As características vulcanológicas e geoquímicas das rochas vulcânicas da Formação Serra Geral (Eo-Cretáceo da Bacia do Paraná, América do Sul) foram integradas para avaliar os aspectos genéticos e a distribuição dos minerais secundários que são encontrados nas cavidades (vesículas, etc) dessas rochas. Mais de 70 afloramentos e pedreiras em uma área de 65.000 km2 no NE do estado do Rio Grande do Sul (Brasil) permitiram o reconhecimento dos padrões locais e regionais de distribuição dos minerais secundários. Sua distribuição em três pedreiras é apresentada em detalhes, evidenciando alterações quantitativas e qualitativas da mineralogia secundária a distâncias que podem ser inferiores a dez metros. Sete fatores principais definem os minerais que se formam nas cavidades. A composição do derrame de lava hospedeiro e as porosidades primárias e secundárias dos derrames de lava individuais e da seqüência vulcânica são muito importantes. Voláteis vulcânicos do próprio derrame de lava que abriga as cavidades foram responsáveis pela cristalização de minerais secundários nessas cavidades provavelmente apenas em circunstâncias muito específicas. O baixo gradiente geotérmico e a ausência de outras fontes de calor na bacia intracratônia do Paraná restringem o metamorfismo de soterramento como agente formador de minerais secundários provavelmente apenas a grandes profundidades. Metamorfismo de contato, representado pelo impacto de calor e de voláteis vulcânicos dos derrames de lava sobre derrames pré-existentes, é o principal processo de formação de minerais secundários de temperaturas mais altas (T>100ºC). Fenômenos meteorológicos (tempestades de poeira e chuva) durante o extravasamento dos derrames de lava e a interação dos derrames com águas superficiais criaram condições específicas e muito localizadas de formação de minerais secundários. Fluidos ascendentes do aqüífero Botucatu-Pirambóia sotoposto e fluidos descendentes do aqüífero contido no edifício vulcânico são os principais responsáveis pela formação de minerais de baixas temperaturas (T<100ºC). Essa interação de vários fatores e processos genéticos de intensidades variáveis foi responsável pela distribuição dos minerais secundários por "domínios". Domínios são definidos como volumes muito variáveis de rocha, de um ou mais derrames de lava, cujas cavidades abrigam as mesmas espécies minerais secundários com as mesmas morfologias e propriedades físicas (cor). Domínios normalmente são formados por rochas de derrames com as mesmas características vulcanológicas e da mesma composição química, apresentando tamanhos decamétricos a quilométricos. Os minerais cristalizam em todos os tipos de cavidades das rochas vulcânicas, mudam com o tipo e o tamanho das cavidades e se distribuem aleatoriamente nas paredes das cavidades. Muito freqüentes são pseudomorfoses, perimorfoses e minerais com feições de dissolução, demonstrando que os minerais secundários são os produtos de várias fases de cristalização e de dissolução que se sucederam nas cavidades. As temperaturas elevadas (T>100ºC) necessárias para a cristalização de apofilita, laumontita, escolecita, heulandita, estilbitaestellerita e mordenita restringem a formação desses minerais à duração do evento vulcânico Serra Geral. Minerais de temperaturas mais baixas (T<100ºC) e ampla distribuição são chabasita, calcita e minerais do Grupo da Sílica (calcedônia, ágata e quartzo macrocristalino), cada qual com condicionantes genéticos específicos. / The volcanological and geochemical characteristics of the volcanic rocks of the Serra Geral Formation (Eo-Cretaceous of the Paraná Basin, South America) were integrated to evaluate the genetic aspects and the distribution of the secondary minerals found in the cavities (vesicles, etc.) of these rocks. More than 70 outcrops and quarries in an area of 65.000 km2 in the NE of the state of Rio Grande do Sul (Brazil) made it possible to recognize local and regional distribution patterns of the secondary minerals. Their distribution in three quarries is presented in detail, showing quantitative and qualitative changes, sometimes at distances of less than ten meters. Seven main factors define the kind of secondary minerals in the cavities. The composition of the host lava flow and the primary and secondary porosities of the individual lava flows and of the volcanic succession are very important. Volcanic volatiles of the cavity-hosting lava flow itself very rarely allowed the crystallization of secondary minerals in its cavities, probably only in very specific settings. The low geothermal gradient and the absence of other heat sources in the intracratonic Paraná Basin limit burial metamorphism as a secondary mineral forming agent probably only to great depths. Contact metamorphism, represented by the impact of heat and volcanic volatiles of lava flows over earlier flows, is considered the main process for the generation of secondary minerals of higher temperatures (T>100oC). Meteorological phenomena (dust storms and rain) during the emplacement of the lava flows and the interaction of the flows with superficial waters created very specific and localized mineral-forming conditions. Ascending fluids from the underlying Botucatu-Pirambóia aquifer and descending fluids of the aquifer hosted in the volcanic edifice were responsible for low-temperature (T<100oC) minerals. This interaction of different genetic factors and processes of variable intensities generated a distribution of secondary minerals in "domains". Domains are very variable volumes of rocks, belonging to one or several lava flows, whose cavities host the same species of secondary minerals, with the same morphologies and physical properties (colors). Domains are usually formed by rocks from flows with the same volcanological characteristics and the same chemical composition, with sizes ranging from decametric to quilometric. The secondary minerals crystallize in all types of cavities of the volcanic rocks. They change according to the kind and the size of the cavities and occur randomly distributed on the walls of the cavities. Very frequent are pseudomorphosis, perimorphosis and minerals with dissolution features, proving that the secondary minerals are the product of several phases of crystallization and dissolution which happened in the cavities. The higher temperatures (T>100oC) necessary to crystallize apophyllite, laumontite, scolecite, heulandite, stilbite-stellerite and mordenite limit the formation of these minerals to the time of the volcanic Serra Geral event. Very frequent minerals of lower temperatures (T<100oC) are chabazite, calcite and minerals of the silica group (chalcedony, agate and macrocrystalline quartz), each one with specific genetic conditions.

