PPGG - Doutorado em Geodinâmica e Geofísica

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Caracterização geológica-geofísica do meio aqüífero fissural : uma contribuição aos modelos de fluxo e armazenamento de água subterrânea
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2004-06-09) Silva, Carlos Cesar Nascimento da; Medeiros, Walter Eugênio de; Sa, Emanuel Ferraz Jardim de; ; http://lattes.cnpq.br/4094827215552998; ; http://lattes.cnpq.br/2170299963939072; ; http://lattes.cnpq.br/5136096872133075
A Região Nordeste do Brasil apresenta substrato composto principalmente por rochas cristalinas (em tomo de 60% de sua área).Além disso, esta região apresenta um clima semi-árido ocasionando secas periódicas. Estas caracteristicas envolvem a má qualidade da água explotada dos poços existentes na região, associadas a elevados índices de sais dissolvidos. Não obstante, os recursos hidricos subterrâneos nesta região ainda são uma fonte muito importante de água para os consumos humano e animal. Os poços perfurados em rochas cristalinas no Nordeste do Brasil envolvem um indice médio de sucesso quanto aos poços produtivos da ordem de 60%, sendo considerado poço produtivo aquele com vazão superior a 0,5 m³/h. Este baixo índice revela a falta de conhecimento sobre as verdadeiras condições de fluxo e armazenamento da água subterrânea em rochas cristalinas. Dois modelos de estruturas de fluxo e armazenamento de água subterrânea em terrenos cristalinos para o Nordeste do Brasil tem sido propostos na literatura. O primeiro modelo, tradicionalmente utilizado para locar poços desde a década de sessenta, está baseado no controle de drenagens retilineas por zonas de falhas ou fraturas. Este modelo é referido comumente na literatura hidrogeológica brasileira como o "modelo riacho-fenda". Com base neste modelo, são enfatizados os locais mais densamente fraturados - particularmente os pontos de interseção de drenagens. Com base no modelo riacho-fenda, o trabalho subseqüente de campo envolve normalmente a análise geológico-estrutural do terreno. Já o segundo modelo é denominado de "calha elúvio-aluvionar"; este modelo também é descrito na literatura mas ainda não é incorporado à prática de locação de poços. A estrutura tipo calha baseia-se na hipótese de que drenagens retilíneas também podem ser controladas pela foliação da rocha. Eventualmente, dependendo do grau de intemperismo, uma estrutura pré-existente preenchida por sedimentos (aluvião e regolito) pode ser desenvolvida de modo a armazenar e produzir água. Com base na análise de diversos estudos de casos, esta Tese apresenta uma análise detalhada dos modelos citados, além de propor um novo.Aanálise está baseada em uma técnica metodológica integrada que envolveu levantamentos geofisicos e análise geológica enfatizando a neotectônica. Foram utilizados levantamentos geofísicos terrestres (eletro-resistividade e Ground Penetrating Radar - GPR) e aeroportados (magnéticos e eletromagméticos no dominio da freqüencia). A análise estrutural enfatizou aspectos da neotectônica. Em geral, foram identificadas fraturas na direção E-W relativamente abertas, quando comparadas com as fraturas na direção N-S. Este comportamento é regido pelo campo de tensões neotectônico do Nordeste do Brasil, o qual é controlado por compressão E-We distensão N-S. O modelo riacho-fenda é válido onde drenagens são controladas por fraturas. O grau de fraturamento e o intemperismo associado ditam o potencial hidrogeológico da estrutura. Levantamentos de campo enfocando a geologia estrutural revelam que as fraturas subverticais apresentam direções consistentes com as feições frágeis obsarvadas em afloramentos e fotografias aéreas. Levantamentos geofísicos identificam anomalias de condutividade associadas à rede de fraturas que controla a drenagem; nestas anomalias, uma de suas bordas coincide com a drenagem. Um aspecto importante e particular para validar o controle estrutural por fratura é a presença de anomalias de condutividade relativamente profundas que nâo apresentam continuidade ou propagação para a superfície. A origem