Sulfetos Maçicos Marinhos - Uma Nova Corrida do Ouro

Nas décadas de 60 e 70 do século passado surgiu um grande interesse na explotação dos nódulos polimetálicos (nódulos de manganês) que ocorrem principalmente nas planícies abissais oceânicas. No final da década de 70, com a descoberta das primeiras fumorolas ("hydrothermal vents") associadas aos riftes das cadeias meso-oceânicas e as acumulações de sulfetos maciços associadas, uma verdadeira revolução aconteceu,  não só no campo da geologia, como também da biologia marinha com a descoberta deste novo tipo de ecossistema, com grande proliferação de vida que independe completamente da luz solar e floresce em condições ambientais extremamente adversas de pressão, química da água e temperatura.

Alguns dos organimos que vivem associados às fumarolas.  Foto:  Stephen Low Productions. 

Os depósitos de sulfetos maciços associados a estas fumarolas se formam como resultado de reações químicas associadas ao processo de lixiviação das rochas da cadeia meso-oceânica por água do mar aquecida. Os fluidos gerados, que podem alcançar temperaturas de até 400 graus centígrados, ao emergirem no fundo do mar, encontram água fria que causa a precipitação dos sulfetos metálicos próximo ou sobre a superfície do fundo marinho (ver abaixo).

Esquema de formação dos depósitos de sulfetos maçicos. Fonte: Wikipedia

Depósitos de sulfetos maçicos. Foto: Maurice Tivey e WHOI Deep Submergence Lab

Depósitos de sulfetos maçicos. Foto: Daniel Desbruyères. French ROV Victor 6000 sampling black smokers.

Na realidade muitos dos depósitos de sulfetos maciços explorados em terra tiveram uma origem parecida. É o caso dos depósitos de sulfeto do ofiolito de Troodos, na ilha de Chipre, um fragmento da crosta oceânica,  considerado o mais completo e preservado em todo mundo. Esta ocorrência inclui até fósseis de comunidades associadas às fumarolas do Cretáceo superior.  A evolução política, cultural, social e histórica da ilha de Chipre está intimamente associada à explotação do cobre, desde os tempos do império romano. A palavra cobre, do latim Cuprum, deriva de cuprium,  que significa Cipriota. 

Ilha de Chipre

Mina de Skouriotissa - Ilha de Chipe (Fonte: Google Earth).

Retornando ao fundo do mar: os depósitos de sulfetos maçicos marinhos podem alcançar elevadas concentrações de cobre, ouro, prata, zinco, chumbo e ferro, daí o interesse despertado. Existem 03 companhias (Nautilus Minerals, Neptune Minerals e Bluewater Metals Pty) que possuem licenças de exploração em áreas da Zona Econômica Exclusiva (ver este post). A empresa que mais avançou neste sentido foi a Nautilus (já tem até Estudo de Impacto pronto - para acessar use este link)
A Nautilus  Minerals tem atuado no Mar de Bismarck (em frente à Nova Guiné) e anunciou no inicio de deste mês novas descobertas na região (link). O Mar de Bismarck (uma bacia de back-arc) é particularmente atraente porque as ocorrências estão a menos de 2000m de profundidade e dentro da ZEE da Nova Guiné. Desta foram evitam-se os problemas da exploração em águas sob jurisdição internacional. Estima-se que 1 metro cúbido destes sulfetos na região deve valer em torno de US$2.000,00.

Localização dos prospectos da Nautilus Minerals (Fonte: Nautilus Minerais)

Seção esquemática de Solwara 1, um dos depósitos pesquisados pela Nautilus minerais (para localização veja mapa acima) (Fonte: Nautilus Minerais)

A viabilização da explotação destes sulfetos só se tornou possível devido ao estágio tecnológico atual das indústrias de óleo e gás em águas profundas e da indústria de dragagem em conseqüência do desenvolvimento de grandes projetos como aqueles em Dubai. 

Esquema mostrando como será a explotação, no fundo do mar, dos sulfetos maçicos. Fonte: Nautilus Minerals

Assistam a animação abaixo de como será o processo de explotação e vejam como as coisas já estão adiantadas.

