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Observando a figura a seguir, qual(is) das definições de Geologia Ambiental você considera correta ? a) Geologia Ambiental é o ramo da Geologia que aplica os conhecimentos geológicos para a resolução de problemas ambientais decorrentes da interação entre o meio físico e o Homem. b) Geologia Ambiental é o ramo da ciência que se dedica unicamente à adequada exploração de recursos florestais no planeta. c) Geologia Ambiental é a ciência que se dedica exclusivamente à exploração dos recursos naturais pelo Homem, sem considerar as limitações ambientais. Como você poderá verificar nas páginas a seguir (e ao longo do curso), a alternativa a é a única que conceitua corretamente a Geologia Ambiental. Vamos conferir ???!!!! Considerações Iniciais A Geologia Ambiental é um ramo da Geologia que atualmente apresenta um grande desenvolvimento graças às preocupações em relação ao meio ambiente e às legislações cada vez mais exigentes e restritivas. Neste curso, a Geologia Ambiental é abordada como uma disciplina que estuda e analisa as interações entre o ser humano e o meio físico, dando grande ênfase para os estudos ambientais (EIA-RIMA, ISO 14.000, etc), a cartografia geológico-geotécnica (planejamento urbano), os riscos geológicos (terremotos, deslizamentos, etc) e a disposição de resíduos (lixo), sendo todos esses temas integrados principalmente aos processos geológicos. Portanto, de uma forma ampla e geral podemos considerar inicialmente a Geologia Ambiental como o estudo da interação dos processos do meio físico com o Homem, no intuito de avaliar como esta interação se reflete no meio ambiente. Esta interação é ilustrada na figura a seguir - note que é a mesma figura apresentada anteriormente. (figura modificada de Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). Década 70 FLAWN (1970) "Geologia Ambiental é o ramo da Ecologia que trata das relações entre o homem e seu habitat geológico; ela se ocupa dos problemas do homem com o uso da terra - e a reação da terra a este uso". "Geologia Ambiental inclui os ramos tradicionais da Geologia de Engenharia e da Geologia Econômica, ou uma pequena parte desta última, referente aos recursos minerais". HOWARD & REMSON (1978) "A inter-relação entre o Homem e o ambiente geológico considerada em escala local e global, sendo que o ambiente geológico inclui a topografia, o manto de cobertura de solo e de outros materiais desagregados, o substrato rochoso, os processos naturais que modificam a paisagem e os fatores que influenciam os processos em atividade, tais como vegetação ou subsolo congelado permanentemente." Década 80 COATES (1981) "Aplicação prática de princípios geológicos na solução de problemas ambientais" (GLOSSÁRIO). "Geologia é a ciência da terra. Geologia Ambiental é a área que estuda a relação daquela ciência com as atividades humanas" (PREFÁCIO). KELLER (1982) "Geologia Ambiental é geologia aplicada abrangendo um amplo espectro de interações prováveis entre o Homem e o ambiente físico. Especificamente, é a aplicação da informação geológica para resolver conflitos, minimizando a possibilidade de degradação ambiental, ou maximizando a possibilidade de adequado uso do ambiente natural ou modificado". CARVALHO (1982) "Geologia Ambiental é o domínio da geologia que aproveita os respectivos conteúdos e dados analíticos das várias ciências da terra para a proteção e melhor aproveitamento dos recursos naturais, de modo que a qualidade de vida da humanidade seja protegida e melhorada". SBG (1983) "Geologia Ambiental é o campo do conhecimento geológico que estuda as variações (melhor: transformações) do meio físico decorrentes da interação entre os processos naturais e a ocupação humana. Inclui o estudo das noções fundamentais sobre o meio físico e o equilíbrio ecológico. Abrange o estudo de conservação e reciclagem de recursos naturais; a valorização econômica dos jazimentos incluindo os parâmetros ambiental e social, como os efeitos da mineração. Engloba também o estudo da conservação de solos, das alterações (ou transformações) devidas a seus diversos usos, das boçorocas e da desertificação". BATES & JACKSON (1987) "A Geologia Ambiental preocupa-se essencialmente com a aplicação prática das informações geológicas na resolução de problemas geológicos, naturalmente existentes ou artificialmente criados, durante a ocupação e exploração do meio físico pelo Homem". AYALA CARCEDO (1988) "Geologia Ambiental é a ciência geológica fronteira com as ciências ambientais, cujo objetivo é o conhecimento dos sistemas ambientais, terras e águas continentais, com vista à compreensão do meio ambiente e, em cooperação com a geologia de engenharia e as ciências e tecnologias ambientais, ao seu aproveitamento racional e conservação. LEINZ & AMARAL (1989) "A Geologia Ambiental consiste no estudo dos problemas geológicos decorrentes da relação que existe entre o homem e a superfície terrestre." Década 90 MONTGOMERY (1992) " O termo Geologia Ambiental é usualmente empregado para se referir particularmente às relações diretas da Geologia com as atividades humanas .... Geologia Ambiental é geologia aplicada à vida" (PREFÁCIO). PROIN/CAPES e UNESP/IGCE (1999) "Os processos do meio físico são aqueles que atuam na atmosfera, na hidrosfera e na litosfera. Geologia Ambiental aborda os processos da hidrosfera e da litosfera". Nas definições acima, podemos observar que o conceito de Geologia Ambiental sofreu poucas mudanças na sua concepção ao longo das três últimas décadas. Note que em todos os conceitos o estudo das interações entre o meio físico e o Homem é enfatizado. Nos livros textos mais antigos era dada muita ênfase aos processos geológicos, centrando as discussões na sua caracterização. Atualmente, os referidos processos ainda tem grande importância nos livros, porém vem ganhando bastante espaço, as discussões sobre as conseqüências econômicas e sociais da interação inadequada do ser humano com o meio físico. Alguns autores tratam de temas absolutamente novos no meio geológico, como é o caso de Montgomery (1992) e Aswathanarayana (1995), que dedicam um capítulo à Geologia Médica (Para Saber Mais sobre Geologia Médica, clique aqui). Um dos mais famosos autores da Geologia Ambiental é Edward A. Keller, que já publicou uma considerável quantidade de textos e livros sobre o tema, seja como títulos inéditos seja como reedição. Desta forma, o conceito de Geologia Ambiental a ser adotado neste curso é o de Keller (1982), qual seja: "Geologia Ambiental é geologia aplicada abrangendo um amplo espectro de interações prováveis entre o Homem e o ambiente físico. Especificamente, é a aplicação da informação geológica para resolver conflitos, minimizando a possibilidade de degradação ambiental, ou maximizando a possibilidade de adequado uso do ambiente natural ou modificado". Relações Interdisciplinares O TERMO GEOLOGIA AMBIENTAL Existe muita controvérsia a respeito da denominação Geologia Ambiental. Segundo d' Orsi (1992) apud Sobreira & Castro (s.d.), é redundante utilizar o termo Geologia Ambiental, pois o termo Geologia por si só já indica o estudo do meio ambiente terrestre. Coates (1981) coloca que a referida terminologia foi usada pela primeira vez por Betz, em 1962. Keller (1982) considera que o termo Geologia Aplicada é equivalente ao termo Geologia Ambiental. Porém, a partir da análise de conceitos de vários autores, pode-se observar que a designação de GeologiaAplicada também é utilizado para outras disciplinas, como por exemplo Geologia de Engenharia. Segundo Suguio (1999), no Brasil também existe uma discussão muito acirrada sobre a utilização da terminologia Geologia Ambiental. Enquanto Prandini et al. (1974) propuseram a substituição do termo por Geologia de Planejamento, Siegnemartin (1979) enfatiza que os objetivos da Geologia de Planejamento são mais específicos, e nem sempre coincidem com o enfoque mais amplo da Geologia Ambiental. Este último autor propõe o uso da designação Geologia Ambiental e a criação da Geologia de Áreas Urbanas, que teria a finalidade de estudar os problemas geológicos relacionados ao planejamento de cidades. Para a Sociedade Brasileira de Geologia (SBG, 1983 apud Suguio, 1999), a Geologia Ambiental e a Geologia de Planejamento apresentam enfoques diferentes, sendo a primeira o campo do conhecimento geológico que estuda as transformações do meio físico decorrentes da interação entre os processos naturais e a ocupação humana. Já a Geologia de Planejamento corresponde ao campo de aplicação do conhecimento geológico em obras de engenharia, análise ambiental, planejamento urbano e regional e recuperação do meio ambiente. A este respeito, nota-se que não é comum, entre vários autores, utilizar o conceito de Geologia de Planejamento nos moldes definidos pela SBG. O Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT (1995), emprega a terminologia Geologia Aplicada ao Meio Ambiente. No presente curso é adotado o termo Geologia Ambiental devido, principalmente, a sua consolidação no meio geológico como um todo. Destaca-se, que a grande maioria das disciplinas de conteúdo ambiental oferecidas nos cursos de graduação em Geologia no Brasil são denominadas de Geologia Ambiental (Para