Mineralogical indicators of Acid rock drainage (ARD) in road cuts from different lithostratigraphic units

Abstract

Construction of highways in some particular geological conditions exposes pyrite and other associated sulfides to oxidative weathering. This generates a process known as acid rock drainage. As a consequence, typical properties of acid drainage may develop, such as precipitation of soluble salts efflorescences. Also, acidic and metal-rich runoff from the exposed road cuts may pose concerns about the surface and groundwater contamination as well as regarding the structural robustness and the safety of the road slopes. In the North of Portugal, particularly in the Minho region there are geological conditions that promote the development of natural acidic and metal contamination. Such acid rock drainage appears as an exuberant phenomenon in several highway cuts, where the sulfide-rich exposed rocks are suffering oxidation. The present work reveals the occurrence of acid rock drainage sites in road cuts in the north of Portugal, relating this process with the geology of the terrains. Thus, it describes the sources of acid and metals and the respective genesis conditions, and presents the mineralogical indicators of such a geochemical process, which are dominated by magnesium sulfates. Moreover, remediation measures are pointed out, some of them already implemented in some sites.

A construção de infraestruturas viárias em certas condições geológicas pode expor minerais como os sulfuretos a mecanismos de dissolução oxidativa. A complexa cadeia de reacções que se desencadeia gera um processo de drenagem ácida, que na bibliografia anglo-saxónica é conhecida por “Acid Rock Drainage” (ARD). Como consequência, desenvolvem-se propriedades típicas de uma contaminação ácida, idêntica à que se observa em contexto mineiro, tais como a precipitação de sais solúveis. Para além desta manifestação mineralógica, as águas de escorrência criam preocupações ambientais, especificamente no que respeita à qualidade do meio hídrico, mas também quanto à estabilidade dos taludes sujeitos a uma meteorização química acelerada. No Norte de Portugal, particularmente na região do Minho, existem condições geológicas favoráveis ao desenvolvimento deste processo, que se manifesta de forma exuberante nalguns cortes de auto-estrada. O presente trabalho revela a ocorrênca de sítios afectados, relacionando o processo com a geologia dos terrenos em que se implementaram estas vias. Descreve-se a origem da drenagem ácida e apresentam-se indicadores mineralógicos da evolução geoquímica das rochas mais reactivas, dominados pela presença de sulfatos de magnésio. Apontam-se ainda exemplos de medidas de remediação, algumas já implementadas em certos sectores das vias afectadas.