Considerando que a crosta oceânica foi gerada ao longo da cadeia meso-oceânica e submetida portanto a processos semelhantes aos descritos acima, alguns bilhões de toneladas de sulfetos estariam presentes nas bacias oceânicas. O esgotamento das jazidas mais facilmente explotáveis no continente, associado ao aumento das restrições ambientais, vai tornar cada vez mais atraente a explotação submarina, que pode até mesmo se tornar mais barata, pois muito da infra-estrutura necessária em área emersas  (p. ex. estradas) é dispensável em áreas submersas.

Li em algum lugar outro dia que as profissões necessárias daqui a 10 anos ainda nem começaram a ser ensinadas nas Universidades hoje.  É o caso das equipes de profissionais que vão tocar projetos como estes, não só no que diz respeito às atividades de exploração e explotação, mas também todas as atividades relacionadas aos aspectos ambientais, legais e de remediação. 

Além disso será que em breve não será necessária a criação de unidades de conservação em algumas destas áreas (p.ex. parques marinhos) para proteger as comunidades das fumarolas? O fato é que o que antes parecia improvável, agora já é quase uma certeza. Começou uma nova corrida do ouro, desta vez no fundo dos oceanos.

O Brasil Além das 200 milhas

Na semana passada tive a oportunidade de assistir a uma interessante palestra do Cmte. Alexandre Tagore (Presidente da Comissão de Limites da Plataforma Continental) sobre os aspectos jurídicos da delimitação da nossa Plataforma.

Cmte. Alexandre Tagore (Foto:DHN)

A Convenção das Nações Unidas sobre o Direito do Mar (CNUDM ou UNCLOS em inglës) define os conceitos de mar territorial,  zona contígua, zona econômica exclusiva (ZEE) e plataforma continental (para mais detalhes use este link):

Mar Territorial (MT) – largura de 12 milhas náuticas (m.m.) contadas a partir das linhas de base (+/- linha de costa). A soberania do Estado costeiro (p. ex. O Brasil) neste espaço é irrestrita, sendo um espaço marítimo em continuação ao seu território. Observar que o mar territorial brasileiro de 200 m.m. – instituído pelo Decreto-lei nº 1.098, de 25 de março de 1970 – passou a ser de 12 m.m., com a vigência da Lei nº 8.617.

Zona Contígua (ZC) – seu limite é uma faixa de 24 milhas náuticas contadas a partir das linhas de base.  A jurisdição do Estado costeiro neste espaço é limitada a evitar e reprimir agressões aos seus regulamentos aduaneiros, fiscais, de imigração ou sanitários.

Zona Econômica Exclusiva (ZEE) – seu limite é de 200 milhas contadas a partir das linhas de base. Neste espaço o estado costeiro tem direitos de soberania para fins de  exploração e aproveitamento, conservação e gestão dos recursos naturais, vivos ou não vivos das águas sobrejacentes ao leito do mar, do leito do mar e seu subsolo.

Plataforma Continental (PC) - compreende o leito e o subsolo das áreas submarinas que se estendem além do  mar territorial, até a borda exterior da margem continental, ou até uma distância de 200 milhas marítimas das linhas de base, nos casos em que a borda exterior da margem continental não atinja essa distância. O limite da PC além das 200 milhas é definido por meio de dois critérios alternativos: (i) até a distância de 60 m.m. do pé do talude continental; ou (ii) até o local onde a espessura das rochas sedimentares corresponda a 1% da distância deste local ao pé do talude continental. Obs: os limites exteriores da plataforma continental não poderão ultrapassar 350 m.m. das linhas de base ou 100 milhas da isóbata de 2.500 metros.

Na PC o Estado costeiro possui direitos de  soberania no que diz respeito ao aproveitamento e exploração dos recursos naturais do solo e subsolo marinho (em especial os recursos minerais e não vivos do leito do mar).