Saber Mais sobre este assunto, consulte os currículos dos cursos de Geologia do Brasil na página inicial do CD ou no site da ABGE-www.abge.com.br). Também nos eventos técnico-científicos realizados no âmbito das Geociências predomina o uso do termo Geologia Ambiental. É interessante observar que a Internacional Association of Engineering Geology (IAEG) e a Associação Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE), recentemente incorporaram o termo Ambiental aos seus nomes. A figura a seguir situa o tema Geologia Ambiental dentro da Geologia (modificada de Oliveira, Bitar & Fornasari Filho, 1995; Ayala Carcedo, 1988; organizada por Fábio Reis). Levando em conta as discussões sobre a designação de Geologia Ambiental e a figura acima pode-se concluir o seguinte: Geologia Ambiental está englobada pelo tema Geologia Aplicada; Dentro da Geologia Aplicada existem dois ramos distintos: o ramo que estuda o aproveitamento sócio-econômico dos recursos naturais (Geologia Econômica) e o que trata do equilíbrio no uso dos referidos recursos (Geologia de Engenharia e Geologia Ambiental); A diferença entre a Geologia de Engenharia e a Ambiental está nas soluções predominantemente estruturais que a primeira fornece, através da análise de parâmetros geotécnicos, enquanto que na Geologia Ambiental o enfoque predominante é para soluções não estruturais, a partir da análise de parâmetros ambientais. Isso para a aplicação em obras de engenharia, conservação de recursos naturais, riscos geológicos, impactos ambientais, ocupação do solo, entre outras áreas que necessitam de estudos geológicos aplicados. No Brasil não é tarefa fácil diferenciar a atuação dos profissionais da Geologia de Engenharia e da Geologia Ambiental. Para melhor entendimento, podemos exemplificar da seguinte maneira: se indagarmos diferentes profissionais envolvidos em estudo de escorregamentos, não seria surpresa se alguns deles respondessem estar atuando no campo da Geologia de Engenharia, enquanto outros classificariam o mesmo estudo no campo da Geologia Ambiental. Relações Interdisciplinares O CONTEXTO DA GEOLOGIA AMBIENTAL Os livros didáticos que tratam a Geologia Ambiental consideram-na como uma disciplina muito ampla, com conteúdo muito semelhante ao da disciplina Geologia Geral, como vimos na página de "Definições da Geologia Ambiental ao Longo do Tempo". Coates (1981) entende que a Geologia Ambiental pode ser definida a partir da integração de três ramos da Geologia, que são: a Geologia de Engenharia, a Geologia Econômica (aproveitamento dos recursos naturais) e a Geologia Geral (estudo dos processos geológicos). Para entendermos como a Geologia Ambiental está inserida neste contexto, primeiramente precisamos conhecer os conceitos desses três ramos geológicos. A Geologia de Engenharia pode ser definida como "a ciência dedicada à investigação, estudo e solução de problemas de engenharia e meio ambiente, decorrentes da interação entre a Geologia e os trabalhos e atividades do homem, bem como à previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos" (IAEG, 1992 apud Ruiz & Guidicini, 1998). A Geologia Econômica é definida como "a geologia aplicada aos problemas econômicos, sendo o ramo que estuda as matérias-primas do reino mineral que o homem extrai para suas necessidades e comodidades" (Guerra, 1975). A Geologia Geral é o "estudo da composição, da estrutura e dos fenômenos genéticos formadores da crosta terrestre, assim como do conjunto geral de fenômenos que agem não somente sobre a superfície, como também em todo o interior do nosso planeta" (Leinz & Amaral, 1989). Portanto, a partir da análise desses conceitos a Geologia Ambiental apresenta uma relação bem estreita com a Geologia de Engenharia, sendo difícil delinear onde começa uma e termina a outra. Já com referência à Geologia Geral e Econômica, nota-se que esta relação não é tão estreita. A relação com a Geologia Geral se dá a partir do entendimento dos processos geológicos, sejam eles superficiais ou internos, entre eles podemos citar: escorregamentos, erosão, terremotos, etc. Na Geologia Econômica a relação é representada pela resolução de problemas ambientais decorrentes da exploração mineral. Além dos ramos geológicos citados acima, a Geologia Ambiental apresenta ligações com diversas áreas, tais como: Biologia, Ecologia, Direito, Geografia, Engenharias, Economia, Sociologia, Medicina, entre outras. A figura abaixo resume as relações interdisciplinares da Geologia Ambiental (modificada de Coates, 1981). Geologia Ambiental: Objetivos Principais Segundo Suguio (1999) "as tarefas inerentes à Geologia Ambiental podem incluir, desde a avaliação de riscos naturais como enchentes, deslizamentos, terremotos e atividades vulcânicas, na tentativa de mitigar as perdas de vidas humanas e as danificações de propriedades; avaliação da paisagem para a ocupação planejada do espaço com mínimo possível de impacto ambiental, até a avaliação das potencialidades dos recursos naturais (minerais, rochas, solos e água), bem como atuando na seleção de sítios mais adequados para deposição de rejeitos sem causar efeitos danosos à saúde humana" Neste contexto, pode-se enumerar os objetivos principais da Geologia Ambiental da seguinte forma: (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). Reconhecer e caracterizar as feições e os processos que correspondem à contínua transformação do Planeta, considerando o Homem como um dos principais agentes dessa transformação; Realizar diagnósticos geológicos das relações de causa e efeito dos processos atuais, desencadeados no meio geológico pelas atividades humanas; Contribuir e participar da elaboração de instrumentos de gestãoambiental, como os estudos de impacto ambiental e inúmeros outros. Em complemento aos objetivos principais descritos acima, Heling (1994) apud Suguio (1999) coloca de maneira mais abrangente, que a "Geologia Ambiental deve realizar prognósticos sobre o futuro da geosfera, com abordagens quantitativa e interdisciplinar incluindo, além das ciências naturais, as ciências humanas (sociologia e economia), oferecendo alternativas integradas aos tomadores-de- decisão. Para tanto, a abordagem de um fenômeno pela Geologia Ambiental, deve levar em conta aspectos como características gerais, abrangências temporal e espacial, além da ciclicidade, resistência e elasticidade do fenômeno". Suguio (1999) coloca que um dos objetivos mais importantes da Geologia Ambiental consiste em aperfeiçoar as atividades antrópicas para que os ambientes naturais possam suportar as comunidades humanas. Já outros autores ressaltam que a Geologia Ambiental busca estudar os ambientes naturais para definir suas limitações, buscando a melhor forma de uso e ocupação deste pelo Homem. Fundamentos Básicos MEIO AMBIENTE "Conjunto de condições, leis, influências e interações de ordem física, química e biológica, que permite, abriga e rege a vida em todas as suas formas" (Política Nacional de Meio Ambiente – Lei Federal 6.938/81). "Determinado espaço onde ocorre a interação dos componentes bióticos (fauna e flora), abióticos (água, rocha e ar) e biótico-abiótico (solo). Em decorrência da ação humana, caracteriza-se também o componente cultural" (ABNT, 1989). No presente curso é adotado o conceito de meio ambiente proposto pela ABNT (1989), conforme ilustrado na figura a seguir (modificada de Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). GEOLOGIA AMBIENTAL: REFLEXÕES Montgomery (1992) e Keller (1982) fazem algumas reflexões relacionadas ao meio ambiente em seus livros sobre Geologia Ambiental, que servem para refletirmos melhor sobre o tema, que são (PROIN/CAPES & UNESP/IGCE, 1999): "As decisões que envolvem aspectos ambientais invariavelmente contemplam e produzem conflitos". "A maioria das decisões que envolvem aspectos ambientais são baseadas em análises de custo-benefício". "Gerenciar o ambiente é um pré-requisito para a compatibilidade entre o homem e a natureza". "A deterioração ambiental apresenta crescimento exponencial". "Os processos físicos diariamente modificam a paisagem e vêm atuando ao longo do tempo geológico. Entretanto, a magnitude e a freqüência destes processos estão sujeitas a alterações naturais e induzidas". "Sempre há processos terrestres que são perigosos para o homem. Estes riscos naturais devem ser reconhecidos e evitados, quando possível. A ameaça à vida do homem e suas propriedades também devem ser minimizadas". "As modificações impostas pelo homem no solo e na água invariavelmente produzem alterações nos sistemas ambientais. As respostas do ambiente às alterações humanas variam em intensidade, velocidade e escala". "Os efeitos do uso do solo tendem a ser cumulativos e, desta forma, temos a obrigação de acompanhá-los". "Complexidade é a norma nos sistemas físicos: lei das variáveis (múltiplos fatores intervenientes – ex. escorregamentos; condicionantes: diferentes intensidades de chuva deflagrando diferentes processos); lei da eqüifinalidade (feições similares podem ser causadas por processos totalmente diferentes – ex. erosão natural e depósitos tecnogênicos)". Fundamentos Básicos CONCEITOS FUNDAMENTAIS Keller (1988) apresenta algumas afirmações em seu livro, que segundo Suguio (1999) podem ser entendidas