, com um espelho d água de 501 ha e um volume de aproximadamente m 3. Além disso, a barragem de Soledade pode desempenhar um papel estratégico para o abastecimento público de água na região. O município de Congonhas, vizinho a Ouro Branco, possui grande impactos de seus mananciais devido à atividade minerária de Fe. Estudos estão em execução para o uso da barragem para o abastecimento dos demais municípios vizinhos a Ouro Branco. Logo, o objetivo deste estudo foi caracterizar a geoquímica da água superficial da microbacia durante um ciclo sazonal completo (período chuvoso e seco), considerando uma área livre de influências antropogênicas e que drena uma interessante ocorrência mineral. Tal estudo possui importância tanto para prospecção mineral quanto ambiental, uma vez que esta caracterização possa servir como uma área-piloto para estudos prospectivos para sulfetos, além de fornecer informações para a tomada de decisão quanto ao abastecimento da região pela lagoa de Soledade, onde deságua o córrego do Bule. Metodologia Foram realizadas coletas em 15 estações de amostragem, desde a cabeceira até o deságue do córrego na barragem de Soledade, sendo 9 no curso principal da drenagem e em 6 tributários. Houve duas campanhas de amostragem, sendo uma na estação chuvosa (dezembro de 2015) e outra na estação seca (agosto de 2016). No trabalho de campo, a coleta foi realizada sempre atentando para áreas de água corrente e sempre contra o fluxo, onde foram utilizadas luvas cirúrgicas para cada estação de amostragem evitando assim qualquer tipo de contaminação por manuseio. Foram coletados por estação de amostragem um total de 4 recipientes falcon de 50ml para análise de metais traços, cátions, ânions e sílica e 1 frasco de polietileno de 1000ml para filtragem, tendo a finalidade de remover partículas em suspensão maiores do que 0,45μm. Para os recipientes de metais e cátions maiores foi adicionado HNO 3 suprapuro para a preservação do conteúdo dissolvido. Após o campo, todas as amostras foram acondicionadas sob refrigeração a 4ºC até o momento da filtragem e posterior análise laboratorial. A mensuração dos parâmetros físico-químicos (temperatura, ph, condutividade elétrica e oxigênio dissolvido) foi realizada por uma sonda multiparâmetros. As concentrações dos íons maiores (F -, Cl -, NO 2 -, NO 3 -, Br -, PO 4 3-, SO 4 2-, Na +, NH 4 +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ) foram determinadas por cromatografia iônica, enquanto as concentrações dos metais traço (Al, As, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb e Sr) foram mensuradas por ICP-MS, enquanto as concentrações de sílica foram determinadas pelo método colorimétrico (espectrofotometria de absorção molecular). Resultados e Discussão As águas superficiais se mostraram pouco mineralizadas, com valores de condutividade elétrica variando entre 6,2 e 190 µs.cm -1 ; os valores de ph para toda a microbacia variaram entre 6,38 a 7,93, indicando ambiente predominante neutro. O oxigênio dissolvido variou de 2,92 a 8,73 mg.l -1, o que pode refletir grandes nuances de concentração durante período seco e chuvoso. Dentre os íons maiores, há predominância de Ca, Mg e HCO 3, indicando grande influência de rochas carbonáticas, possivelmente, dos dolomitos dos grupos Itabira e Piracicaba. Apesar da região do córrego do Bule apresentar uma ocorrência sulfetada, esta não apresenta um volume significativo de sulfetos, o que pode corroborar as baixas concentrações de SO Outra característica que corrobora o baixo volume de sulfetos na área são os valores neutros de ph. Isto pode se dever a abundância de litotipos carbonáticos e óxidos/hidróxidos de Fe na microbacia, os quais agem com agentes de tamponamento de soluções ácidas (drenagem ácida de mina). Dentre os metais traços dissolvidos, o Mn possui as maiores concentrações, seguido de Fe e Al, com destaque para as concentrações de dos tributários próximos à zona de cabeceira da bacia, onde se encontram ocorrências de óxido de