O presente estudo dedicou-se à análise da água subterrânea com alta salinidade no Sistema Aquífero Serra Geral na região do Alto Rio Uruguai, norte/noroeste do Rio Grande do Sul e oeste de Santa Catarina. O Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) é um aquífero fraturado que compreende rochas vulcânicas basálticas e riolíticas mesozoicas da Bacia do Paraná, recobrindo e confinando parcialmente o Sistema Aquífero Guarani (SAG), que se encontra sobreposto a aquíferos mais profundos (Pré-SAG). O objetivo principal desta pesquisa é aprimorar a compreensão dos fenômenos que regem a interação entre o SASG e os aquíferos sotopostos às rochas vulcânicas (SAG e Pré-SAG) e os seus reflexos na composição química do aquífero fraturado da região. Previamente foi realizada uma Análise Exploratória de Dados de um conjunto de 7.620 poços que continham informações de condutividade elétrica na área de ocorrência do SASG nos dois estados. Condutividades Elétricas superiores a 378,35μS/cm foram consideradas anômalas e são decorrentes de níveis de salinidade elevados nas águas do SASG, muitas vezes, inviabilizando-as para o consumo humano. Foram amostrados 39 poços do SASG na região em estudo que apresentavam anomalia na condutividade elétrica e 19 poços que captam águas do SAG. As águas foram quimicamente analisadas em relação aos elementos maiores, elementos-traço e isótopos estáveis (2H, 18O e 13C). Os dados físico-químicos obtidos foram processados através de Análise de Componentes Principais e posteriormente por Análise de Agrupamentos A análise tectônica da área realizada através da interpretação de imagens de satélite permitiu constatar que o pacote vulcânico foi mais afetado nas direções N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW. A salinidade das águas mostrou-se mais elevada nos poços influenciados por lineamentos morfoestruturais de direções N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E e E-W. As águas termais no SASG ocorrem somente a oeste da zona de falha Lancinha-Cubatão e na zona de influência do lineamento do Rio Uruguai. O estudo estatístico de agrupamento discriminou quatro grupos de águas, que possuem clara evolução hidrogeoquímica. Nesta evolução, a condutividade elétrica, as concentrações de cloreto, potássio, sódio, sais dissolvidos, sulfato e estrôncio sofrem incremento, enquanto o pH e o carbonato diminuem. A tipologia química das águas aponta para tipos bicarbonatados e sulfatados sódicos nos grupos I e II, enquanto o grupo III mostra águas sulfatadas sódicas a cálcicas. O grupo IV exibe águas cloretadas sódicas e cálcicas As águas do grupo I estão intimamente relacionadas com a recarga ascendente do SAG. No grupo II ocorrem processos de mistura de águas do SASG com as águas do Pré-SAG. Nos grupos III e IV torna-se evidente a recarga ascendente a partir das Unidades Hidroestratigráficas Rio do Rasto e Teresina. A aplicação do geotermômetro de sílica para as águas termais demonstraram a circulação da água nos poços estudados atinge profundidades máximas da ordem de 3,0 km e, em sua maioria, situa-se entre 1,1 e 1,5km. O gradiente geotérmico médio calculado para a área de estudo é de 23,5ºC/km. Os mecanismos e elementos apresentados auxiliam como guias para decisões de gerenciamento do SASG na região. / This study was dedicated to the analysis of groundwater with high salinity in the Serra Geral Aquifer System at the Upper Uruguai River region, laying on the northwest fringe and west side, respectively, of the Rio Grande do Sul and Santa Catarina States. The Serra Geral Aquifer System (SGAS) is a fractured aquifer comprising basaltic and rhyolitic mesozoic volcanic rocks of the Paraná Basin. These volcanic rocks cover the Guarani Aquifer System (GAS) and the underlying superimposed on deeper Permian aquifers. The main objective of this research is to better define the hydrogeochemical interactions between the SGAS and the underlying aquifers. An exploratory data analysis of a set of 7,260 water wells containing information of the electrical conductivity of the SGAS was carried out at the whole study region. Electrical conductivities above 378.35μS /cm were considered anomalous and are due to high levels of salinity in the waters of SGAS. These waters are almost unsuitable for human consumption. A total of 39 water wells bearing anomalous electrical conductivities of the SGAS aquifer and another 19 water wells from the GAS aquifers were sampled. The groundwater set was then analyzed for the major elements, trace elements and stable isotopes (2H, 18O and 13C). The physicochemical data were processed using principal component analysis and cluster analysis. Tectonic analysis of the area were performed using satellite image interpretation techniques. Their results confirmed that the volcanic package was most affected in the N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW directions The salinity of the groundwater is greater in the water wells influenced by lineaments at N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E and EW directions. It was shown that the hot springs within the SGAS only occur at west side of the Lancinha-Cubatao fault zone and the zone of influence of the lineament of the Uruguay River. Through a statistical study four water groups were separated, according to their hydrogeochemical evolution. Along this trend, electrical conductivity, chloride, potassium, sodium, sulfate and strontium concentrations get higher while pH and carbonates values get lower. In the groups I and II the chemical type of water is sodium-bicarbonate and sodium-sulphate, while the group III shows sodium-sulphate and calcium-sulphate types. The group IV is represented by sodium-chloride and calcic-chloride types. The waters of the group I are closely related to the ascendant water fluxes from the GAS. At the group II, water contents reveal the mixture with groundwater from the GAS and Permian aquifers. At the groups III and IV there is an evident upward recharge from the hydrostratigraphic units called Rio do Rasto and Teresina. The application of silica geothermometer to the thermal waters showed that the water circulation reaches maximum depth of 3.0 kilometers and, in most cases, are between 1.1 and 1.5 km. The average geothermal gradient calculated for the study area is 23.5ºC / km. The hydrogeochemistry mechanisms presented in this research are helpful tools for the SGAS management.