como conceitos fundamentais da Geologia Ambiental. As referidas afirmações são reproduzidas a seguir, porém deve-se levar em conta, que as mesmas não são consensuais. "A Terra constitui um "sistema natural essencialmente fechado", sendo necessário um conhecimento mais perfeito possível das taxas de mudanças nos processos de retroalimentação, antes de se tentar resolver (prevenir ou remediar) os problemas ambientais". "A Terra, até o presente momento, constitui o único planeta a apresentar hábitats apropriados às vidas animal e vegetal, incluindo a humana, mas os seus recursos são reconhecidamente finitos". "Os processos físicos atuantes estão modificando a paisagem terrestre, analogamente ao que aconteceu em tempos geológicos passados e, além disso, as intensidades e as freqüências de ocorrência desses processos são modificados por processos naturais e também artificiais induzidos ou exacerbados". "Nas transformações que ocorreram na Terra através dos tempos geológicos, sempre houve atuação de processos geodinâmicos perigosos ao Homem e, deste modo, esses riscos devem ser identificados e, na medida do possível, evitados ou os seus efeitos minimizados como ameaças às vidas humanas ou às propriedades". "Nas atividades de planejamento de usos dos solos e da água, por exemplo, deve-se ter em mente a preocupação em se obter o equilíbrio entre os custos econômicos, incluindo qualidade e quantidade, além de aspectos menos quantificáveis, como a estética". "Os efeitos dos usos do solo, incluindo os recursos renováveis (fauna e flora) e não renováveis (minérios e combustíveis fósseis) são cumulativos e irreversíveis e, deste modo, deve haver um firme compromisso da sociedade humana atual com as gerações futuras no sentido de não extingüí-los". "O cenário natural ("pano de fundo") do ambiente da vida humana mais ou menos transformado por fatores antrópicos, é comumente condicionado por fatores geológicos, de modo que existe a necessidade de ampla compreensão dos processos geológicos e dos conhecimentos científicos afins". "O principal problema ambiental é o incremento da população humana e, neste contexto, são cada vez mais freqüentes as situações em que se torna bastante complicado discernir as causas sócio- econômicas das ambientais". Oliveira (1990) apud Suguio (1999) considera o Homem como "o mais novo e agressivo agente geológico", devendo ser entendido como um fator importante de dinâmica externa, causando impactos locais e globais. Neste contexto, pode-se fazer as seguintes afirmações: "O campo de investigação dos fenômenos ligados à dinâmica externa não pode restringir-se às pesquisas dos processos naturais, pois, as atividades humanas interferem nos cenários geológicos e climáticos da Terra". Essa afirmação traduz a época denominada de Quinário ou Tecnógeno, definida por geólogos russos. "A geologia, que nos seus aspectos de aplicação, esteve ligada à prospecção e exploração de recursos minerais e combustíveis fósseis para suprir a sociedade industrial, passa agora a ter que se preocupar também com os efeitos e os impactos comumente danosos dos seus usos sobre os ambientes naturais terrestres". "As mudanças químicas qualitativas e quantitativas, por conta desses efeitos e impactos podem ser comprovadas sobre os fenômenos geológicos e geodinâmicos externos, em escala global, pela exacerbação do "efeito estufa", pela depleção da camada de ozônio na estratosfera, pela ocorrência de chuvas ácidas, etc". Ensino da Geologia Ambiental e Campos de Atuação SITUAÇÃO NO BRASIL O tema Geologia Ambiental no Brasil tem tido um grande desenvolvimento e uma divulgação considerável, tanto no meio acadêmico como no meio profissional. Essa afirmação pode ser comprovada pelo crescimento de disciplinas que tratam o referido tema nos cursos de Geologia nas universidades brasileiras. Segundo SBG (1980), dentre os 19 cursos brasileiros deGraduação em Geologia em 1980, apenas em 2 havia o oferecimento da disciplina Geologia Ambiental. Atualmente (ainda de um total de 19 cursos) são 17 cursos que ministram a disciplina, seja como obrigatória ou optativa (Reis, Cerri & Rodrigues, 1999). Outro fator que indica esse crescimento é a consolidação da Geologia Ambiental na área profissional, sendo atualmente um importante campo de contratação de mão-de-obra técnica e especializada. Além disso, pode-se notar no país e no exterior, principalmente no Estados Unidos da América, a grande quantidade de livros-texto publicados recentemente, com o título de Geologia Ambiental. ÁREAS DE ATUAÇÃO Há áreas de atuação da Geologia Ambiental que apresentam uma maior quantidade de estudos e trabalhos. Como principais exemplos dessas áreas temos: Os estudos de impacto ambiental (EIA-RIMA, PRAD, RCA, PCA), sistemas de gestão ambiental, levantamento de passivos ambientais; Elaboração de cartas geotécnicas e outros instrumentos de apoio ao planejamento urbano e regional; Estudos dos processos de dinâmica interna (terremotos, vulcanismo, etc) e externa (escorregamentos, erosão, subsidências, assoreamento, inundações, entre outros); Recuperação de áreas degradadas, especialmente aquelas relacionadas à mineração. Segundo Suguio (1999) "o estudo das complexas interações físicas, químicas e biológicas dos ambientes naturais, que afetam ou são influenciados pelos processos físicos da Terra constitui um campo relativamente novo da Geologia Ambiental". Os estudos relacionados aos riscos geológicos, a disposição de resíduos e a contaminação do subsolo por poluentes (principalmente associada à postos de gasolina) são os campos de atuação profissional relacionados à Geologia Ambiental que mais se desenvolveram recentemente no Brasil. Essa afirmação pode ser constatada pela quantidade de trabalhos nas áreas em questão apresentados nos eventos técnicos-científicos, principalmente nos Congressos Brasileiros de Geologia de Engenharia. Com esse tema, terminamos a parte teórica do do módulo 1 (tópico Conceitos Básicos). LEITURAS RECOMENDADAS - MÓDULO 1 Abaixo é apresentada uma listagem de textos cuja leitura é recomendada para melhor entendimento dos temas tratados no módulo 1 (tópico Conceitos Básicos) do curso de Geologia Ambiental. Esses textos são de grande divulgação nas Geociências, podendo ser encontrados nas principais bibliotecas que contém temas geológicos. Os textos publicados pelo IPT e pela ABGE podem ser consultados e até adquiridos, dependendo da disponibilidade de exemplares, nas bibliotecas desses órgãos. Nas bibliotecas da USP-capital e da Unesp-Rio Claro também pode ser encontrada a maioria dos textos citados a seguir. Na próxima página são apresentados os exercícios do módulo 1. Recomenda-se que primeiro sejam lidos os textos indicados, para posteriormente fazer os exercícios. Boas Leituras !!!!!!!!!!!! CAPÍTULOS DE LIVROS: BITAR, O.Y. (Coord.). Curso de geologia aplicada ao meio ambiente. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE) e Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), 1995. Capítulo 2 "Geologia de Engenharia e Meio Ambiente", páginas 5 a 15. SUGUIO, K. Geologia do Quaternário e Mudanças Ambientais: passado + presente = futuro?. São Paulo: Paulo´s Comunicação e Artes Gráficas, 1999. Capítulo XIII "As Pesquisas Aplicadas do Quaternário", sub-capítulos 1 e 2, páginas 319 a 326. ARTIGO: SANTOS, A.R.; PRANDINI, F.L.; OLIVEIRA, A.M.S. . Limites ambientais do desenvolvimento: geociências aplicadas, uma abordagem tecnológica da biosfera. São Paulo: Artigo técnico da Associação Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE), 1990. 20p. EXERCÍCIOS - MÓDULO 1 Esses exercícios tem objetivo de fixar os conhecimentos apresentados no módulo 1 (tópico Conceitos Básicos) do curso de Geologia Ambiental. Bom trabalho !!!!!!!!!!! 1 - Após obter informações nas páginas do módulo Conceitos Básicos e por meio das leituras dos textos indicados, como você a definiria Geologia Ambiental ? 2 - Como você define Geologia de Engenharia e Geologia Ambiental ? Há diferenças e/ou semelhanças entre as duas áreas ? Explique. 3 - Quais são os objetivos principais da Geologia Ambiental ? 