Aplicação do modelo de dispersão de poluentes atmosférico CALPUFF para estimativa da vulnerabilidade ambiental e do risco populacional em região sob influência de empreendimentos termelétricos: estudo de caso em Candiota/RS

Abstract

Na região nordeste do Rio Grande do Sul aflora uma sucessão vulcânica com mais de 800m. Na porção superior desta sequência encontram-se as vulcânicas ácidas (~200m) da LIP Paraná-Etendeka. Três áreas desta região foram escolhidas para investigação: Mato Perso (MP), São Marcos (SM) e Jaquirana-Cambará do Sul (JC). Nestas áreas foi reconhecida uma arquitetura de litofácies de condutos alimentadores e de lavas. Os condutos possuem ~15-25 m de largura, exibindo, no seu núcleo, litofácies coerentes e pouco vesiculadas de cor preta, bandadas e dobradas. Nas bordas ocorrem litofácies coerentes vesiculadas oxidadas, vitrófiros esferulíticos e brechas. As lavas são compostas por vitrófiros maciços ou com foliação horizontal, localmente bandados, ou microfraturados. Em Mato Perso, lavas oxidadas ocorrem na base da sequência estratigráfica. Estruturas regionais de direção NE-SW, como o Lineamento Antas, limitam estruturas de menor escala de direção NW-SE, onde os condutos afloram. As estruturas verticais no núcleo dos condutos estão orientadas nas direções NE-SW e NW-SE, e sua fábrica magnética possui Kmax horizontal a localmente vertical, sugerindo fluxo horizontal. No entanto, a alta dispersão dos dados em alguns sítios deve-se a obstrução do fluxo por fragmentos e pelos padrões de dobramento complexos. As lavas possuem planos de foliação magnética horizontais, com lineação magnética mergulhando para NE, NW, SE e SW. O baixo conteúdo de vesículas no interior dos condutos e nas lavas manteve as direções de fluxo e baixos parâmetros de capilaridade, sendo potenciais zonas de preservação da trama magnética original. Na borda dos condutos, as altas taxas de cisalhamento, além do alto conteúdo de fragmentos e bolhas induziram a instabilidade do fluxo, favorecendo a distribuição aleatória da trama. As feições distintivas das áreas estudadas são o conteúdo e tamanho dos fenocristais e microfenocristais de plagioclásio+clinopiroxênio+titanomagnetita±sanidina, que diminuem de MP para SM e JC. Diferenças também são conferidas na química mineral: em MP e SM os plagioclásios são cálcicos e os piroxênios levemente menos férricos que JC, onde os plagioclásios são sódicos. Modelos de assimilação e cristalização fracionada (AFC) e balanço de massa forneceram bons resultados para o fracionamento de andesitos basálticos, sotopostos na pilha vulcânica, gerando proporções de assembleia fracionada muito próximas das observadas em lâmina. Os padrões de elementos-traço e terras raras, normalizados pelo manto primitivo, são muito parecidos com os dos andesitos basálticos, sendo apenas levemente mais enriquecidos. Diferenças em razões de elementos incompatíveis, são atribuídas a variações da fonte e da crosta assimilada. Altas temperaturas (>1000°C), conteúdos de água em torno de 0,5-1,3% e viscosidades entre 106-10³ Pa s mantiveram o carácter efusivo das erupções. Paleopressões calculadas (~4-9 kbar) são compatíveis com modelos onde o reservatório estacionou no limite manto-crosta. A variação de temperatura no manto superior ocorreu em resposta à tectônica de placas nas margens do Gondwana. Movimentos constritivos progressivos, antes da quebra do Supercontinente, diminuíram a distância entre o reservatório e a superfície, possibilitando maiores taxas de efusão e ascensão dos magmas ácidos. O magma ascendeu por falhas e os condutos serviram de fonte proximal para as lavas.

The northeastern portion of Rio Grande do Sul exposes a ~800m volcanic succession. In upper part of the sequence there are silicic volcanics (~200m) of the Paraná-Etendeka LIP. Three areas from this portion were chosen for investigation: Mato Perso (MP), São Marcos (SM) and Jaquirana-Cambará do Sul (JC). Conduit-related and lava-related lithofacies architecture were recognized in these areas. The conduits are ~15-25m in width, and display coherent, banded and folded poorly vesicular lithofacies at their core. In the boarders there are oxidized vesicle-rich lithofacies together with spherulitic vitrophyres and breccias. Lavas are composed of massive or flat-lying foliated vitrophyres, locally banded or microfractured. At Mato Perso, oxidized lavas were described in the base of the silicic stratigraphic sequence. Regional structures trending NE-, like the Antas lineament, control smaller-scale structures trending NW-, where conduits outcrop. Vertical structures in the core of the conduits are trending NE- and NW-, and magnetic fabric has horizontal, locally vertical, Kmax, suggesting horizontal flow. Although, high dispersion of data in some sites is explained by obstruction of the flow by fragments and by complex folding patterns. Lavas have flat-lying magnetic foliation planes and magnetic lineation plunging to NE, NW, SE and SW. Low vesicle content in conduit cores and lavas maintained the flow directions and low capillarity parameters, being potential zones for preservation of original magnetic fabric. At conduit boarders, the high shear rates besides high fragment and bubble contents induced flow unsteadiness, favoring the random distribution of the magnetic fabric. Distinctive features between study areas are the plagioclase+clinopyroxene+titanomagnetite±sanidine phenocryst/microphenocryst size and content. They decrease from MP to SM and JC. Differences are observed in mineral chemistry too: MP and SM plagioclases are more calcic and the pyroxenes less ferric than JC, where plagioclases are sodic. Assimilation and fractional crystallization (AFC) and mass balance models yielded good results for underlying basaltic andesite fractioning, generating mineral assembly in proportions similar to those observed in thin-section. Primitive mantle normalized trace-element and rare earth patterns resemble those of basaltic andesites, being slightly more enriched. Difference on incompatible trace element ratios is ascribed to variations within the source and the assimilated crust. High temperatures (>1000°C), water contents between 0.5-1.3 wt.% and viscosities between 106-10³ Pa s kept the effusive behavior of eruptions. Calculated paleopressures (~4-9 kbar) are compatible with models where the reservoir was ponded in the mantle-crust boundary. The temperature variation in the upper mantle has occurred in response to Gondwana plate tectonics at active margins. Progressive constrictive movements, before the Supercontinent break-up, decreased the distance between the reservoir and the surface, enabling higher effusion rates and ascent of silicic magmas. The magma ascended through faults and the conduits were the lavas proximal sources.