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X SIMPÓSIO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA FÍSICA APLICADA


INTEMPERISMO EM ROCHAS ORNAMENTAIS DA FORTALEZA DE SANTA CRUZ – NITERÓI (RJ): PROCESSOS EM UM AMBIENTE COSTEIRO URBANO POLUÍDO.



André Luiz Carvalho da Silva – FFP-UERJ (1),
 Maria Augusta Martins da Silva – Geologia – UFF (2)
Cristiane Ferreira da Silva – Geografia – UFF (2)



(1) Departamento de Geografia – FFP-UERJ
(2) Departamento de Geologia – UFF



Palavras-chave: intemperismo, rochas ornamentais e herança cultural.
Eixo 3: Aplicação da Geografia Física à Pesquisa
Sub-eixo 3.4: Aplicações temáticas em estudos de casos








INTRODUÇÃO

INTEMPERISMO: FATORES CONTROLADORES, PROCESSOS E VARIÁVEIS.

A utilização de rochas ornamentais na construção de monumentos e prédios históricos é algo marcante e contínuo nas cidades do Rio de Janeiro e Niterói devido, entre outros fatores, a abundância e disponibilidade local destas rochas, principalmente, o granito e o gnaisse. Tal fato justifica e torna necessária a realização de estudos abordando os processos de intemperismo e as variáveis que integram tais processos que conduzem a mecanismos diferenciados de degradação (SMITH, 1996).
A fortaleza de Santa Cruz (figura 1) localizada em Jurujuba - Niterói (RJ), foi inicialmente construída em 1555 pelo francês Villeigaignon para a defesa da “França Antártica”, atualmente Ilha de Villeigaignon, local onde se localiza hoje a Escola Naval na Baía de Guanabara no Rio de Janeiro. A Fortaleza, tal como pode ser vista hoje, resulta de um longo processo de construção que ocorreu em diversas etapas e durou até 1765. Atualmente encontra-se tombada pelo Patrimônio Histórico Nacional e possui dupla função: é utilizada como local de visitação para turistas e sedia o 8º GACosM (Grupamento de Artilharia), unidade do Exército.
Esta fortaleza foi construída sobre rocha do tipo gnaisse facoidal e erguida com blocos de rocha de mesma composição e natureza. Este tipo de rocha é de origem metamórfica e possui composição granítica tendo, aproximadamente 550 milhões de anos. Pode ser caracterizada, segundo NEILL & SMITH (1996), como um tipo de rocha resistente, provida de boas propriedades mecânicas e baixa porosidade o que determina sua ampla utilização, não só nesta edificação, mas em muitas outras.
O estilo arquitetônico da Fortaleza de Santa Cruz apresenta uma estrutura principal subdividida em três pavimentos: superior, intermediário e inferior (figuras 2, 3, 4 e 5). Estes pavimentos possuem diferenças significativas do ponto de vista arquitetural. Observando-se níveis diferenciados de exposição à radiação solar, de circulação de ar, de umidade, de sujeição à lavagem pela água da chuva, e do alcance das ondas de ressaca, assim como, do “spray” contendo sal marinho. Diversas feições relativas aos processos de intemperismo distribuem-se de maneira diferenciada na Fortaleza em decorrência dessas diferenças entre os pavimentos, apresentando níveis distintos quanto a quantidade, intensidade e extensão. O mapeamento da Fortaleza possibilitou a identificação e o entendimento da distribuição dessas feições, assim como, o papel desempenhado pelos fatores envolvidos.



Figura 1 - Localização da área de estudo
Escala: 1:50.000
Fonte: www.cdbrasil.cnpm.embrapa.br


METODOLOGIA DA PESQUISA
Em áreas selecionadas na fortaleza, foram conduzidos mapeamentos detalhados no intuito de classificar e quantificar o estado de degradação resultante do processo de intemperismo. As formas de intemperismo representadas nos mapeamentos por meio de cores estão especificadas na legenda de formas de intemperismo (tabela 1). O método utilizado para o registro do tipo, extensão e distribuição dos danos aparentes dizem respeito ao mapeamento das formas de intemperismo a partir de um esquema de classificação proposto por FITZNER et al. (1995). Algumas modificações foram introduzidas, no entanto, visando uma melhor adaptação as condições desta pesquisa. O mapeamento consistiu em diversas etapas: primeiramente, a seleção de uma área que representasse a porção mais degradada do edifício estudado, fotografias, reprodução em papel vegetal da área mapeada (a partir da fotografia), identificação e registro do tipo e extensão dos processos intempéricos, escaneamento e tratamento das fotos e mapas nos programas Word, Photoshop e CorelDraw e finalmente, confecção dos mapas com a identificação dos diferentes produtos do intemperismo utilizando os mesmos “softwares” já mencionados. As fotos do MEV (Microscópio Eletrônico de Varredura) resultam da análise de amostras coletadas na Fortaleza ao longo do projeto pelos pesquisadores envolvidos e foram processadas no Laboratório da Queen’s University de Belfast na Irlanda do Norte.