4 - O que você entende por meio ambiente ? Qual é a área de atuação da Geologia Ambiental nos estudos que envolvem o meio ambiente ? MÓDULO 2 Estamos iniciando o módulo 2 (tópico Interação Homem-Ambiente), que aborda Alguns Conceitos Geológicos e a Geodinâmica Interna. No final encontram-se as Leituras Recomendadas e os Exercícios Propostos. Bom Estudo !!!!!!!!! CONSIDERAÇÕES INICIAIS A história geológica mostra que a evolução da Terra é resultado das relações entre as forças da natureza, sejam elas destrutivas ou criativas, que se manifestam tanto na dinâmica interna (vulcões, terremotos, etc), como na dinâmica externa (erosão, sedimentação, etc) (Almeida & Ribeiro, 1998). As relações entre as forças da natureza produzem transformações que deixaram registros no decorrer da história terrestre, mostrando-nos que muitas das transformações que ocorrem atualmente, e que o Homem muitas vezes computa para si, como agente causador, já vem ocorrendo no decorrer da evolução do planeta (Sobreira & Castro, s.d.). Porém, é inquestionável que com o surgimento do Homem, principalmente com a constituição dos processos de civilização, e suas relações com o meio ambiente terrestre, os processos de transformações do planeta sofreram um incremento considerável nas suas velocidades e intensidades de ocorrência, além de interferências e mudanças nas suas dinâmicas. Neste contexto, alguns autores consideram o Homem como um "poderoso agente geológico" (Dott Jr. & Batten, 1988 apud Suguio, 1999), outros como "o mais novo e agressivo agente geológico" (Oliveira, 1990), ou seja, o Homem deve ser entendido no ambiente terrestre como mais um importante agente transformador da dinâmica do planeta, dentre outros agentes. Portanto, para entendermos melhor como o ser humano age sobre o ambiente terrestre, precisamos conhecer os principais processos geológicos e suas relações com a sociedade, o que será abordado de forma geral no tópico denominado Interação Homem-Ambiente, módulos 2 e 3. ALGUNS CONCEITOS GEOLÓGICOS TEMPO GEOLÓGICO O tempo geológico é uma escala obtida a partir da datação relativa das rochas, seja pela observação das marcas dos eventos nelas registrados, seja pela ordem de superposição das camadas sedimentares ou pelos fósseis que ela contêm, ou ainda pela datação absoluta das rochas, por meio do cálculo da taxa de desintegração de um isótopo radioativo. Pela datação radiométrica de rochas provenientes da Lua e de meteoritos obteve-se uma idade aproximada do planeta Terra em 4,5 bilhões de anos (Almeida & Ribeiro, 1998). A tabela a seguir (modificada de Almeida & Ribeiro, 1998; e de Leinz & Amaral, 1989) apresenta a escala de tempo geológico simplificada, dividida em eons, eras, períodos, épocas, além de algumas características. A divisão em épocas somente está representada na era Cenozóica devido sua maior importância para a Geologia Ambiental. EON ERA PERÍODO ÉPOCA TEMPO (milhões de ano) CARACTERÍSTICAS FANEROZÓICO Cenozóico Quaternário Holoceno 1,6 Homem. Glaciação no hemisfério norte Pleistoceno Terciário Plioceno 64,4 Mamíferos e fanerógamas Mioceno Oligoceno Eoceno PaleocenoMesozóico Cretáceo ........ 140 Répteis gigantescos e coníferas Jurássico ........ 205 Triássico ........ 250 Paleozóico Permiano ........ 290 Anfíbios e criptógamas Carbonífero ........ 355 Devoniano ........ 410 Peixes, vegetação nos continentes Siluriano ........ 438 Invertebrados e grande número de fósseis, vida aquática Ordoviciano ........ 510 Cambriano ........ 540(570) PROTEROZÓICO Neoproterozóico ........ ........ 1.000 Restos raros de bactérias, fungos, algas, esponjas, crutáceos e celenterados Mesoproterozóico ........ ........ 1.600 Evidências fossilíferas raras de bactérias e fungos (?) Paleoproterozóico ........ ........ 2.500 ARQUEANO ........ ........ 4.500 Associações de granito- greenstone, associações de alto grau metamórfico e associações de bacias cratônicas. Evidências da presença de vida (associações de microfósseis, certos compostos carbonosos e estruturas esferoidais) ALGUNS CONCEITOS GEOLÓGICOS ANTROPÓGENO ou PERÍODO ANTROPOGÊNICO Termo proposto por Pavlov em 1922, comumente usado na Rússia, em substituição ao termo Quaternário, para identificar o período geológico mais recente, marcado pela evolução do Homem, desde a família Hominidae até o moderno Homo sapiens (Gerasimov, 1979 apud Oliveira, 1995). QUINÁRIO ou TECNÓGENO Termo proposto por Ter-Stepanian, em 1988, para substituição da época Holoceno, sendo "período em que a atividade humana passa a ser qualitativamente diferenciada da atividade biológica na modelagem da Biosfera, desencadeando processos (tecnogênicos) cujas intensidades superam em muito os processos naturais". Esse período teria iniciado há 10.000 anos, correspondendo à revolução neolítica, isto é, quando o Homem conquista as primeiras técnicas de produção de alimentos, deixando sua fase de coletor, durante a qual não se destacava do conjunto de atividades biológicas nas suas relações com a natureza (Oliveira, 1995). DEPÓSITOS TECNOGÊNICOS Termo usado para representar depósitos formados como resultados da atividade humana (Gerasimov, 1982 apud Oliveira, 1995). Oliveira (1994) coloca que esse conceito abrange depósitos construídos (aterros de diversos tipos) e depósitos induzidos (corpos aluvionares resultantes de processos erosivos, desencadeados pelo uso do solo). Os depósitos tecnogênicos são exemplos bem marcantes da interferência do Homem nos processos naturais, correspondendo a registros do desenvolvimento humano no planeta, principalmente quando são formados depósitos contendo artefatos ou fragmentos que refletem os estágios desse desenvolvimento. Oliveira (1994) coloca que "o termo tecnogênico, além de traduzir fenômenos provocados pelo Homem, traz implícito a idéia de que tais fenômenos são qualitativa e quantitativamente diferentes ao longo da história evolutiva humana". Veja um exemplo desses depósitos, observando as conclusões de estudo realizado pelo Instituto de Pesquisa Tecnológicas (IPT) no Planalto Ocidental Paulista, (Clique aqui ). DEPÓSITOS TECNOGÊNICOS Os exemplos que veremos a seguir fazem parte dos trabalhos realizados pelo DAEE e IPT, no Programa "Orientações para o combate à erosão no Estado de São Paulo", desenvolvidos no Planalto Ocidental Paulista (Oliveira, 1995). Os depósitos tecnogênicos encontrados foram considerados como "resultantes da ocupação do solo que alterou, de forma drástica, o quadro de equilíbrio dinâmico dos processos até então atuantes na paisagem do Planalto Ocidental Paulista" (Oliveira, 1995). Foram elaboradas hipóteses para a formação e evolução de depósitos tecnogênicos relacionados ao uso urbano do solo no Planalto Ocidental Paulista, sendo esquematizadas em 3 fases, para o caso de assentamento urbano, reproduzidas e ilustradas a seguir (Oliveira, 1995): 1ª Fase: Cobertura vegetal original existente, ocorrência de erosão geológica natural, em taxas de equilíbrio dinâmico, como pode ser observado na figura a seguir. 2ª Fase: "O primeiro grande impacto da ocupação foi proporcionado pelo desmatamento realizado por extensas queimadas nas primeiras décadas deste século" (Oliveira, 1995); "A primeira e mais significativa alteração, conseqüência deste impacto, se deu no quadro hidrológico, ou seja, desequilíbrio do balanço hídrico, resultante da perda de um dos componentes fundamentais da paisagem: a cobertura vegetal" ; "Esta perda resultou na cessação imediata dos efeitos de interceptação, retenção e evapotranspiração proporcionada pelas partes aéreas das matas" ; "Em seguida, perdeu-se a camada superficial de detritos orgânicos, decompostos ou não, deixando o solo submetido ao impacto direto das chuvas e dos raios solares, incrementando o escoamento superficial" (Prandini et al, 1976 apud Oliveira, 1995); Esse incremento causou elevação da taxa de erosão (muito mais acelerada que as taxas de erosão natural); Posteriormente, com a construção de vias de penetração, ferrovias e dos primeiros núcleos urbanos ocorreu também elevação da taxa de erosão, dada pelo aumento do escoamento concentrado de água pluvial, já que a ocupação foi implantada em grande parte ao longo dos espigões, ou seja, próximo dos divisores de água; "O intenso processo erosivo que se instalou, responsável por grandes perdas de solos, resultando em sedimentos que, transportados para as drenagens, passaram a assorear antigas várzeas. Os episódios de chuvas mais intensos, combinados às condições propícias à erosão (solo descoberto, cultivo morro abaixo, etc) proporcionaram verdadeiras torrentes que arrastaram, além dos sedimentos, outros materiais. Entre um e outro episódio, os períodos foram marcados pela presença de sedimentos finos, correspondendo a escoamentos menos intensos"; "A sucessão destes episódios ao longo dos anos resultou na formação de depósitos tecnogênicos", como está ilustrado na figura a seguir. 3ª Fase: Em seguida, com o contínuo avanço da ocupação (calçamento de ruas, instalação de bueiros, etc), aumento do escoamento superficial e ação da água de subsuperfície ("piping"), os depósitos tecnogênicos passam a ser retrabalhados; Assim, os sedimentos produzidos a montante não são mais depositados nos locais onde foram formados os primeiros depósitos tecnogênicos mas, somados aos sedimentos dos próprios depósitos (retrabalhados), são transportados para jusante, para drenagens de segunda, terceira ordem, etc, formando novos depósitos tecnogênicos. A figura abaixo ilustra essa terceira fase. Oliveira (1994), discorrendo sobre mapeamentos geológicos convencionais, afirma que é provável que os depósitos tecnogênicos tenham sido, pelo menos em um primeiro momento, classificados como sedimentos terciários ou cenozóicos. Comentando esse fato, o autor citado descreve que a constatação da presença de artefatos humanos em sedimentos, denunciando forte componente artificial na sua origem, "tenham sido excluídos dos levantamentos voltados especificamente à caracterização de formações geológicas ou coberturas pedológicas, cujas idades não poderiam admitir vestígios da ordem de dezenas de anos". Nos trabalhos realizados pelo DAEE e IPT, no Projeto "Orientações para o combate à erosão no Estado de São Paulo", foram encontrados em geral depósitos tecnogênicos sobre solos hidromórficos, que representavam a antiga várzea. Essesdepósitos apresentavam cores claras, vermelhas e amarelas, sendo