As rochas vulcânicas da Formação Serra Geral tem importante papel como fonte fornecedora de agregados para a industria da construção civil, em particular da pavimentação rodoviária, no Estado do Rio Grande do Sul. Considerando-se o parco conhecimento das características tecnológicas dessas rochas, esse trabalho teve por meta avaliar três dessas características (durabilidade, abrasividade e dureza), tidas como importantes na caracterização desses materiais sob o ponto de vista da industrialização dessa matéria prima. Como objetivos decorrentes, buscou-se definir os principais ensaios a serem utilizados na determinação das três características escolhidas, levando em conta aspectos de execução e aplicabilidade desses. São apresentados e discutidos os resultados das análises e ensaios realizados, escolhidos em função dos aspectos petrológicos das rochas estudadas e da facilidade, rapidez e adequabilidade do emprego dessas análises e ensaios para a caracterização. Eles compreendem a análise petrográfica, difração de raios-X, absorção de água, absorção de azul de metileno, perda ao fogo, sanidade, degradação Washington, teor de sílica, índice de resistência à carga pontual, abrasividade CERCHAR e dureza CERCHAR. Na avaliação da durabilidade pelo ensaio de sanidade não se verificou correlação entre esse e os de absorção de água e perda ao fogo. Já os ensaios de absorção de azul de metileno (com o correspondente cálculo do fator de minerais secundários) e resistência à carga pontual mostraram ser sensíveis às perdas do ensaio de sanidade. Ainda, da análise crítica feita sobre o ensaio de sanidade ficou perceptível que o mesmo não é o mais adequado para caracterizar a durabilidade, considerando, principalmente, as condições climáticas a que ficam expostos os materiais durante seu uso nas obras, sendo sugerido o ensaio de ciclagem artificial (água – estufa), complementado com o de degradação Washington, como os ensaios ideais para atender a esse propósito. A abrasividade e dureza, conforme determinadas nesse trabalho, são introduzidas como novidades. Pela caracterização das amostras selecionadas buscou-se introduzir essas duas características tecnológicas, consideradas relevantes quando se estudam questões como o desmonte de rochas, desgaste e eficiência de equipamentos mecânicos utilizados na produção de agregados, por exemplo. Os resultados mostraram que há uma variabilidade significativa tanto no ensaio de abrasividade como no de dureza entre os diferentes tipos litológicos que constituem as rochas vulcânicas da Formação Serra Geral. / The volcanic rocks of Serra Geral Formation have an important role as supply source of aggregates to the civil construction industry, in particular on road pavementation of Rio Grande do Sul State. Considering the little knowledge of the technological characteristics of these rocks, this work sets out to evaluate three of their characteristics (durability, abrasiveness and hardness) as they are important from the point of view of industrialization of these raw materials. With this object, to define the main tests used to determine the three chosen characteristics, and to consider the main aspects of execution and applicability of the tests. It shows the results of the analysis and tests done, chosen in accordance with the petrological aspects of the rocks studied, beyond the ease, quickness e feasibility of the use of these analyses and tests on the characterization. They comprise petrographic analyses, X-rays diffraction, water absorption, methilene blue absorption, loss on ignition, soundness, Washington degradation test, proportion of silica, point load test and CERCHAR abrasiveness and hardness. On evaluation of durability with the soundness test one did not verify correlation between this test and water absortion and loss on ignition. The methilene blue absorption (and the correspondent Secondary Mineral Rating) and point load test showed sensitive to the loss of soundness. On a critical analysis of the soundness test it was perceptible that it is not the most appropriate essay to characterize the durability, chiefly because of the climate conditions which the material remained exposed during their use, it is suggested that the artificial cycling (wetting and drying) complemented with the Washington degradation test is the ideal tests to determine this purpose. The CERCHAR abrasiveness and hardness tests, as determined in this work, are introduced as a novelty. In the selected samples one attempted to introduce two technological characteristics, considered important when one studies aspects like rock dismount, the wear and efficiency of mechanical equipments used on aggregates production, for example. The results showed that there is a definite variability both at the abrasiveness and hardness tests among the different lithological types that constitute the volcanic rocks of Serra Geral Formation.