Figuras 2, 3, 4 e 5
 

Tabela 1 -Legenda de Formas de Intemperismo

 

 

 

 

 

 

Crosta Negra

 

 

 

Crosta Negra (mais intensa)

 

 

 

“Flowstone”

 

 

 

Estalactite / Estalagmite

 

 

 

Eflorescência de Sais (Crosta de Sal)

 

 

 

Colonização Biológica (Crosta Orgânica)

 

 

 

Argamassa e / ou tijolo de cimento

 

 

 

 

 


APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS DADOS

Muitas edificações e monumentos históricos construídos com blocos de rochas em diversas partes do mundo vêm despertando a atenção dos cientistas por estarem apresentando ritmos elevados ou altos de degradação, em decorrência do intemperismo. Diversos autores (SMITH & MAGEE, 1990; FITZNER et. al., 1995; HALSEY et. al. 1996; URQUHART et. al, 1996; SMITH & WARKE, 1996; BAPTISTA NETO, 1997; CASTANHEIRA, 2002) atribuem ao “ambiente de intemperismo urbano” condições mais severas e, conseqüentemente, capacidade de alterar o ritmo do intemperismo, acelerando - o. Por “ambiente de intemperismo urbano”, de acordo com SMITH (1996), entende-se o ambiente resultante da combinação de variáveis meteorológicas, sobretudo no que diz respeito ao regime de temperatura e umidade, e constituintes atmosféricos naturais como por exemplo, os sais marinhos nas regiões próximas ao mar e constituintes atmosféricos artificiais resultantes de contribuições antropogênicas como os poluentes atmosféricos.
De acordo com a FEEMA (Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente) a Região Metropolitana do Rio de Janeiro, juntamente com os vinte municípios que a integram, é considerada uma área crítica em termos de poluição do ar. Trata-se de uma área equivalente a pouco menos de 6.500 km2, com uma população de cerca de 11 milhões de habitantes e possui o maior grau de urbanização do país. Nela, encontra-se concentrada a segunda maior frota de veículos e de indústrias do país.
SMITH & MAGEE (1990) após um estudo no centro da cidade do Rio de Janeiro, constataram que os produtos relativos aos altos níveis de poluentes, emitidos principalmente por veículos automotores, são facilmente observados nas fachadas de muitas das construções do centro da cidade. A poluição tende a concentrar – se ao longo das ruas e das altas construções que se integram formando estreitos “corredores”, acarretando com isso, a longo prazo, a formação de uma mancha negra (crosta negra) responsável pelo escurecimento das rochas e alterando a aparência dos prédios, concentrando-se principalmente próximo ao nível da rua.
A presença excessiva de poluentes atmosféricos (particulados e gasosos) pode contribuir para a acidificação das condições ambientais e, conseqüentemente, acentuando a decomposição química das rochas. Os principais poluentes são: dióxido de enxofre, cloretos e óxido nítrico (Mc ALISTER, 1996). Ainda de acordo com este autor, a decomposição de material carbonático por ácidos inorgânicos pode criar sais de sulfato e nitrato que, posteriormente, cristalizam nas fendas das rochas.
Além dos processos influenciados direta ou indiretamente pela presença excessiva de poluentes atmosféricos no ambiente urbano, vale ressaltar, que a área de estudo está localizada próximo ao mar. Isto significa dizer, que a presença de sal marinho é expressiva, e o intemperismo resultante da ação corrosiva do sal, assim como, os mecanismos envolvidos, são de extrema importância para a compreensão dos fatores e variáveis que interferem no precesso de degradação das rochas ornamentais em monumentos e prédios históricos localizados em áreas próximas ao mar.
Pavimento superior da Fortaleza Santa Cruz - é o mais exposto a radiação solar devido a ausência de cobertura (teto) e paredes altas, com intensa circulação de ar, evaporação e lavagem pela água da chuva, menos úmido dos três pavimentos e o menos susceptível ao alcance do “spray” marinho, porém dentro do alcance do mesmo. Comparado aos demais, este pavimento apresenta um bom estado de conservação. Nos blocos de rochas que formam os muros foram identificadas as seguintes feições de intemperismo: crostas orgânicas (liquens), crostas negras e crosta salina (fig. 6, 7 e 8). Segundo WARKE et. al. (1996), crostas negras são constituídas por: precipitações inorgânicas (onde a mais comum é a gipsita - CaSO4 . 2H2O – fig. 22), poeira, pólem e flyash (cinza / resíduo resultante da queima de combustíveis fósseis – fig. 20). A crosta negra funciona como um indicador da presença de elementos derivados da queima de combustíveis fósseis. Para URQUHART et. al (1996), a formação de crosta negra é um fenômeno complexo, que ocorre na superfície e / ou subsuperfície da rocha formando crostas de até 6 milímetros de espessura. Forma-se com maior freqüência nas áreas mais protegidas da lavagem pela água da chuva, como por exemplo, (no caso de edificações), abaixo de telhados, beirais, etc. A localização e intensidade da degradação associada a formação de crosta negra é influenciada também pelas variações físicas e químicas da rocha e pelo micro – clima.