da elevada condutividade da anomalia decorre do grau de intemperismo da rocha ou sedimentos (aluvião ou regolito) armazenando a água subterrânea ao longo da rede de fraturas. Levantamentos magnéticos são insensiveis a estas estruturas. Em casos especificos, nos quais a cobertura sedimentar ou o solo são resistivos (> 100 Ohm.m), o GPR pode ser utilizado para imagear precisamente a rede de fraturamento. Uma limitação principal ao modelo riacho-fenda, revelado por imagens de GPR, está associada ao fato de que fraturas subhori zontais têm um importante papel interconectando as diversas fraturas em subsuperfície e por sua vez, conectando-as com as zonas de recarga em superficie. Por outro lado, caso as fraturas apresentem um controle secundário da drenagem, o modelo riacho-fenda terá validade limitada. Neste caso, amplas porções da drenagem não coincidem espacialmente com as fraturas e desta forma, os poços locados ao longo da drenagem geralmente são secos. Normalmente, este controle secundário da drenagem somente pode ser identificado a partir de levantamentos geofisicos. O modelo calha elúvio-aluvionar é válido onde drenagens são controladas pela foliação. O grau de intemperismo da foliação dita o potencial hidrogeológico da estrutura. Análises de afloramentos revelam que as direções da foliação e da drenagem são compatíveis entre si e que, caso existam fraturas, a sua direçâo será diferente da direção da drenagem. Levantamentos geofisicos indicam condutividade elevada que pode resuitar da resposta de uma calha de sedimentos e/ou regolito preenchendo os espaços gerados pela forma do relevo e influenciado pelo intemperismo que atua sobre os planos da foliação. Neste caso, levantamentos magnéticos podem identificar a direção da foliação. Um aspecto importante para validar o controle da foliação é a presença de anomalias mostrando porções rasas e profundas que se interconectam. Na presença de coberturas sedimentares expressivas, os controles da drenagem segundo as estruturas tipo riacho-fenda ou calha elúvio-aluvionar podem ser facilmente confundidos na ausência de dados geofisicos. Certamente, este fato pode ser útil para explicar grande parte do índice de insucesso na locação de poços em terrenos cristalinos. Já o modelo bolsões de intemperismo é proposto para explicar casos nos quais ocorre uma alteração extremamente forte nas rochas cristalinas gerando ume porosidade intersticial secundária. A água é então armazenada nos poros do regolito de forma semelhante ao que ocorre nas rochas sedimentares. Um possivel exemplo para este modelo foi detectado em levantamento geofisico terrestre, no qual uma anomalia de condutividade relativamente profunda foi detectada. A partir do momento em que esta estrutura tenha a capacidade de armazenar água, é necessário conectá-la à superfície para garantir o seu suprimento sazonal. Este modelo pode ser utilizado para explicar as vazões anômalas, superiores a 50 m³/h, que algumas vezes são encontradas em poços perfurados em rochas cristalinas no Nordeste do Brasil
Reavaliação de critérios estruturais na hidrogeologia de terrenos cristalinos, com ênfase na neotectônica e sensoriamento remoto
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2002-09-13) Coriolano, Ana Catarina Fernandes; Sa, Emanuel Ferraz Jardim de; Amaro, Venerando Eustáquio; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4783253A6; ; http://lattes.cnpq.br/4094827215552998; ; http://lattes.cnpq.br/5552621403067808; Costa, Waldir Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/7839733304125539; Silva, Fernando Cesar Alves da; ; http://lattes.cnpq.br/8572129314081197