A Mina Novo São João está localizada em Santana do Livramento, nas proximidades da fronteira sudoeste do Rio Grande do Sul com Uruguai, inserida no contexto da Província de Basaltos de Platô Continental do Paraná. Nesta região são extraídos comercialmente geodos de ágata e ametista, apesar de também ocorrerem variedades de quartzo incolor, leitoso e cornalina. Este estudo registra os resultados do mapeamento geológico da região da Mina Novo São João e da caracterização das inclusões minerais nos cristais de ametista. Os geodos estão alojados em níveis rasos de rochas basálticas, as quais apresentam estruturas de fluxo magmático e fraturas. A rocha encaixante é afanítica, constituída por plagioclásio e clinopiroxênio, associados com quantidades variáveis de ilmenita, magnetita, apatita, quartzo e argilominerais. Associado com os basaltos da Formação Serra Geral ocorrem rochas da Formação Botucatu. O contato abrupto e as estruturas preservadas nestas unidades estratigráficas, tais como estrias de fluxo, moldes de basalto e rochas tipo peperito, sugerem que os derrames basálticos ocorreram num paleo-ambiente desértico ativo. O modo de ocorrência, o tamanho e a forma dos geodos são condicionados por sítios de dilatância relacionados com o fluxo das lavas basálticas. Estes espaços abertos possibilitaram a percolação de fluidos mineralizantes e a precipitação de minerais de sílica resultando na formação de geodos com preenchimento variável. Os cristais de ametista nos geodos contêm inclusões de goethita, halita, silvita e pirita. Além disto, inclusões de fluorita também ocorrem na gema estudada, as quais foram descritas, pela primeira vez, em cristais de ametista do sul do Brasil. A presença de cloretos e fluoretos sugere que as soluções mineralizantes estão relacionadas com fluidos geotermais similares àqueles encontrados em águas subterrâneas retiradas de aqüíferos da Bacia do Paraná. O modo de ocorrência e as associações minerais dos geodos combinados com as estruturas de dilatância das rochas encaixantes sugerem que a formação dos geodos está relacionada com processos epigenéticos de infiltração de águas subterrâneas aquecidas (fluidos geotermais). O conjunto de dados sugere que as seguintes feições podem ser utilizadas como guias prospectivos locais para a localização de áreas-alvo propícias a alojar geodos: (i) rochas com estruturas de dilatância abertas, tais como foliação magmática, fraturas e pods; (ii) ocorrência de fontes de águas minerais termais no contexto da Província de Basaltos de Platô Continental; (iii) presença de quartzo-arenito silicificado, pois este litotipo também teria sido afetado pelo evento que depositou sílica nos geodos. A integração dos dados obtidos mostra que o contexto geológico da área estudada é propício para alojar vários depósitos de geodos, os quais merecem ser pesquisado em trabalhos futuros, a fim de obter uma avaliação do potencial econômico para gemas da fronteira sudoeste do RS. / The Novo São João Mine, located within the boundaries of the city of Santana do Livramento, near the border of Brazil and Uruguay, in the Paraná Basalt Continental Flood Province context, produces agate and amethyst geodes. However, in this mine also some occur varieties of cornaline, colourless and milky quartz. This study presents the data obtained during the geologic mapping of the Novo São João Mine as well as the mineral inclusions identified in the amethyst crystals. The geodes occur in shallow levels of the basaltic rocks (Serra Geral Formation) with magmatic flow structures and fractures. The host-rock is constituted by plagioclase and clinopyroxene, which are associated with variable proportions of ilmenite, apatite, quartz and clayminerals. The rocks of Serra Geral Formation are predominant in the mine geologic setting, although the Botucatu Formation also outcrops in this region. The abrupt contact combined with some relicts structures which are preserved in these stratigraphic units (e.g., flow striation, basalt molds and rocks resembling to peperites) suggest that the extrusion of basaltic lavas the desertic environment ative. The occurrence mode, the size and the shape of geodes are conditioned by open spaces related to the basaltic lavas flow. These dilatation spaces allowed the percolation of the mineralizing fluids and the precipitation of silica minerals, which resulted in the geodes formation with variable filling. The amethyst crystals contain inclusions of goethite, halite, sylvite, fluorite and pyrite. This is the first register of fluorite inclusions in amethyst of the southernmost Brazil. The occurrence of chlorides and fluorides in the studied amethyst suggest that mineralizing solutions are related to geothermal fluids similar to those of the subterranean waters of aquifers in the Paraná Basalt Continental Flood Province context. The occurrence mode and mineral assemblage of the geodes combined dilatation structures of the host-rocks suggest that the geodes formation is related to epigenetic process of the infiltration of hot subterranean water (geothermal fluids). The data obtained in this study suggest the following guides to prospect target-areas to host geodes: (i) rocks with dilatation structures such as magmatic foliation, fractures and pods and (ii) springs of thermal waters in the Paraná Basalt Continental Flood Province context. The data integration suggest that the geologic setting of the studied area is adequate to host several geodes deposits around which future workers can build to evaluation the real economic potential of gems in this region.

As rochas vulcânicas da Formação Serra Geral tem importante papel como fonte fornecedora de agregados para a industria da construção civil, em particular da pavimentação rodoviária, no Estado do Rio Grande do Sul. Considerando-se o parco conhecimento das características tecnológicas dessas rochas, esse trabalho teve por meta avaliar três dessas características (durabilidade, abrasividade e dureza), tidas como importantes na caracterização desses materiais sob o ponto de vista da industrialização dessa matéria prima. Como objetivos decorrentes, buscou-se definir os principais ensaios a serem utilizados na determinação das três características escolhidas, levando em conta aspectos de execução e aplicabilidade desses. São apresentados e discutidos os resultados das análises e ensaios realizados, escolhidos em função dos aspectos petrológicos das rochas estudadas e da facilidade, rapidez e adequabilidade do emprego dessas análises e ensaios para a caracterização. Eles compreendem a análise petrográfica, difração de raios-X, absorção de água, absorção de azul de metileno, perda ao fogo, sanidade, degradação Washington, teor de sílica, índice de resistência à carga pontual, abrasividade CERCHAR e dureza CERCHAR. Na avaliação da durabilidade pelo ensaio de sanidade não se verificou correlação entre esse e os de absorção de água e perda ao fogo. Já os ensaios de absorção de azul de metileno (com o correspondente cálculo do fator de minerais secundários) e resistência à carga pontual mostraram ser sensíveis às perdas do ensaio de sanidade. Ainda, da análise crítica feita sobre o ensaio de sanidade ficou perceptível que o mesmo não é o mais adequado para caracterizar a durabilidade, considerando, principalmente, as condições climáticas a que ficam expostos os materiais durante seu uso nas obras, sendo sugerido o ensaio de ciclagem artificial (água – estufa), complementado com o de degradação Washington, como os ensaios ideais para atender a esse propósito. A abrasividade e dureza, conforme determinadas nesse trabalho, são introduzidas como novidades. Pela caracterização das amostras selecionadas buscou-se introduzir essas duas características tecnológicas, consideradas relevantes quando se estudam questões como o desmonte de rochas, desgaste e eficiência de equipamentos mecânicos utilizados na produção de agregados, por exemplo. Os resultados mostraram que há uma variabilidade significativa tanto no ensaio de abrasividade como no de dureza entre os diferentes tipos litológicos que constituem as rochas vulcânicas da Formação Serra Geral. / The volcanic rocks of Serra Geral Formation have an important role as supply source of aggregates to the civil construction industry, in particular on road pavementation of Rio Grande do Sul State. Considering the little knowledge of the technological characteristics of these rocks, this work sets out to evaluate three of their characteristics (durability, abrasiveness and hardness) as they are important from the point of view of industrialization of these raw materials. With this object, to define the main tests used to determine the three chosen characteristics, and to consider the main aspects of execution and applicability of the tests. It shows the results of the analysis and tests done, chosen in accordance with the petrological aspects of the rocks studied, beyond the ease, quickness e feasibility of the use of these analyses and tests on the characterization. They comprise petrographic analyses, X-rays diffraction, water absorption, methilene blue absorption, loss on ignition, soundness, Washington degradation test, proportion of silica, point load test and CERCHAR abrasiveness and hardness. On evaluation of durability with the soundness test one did not verify correlation between this test and water absortion and loss on ignition. The methilene blue absorption (and the correspondent Secondary Mineral Rating) and point load test showed sensitive to the loss of soundness. On a critical analysis of the soundness test it was perceptible that it is not the most appropriate essay to characterize the durability, chiefly because of the climate conditions which the material remained exposed during their use, it is suggested that the artificial cycling (wetting and drying) complemented with the Washington degradation test is the ideal tests to determine this purpose. The CERCHAR abrasiveness and hardness tests, as determined in this work, are introduced as a novelty. In the selected samples one attempted to introduce two technological characteristics, considered important when one studies aspects like rock dismount, the wear and efficiency of mechanical equipments used on aggregates production, for example. The results showed that there is a definite variability both at the abrasiveness and hardness tests among the different lithological types that constitute the volcanic rocks of Serra Geral Formation.