Fonte: Souza (1990)

O Brasil, como resultado do projeto LEPLAC (Programa de Levantamento da Plataforma Continental Brasileira),  apresentou à sua proposta de limites da PC em 17 de maio de 2004 (abaixo - clique na imagem para ampliar). As áreas em laranja foram questionadas pela comissão de limites da Plataforma Continental da ONU.

Fonte: Marinha do Brasil - DHN

Estes questionamentos ocorrem porque os limites da PC não são arbitrários com é o caso da ZEE ou do MT, mas se baseiam em critérios batimétricos-geológicos relacionados à fisiografia e à espessura de sedimentos. Sua delimitação depende portanto de levantamentos batimétricos e geológicos-geofísicos. Para responder a estes questionamentos o Governo Brasileiro contratou a empresa Gardline Marine Sciences, que deverá levantar cerca de 50.000 km de linhas de sísmica mono e multicanal e batimetria multi-feixe, ao longo da margem continental brasileira (Projeto de Lei nº 47/08-CN, que concedeu ao Ministério da Defesa crédito especial no valor de R$ 167,4 milhões para esta finalidade). Este dados servirão de subsídio para responder aos questionamentos apresentados.

M/S Surveyor - da Gardline Marine Services que deverá realizar o levantamento no periodo Maio2009-Maio2010

Em relação ao pré-sal, podem ficar descansados, as jazidas petrolíferas estão contidas na ZEE (veja abaixo):

As jazidas petrolíferas do pré-sal estão contidas na ZEE

Tribunal de Contas da União e o Impacto das Mudanças Climáticas na Zona Costeira

O fato curioso desta semana para os estudiosos das mudanças climáticas, foi a divulgação pelo Tribunal de Contas da União (TCU) de uma auditoria sobre políticas públicas e mudanças climáticas relacionadas à adaptação das Zonas Costeiras Brasileiras, tendo como relator o ministro Aroldo Cedraz.

Conforme informa o relatório: "O  levantamento de auditoria  realizado  teve por objetivo  realizar um diagnóstico  do  estado  atual  das  ações  conduzidas  pela  administração pública federal visando adaptar as zonas costeiras brasileiras aos impactos que possivelmente advirão das mudanças climáticas globais, e propor, se for o caso, atuação do TCU em questões específicas que forem identificadas como relevantes. Com foco nas ações destinadas a áreas de zonas costeiras, este trabalho abordou questões relacionadas com a identificação de vulnerabilidades e riscos nas zonas costeiras brasileiras, com a formulação de respostas governamentais aos cenários projetados e com a estruturação da administração pública federal para implementação das políticas públicas destinadas à área". 


Os principais pontos destacados pela auditoria são:

• Não existe um estudo da vulnerabilidade da costa brasileira frente aos impactos decorrentes das mudanças climáticas em escala nacional.
• Os dados disponíveis no país são insuficientes para a construção de  cenários de  impactos nas  zonas  costeiras decorrentes das mudanças climáticas.
• O governo Federal não avaliou os impactos e riscos das mudanças climáticas nas zonas costeiras nos diferentes cenários.
• O plano nacional de mudanças climáticas não estabelece ações e metas para a implementação de políticas públicas voltadas à adaptação de zonas costeiras.
• As ações nos diversos setores que podem ser afetados pelos impactos das mudanças climáticas nas zonas costeiras são incipientes.

O relator, no seu voto,  observa que em  sentido  oposto, ao que já foi feito em outras unidades da Federação,  a  Equipe  de Auditoria  constatou que  o Estado da Bahia e seus Municípios,  a  exemplo de Salvador,  não dispõem de estudo de vulnerabilidade das Zonas Costeiras decorrentes dos impactos das mudanças climáticas.  O relator ainda pondera que "Considerando a importância de tais informações técnicas para o processo de planejamento das ações a serem desenvolvidas, entende-se que o Governo Federal deve estimular os governos  locais a  se prepararem para o processo de adaptação aos impactos das mudanças climáticas, o que inclui a necessidade de que os Estados e os Municípios obtenham o mapeamento das vulnerabilidades em escala local".