predominantemente arenosos e com estratificação plano-paralela, conferida pela intercalação de camadas arenosas e argilosas. Nessas camadas arenosas foram encontradas estratificações cruzadas e restos de artefatos de origem humana, tais como: pedaços centimétricos de tijolos, de telhas, de vidros, plásticos, etc (Oliveira, 1994). Como podemos concluir, os depósitos tecnogênicos revelam características de transporte e sedimentação iguais às encontradas nos depósitos formados exclusivamente por processos naturais, ou seja, a interferência humana altera e intensifica os processos naturais, porém, as leis que regem os processos de erosão, transporte e sedimentação de materiais se mantém as mesmas. Neste contexto, podemos concluir que em regiões urbanas (que apresentam processos de enchente, erosão e assoreamento constantes) temos grande possibilidade de encontrar depósitos tecnogênicos, com a presença de artefatos de origem humana. Porém, como afirma Oliveira (1994) não existe atualmente mapeamentos sistemáticos desses depósitos. Os eventos antropogênicos são associados ao período geológico de sua ocorrência, podendo ou não estar relacionados às atividades humanas. Os eventos que apresentam sua origem ligada à atividade humana são denominados de tecnogênicos. Portanto, todo evento tecnogênico (origem) seria antropogênico (período), sendo que o contrário não necessariamento é verdadeiro (Oliveira, 1995). Neste contexto, o termo tecnogênico é mais apropriado para referir-se a eventos relacionados às atividades humanas, devido associar-se à idéia de desenvolvimento da técnica, que é o aspecto que mais reflete o avanço do homem sobre a natureza, ou seja, o estágio evolutivo da técnica corresponde a formas e intensidades diferentes da ação do Homem no meio ambiente. Portanto, o termo tecnogênico traz implícito que os eventos provocados pelo Homem são qualitativa e quantitativamente diferentes ao longo da história do Homem (Oliveira, 1995). Oliveira (1995) coloca que atualmente não existem mais processos exclusivamente naturais na Biosfera, ou seja, "de acordo com as atuais formas de uso e ocupação do solo e seus impactos não será mais possível estudar os processos geológicos recentes sem considerar as profundas modificações que vêm sendo causadas pelo Homem" . Suguio (1999) coloca que "como um agente geológico muito ativo, o Homem tende a deixar com freqüência crescente vestígios de sua presença em sedimentos, na geomorfologia e nos ambientes em geral". Na tabela a seguir é apresentado a cronologia simplificada da cultura humana no mundo (Yamaguchi, 1978 apud Suguio, 1999). IDADES (anosAP) TEMPOS GEOLÓGICOS CULTURAS ESPÉCIES HUMANAS Quaternário Holoceno Neolítica Homo sapiens sapiens 10.000 Mesolítica Pleistoceno Superior 50.000 Paleolítica sup. 500.000 Paleolítica méd. Homo sapiens neanderthalensis 1.000.000 Médio Paleolítica inf. Homo erectus 1.800.000 Inferior Protopaleolítica Australopithecus Terciário GEODINÂMICA INTERNA Este capítulo revisa alguns tópicos principais da dinâmica interna do planeta Terra, objetivando mostrar que os processos endógenos modificam a superfície terrestre e interagem com o ser humano e com os processos de dinâmica externa, muitas vezes de forma prejudicial à sociedade, como ocorre em certos casos de terremotos, vulcanismos, entre outros. Para iniciarmos nossos estudos, vamos primeiramente revisar as divisões internas do globo terrestre. DIVISÃO INTERNA DA TERRA O planeta Terra apresenta forma aproximada de uma esfera, tendo cerca 6.370 km de raio na linha do Equador. Seu interior é dividido em esferas concêntricas, que possuem características de composição e parâmetros físicos diferentes (Almeida & Ribeiro, 1998). Essas esferas são separadas por descontinuidades, identificadas pela análise da propagação das ondas sísmicas naturais e artificiais, principalmente das ondas sísmicas primárias (P), ou de compressão, que se propagam tanto nos meios sólidos, como nos líquidos, e das ondas sísmicas secundárias (S), ou transversais, que se propagam somente nos meios sólidos. Portanto, a partir dos estudos das ondas sísmicas pôde-se estabelecer as seguintes divisões (Almeida & Ribeiro, 1998). LITOSFERA: zona constituída na sua porção inferior por material mantélico e na superior pela crosta. Sua ductilidade aumenta com a profundidade, se deformando menos que Astenosfera. ASTENOSFERA: zona situada abaixo da litosfera, constituindo a parte do manto que se apresenta mais dúctil, possuindo baixa velocidade sísmica. As profundidades limites não são bem definidas, mas estão entre 60-70 até 200kms (sob os oceanos) e de 80-120 a 300kms (sob os continentes). DESCONTINUIDADE DE MOHOROVICIC ou MOHO: denominação para descontinuidade que separa a crosta do manto, estando entre 30 a 40 kms da superfície dos continentes, chegando há 70 kms em algumas cadeias de montanhas. DESCONTINUIDADE DE GUTENBERG-WIECHERT: denominação para a descontinuidade que separa o núcleo externo líquido do manto sólido. A figura a seguir ilustra as divisões do planeta Terra (modificado de Almeida & Ribeiro, 1998). GEODINÂMICA INTERNA PLACAS TECTÔNICAS Uma parte importante da geodinâmica interna trata dos aspectos relacionados à deriva dos continentes e à expansão do assoalho oceânico. A teoria mais aceita atualmente e que aborda esses temas é a Teoria da Tectônica das Placas. A Teoria da Tectônica das Placas foi estabelecida a partir de 1967/1968, e abrange um grupo de conceitos para explicar as complexidades da crosta terrestre através das interações de placas litosféricas em movimento (Loczy & Ladeira, 1981). As porções sólidas da crosta terrestre e do manto superior (litosfera) são formadas por grandes placas litosféricas mais ou menos rígidas (incluindo tanto a crosta continental quanto a oceânica), que se movem relativamente entre si sobre a astenosfera (menos viscosa). Essas placas são delimitadas entre si por: dorsais meso-oceânicas, falhas transformantes, trincheiras oceânicas e cinturões orogênicos de montanhas (Loczy & Ladeira, 1981). A figura a seguir apresenta as principais placas tectônicas, mostrando os locais de subducção e as dorsais, além do movimento relativo das mesmas (modificada de Montgomery, 1992; organizada por Fábio Reis). A figura a seguir ilustra a topografia dos continentes e do fundo oceânico, pode-se observar as principais estruturas do assoalho oceânico (Murk, Skinner & Porter, 1996). GEODINÂMICA INTERNA MOVIMENTAÇÃO DAS PLACAS TECTÔNICAS Segundo Leinz & Amaral (1989), a dinâmica interna é estudada sob dois aspectos: o magmático e o tectônico. O primeiro tratando o magma em termos químicos, físicos, físico-químicos e do seu movimento no interior e exterior da crosta sólida, além das relações com as rochas adjacentes a ele. Já a tectônica aborda as conseqüências dos diversos tipos de esforços internos que deixam marcas e feições reconhecíveis nas rochas da superfície terrestre, ou seja, dobras, falhas, diáclases (fraturas), entre outras. Neste contexto, os processos de dinâmica interna originam novos relevos e depressões, com a formação de cadeias orogênicas, planaltos, fossas tectônicas e cadeias vulcânicas, ou seja modificaram e modificam continuamente as paisagens do globo terrestre (Almeida & Ribeiro, 1998). Essas modificações se dão principalmente pela movimentação das placas da litosfera, impulsionadas pelaatuação de forças das células de convecção provenientes do manto, que transportam material dúctil do mesmo para zonas litosféricas. Esse material rompe a litosfera e extravasa pelas dorsais oceânicas, empurrando as rochas já existentes e movimentando a litosfera para lados opostos (Almeida & Ribeiro, 1998). Existem 3 tipos de bordas de placas tectônicas, que são as seguintes (Keller, 2000): Borda Divergente: localizam-se em geral nas dorsais meso-oceânicas, sendo caracterizadas pela movimentação das placas em direções opostas, devido à formação de novas rochas litosféricas que empurram as antigas, em processo denominado de expansão do assoalho oceânico. Borda Convergente: ocorre quando existe a colisão de placas. Se a colisão for entre uma placa oceânica e uma continental, a oceânica (devido a sua maior densidade) afunda sob a continental, ocorrendo em geral nas zonas de subducção, com formação de cadeias de montanhas (Cadeia do Andes, Alpes, etc). Quando há a colisão de duas placas continentais, a subducção é mais difícil de acontecer devido a densidade das placas serem semelhantes, portanto neste caso temos a colisão continental, formando também grandes sistemas de cadeias de montanhas (Cadeia do Himalaia, entre outras). Borda Transformante: ocorre quando duas porções em uma mesma placa movimentam-se com velocidades diferentes, formando uma falha transfomante. Esse tipo de borda é mais comum nas placas oceânicas, porém existem algumas em placas continentais, sendo a mais conhecida a existente ao longo da Falha de San Andreas, na California. A figura a seguir ilustra a formação de rochas litosféricas nas cadeias meso- oceânicas, a movimentação das placas tectônicas e as zonas de subducção (modificado de Montgomery, 1992; organizada por Fábio Reis). GEODINÂMICA INTERNA TERREMOTOS Terremotos são eventos de curta duração que geralmente ocorrem sem aviso prévio, sendo