O presente estudo dedicou-se à análise da água subterrânea com alta salinidade no Sistema Aquífero Serra Geral na região do Alto Rio Uruguai, norte/noroeste do Rio Grande do Sul e oeste de Santa Catarina. O Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) é um aquífero fraturado que compreende rochas vulcânicas basálticas e riolíticas mesozoicas da Bacia do Paraná, recobrindo e confinando parcialmente o Sistema Aquífero Guarani (SAG), que se encontra sobreposto a aquíferos mais profundos (Pré-SAG). O objetivo principal desta pesquisa é aprimorar a compreensão dos fenômenos que regem a interação entre o SASG e os aquíferos sotopostos às rochas vulcânicas (SAG e Pré-SAG) e os seus reflexos na composição química do aquífero fraturado da região. Previamente foi realizada uma Análise Exploratória de Dados de um conjunto de 7.620 poços que continham informações de condutividade elétrica na área de ocorrência do SASG nos dois estados. Condutividades Elétricas superiores a 378,35μS/cm foram consideradas anômalas e são decorrentes de níveis de salinidade elevados nas águas do SASG, muitas vezes, inviabilizando-as para o consumo humano. Foram amostrados 39 poços do SASG na região em estudo que apresentavam anomalia na condutividade elétrica e 19 poços que captam águas do SAG. As águas foram quimicamente analisadas em relação aos elementos maiores, elementos-traço e isótopos estáveis (2H, 18O e 13C). Os dados físico-químicos obtidos foram processados através de Análise de Componentes Principais e posteriormente por Análise de Agrupamentos A análise tectônica da área realizada através da interpretação de imagens de satélite permitiu constatar que o pacote vulcânico foi mais afetado nas direções N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW. A salinidade das águas mostrou-se mais elevada nos poços influenciados por lineamentos morfoestruturais de direções N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E e E-W. As águas termais no SASG ocorrem somente a oeste da zona de falha Lancinha-Cubatão e na zona de influência do lineamento do Rio Uruguai. O estudo estatístico de agrupamento discriminou quatro grupos de águas, que possuem clara evolução hidrogeoquímica. Nesta evolução, a condutividade elétrica, as concentrações de cloreto, potássio, sódio, sais dissolvidos, sulfato e estrôncio sofrem incremento, enquanto o pH e o carbonato diminuem. A tipologia química das águas aponta para tipos bicarbonatados e sulfatados sódicos nos grupos I e II, enquanto o grupo III mostra águas sulfatadas sódicas a cálcicas. O grupo IV exibe águas cloretadas sódicas e cálcicas As águas do grupo I estão intimamente relacionadas com a recarga ascendente do SAG. No grupo II ocorrem processos de mistura de águas do SASG com as águas do Pré-SAG. Nos grupos III e IV torna-se evidente a recarga ascendente a partir das Unidades Hidroestratigráficas Rio do Rasto e Teresina. A aplicação do geotermômetro de sílica para as águas termais demonstraram a circulação da água nos poços estudados atinge profundidades máximas da ordem de 3,0 km e, em sua maioria, situa-se entre 1,1 e 1,5km. O gradiente geotérmico médio calculado para a área de estudo é de 23,5ºC/km. Os mecanismos e elementos apresentados auxiliam como guias para decisões de gerenciamento do SASG na região. / This study was dedicated to the analysis of groundwater with high salinity in the Serra Geral Aquifer System at the Upper Uruguai River region, laying on the northwest fringe and west side, respectively, of the Rio Grande do Sul and Santa Catarina States. The Serra Geral Aquifer System (SGAS) is a fractured aquifer comprising basaltic and rhyolitic mesozoic volcanic rocks of the Paraná Basin. These volcanic rocks cover the Guarani Aquifer System (GAS) and the underlying superimposed on deeper Permian aquifers. The main objective of this research is to better define the hydrogeochemical interactions between the SGAS and the underlying aquifers. An exploratory data analysis of a set of 7,260 water wells containing information of the electrical conductivity of the SGAS was carried out at the whole study region. Electrical conductivities above 378.35μS /cm were considered anomalous and are due to high levels of salinity in the waters of SGAS. These waters are almost unsuitable for human consumption. A total of 39 water wells bearing anomalous electrical conductivities of the SGAS aquifer and another 19 water wells from the GAS aquifers were sampled. The groundwater set was then analyzed for the major elements, trace elements and stable isotopes (2H, 18O and 13C). The physicochemical data were processed using principal component analysis and cluster analysis. Tectonic analysis of the area were performed using satellite image interpretation techniques. Their results confirmed that the volcanic package was most affected in the N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW directions The salinity of the groundwater is greater in the water wells influenced by lineaments at N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E and EW directions. It was shown that the hot springs within the SGAS only occur at west side of the Lancinha-Cubatao fault zone and the zone of influence of the lineament of the Uruguay River. Through a statistical study four water groups were separated, according to their hydrogeochemical evolution. Along this trend, electrical conductivity, chloride, potassium, sodium, sulfate and strontium concentrations get higher while pH and carbonates values get lower. In the groups I and II the chemical type of water is sodium-bicarbonate and sodium-sulphate, while the group III shows sodium-sulphate and calcium-sulphate types. The group IV is represented by sodium-chloride and calcic-chloride types. The waters of the group I are closely related to the ascendant water fluxes from the GAS. At the group II, water contents reveal the mixture with groundwater from the GAS and Permian aquifers. At the groups III and IV there is an evident upward recharge from the hydrostratigraphic units called Rio do Rasto and Teresina. The application of silica geothermometer to the thermal waters showed that the water circulation reaches maximum depth of 3.0 kilometers and, in most cases, are between 1.1 and 1.5 km. The average geothermal gradient calculated for the study area is 23.5ºC / km. The hydrogeochemistry mechanisms presented in this research are helpful tools for the SGAS management.