Salvador - uma das maiores cidades do Brasil, ainda não dispõe de uma 

mapeamento das vulnerabilidades

Acho que no Estado da Bahia já existe massa crítica, não só de profissionais e pesquisadores, como também de dados, para realizar este tipo de estudo (veja outras postagens neste blog). Da minha parte acho esta iniciativa do TCU bastante  louvável, porém não posso deixar de lembrar que, por exemplo, quando vou a campo coletar amostras que necessitam ser resfriadas no gêlo, para comprar um saco de gelo é preciso fazer três cotações!!!!!

Não consegui encontrar  o relatório no portal do TCU, parece que ainda não está lá. Use este link para baixar uma cópia.

Mioceno - O Inicio do Mundo Moderno

O prof. Paul Potter (U. Cincinnati) e Peter Szatmari (Petrobrás) publicaram no último número da Earth Science Reviews (Potter, P.E. & Szatmari, P. 2009. Global Miocene tectonics and the modern world. Earth-Science Reviews 96: 279–295) um trabalho muito interessante sobre a influência da tectônica miocênica no modelado da paisagem e na circulação oceânica e atmosféfica do mundo moderno, incluindo as zonas costeiras. Segundo estes autores uma série de eventos globais durante o Mioceno Médio e Superior atuaram para estabelecer o mundo moderno como hoje o conhecemos.

Gradstein, F.M., Ogg, J.G., Smith, A.G. (Eds.), 2004. A Geologic Time Scale 2004.

Cambridge University, Cambridge. 589 pp.

Dois cinturões orogenéticos globais tornaram-se mais ativos nesta época: as cadeias de montanhas da Eurásia (Espanha até Vietnam) e do Hemisfério Ocidental (Pacífico), enquanto bacias de retroarco se formaram ao longo da margem oriental da Ásia (veja figura abaixo).

Contemporâneamente a estes eventos tectônicos globais, a temperatura global caiu tanto nos oceanos quanto nos continentes. Desertificação ocorreu também em vários continentes. Coincidentemente com a expansão dos lençóis de gêlo na Antártica, verificou-se uma erosão generalizada nas bacias oceânicas, assim como uma modificação nos padrões de sedimentação em águas profundas. As taxas de sedimentação pelágica lamosa aumentaram em até 6 vezes em alguns oceanos. Estes eventos tem uma causa comum, a dinâmica interna do planeta que:

(i) renovou o fluxo térmico nas super-plumas do Pacífico e da Africa, energizando os movimentos das placas tectônicas no Mioceno Médio e Superior, ativando desta forma os dois importantes cinturões orogenéticos mencionados acima; e

(ii) provocou a abertura e o fechamento de passagens ("gateways") para correntes oceânicas profundas, alterando assim a transferência de calor nos oceanos, fazendo com que o nosso planeta progredisse de um  estado tipo "greenhouse" para um estado tipo "icehouse"

Muitos sistemas fluviais foram destruídos e novos se formaram como conseqüência desta energização da tectônica de placas. Este é por exemplo, o caso do rio Amazonas, cujo nascimento data desta época:

Mapas paleogeográficos da Amazônia para o Mioceno Médio (A) mostrando o paleo-Amazonas e para o Mioceno Superior (B) mostrando o Amazonas moderno, transcontinental (Fonte: Figueiredo, J., Hoorn, C, van der Ven, P & Soares, E. 2009.  Evidence from the Foz do Amazonas Basin Late Miocene onset of the Amazon River and the Amazon deep-sea fan. Geology, 37: 619-622).

O delta do Amazonas e seu leque submarino tiveram inicio ao final do Mioceno.

Estas mudanças estabeleceram as fundações do mundo moderno, uma mistura de cinturões orogênicos novos e rejuvenescidos e seus efeitos distais (soerguimento epirogênico, desertos orográficos, grandes sistemas de leques aluviais e deltas). 
Em regiões afastadas dos limites de placas algumas paisagens Gondwânicas sobreviveram. 