A prospecção hidrogeológica no Nordeste do Brasil e em outros terrenos cristalinos tem sido baseada em conhecimentos de Geologia Estrutural e Regional que, pelo tempo decorrido, demandam uma natural reavaliação. Neste tipo de terreno, a percolação e acúmulo de água subterrânea são controlados por fraturas e outros tipos de descontinuidades, tais como foliações e contatos geológicos, que intemperizados adquirem certa porosidade e permeabilidade, permitindo o fluxo e/ou retenção de água. Diversos fatores devem ser considerados no processo de locação de um poço para água, conforme amplamente discutido na literatura. Dentre estes, o tipo de estrutura observada, a geometria do fraturamento (incluindo abertura e conectividade) e seu contexto geológico e cronológico. Neste último sentido, é importante correlacionar o fraturamento com o arcabouço neotectônico conhecido na região. Fraturas orientadas em baixo ângulo (subparalelas) com o eixo de tensão principal (s1) são aquelas que tendem a abrir (funcionam atualmente como juntas de distensão) e apresentam, em princípio, maior potencial hídrico; em situação oposta situam-se as fraturas em forte ângulo com s1 (corresponderiam a fraturas fechadas , com um componente de compressão). As fraturas diagonais às direções de compressão e distensão são equivalentes às fraturas de cisalhamento e, pela conectividade com planos de segunda ordem, são também importantes em termos de produtividade hídrica. A denudação do terreno também enseja descompressão e uma tendência geral de abertura (inclusive pelo efeito do intemperismo) de fraturas e outras descontinuidades, em orientações quaisquer. Fraturas de baixo ângulo, formadas nesse contexto, são igualmente importantes para definir a conectividade, coleta de água e a recarga dos sistemas aqüíferos. De um modo geral, um componente de abertura (neotectônico ou pela descompressão) e os vários modelos de interconexão de fraturas resultam no aumento de sua potencialidade hídrica. Em conjunto com pesquisas em paralelo, a presente Tese aborda modelos de ocorrência de água subterrânea no cristalino, procurando aperfeiçoar conceitos já estabelecidos (como o modelo Riacho-Fenda) e enfatizando outras possibilidades, a exemplo do papel de aluviões e paleo-regolitos (o modelo Calha Elúvio-Aluvionar) e de zonas fortemente alteradas (permo-porosas) em subsuperfície, ladeando vários tipos de descontinuidades, em especial fraturas interconectadas (o modelo Bolsões de Intemperismo). São também discutidos diferentes aspectos metodológicos atualmente utilizados na locação de poços, fazendo uma reavaliação destes procedimentos com vistas a aumentar o índice de acerto nas locações de poços em terrenos cristalinos. Nessa metodologia, foram estudadas áreas selecionadas, no interior do Rio Grande do Norte, envolvendo os municípios de Santa Cruz, Santo Antônio, Serrinha, Nova Cruz, Montanhas, Lagoa de Pedras e Lagoa Salgada, todos na região oriental do Estado. Além de fazer uma análise neotectônica do fraturamento, esta Tese aborda a validade da utilização de sensoriamento remoto como ferramenta na prospecção de água subterrânea. Foram testadas várias técnicas que pudessem facilitar a detecção e seleção de áreas com maior potencial para o acúmulo de água subterrânea, utilizando imagens Landsat 5-TM, RADARSAT e fotografias aéreas. Assim, foram utilizados filtros que melhor realçassem os lineamentos observados nas imagens, facilitando a sua discriminação, e destacassem áreas com maior umidade no terreno, que pudessem refletir o acúmulo de água em subsuperfície, bem como coberturas sedimentares e aluviões que servem como zonas de recarga. O trabalho partiu de uma análise regional com as imagens orbitais, passando pela análise de fotografias aéreas, até um estudo de detalhe, com estudo estrutural de afloramentos em campo. Esta última envolveu a análise de afloramentos próximos a poços pré-existentes (em um raio de aproximadamente 10 a 100m), com produtividade distinta, inclusive secos. Ao nível de detalhamento requerido, não foi possível realizar um trabalho estatístico utilizando os dados (fichas) de poços, pela falta das informações específicas requeridas. Todo este acervo de conhecimentos gerados deve agora passar por uma fase de testes através de locações específicas. O aumento no índice de acertos, assim pretendido, pode então conduzir a uma etapa posterior de consolidação e divulgação da metodologia, para empresas e órgãos envolvidos na prospecção de água subterrânea em terrenos cristalinos

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