O derrame estudado é o sexto da sequência basáltica do Alto Uruguai, no norte do Rio Grande do Sul. Este derrame faz parte da Fm Serra Geral que é a parte brasileira do grande evento geológico: a formação da Província Magmática Paraná-Etendeka. Este derrame tem a seguinte estruturação interna: - nível basal contendo vesículas; nível intermediário com 10 a 25m de espessura, com fraturamento irregular e contendo no topo um nível macrovesicular interno, onde ocorrem os geodos (com diâmetros de milímetros a metros). Estes geodos são preenchidos principalmente por minerais de sílica como ametista, ágata e calcedônia, mas podem conter também calcita e zeolitas associadas; - nível superior, com 2 a 4m de espessura de basalto maciço; e – nível vesicular de topo, com 1 a 2 m de espessura, contendo vesículas (milimétricas a centimétricas) preenchidas por zeolitas, calcita, quartzo e argilominerais. Oito amostras destas rochas foram estudadas através de difratometria de raios X, petrografia, microscopia eletrônca e geoquímica de rocha total, com o objetivo de entender a gênese dos argilominerais presentes nestas rochas. A esmectita é o argilomineral presente em todas as rochas, principalmente ocupando a mesóstase. A celadonita ocorre somente no contato com os geodos e as vesículas. A esmectita é bem cristalizada, tem seu crescimento perpendicular Às faces dos cristais primários e não ocorre nas zonas de alteração. As vesículas contêm diferentes gerações de argilominerais, com a esmectita sendo formada inicialmente, seguida da celadonita. A presença de esmectita como inclusão em apatita, seu aspecto de crescimento, associado à presença de celadonita somente nas zonas de maior alteração, sugerem que a esmectita pode ter a sua origem durante os processos tardi-magmáticos e a celadonita resulta de processos de alteração hidrotermal destas rochas. / The basalt flow deposit studied is the 6th of a basaltic sequence of the Alto Uruguai region in the Rio Grande do Sul state. This deposit is situated in the Serra Geral formation which is the Brazilian part of a big geological event: the formation of the Paraná-Etendeka magmatic province. This flow have the internal structures as: -a basal level that contains vesicles; - a medium level from 10 to 25m, irregularly fracturated that contains at the top an internal macrovesicular level where we can find geodes (from few millimeters to few meters diameter). These geodes are principally filled with silica minerals as amethyst, agate and chalcedony, but can also have associated minerals as calcite and zeolites; - the superior level, from 2 to 4 m thick, of massive basalt; - and a vesicular level on the top, 1 to 2m thick, where vesicles (from millimeter to centimeter diameter) are filled with zeolites, calcite, quartz and clays. Eight rock samples were used for this study, by X-ray diffraction, petrography, electron microscopy and whole rock chemistry, with the aim to understand how the clays present in a basal flow could have formed. Smectite is the clay mineral that occurs in all samples, mainly in the mesostasis. Celadonite occurs only in the contact of the geodes and vesicles. Smectite is well crystallized, growing perpendicular to the phenocrystals surfaces and doesn’t grow in the alteration zones. Vesicles contain different generations of clay minerals with a first one of smectite and a second of celadonite. The presence of smectites as inclusion in apatite, its growing aspects, along with the presence of celadonite only in the alteration zones suggest that smectites could be formed during the tardi-magmatic processes and celadonite represents the hydrothermal alteration product of this rock.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas. Programa de Pós-graduação em Geografia / Made available in DSpace on 2013-03-04T18:07:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 309270.pdf: 19838590 bytes, checksum: 450e0abc7127a13c3654647518aeac9f (MD5) / Esta tese tem como objeto aprofundar o entendimento da interação entre recursos hídricos e uso da terra na Bacia do Rio do Peixe (BRP), Santa Catarina. Esta bacia compreende 27 municípios e foi selecionada por apresentar complexo e significativo desenvolvimento econômico com base na agricultura, pecuária e indústria e por registrar ao longo das últimas décadas um aumento do uso das águas do Sistema Aquífero Integrado Guarani/Serra Geral (SAIG/SG). A escolha visa subsidiar o projeto Rede Guarani/Serra Geral (M1C1) quanto ao mapeamento das áreas de vulnerabilidade e risco de contaminação das águas do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG). A metodologia incluiu o resgate de dados primários e secundários junto ao IBGE, SIAGAS/CPRM, EPAGRI/CIRAM, EMBRAPA, INPE, trabalhos de campo e a utilização de produtos e técnicas de geoprocessamento. As bases cartográficas foram trabalhadas na escala de 1:250.000. O método de avaliação da vulnerabilidade adotado refere-se ao GOD - que pondera: Grau de confinamento da água subterrânea; Ocorrência de estratos de cobertura e Distância até o lençol freático, com modificações. A análise dos aspectos físicos revelou significativo número de feições estruturais, cujo adensamento pode implicar em áreas de maior vulnerabilidade e consequente risco de contaminação, devido aos usos da terra e ao expressivo número de granjas de suínos e aviários existentes na região. Os resultados mostram que a qualidade dos recursos hídricos superficiais encontra-se comprometida em decorrência dos tipos de uso da terra e da ausência de tratamento de efluentes. No entanto, a qualidade dos recursos hídricos subterrâneos está dentro dos padrões legais. Um fator regional de complicação para a exploração das águas subterrâneas é a presença natural, em fraturas do SASG, de óleo residual. Em relação aos principais tipos de uso da terra, os dados das imagens de satélite para o ano de 2008 revelaram para a BRP 39,3% de áreas ocupadas por florestas; 30,5% de áreas de solo exposto associado a atividades agrícolas, 10,7% de cultivos diversos; 9,2% de pastagens; 8,5% de reflorestamento; 0,9% de áreas urbanas e 0,3% de corpos d'água superficiais. No mapeamento da vulnerabilidade intrínseca, as áreas de alta vulnerabilidade são aquelas mais densamente fraturadas, com solos de profundidade inferior a 60 cm e teor de argila menor que 35%. Já as áreas de vulnerabilidade moderada/moderada alta são as áreas com densidade de lineamentos moderada, com profundidade de solo variando de 60 cm a 150 cm e teor de argila de 35% a 60%. Áreas classificadas como de vulnerabilidade baixa a muito baixa apresentam densidade de lineamentos de moderada a moderada baixa, solos de profundidade superior a 150 cm e teor de argila maior que 60%. O mapa de Potencial de Risco considerou os principais tipos de uso da terra, classificando-os como de grau baixo, moderado ou alto. Finalmente, o Mapa de Risco de Contaminação é produto do cruzamento do mapa de Vulnerabilidade Intrínseca com o mapa de Potencial de Risco. As áreas de risco moderado alto, alto e muito alto deverão merecer atenção especial para proteção dos recursos hídricos superficiais e subterrâneos da BRP.