capazes de ocasionar em minutos, mais danos e perdas de vidas humanas do que qualquer outro evento catastrófico (Lundgren, 1999). Segundo Lundgren (1999) "os terremotos são gerados pela liberação de energia elástica armazenada em um volume de rocha. Essa liberação de energia origina-se no instante em que maciços rochosos adjacentes movem-se repentinamente um em relação ao outro, ao longo de uma superfície de ruptura denominada de falha". O mesmo autor destaca ainda, que o movimento ao longo de uma falha ocorre quando as forças de tensão (incidentes sobre e paralelamente ao plano de falha) excedem as forças de resistências. Como podemos notar nas fotos a seguir (retiradas após o terremoto ocorrido na região da cidade de São Francisco, em 18 de abril de 1906, onde morreram milhares de pessoas), essa movimentação entre os maciços rochosos descrita anteriormente pode ser identificada na superfície pela presença de fendas no terreno ou por deslocamento de objetos (desalinhamento), tais como cercas, estradas de ferro, árvores, entre outros (www.eas.slu.edu, 2000). Todos os anos muitas centenas de milhares de terremotos ocorrem pelo mundo, porém somente um ou dois são fortes demais ou perto demais de grandes centros urbanos para causar perdas de vidas humanas (Murk, Skinner & Porter, 1996). Mesmo com essa baixa incidência de terremotos perto de grandes concentrações humanas, em relação ao total das ocorrências de terremotos por ano, Lundgren (1999) coloca que devido ao seu poder altamente destrutivo, substanciais esforços vêm sendo realizados para o desenvolvimento de métodos de predição de terremotos, porém sem grandes sucessos. Em complemento a esses esforços, várias iniciativas vêm sendo atualmente colocadas em prática, como o desenvolvimento de novos códigos de construção e planos de emergência, com a finalidade de diminuir as perdas econômicas e mortes associadas à terremotos. A tabela a seguir apresenta os terremotos que ocorreram nos últimos 800 anos e que causaram 50.000 mortes ou mais (Murk, Skinner & Porter, 1996). LOCAL ANO ESTIMATIVA DO NÚMERO DE MORTES Sicília, Turquia 1.268 60.000 Chihli, China 1.290 100.000 Nápoles, Itália 1.456 60.000 Shaanxi, China 1.556 830.000 Shemaka, USSR 1.667 80.000 Nápoles, Itália 1.693 93.000 Catalina, Itália 1.693 60.000 Beijing, China 1.731 100.000 Calcutá, Índia 1.737 300.000 Lisboa, Portugal 1.755 60.000 Calabria, Itália 1.783 50.000 Messina, Itália 1.908 160.000 Gansu, China 1.920 180.000 Tóquio e Yokohama, Japão 1.923 143.000 Gansu, China 1.932 70.000 Quetta, Pasquitão 1.935 60.000 T'ang Shan, China 1.976 240.000 Iran 1.990 52.000 Como podemos observar na tabela, somente na China nos últimos 800 anos morreram no mínimo 1,52 milhão de pessoas devido a ocorrência de terremotos. Já na Itália só considerando os terremotos descritos anteriormente, ocorreram 430.000 mortes. Em 1989, o Comitê para Pesquisa de Desastres do Conselho de Ciência do Japão apresentou uma estimativa de cerca de 2,07 milhões de mortes causados por terremotos no século XX (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). As fotos a seguir mostram algumas conseqüências do terremoto que atingiu as cidades de Tóquio e Yokohama no Japão em 1 de setembro de 1923, onde cerca 100.000 pessoas morreram e mais 40.000 desapareceram. Como conseqüência do terremoto, um incêndio de grandes proporções destruiu o distrito industrial de Kyohash (www.eas.slu.edu, 2000). Incêndio no Departamento de Polícia, Distrito de Kyohash. Incêndio perto da ponte Yamashita, Distrito de Kyohash. Estação de trem Shimbashi, antes e depois do terremoto. Como vimos, os terremotos muitas vezes desencadeiam outros eventos catastróficos, tais como: movimentação do solo devido ao movimento das ondas sísmicas; fissuras e rupturas no terreno; incêndios; escorregamentos; liquefação do solo; tsunamis; mudanças no nível do terreno afetando muitas vezes grandes áreas; enchentes; entre outros (Murk, Skinner & Porter, 1996). As fotos a seguir ilustram alguns eventos catastróficos desencadeados por terremotos (Murk, Skinner & Porter, 1996). Liquefação de camadas de argila, como resultado do terremoto de 27 de março de 1964, no Alasca. Enchente ocasionada pela subsidência do terreno, como conseqüência do terremoto de 27 de março de 1964, no Alasca. Incêndio causado pelo rompimento de dutos de gás, como resultado do terremoto em Loma Prieta, São Francisco, em 1989. Contudo, Murk, Skinner & Porter (1996) destacam que os terremotos não são de todo ruins para o Homem, pois, eles nos ajudam a entender melhor o interior do planeta, através do estudo das ondas sísmicas, chegando a afirmar que "as vibrações dos terremotos são equivalentes aos raios-x, que os médicos utilizam para estudar o interior do corpo humano". GEODINÂMICA INTERNA VULCÕES Segundo Murk, Skinner & Porter (1996) o termo vulcão tem origem no deus Romano do fogo chamado de Vulcan. Os autores citados colocam que os vulcões podem ser entendidos como estruturas na crosta terrestre por onde são expelidos magma, fragmentos de rocha sólida e gases. Murk, Skinner & Porter (1996) afirmam ainda que é impossível elaborar uma classificação exata sobre erupções vulcânicas, pois, os tipos de atividade e a natureza dos materiais expelidos mudam ao longo dos eventos vulcânicos, as vezes de forma gradual (algumas semanas, meses ou anos), ou de maneira abrupta (de um dia para outro, ou na hora seguinte). Neste contexto, os estudos geológicos sobre vulcões tem sido realizados através da análise dos processos de diferentes erupções vulcânicas,pois, cada vulcão apresenta histórias e modo de funcionamento distintos (Lundgren 1999). Entretanto, é possível classificar erupções vulcânicas com base no estilo de erupção, nos tipos de materiais expelidos e pelas formas dos edifícios vulcânicos (Murk, Skinner & Porter, 1996). Lundgren (1999) afirma que existe uma relação muito estreita entre as placas tectônicas e os diferentes tipos de vulcões. Murk, Skinner & Porter (1996) destacam que a compreensão dos processos vulcânicos, no contexto das placas tectônicas, é importante não somente para melhorar nosso conhecimento científico sobre esse processos, como também para desenvolver nossa capacidade em determinar acidentes associados à vulcões e predizer futuras erupções. O círculo de vulcões que circundam o Oceano Pacífico formam o denominado Cinturão de Fogo (Ring of Fire), sendo exatamente paralelo as margens de subducção da Placa do Pacífico. Nesse cinturão localizam-se os mais ativos e explosivos vulcões do mundo, incluindo o Monte Pinatubo (Filipinas), o Monte Unzen e o Monte Fuji (Japão), o Krakatau e o Tambora (Indonésia) e o Monte Spurr (Alasca) (Murk, Skinner & Porter, 1996). A figura a seguir ilustra as principais regiões do mundo que apresentam atividades vulcânicas, mostrando o Cinturão de Fogo em torno da Placa do Pacífico (modificado de Montgomery, 1992; organizada por Fábio Reis). Técnicas de sensoriamento remoto vem sendo utilizadas para detectar súbitas mudanças de temperatura nas regiões próximas de vulcões ativos. A figura ao lado ilustra a Baia de Nápoles, na Itália, onde pode ser observado na sua porção centro-direita o Vulcão Vesúvio. Trata-se de uma imagem de satélite em falsa cor (infra- vermelho), na qual as porções de coloração vermelha nas encostas do vulcão representam lavas expelidas pelo mesmo há 300 anos, constituindo rochas pouco intemperizadas. Já as cores amarelas e alaranjadas indicam lavas antigas e cinzas vulcânicas que soterraram a cidade romana de Pompéia, em 79 D.C (Murk, Skinner & Porter, 1996). LEITURAS RECOMENDADAS - MÓDULO 2 A seguir é apresentada uma listagem de textos cuja leitura é recomendada para melhor entendimento dos temas tratados no módulo 2 (tópico Interação Homem-Ambiente) do Curso de Geologia Ambiental. Esses textos são de grande divulgação nas Geociências, podendo ser encontrados nas principais bibliotecas que contém temas geológicos. Os textos publicados pelo IPT e pela ABGE podem ser consultados e até adquiridos nas bibliotecas desses órgãos, dependendo da disponibilidade de exemplares. Nas bibliotecas da USP-capital e da Unesp-Rio Claro também pode ser encontrada a maioria dos textos citados a seguir. Na próxima página são apresentados os exercícios propostos do módulo 2. Recomenda-se que primeiro sejam lidos os textos indicados, para posteriormente fazer os exercícios. Boas Leituras !!!!!!!!!!!! OLIVEIRA, A.M.S. & BRITO, S.N.A (Eds.). Geologia de Engenharia. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE), 1998. Capítulo 01 "A Terra em Transformação", páginas 07 a 13. SUGUIO, K. Geologia do Quaternário e Mudanças Ambientais: passado + presente = futuro?. São Paulo: Paulo´s Comunicação e Artes Gráficas, 1999. Capítulo XIII "As Pesquisas Aplicadas do Quaternário", sub-capítulos 3, páginas 326 a 341. LEINZ, V. & AMARAL, S.E. Geologia Geral. 11ª ed. São Paulo: Editora Nacional, 1989. Capítulo I "A Terra em Conjunto e a Litosfera", páginas 11 a 31. Capítulo XI "Vulcanismo", páginas 251 a 291. Capítulo XIII "Terremotos", páginas 305 a 333. Capítulo XVI "A Origem das Montanhas e Teorias Geotectônicas", páginas 367 a 393. KELLER, E.A. Environmental geology. 8ª ed. Upper Saddle River: Prentice-Hall, Inc, 2000. 