Figuras 6, 7 e 8
 

De acordo com HALSEY et. al. (1996), a presença de crosta negra pode acarretar um aumento na taxa de intemperismo através de mecanismos físicos e químicos: físicos - diminuindo o albedo da rocha, aumentando a absorção da radiação solar incidente e, conseqüentemente, alterando a intensidade dos ciclos de calor / resfriamento, expansão térmica e os ciclos de umidade e ressecamento; químicos – alterando e aumentando os ciclos de dissolução / cristalização e de hidratação / desidratação da gipsita, por exemplo. Cabe lembrar, que de acordo com SMITH (2003), crostas negras são repositórios de sais que, em caso de alterações causadas por uma medida inadequada, como lavagem, por exemplo, poderiam ser mobilizados para o interior das rochas. Ressalta ainda, a existência de divergências sobre a remoção da crosta, onde, também se acredita que o processo de limpeza de crostas, em determinados casos, pode causar a abrasão das rochas.
Pavimento intermediário – parcialmente coberto e formado por pavilhões interligados e ladeado por paredes com janelas e passagens entre os pavilhões. Em comparação com o pavimento superior, este, é menos exposto a radiação solar, ao vento e a chuva, o que cria um ambiente favorável à ação do sal que entra através das janelas em forma de “spray’ marinho, ocorrendo o mesmo, com poluentes atmosféricos. Ambos contribuem, para que haja neste pavimento, um grau de intemperismo mais intenso que no pavimento superior, devido a alteração da rocha e do cimento utilizado na junção dos blocos. Foram encontradas distribuídas ao longo deste pavimento feições de intemperismo do tipo “flowstone”, crostas negras, crosta orgânica, estalactites e eflorescências de sal - halita (figura 11). As paredes projetadas para o exterior da Fortaleza são mais úmidas do que as paredes projetadas para o interior, desta forma, crostas negras e crescimento de organismos são mais expressivos na parte mais úmida destas paredes. As eflorescências salinas são mais expressivas nas paredes menos úmidas, favorecidas pela evaporação mais intensa. Nos corredores, observou-se uma presença mais expressiva de “flowstones”. Prédios e monumentos históricos construídos com rochas metamórficas do tipo mármore são comuns na Europa. No Brasil, constatam-se o predomínio no emprego do granito e do gnaisse, rochas consideradas por NEILL & SMITH (1996) como sendo detentoras de boas propriedades físicas e químicas. Entretanto, o material utilizado para a junção dos blocos de rocha que integram as paredes e tetos das construções, normalmente, é constituído basicamente de cimento (que é formado por carbonato de cálcio – fig. 21). No caso de construções relativamente antigas, o cimento empregado era preparado a partir de uma mistura envolvendo conchas e óleo de baleia. A interação do cimento com poluentes atmosféricos pode resultar na dissolução do carbonato de cálcio. O carbonato de cálcio dissolvido pode escorrer sobre os blocos de rocha e / ou paredes formando feições de intemperismo denominadas “flowstones”, estalactites e estalagmites, desde que a morfologia do prédio ou monumento ofereça possibilidades de gotejamento do carbonato de cálcio dissolvido, assim como, da evaporação da água.
Pavimento inferior – subdivide-se em pavilhões, assim como, o pavimento intermediário. É o pavimento mais úmido e o que possui menor circulação de ar. O fato de ser o mais próximo do nível do mar faz deste pavimento o mais susceptível ao intemperismo do sal devido à entrada intensa de sal marinho, tanto, em função do “spray”, quanto, da entrada de água das ondas de ressaca. As feições de intemperismo identificadas neste pavimento apresentam-se em maior número que nos demais pavimentos, bem como em níveis de intensidade mais expressivos. São elas: “flowstones”, crostas negras, estalactites, eflorescências de sal – halita e crostas orgânicas (figuras 9 e 10). 1 - Os “flowstones” de carbonato de cálcio são mais expressivos e aparecem em diversos pontos recobrindo blocos de rochas e, em alguns pontos, até paredes inteiras. As estalactites também aparecem em maior quantidade. Neste pavimento, foi encontrada também, estalagmite em fase inicial de formação (figuras 12, 13, 18 e 19). 2 – crostas negras, bem mais desenvolvidas do que nos demais pavimentos (figuras 16 e 17). 3 – Eflorescência de sal (halita - NaCl, figuras 14 e 15). 4 – Fragmentos de rocha do tamanho de grânulos, areia e finos também foram identificados recobrindo o chão deste pavimento, oriundo do teto e paredes, evidenciando processos de degradação intensos causando o esfarelamento da rocha. Em decorrência tais blocos começam a apresentar buracos (de alguns centímetros) danificando a estrutura da Fortaleza. O padrão de distribuição das feições de intemperismo em função da distribuição de umidade, evaporação e circulação de ar em um mesmo pavimento (paredes e corredor) é semelhante ao do pavimento intermediário.
WARKE et al. (no prelo) encontraram resultados semelhantes nos faróis de Eeragh e Eagle (Irlanda do Norte) no que diz respeito aos processos de intemperismo e sua distribuição. A degradação desses faróis acelerou-se a partir da automatização dos mesmos (Eeragh – 1978 e Eagle – 1988), o que resultou numa diminuição da circulação de ar no interior das construções. As mudanças micro-ambientais causadas pela automatização, sobretudo no tocante a temperatura e umidade, foram apontadas como as causas responsáveis pela intensificação da degradação nos blocos de rochas destas construções.
 