Monte Roraima - remanescente de uma paisagem gondwânica. Fonte: Wikipedia

Desta forma, conforme apontam Potter & Szatmari,  ao final do Mioceno,  a maior parte das paisagens do mundo, com exceção daquelas modificadas pelas glaciações continentais pleistocênicas, poderia ser reconhecida por nós sem maior dificuldade. 

Paleogeografia para o Oligoceno (35Ma). Fonte: Ron Blakey

O mundo hoje. Fonte: Ron Blakey

PS:  a primeira vez que ouvi falar de Paul Potter foi na minha graduação em Geologia. Só consegui entender o que era uma grauvaca (graywacke) depois de ler o seu livro "Sand and Sandstone", escrito com Pettijohn.O prof. Potter chegou a trabalhar no Brasil por alguns anos e sempre teve interesse em escrever sobre geologia, com uma abordagem em larga escala (alguns de seus trabalhos incluem: Significance and Origin of Big Rivers  e  South America and a Few Grains of Sand: Part 1: Beach Sands). Depois, durante o meu doutorado, tive o prazer de  assistir a um minicurso ministrado por ele, intitulado Megasedimentology, na mesma linha destes trabalhos. Acho que esta foi a última vez que utilizei um microscópio petrográfico.

Osteoporose Coralina - Recifes em Crise

A semana que passou tive a oportunidade de ler uma livro muito interessante: A Reef in Time de J.E.N. Veron

Embora o tema principal do livro seja a Grande Barreira de Recifes (GBR) do Leste da Austrália, o livro faz um apanhado da evolução dos recifes no tempo geológico, os principais eventos de extinção no passado geológico, o aquecimento global e o futuro dos recifes de coral. Para mim este livro foi muito esclarecedor e eu apresento abaixo os 10 fatos principais sobre corais e recifes que todos aqueles interessados no assunto devem saber:

1. Corais crescem em qualquer local que suas larvas possam alcançar, desde que o ambiente quando da sua chegada, seja minimamente adequado ao seu crescimento. De outro lado, Recifes de Coral, para se desenvolverem, necessitam de condições ambientais muito mais restritivas que os corais individualmente. Ou seja existem corais zooxantelados que crescem em ambientes que não favorecem o desenvolvimento de Recifes de Coral. O limite de temperatura inferior para o desenvolvimento de recifes é 18C, entretanto aproximadamente metade de todas as espécies de coral toleram exposição prolongada a temperaturas de até 14C. É portanto importante fazer uma distinção entre comunidade de corais e recifes de corais.

Recife de Coral (Fonte: BloggersBase)

2. Corais são incapazes de construir recifes por conta própria. A cimentação dos esqueletos dos corais para formar rocha sólida é um trabalho desempenhado pelas algas coralinas.

3. De uma maneira geral o metabolismo dos corais (fotossíntese das zooxantelas e calcificação) aumenta com o aumento da temperatura (na GBR a temperatura ótima é 27C). Em temperaturas muito elevadas as zooxantelas começam a produzir quantidades de oxigênio que passam a ser tóxicas para os corais, que deste forma as expelem, causando branqueamento e comprometendo a sobrevivência dos mesmos. Embora os corais possam retirar alimento diretamente da água (zooplancton e nutrientes), a maioria dos corais quando mantidos em completa escuridão morrem após alguns meses.

Branqueamento

4. Embora corais individualmente possam crescer até 30cm em uma ano, as taxas máximas de crescimento de um recife situam-se em 60 cm por século.

5. A maior diversidade de corais em todo o mundo esta no Indo-Pacífico (quase 600 diferentes espécies de corais). Na Grande Barreira de Recifes este número cai para um máximo de 400 espécies. O Caribe que por volta de 30 milhões de anos atrás já foi o centro mundial da diversidade dos corais, agora só conta com cerca de 60 espécies. No Brasil, Atlântico Sul, o número de espécies cai para cerca de 20.

Fonte:  World Resources Institute 

6. Durante o Fanerozóico cinco eventos de extinção em massa afetaram o planeta (veja abaixo). cada evento de extinção em massa é seguido por um grande hiato ("reef gap") antes que os recifes se desenvolvam mais uma vez de maneira prolífica. Durante o Cretáceo, um tipo de molusco bivalve, os Rudistas, foram o principal construtor de recifes.