562p. Capítulo 02 "Earth Materials and Processes", páginas 24 a 55. Capítulo 07 "Earthquakes and Related Phenomena", páginas 161 a 204. Capítulo 08 "Volcanic Activity", páginas 205 a 231. EXERCÍCIOS - MÓDULO 2 Esses exercícios tem o objetivo de fixar os conhecimentos apresentados no módulo 2 (tópicos Interação Homem-Ambiente) do Curso de Geologia Ambiental. 1) O que você entende pelos seguintes termos: Antropógeno/Período Antropogênico ? Depósitos Tecnogênicos ? Quinário/Tecnógeno ? 2) Descreva como podem ser formados os depósitos tecnogênicos. 3) Explique com suas palavras a Teoria da Tectônica das Placas. 4) O que você entende por borda divergente, convergente e transformante ? 5) Existe alguma relação entre a ocorência de terremotos e a formação de vulcões ? Explique sua resposta. MÓDULO 3 Estamos iniciando o módulo 3 (tópico Interação Homem-Ambiente), que aborda assuntos da Geodinâmica Externa (erosão, movimentos de massa e blocos, assoreamento, inundação, subsidências/colapsos e processos costeiros) e das Conseqüências Negativas ocasionadas por acidentes geológicos. No final encontram-se as Leituras Recomendadas e os Exercícios Propostos. Bom Estudo !!!!!!!!! GEODINÂMICA EXTERNA CONCEITOS BÁSICOS A seguir são apresentados alguns conceitos fundamentais relacionados à geodinâmica externa, que serão citados ao longo do curso. HIDROSFERA: camada descontínua de água que se encontra na superfície da crosta no estado líquido ou sólido, ocorrendo em bacias e cadeias oceânicas, plataformas e taludes continentais, além de ocorrer na forma de geleiras continentais e de montanhas, em rios, lagos e preenchendo fendas e poros dos solos e das rochas (Almeida & Ribeiro, 1998). ATMOSFERA: camada contínua que envolve o globo terrestre, formada por gases e vapor d´água. Sua principal divisão é denominada de troposfera, sendo onde se realizam os processos atmosféricos mais importantes para a dinâmica externa. A troposfera está a 9 kms de altitude nos pólos e 18 kms do Equador, compondo 95% da massa da atmosfera (Almeida & Ribeiro, 1998). BIOSFERA: porção do planeta onde se desenvolve a vida, compreendendo cerca de 5 kms da troposfera, a hidrosfera até grandes profundidades oceânicas e uma fina camada superficial da crosta (Almeida & Ribeiro, 1998). INTEMPERISMO: alteração física e/ou química das rochas, que em geral, é acompanhada pelo transporte e sedimentação dos materiais intemperizados (Salomão & Antunes, 1998). PROCESSO: em geral conceituado como resultante da ação de um determinado tipo de energia sobre algum componente material. Em Geomorfologia, segundo Embleton e Thornes (1979) apud Infanti Jr. & Fornasari Filho (1998), é definido como ações dinâmicas ou eventos que envolvem a aplicação de forças sobre certo gradiente, sendo provocadas por agentes como: chuva, vento, ondas, marés, rios, gelo, etc. TEMPO: seqüência cumulativa de eventos, medida em incrementos iguais, através de instrumentos ou manifestação de fenômenos naturais, movendo-se somente em uma direção, o que implica na não reversibilidade dos eventos (Infanti Jr. & Fornasari Filho, 1998). TAXA: indica a intensidade com que ocorrem mudanças de um certo parâmetro em um determinado intervalo de tempo, sendo que se deve levar em consideração se o processo estudado é contínuo ou discreto, ou seja, um processo contínuo é aquele que sempre é ativo mesmo quando observado em intervalos de tempos muito pequenos, em relação ao tempo total de interesse; já no processo discreto há uma interrupção da atividade (Infanti Jr. & Fornasari Filho, 1998). INCLINAÇÃO: ângulo formadoentre um plano inclinado e a horizontal, medido a partir da base. Já a declividade é o ângulo de inclinação expresso em porcentagem, a partir da relação entre o desnível vertical e o comprimento na horizontal. EQUILÍBRIO ESTÁTICO: situação na qual a variável não se altera ou quando as modificações estão exatamente balanceadas (entradas - saídas = zero) (Infanti Jr. & Fornasari Filho, 1998). EQUILÍBRIO DINÂMICO: situação na qual ocorre uma mudança uniforme ao longo do tempo (entradas - saídas = constante) (Infanti Jr. &Fornasari Filho, 1998). GEODINÂMICA EXTERNA PROCESSOS DE DINÂMICA SUPERFICIAL Nas próximas páginas veremos os principais processos de dinâmica superficial, com ênfase aos que mais ocorrem no Brasil, que são: erosão, movimentos gravitacionais de massa (rastejos, escorregamentos, movimentos de blocos e corridas), assoreamento, inundação e subsidências/colapsos. Também destacamos alguns processos relacionados aos ambientes costeiros. EROSÃO IPT (1986) apud Salomão & Iwasa (1995), define erosão como a "desagregação e remoção de partículas do solo e/ou fragmentos e partículas das rochas, devido a ação combinada da gravidade com a água, vento, gelo e organismos (plantas e animais)". Os processos erosivos podem ser divididos em 2 grupos principais (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999): EROSÃO NATURAL, GEOLÓGICA ou NORMAL: processo natural de denudação e evolução da superfície dos terrenos, desenvolvendo-se de forma lenta e contínua, de acordo com as condições de equilíbrio de formação do solo. EROSÃO ACELERADA ou ANTRÓPICA: processo induzido pela intervenção humana, altamente destrutivo, desenvolvendo-se rapidamente, sendo sua intensidade superior à formação do solo, não permitindo, desta forma, sua recuperação natural. Considerando as atuais condições climáticas do Brasil, os processos erosivos também podem ser divididos em 3 diferentes grupos (Infanti Jr & Fornasari Filho 1998): Erosão Hídrica: processo erosivo geralmente envolvendo o solo, deflagrado pela ação de chuvas, compreendendo as seguintes etapas: impacto da chuva, provocando desagregação das partículas; remoção e transporte pelo escoamento superficial; e deposição do material formando depósitos de assoreamento. Apresenta 2 tipos de processos (clique nas palavras sublinhadas para obter maiores informações): Laminar (em lençol ou superficial): processo de remoção de uma delgada e uniforme camada do solo superficial, provocada por fluxo hídrico não concentrado. Linear: decorrente da ação do escoamento hídrico superficial concentrado, desenvolvendo-se em três tipos diferentes: Sulcos, Ravinas e Boçorocas. Erosão Eólica: consiste na ação combinada do vento e gravidade na desagregação e remoção de partículas de solo e rocha, ou seja, o processo ocorre pelo impacto das partículas sólidas carregadas pelo vento desgastando outros materiais e/ou pelo transporte de partículas desagregadas. Erosão de Leitos Rochosos: consiste na remoção de blocos rochosos pelas flutuações de pressões durante a dissipação de energia das quedas d´água, em cachoeiras, corredeiras e falésias. GEODINÂMICA EXTERNA PROCESSOS DE DINÂMICA SUPERFICIAL MOVIMENTOS DE MASSA Movimentos de massa ocorrem basicamente quando as forças de tração, dadas pela gravidade atuando na declividade do terreno, superam as forças de resistências, principalmente as forças de atrito. A principal força de tração que causa movimentos de massas é a força de cisalhamento, quando esta supera o atrito, ocorre o movimento (Montgomery, 1992). Os principais movimentos de massa existentes no Brasil são: rastejos, escorregamentos, movimento de blocos e corridas. Os referidos tipos de movimentos são definidos a seguir segundo Infanti Jr & Fornasari Filho (1998). OBS: clique nas palavras sublinhadas para obter maiores informações. RASTEJOS (Creep): movimento descendente, lento e contínuo da massa de solo de um talude, caracterizando uma deformação plástica, sem geometria e superfície de ruptura definidas. Ocorrem geralmente em horizontes superficiais de solo e de transição solo/rocha, como também em rochas alteradas e fraturadas. ESCORREGAMENTOS (Slides): movimento rápido de massas do solo e/ou rocha, com volume bem definido, sendo que o centro de gravidade do material se desloca para baixo e para fora do talude, seja ele natural, de corte ou aterro. Esse processo está associado a ruptura de cisalhamento, devido ao aumento das forças de tensões ou a queda de resistência, em períodos relativamente curtos, podendo ser classificados de acordo com sua geometria e a natureza do material, da seguinte forma (clique nas palavras sublinhadas para obter maiores informações): Escorregamentos Planares (Translacionais): em maciços rochosos o movimento é condicionado por estruturas geológicas planares, tais como: xistosidade, fraturamento, foliação, etc. Nas encostas serranas brasileiras são comuns escorregamentos planares de solo, com ruptura podendo ocorrer no contato com a rocha subjacente. Escorregamentos Circulares (Rotacionais): apresenta superfície de deslizamento encurvada, correspondendo a movimento rotacional, segundo um eixo. Ocorre geralmente em aterros, pacotes de solo ou depósitos mais espessos, rochas sedimentares ou cristalinas intensamente fraturadas. Escorregamentos em cunha: movimento ao longo de um eixo formado pela intersecção de estruturas planares em maciços rochosos, que desloca o material na forma de um prisma. São comuns em taludes de corte ou encostas que sofreram algum tipo de desconfinamento, natural ou antrópico. MOVIMENTO DE BLOCOS: deslocamentos, por gravidade, de blocos de rocha, sendo divididos em 4 tipos básicos (clique nas palavras