Figuras 9, 10 e 11
 

CONCLUSÃO

As rochas ornamentais em ambientes costeiros urbanos são submetidas a condições severas devido a exposição da rocha a uma grande variedade de poluentes bem como a ação do sal marinho.
Na Fortaleza de Santa Cruz (Niterói / RJ) foi constatada a existência de níveis diferenciados de degradação e de feições de intemperismo ao longo dos 3 pavimentos que formam esse monumento. O pavimento superior é o que apresenta blocos de rocha em melhores condições; provavelmente isto ocorre devido ao papel importante desempenhado pela água da chuva que “lava” os blocos de rocha deste pavimento, removendo parcialmente sais e poluentes atmosféricos. Além disso, o fato de ser o mais arejado dos pavimentos também colabora para sua preservação. O pavimento intermediário assim como o inferior, não apresenta tais características estruturais e ambientais. São locais mais úmidos e de menor circulação de ar, acarretando a criação de condições mais favoráveis à atuação das variáveis que condicionam o ritmo de degradação dos blocos de rocha destes pavimentos. Feições de intemperismo mais expressivas nestes pavimentos, sobretudo no inferior, refletem uma atuação mais intensa de sais marinhos e poluentes atmosféricos. Neste caso, o nível de degradação é bem mais expressivo e se encontram buracos nos blocos de rocha e recuo dos mesmos, além, do excessivo desgaste que pode ser visto na forma de esfarelamento no chão junto à base das paredes. Feições de intemperismo como “flowstones” e crostas negras, por exemplo, além de contribuírem para a intensificação do intemperismo, vem desenvolvendo-se a tal ponto que chegam a recobrir grande parte das paredes internas, prejudicando a estética da Fortaleza.
Ficou evidente, uma certa dificuldade em se estabelecer previsões e padronizações quanto ao ritmo da degradação. As dificuldades surgidas neste sentido refletem o elevado grau de complexidade do processo de intemperismo e das variáveis que o integram. O avanço do intemperismo é visivelmente intenso e preocupante, podendo até mesmo vir a acarretar problemas devido à perda da estética arquitetônica original bem como a queda de pequenos fragmentos.
Medidas de conservação das estruturas podem acelerar a degradação, tal como foi constatado por WARKE nos faróis estudados na Irlanda. Na Fortaleza de Santa Cruz, emprego de argamassa contendo cimento (rico em cálcio) vem contribuindo para o desenvolvimento de determinadas feições (“flowstones” e estalactites), o que faz desta uma medida inadequada. Os estudos devem avançar no sentido de que se possa estabelecer as medidas mais apropriadas para a conservação da arquitetura desta Fortaleza.

BIBLIOGRAFIA

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CASTANHEIRA, F. S. Fatores Controladores do Intemperismo de Rochas Ornamentais em um Ambiente Urbano Poluído: Rio de Janeiro. UERJ, 2002.
FEEMA – Fundação Estadual de Engenharia do Meio Ambiente. WWW. feema.rj.gov.br.

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HALSEY, D. P., DEWIS, S. J., MICTCHELL, D. J. & HARRIS, F. C. The Black Siling os Sandstone Buildings in the West Midlands, England: Regional Vatiations and Decay Mechanisms. In: Processes of Urban Stone Decay. Donnhead Publishing Ltd, 1996, pp. 53 - 65.

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