A Mina Novo São João está localizada em Santana do Livramento, nas proximidades da fronteira sudoeste do Rio Grande do Sul com Uruguai, inserida no contexto da Província de Basaltos de Platô Continental do Paraná. Nesta região são extraídos comercialmente geodos de ágata e ametista, apesar de também ocorrerem variedades de quartzo incolor, leitoso e cornalina. Este estudo registra os resultados do mapeamento geológico da região da Mina Novo São João e da caracterização das inclusões minerais nos cristais de ametista. Os geodos estão alojados em níveis rasos de rochas basálticas, as quais apresentam estruturas de fluxo magmático e fraturas. A rocha encaixante é afanítica, constituída por plagioclásio e clinopiroxênio, associados com quantidades variáveis de ilmenita, magnetita, apatita, quartzo e argilominerais. Associado com os basaltos da Formação Serra Geral ocorrem rochas da Formação Botucatu. O contato abrupto e as estruturas preservadas nestas unidades estratigráficas, tais como estrias de fluxo, moldes de basalto e rochas tipo peperito, sugerem que os derrames basálticos ocorreram num paleo-ambiente desértico ativo. O modo de ocorrência, o tamanho e a forma dos geodos são condicionados por sítios de dilatância relacionados com o fluxo das lavas basálticas. Estes espaços abertos possibilitaram a percolação de fluidos mineralizantes e a precipitação de minerais de sílica resultando na formação de geodos com preenchimento variável. Os cristais de ametista nos geodos contêm inclusões de goethita, halita, silvita e pirita. Além disto, inclusões de fluorita também ocorrem na gema estudada, as quais foram descritas, pela primeira vez, em cristais de ametista do sul do Brasil. A presença de cloretos e fluoretos sugere que as soluções mineralizantes estão relacionadas com fluidos geotermais similares àqueles encontrados em águas subterrâneas retiradas de aqüíferos da Bacia do Paraná. O modo de ocorrência e as associações minerais dos geodos combinados com as estruturas de dilatância das rochas encaixantes sugerem que a formação dos geodos está relacionada com processos epigenéticos de infiltração de águas subterrâneas aquecidas (fluidos geotermais). O conjunto de dados sugere que as seguintes feições podem ser utilizadas como guias prospectivos locais para a localização de áreas-alvo propícias a alojar geodos: (i) rochas com estruturas de dilatância abertas, tais como foliação magmática, fraturas e pods; (ii) ocorrência de fontes de águas minerais termais no contexto da Província de Basaltos de Platô Continental; (iii) presença de quartzo-arenito silicificado, pois este litotipo também teria sido afetado pelo evento que depositou sílica nos geodos. A integração dos dados obtidos mostra que o contexto geológico da área estudada é propício para alojar vários depósitos de geodos, os quais merecem ser pesquisado em trabalhos futuros, a fim de obter uma avaliação do potencial econômico para gemas da fronteira sudoeste do RS. / The Novo São João Mine, located within the boundaries of the city of Santana do Livramento, near the border of Brazil and Uruguay, in the Paraná Basalt Continental Flood Province context, produces agate and amethyst geodes. However, in this mine also some occur varieties of cornaline, colourless and milky quartz. This study presents the data obtained during the geologic mapping of the Novo São João Mine as well as the mineral inclusions identified in the amethyst crystals. The geodes occur in shallow levels of the basaltic rocks (Serra Geral Formation) with magmatic flow structures and fractures. The host-rock is constituted by plagioclase and clinopyroxene, which are associated with variable proportions of ilmenite, apatite, quartz and clayminerals. The rocks of Serra Geral Formation are predominant in the mine geologic setting, although the Botucatu Formation also outcrops in this region. The abrupt contact combined with some relicts structures which are preserved in these stratigraphic units (e.g., flow striation, basalt molds and rocks resembling to peperites) suggest that the extrusion of basaltic lavas the desertic environment ative. The occurrence mode, the size and the shape of geodes are conditioned by open spaces related to the basaltic lavas flow. These dilatation spaces allowed the percolation of the mineralizing fluids and the precipitation of silica minerals, which resulted in the geodes formation with variable filling. The amethyst crystals contain inclusions of goethite, halite, sylvite, fluorite and pyrite. This is the first register of fluorite inclusions in amethyst of the southernmost Brazil. The occurrence of chlorides and fluorides in the studied amethyst suggest that mineralizing solutions are related to geothermal fluids similar to those of the subterranean waters of aquifers in the Paraná Basalt Continental Flood Province context. The occurrence mode and mineral assemblage of the geodes combined dilatation structures of the host-rocks suggest that the geodes formation is related to epigenetic process of the infiltration of hot subterranean water (geothermal fluids). The data obtained in this study suggest the following guides to prospect target-areas to host geodes: (i) rocks with dilatation structures such as magmatic foliation, fractures and pods and (ii) springs of thermal waters in the Paraná Basalt Continental Flood Province context. The data integration suggest that the geologic setting of the studied area is adequate to host several geodes deposits around which future workers can build to evaluation the real economic potential of gems in this region.