sublinhadas para obter maiores informações): Queda de Blocos: blocos de rochas que se desprendem do maciço e se deslocam em queda livre encosta abaixo, podendo ocorrer em volumes e litologias diversas. Tombamento de Blocos: movimento de rotação de blocos rochosos, condicionado por estruturas geológicas no maciço rochoso sub-verticais. Rolamento de Blocos: movimento de blocos rochosos ao longo de encostas, que ocorre geralmente pela perda de apoio (descalçamento). Desplacamento: movimento em queda livre ou por deslizamento de blocos rochosos, ao longo de superfícies estruturais (xistosidade, acamamento), que ocorre devido às variações térmicas ou por alívio de pressão. CORRIDAS (Flow): movimentos gravitacionais na forma de escoamento rápido, envolvendo grandes volumes de materiais. Caracterizados pelas dinâmicas da mecânica dos sólidos e dos fluidos, pelo volume de material envolvido e pelo extenso raio de alcance que possuem, chegando até alguns quilômetros, apresentando alto potencial destrutivo. Os mecanismos de geração de corridas de massa podem ser classificados quanto a origem da seguinte forma: Primária: corresponde as corridas de massa envolvendo somente os materiais provenientes das encostas. Secundária: corridas de massa nas drenagens principais, formadas pela remobilização de detritos acumulados no leito e por barramentos naturais, envolvendo ainda o material de escorregamentos das encostas e grandes volumes de água das cheias das drenagens. Considerando as características do material mobilizado, as corridas podem ser classificadas em 3 tipos básicos: Corrida de Terra (earth flow): fluxo de solo com baixa quantidade de água, apresentando baixa velocidade relativa. Corrida de Lama (mud flow): fluxo de solo com alto teor de água, apresentandomédia velocidade relativa e com alto poder destrutivo. Corrida de Detritos (debris flow): material predominantemente grosseiro, constituído por blocos de rocha de vários tamanhos, apresentando um maior poder destrutivo. GEODINÂMICA EXTERNA PROCESSOS DE DINÂMICA SUPERFICIAL ASSOREAMENTO Assoreamento pode ser conceituado da seguinte forma: "processos de acumulação de partículas sólidas (sedimentos) em meio aquoso ou aéreo, ocorrendo quando a força do agente transportador natural (curso d´água, vento) é sobrepujada pela força da gravidade ou quando a supersaturação das águas ou ar permite a deposição de partículas sólidas" (Infanti Jr & Fornasari Filho, 1998). Os sedimentos podem ser transportados em suspensão (partículas mais finas), por tração/rolamento (partículas mais pesadas) ou saltação (partículas intermediárias), isso para uma mesma velocidade. A deposição ocorre quando a energia de fluxo não suporta mais transportar o sedimento, partícula ou fragmento de rocha. A atuação antrópica vem intensificando e acelerando os processos de assoreamento, não só pela modificação da velocidade dos cursos d´água devido à implantação de barramentos, como também pelo aumento da erosão hídrica, em conseqüência de práticas agrícolas inadequadas, de obras de infra- estrutura insuficientes, entre outros aspectos (Infanti Jr & Fornasari Filho, 1998). A foto a seguir ilustra uma situação ocorrida em município do interior paulista, em que o processo de assoreamento soterrou parcialmente uma casa, em curto período de tempo (alguns dias) (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). Destaca-se que, em geral, o assoreamento de uma determinada área se dá gradativamente. O processo de assoreamento é cada vez mais comum no Brasil, afetando corpos d´água, devido principalmente, a intensificação dos processos de erosão, pela ação antrópica. As fotos a seguir ilustram o assoreamento ocorrido no mesmo local da foto anterior (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). ANTES DEPOIS Os processos de assoreamento acarretam nos seguintes problemas (Oliveira, 1995): perda de volume de reservatório; redução da profundidade de canais; perda de eficiência de obras hidráulicas; produção de cheias; deterioração da qualidade da água; alteração e morte da vida aquática; prejuízos ao lazer. Segundo Infanti Jr & Fornasari Filho (1998) existem duas situações típicas de abordagem de assoreamento, em: Regiões de Solos Arenosos Finos: processos em regiões que apresentam solos arenosos finos, podemos citar a região noroeste do Paraná (cidade de Caiuá) e Oeste Paulista (cidades de Presidente Prudente, Bauru, Marília, São José do Rio Preto, entre outras). Assoreamento de Reservatórios: umas das causas de assoreamento associado a obras de reservatórios é a modificação do perfil de equilíbrio do rio, ou seja, a alteração na forma do canal e na capacidade de transporte de sólidos, devido à elevação do nível de base a montante da barragem. Isto ocasiona a redução do tempo de vida útil do mesmo. GEODINÂMICA EXTERNA PROCESSOS DE DINÂMICA SUPERFICIAL INUNDAÇÃO A inundação constitui-se em um processo de extravasamento das águas de um curso d´água para áreas marginais, ou seja, ocorre quando o fluxo d´água é superior à capacidade de descarga do canal. Já a enchente refere-se ao acréscimo na descarga d´água por um determinado período (Infanti Jr & Fornasari Filho, 1998). Um dos fatores que mais interferem na ocorrência de inundação é a quantidade e o tipo de vegetação existente na bacia de captação da drenagem. A vegetação apresenta o caráter de facilitar a infiltração das águas pluviais para o solo e diminuir a velocidade de escoamento superficial, reduzindo a quantidade de água no canal em um mesmo momento, e por conseqüência, diminuindo a possibilidade de ocorrência da inundação. Já a interferência antrópica através de obras que impermeabilização do solo e aumento da velocidade de escoamento, contribui para a ocorrência cada vez mais intensa de inundações (Infanti Jr & Fornasari Filho, 1998). Para entendermos melhor o fenômeno das inundações é necessário conhecer a dinâmica fluvial. Neste contexto, são apresentadas algumas definições (Tricart, 1966 apud Infanti Jr & Fornasari Filho, 1998): CHEIA: constitui as maiores vazões diárias ocorridas em cada ano, sem levar em consideração se causaram ou não inundação. LEITO MENOR: leito definido pelos diques marginais, sendo que o escoamento de água é constante, impedindo o crescimento de vegetação. LEITO DE VAZANTE: está encaixado no leito menor, acompanhando a linha de maior profundidade do leito (talvegue), sendo responsável pelo escoamento das águas na época de estiagem. LEITO MAIOR: corresponde ao leito menor mais a planície de inundação, sendo ocupado nas épocas de inundações. DIQUES MARGINAIS: constituem depósitos de crista baixas e alongadas acumulados ao longo das margens dos rios (Mendes, 1984). TERRAÇO: superfície horizontal ou levemente inclinada limitada por declives no mesmo sentido, constituindo patamar de depósito sedimentar, modelado pela erosão fluvial, marinha ou lacustre (Guerra, 1975). A figura a seguir ilustra as formas fluviais descritas. Um outro conceito fundamental em estudos de inundação é o balanço hídrico. Tal conceito corresponde à análise comparativa entre as quantidades de águas que entram (precipitação) e saem (escoamento superficial, infiltração e evapotranspiração) do sistema escolhido (bacia ou micro-bacia hidrográfica), levando-se em conta as variações das reservas hídricas superficiais e subterrâneas, durante um determinado período de tempo, sendo usado freqüentemente o anual (Jorge & Uehara, 1998). O termo vazão também é bastante usado nos estudo de inundação, sendo definido por Jorge & Uehara (1998) como "o volume de água escoado na unidade de tempo, em uma determinada seção do curso d´água, geralmente expressa em metros cúbicos por segundo (m³/s) ou em litros por segundo (l/s)". A seguir podemos observar algumas fotos de inundações no Brasil, causando problemas sociais e econômicos (Proin/Capes & Unesp/IGCE, 1999). GEODINÂMICA EXTERNA PROCESSOS DE DINÂMICA SUPERFICIAL SUBSIDÊNCIAS E COLAPSOS O processo de subsidência corresponde ao movimento, relativamente lento, de afundamento de terrenos, devido à deformação ou deslocamento de direção, essencialmente, vertical descendente. O colapso apresenta a mesma definição, porém apresenta-se como um movimento brusco do terreno (Infanti Jr & Fornasari Filho 1998). Os colapsos de terrenos são considerados os principais causadores de acidentes sérios em regiões cársticas, ocasionando mortes até pelo desaparecimento súbito de pessoas tragadas pelo afundamento. Porém, a subsidência também causa prejuízos econômicos e mortes pelo desmoronamento total ou parcial de construções (Nakazawa, Prandini & Diniz, 1995). Os processos de subsidência podem ser divididos em 2 tipos, considerando suas causas, que são (Infanti Jr & Fornasari Filho 1998): PROCESSOS NATURAIS: são causados principalmente pela dissolução de rochas (carstificação) como calcários, dolomitos, gipsita e sal; pela acomodação de camadas no substrato, devido ao seu peso ou a deslocamentos segundo planos de falhas. PROCESSOS ACELERADOS POR AÇÃO ANTRÓPICA: são ocasionados pelo bombeamento de águas subterrâneas, por recalques por acréscimo de peso devido a obras e estruturas e por galerias de mineração subterrâneas, principalmente em minas
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