3 Mn afloradas. Dentre os metais considerados tóxicos, a ordem de abundância (em µg.l -1 ) é a seguinte: Mo>Cu>Pb>Ni>Cr>Cd>Sb>As. Considerando os períodos sazonais, é possível perceber que a todos os íons maiores se concentram no período seco, o que sugere maior contribuição da geologia local para o fluxo de base, destacando Ca, Mg e HCO 3, corroborando as rochas carbonáticas como as principal litotipo da micrbacia. A Figura 1 apresenta gráficos com razões molares entre os elementos maiores, sugerindo rochas carbonáticas como principal fonte dos íons dissolvidos nas águas superficiais. Em relação aos metais traços, Al, Mn, Fe, Cr, Mo e Ni apresentam maiores concentrações no período chuvoso, enquanto As, Cd, Cu, Pb e Sb apresentam maiores concentrações no período seco. Tal comportamento sugere que os metais traços com maiores concentrações no período chuvoso sejam aqueles que se concentram nos perfis regolíticos da microbacia (material lavado pelo runoff), tal como Al provindo dos argilominerais, Fe e Mn dos óxidos/hidróxidos (itabiritos e hidrotermalitos associados), Cr e Ni originados de rochas máficas-ultramáficas; enquanto que os que se concentram mais no período seco são provenientes de litotipos predominantes da bacia. Estes metais calcófilos estão presentes em paragêneses sulfetadas, tais quais a do Morro do Bule, que, por sua vez, estão hospedadas em rochas carbonáticas. Figura 1 Gráficos das razões molares entre os íons maiores, os quais indicam a possível proveniência dos mesmos. Em todos os gráficos, o plot das amostras se encontram no campo dos carbonatos. Afim de corroborar a descrição dos processos hidrogeoquímicos do Córrego do Bule, foi utilizada uma análise estatística multivariada (análise fatorial). Para tanto, foi utilizada a transformação dos dados para razão-log centrada (Centered Logratio; Aitchison, 1986), os quais levam em consideração que os dados geoquímicos são composicionais, ou seja, cada variável faz parte de um todo. Foram obtidos 5 fatores (Tabela 1), os quais explicam 70,65% da variância do sistema. O Fator 1 (29,1% da variância) mostra boas correlações de ph, CE, HCO 3, Ca, Mg e Sr, corroborando a hipótese dos carbonatos serem os litotipos controladores da química da água na

4 microbacia. O fator 2 (13,71% da variância do sistema) exibe correlações positivas entre Cd, Cu, Pb e Sb, sugerindo uma associação geoquímica típica de depósitos sulfetados. O fator 3 (10,96% da variância do sistema) apresenta correlações negativas entre Fe, Mn e Ba pode refletir processos supergênicos, como a adsorção de Ba por óxidos/hidróxidos de Fe e Mn, assim como associação em carbonatos. Essa correlação pode, ainda, sugerir uma associação geoquímica nos itabiritos sob influência de hidrotermalismo. O fator 4 (9,37% da variância do sistema) mostra correlações positivas entre o Cr e Ni, sugerindo a presença de rochas máficas e ultramáficas. O fator 5 (7,10% da variância do sistema) mostra Na, Cl e K, que pode representar o intemperismo de rochas siliciclásticas (filitos). Tabela 1- Análise fatorial dos parâmetros amostrados nas águas superficiais do Córrego do Bule. FATOR 1 FATOR 2 FATOR 3 FATOR 4 FATOR 5 ph CE - HCO 3 Ca 2+ Mg 2+ Na + K + Cl - 2- SO 4 Al Mn Fe As Ba Cd Cr Cu Ni Pb Sb Sr 0,64-0,35-0,08-0,03 0,26 0,95 0,01 0,15 0,06-0,03 0,89 0,17 0,14 0,00-0,19 0,81 0,50 0,12 0,02-0,11 0,85 0,28 0,31 0,03 0,19 0,34 0,31 0,05 0,15 0,61 0,13 0,43 0,36-0,17 0,62-0,11-0,16 0,02 0,13 0,80 0,24 0,16 0,59-0,09 0,17-0,39 0,04-0,14 0,27-0,16-0,29-0,02-0,78-0,21-0,13-0,04 0,07-0,76 0,03-0,10-0,04 0,35 0,08 0,41-0,17 0,05 0,00-0,81 0,23 0,25 0,12 0,92 0,06-0,19 0,03 0,03 0,00-0,14 0,81 0,22 0,15 0,77-0,11 0,26 0,13-0,03-0,13-0,02 0,77 0,05 0,04 0,89-0,11-0,27 0,02 0,13 0,73 0,24 0,17 0,02 0,68 0,53-0,13-0,08 0,30 Autovalores 6,20 2,88 2,30 1,97 1,49 % Variância Total 29,51 13,71 10,96 9,37 7,10 Levando-se em consideração as concentrações dos elementos dissolvidos das águas de superfície e a vazão do Córrego do Bule, foi calculada a carga dos principais metais traços dissolvidos que chegam até a barragem de Soledade (Tabela 1). Tal cálculo foi sugerido por Probst et al. (1992), levando em consideração a vazão medida no dia, a vazão total, a concentração das espécies químicas e uma correção relacionada ao tempo e da massa (Equação 1), onde T é o transporte fluvial da espécie química, expresso em ton.ano -1 ; Qi é a vazão medida no dia da

5 amostragem; Ci a concentração medida para cada dia de amostragem e ƩQi a somatória das vazões dos dias de amostragem; Q é a vazão média medida para os dois períodos (seco e úmido) e 0,0864 a correção da massa e do tempo para o cálculo do transporte fluvial em kg.dia -1. Eq. 1 Tabela 1 - Transporte fluvial dos elementos traços dissolvido que desaguam na Barragem de Soledade em kg.ano -1. Elemento Transporte fluvial - Período Seco (kg.ano -1 ) As Ba Cd Cr Cu Ni Pb Sb 1,21 56,31 2,61 1,49 4,35 1,96 3,80 1,87 Transporte fluvial - Período Chuvoso (kg.ano -1 ) 1,22 51,99 0,23 1,66 2,26 2,51 0,61 0,67 Transporte fluvial total (kg.ano -1 ) 2,43 108,30 2,84 3,15 6,61 4,47 4,41 2,54 Entre os períodos sazonais, os elementos Cr e Ni apresentam maiores valores de transporte no período chuvoso. Já os elementos As, Ba, Cd, Cu, Pb e Sb apresentam maiores valores no período seco. Conclusões Considerando que a microbacia do Córrego do Bule foi alvo de atividade minerária na década de 30, esta não apresenta valores significativos para os metais traços analisados, caracterizando uma água livre de contaminantes antropogênicos e todos os demais valores observados estão dentro dos limites impostos pela OMS e pelo CONAMA. A carga dissolvida de metais traços que é transferida para a barragem de Soledade, segundo o modelo proposto, está em torno de 134 kg.ano -1, o que não pode ser considerado significativo. Contudo, para melhor tomada de decisão quanto ao abastecimento hídrico da região por parte da barragem de Soledade, são necessários estudos hidrogeoquimicos da água da própria barragem, principalmente quanto às espécies dissolvidas dos metais traços em questão. Referências Aitchison, J., The Statistical Analysis of Compositional Data. Chapman and Hall, London, 416 p. Guimarães, D Jazida de Minério Sulfurado do Morro do Bule, Hargreaves, Ouro Preto, MG. Boletim do Serviço Geológico e Mineralógico do Brasil. 27p. Probst, J.L., Amiotte Suchet, P., and Y. Tardy Global continental erosion and fluctuations of atmospheric CO 2 consumed during the last 100 years. Proc. 7th Intern. Symp. W.R.I., Park City, Utah, USA, pp