Principais Eventos de Extinção em Massa durante o Fanerozóico e periodos de crescimento prolífico de corais.

Rudistas - moluscos bivalves, principais construtores de recifes no Cretáceo (na realidade "meadows", devido aos seus contornos aplainados). Fonte: Schumann & Steuber 1997

7. Durante o Quaternário, as grandes oscilações do nível eustático do mar, causadas pelos avanços e recuos dos lençóis de gelo, expuseram as plataformas continentais de todo o mundo a condições sub-aéreas dezenas de vezes. A construção dos recifes de coral foi interrompida e os recifes em muito locais erodidos (veja o exemplo abaixo para Abrolhos). Os corais entretanto, pouco sofreram e apenas 10% das espécies de coral se extinguiram no período (últimos 2 milhões de anos).

O Banco de Abrolhos ficou completamente exposto a condições sub-aéreas durante o último máximo glacial

8. Dr. Veron acredita que o fator que em última instância foi responsável pelos eventos de extinção em massa mostrados acima, foi o aumento de CO2, que alterou a química dos aceanos. A argumentação é longa e não vou reproduzir aqui. O fato é que a grande extinção do K/T afetou igualmente tanto os corais zooxantelados quanto os azooanxantelados (veja o pequeno filme abaixo) que não precisam de luz e vivem em águas muito frias. Esta mudança na química dos oceanos está essencialmente relacionada à acidificação dos mesmos devido ao aumento dos níveis de CO2.

Corais de Águas Profundas - são azooxantelados, ou seja não vivem em simbiose com algas e não formam recifes, mas formam "mounds".

9. A dissolução do CO2 nos oceanos termina por diminuir o pH dos mesmos, dificultando primeiro a calcificação das algas coralinas, que cimentam os corais, pois estas são constituidas por calcita magnesiana. Em seguida dificultam a calcificação dos corais, que tem o esqueleto de aragonita, que assim ficam mais frágeis, facilitando a bio-erosão e o quebramento durante as tempestades. Estes dois aspectos terminam por comprometer irremediavelmente a capacidade dos corais de construirem recifes.

O CO2 combina-se com a água no oceano para produzir ácido carbônico. Este processo resulta na liberação de um próton (H+), que então combina-se com o ion carbonato (CO3). Isto diminui a concentração de carbonato na água do mar, dificultando a calcificação dos organismos. Fonte: O. Hoegh-Guldberg e colegas. 2007. Coral Reefs Under Rapid Climate Change and Ocean Acidification. Science 318 (5857)? 1737 - 1742

Mudanças na saturação da aragonita com o aumento do CO2 (ppm - números em branco no canto superior das figuras). O valor mínimo de saturação de aragonita necessário para os corais atuais é 3.25 (ou seja corais atualmente só crescem nas áreas em azul no mapa, onde os valores de saturação são superiores a 3.25). Observem que com o aumento da concentração de CO2, a saturação da aragonita diminui bastante, dificultando a calcificação dos esqueletos. Fonte: O. Hoegh-Guldberg e colegas. 2007. Coral Reefs Under Rapid Climate Change and Ocean Acidification. Science 318 (5857)? 1737 - 1742

10. Branqueamento (causado pelo aumento da temperatura) + Acidificação dos Oceanos (dificultando a calcificação dos organismos), constituem um prospecto sombrio para a sobrevivência dos recifes de coral. Níveis de CO2 atmosférico previstos para o ano de 2100 variam entre 700-950 ppm. Basta comparar com a figura acima para ver o que isto pode causar.  Ainda que após 2100, cessem todas as emissões, os oceanos permaneceram acidificados por alguns milhares de anos, até que a dissolução das rochas carbonáticas marinhas e o intemperismo das rochas no continente, reduzam este valores. Quando isto acontecer o dano já será permanente e pela primeira vez na história do planeta a aniquilação dos recifes tenha sido o resultado da atividade biológica de uma espécie, a nossa.

Recife Morto