O presente estudo dedicou-se à análise da água subterrânea com alta salinidade no Sistema Aquífero Serra Geral na região do Alto Rio Uruguai, norte/noroeste do Rio Grande do Sul e oeste de Santa Catarina. O Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) é um aquífero fraturado que compreende rochas vulcânicas basálticas e riolíticas mesozoicas da Bacia do Paraná, recobrindo e confinando parcialmente o Sistema Aquífero Guarani (SAG), que se encontra sobreposto a aquíferos mais profundos (Pré-SAG). O objetivo principal desta pesquisa é aprimorar a compreensão dos fenômenos que regem a interação entre o SASG e os aquíferos sotopostos às rochas vulcânicas (SAG e Pré-SAG) e os seus reflexos na composição química do aquífero fraturado da região. Previamente foi realizada uma Análise Exploratória de Dados de um conjunto de 7.620 poços que continham informações de condutividade elétrica na área de ocorrência do SASG nos dois estados. Condutividades Elétricas superiores a 378,35μS/cm foram consideradas anômalas e são decorrentes de níveis de salinidade elevados nas águas do SASG, muitas vezes, inviabilizando-as para o consumo humano. Foram amostrados 39 poços do SASG na região em estudo que apresentavam anomalia na condutividade elétrica e 19 poços que captam águas do SAG. As águas foram quimicamente analisadas em relação aos elementos maiores, elementos-traço e isótopos estáveis (2H, 18O e 13C). Os dados físico-químicos obtidos foram processados através de Análise de Componentes Principais e posteriormente por Análise de Agrupamentos A análise tectônica da área realizada através da interpretação de imagens de satélite permitiu constatar que o pacote vulcânico foi mais afetado nas direções N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW. A salinidade das águas mostrou-se mais elevada nos poços influenciados por lineamentos morfoestruturais de direções N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E e E-W. As águas termais no SASG ocorrem somente a oeste da zona de falha Lancinha-Cubatão e na zona de influência do lineamento do Rio Uruguai. O estudo estatístico de agrupamento discriminou quatro grupos de águas, que possuem clara evolução hidrogeoquímica. Nesta evolução, a condutividade elétrica, as concentrações de cloreto, potássio, sódio, sais dissolvidos, sulfato e estrôncio sofrem incremento, enquanto o pH e o carbonato diminuem. A tipologia química das águas aponta para tipos bicarbonatados e sulfatados sódicos nos grupos I e II, enquanto o grupo III mostra águas sulfatadas sódicas a cálcicas. O grupo IV exibe águas cloretadas sódicas e cálcicas As águas do grupo I estão intimamente relacionadas com a recarga ascendente do SAG. No grupo II ocorrem processos de mistura de águas do SASG com as águas do Pré-SAG. Nos grupos III e IV torna-se evidente a recarga ascendente a partir das Unidades Hidroestratigráficas Rio do Rasto e Teresina. A aplicação do geotermômetro de sílica para as águas termais demonstraram a circulação da água nos poços estudados atinge profundidades máximas da ordem de 3,0 km e, em sua maioria, situa-se entre 1,1 e 1,5km. O gradiente geotérmico médio calculado para a área de estudo é de 23,5ºC/km. Os mecanismos e elementos apresentados auxiliam como guias para decisões de gerenciamento do SASG na região. / This study was dedicated to the analysis of groundwater with high salinity in the Serra Geral Aquifer System at the Upper Uruguai River region, laying on the northwest fringe and west side, respectively, of the Rio Grande do Sul and Santa Catarina States. The Serra Geral Aquifer System (SGAS) is a fractured aquifer comprising basaltic and rhyolitic mesozoic volcanic rocks of the Paraná Basin. These volcanic rocks cover the Guarani Aquifer System (GAS) and the underlying superimposed on deeper Permian aquifers. The main objective of this research is to better define the hydrogeochemical interactions between the SGAS and the underlying aquifers. An exploratory data analysis of a set of 7,260 water wells containing information of the electrical conductivity of the SGAS was carried out at the whole study region. Electrical conductivities above 378.35μS /cm were considered anomalous and are due to high levels of salinity in the waters of SGAS. These waters are almost unsuitable for human consumption. A total of 39 water wells bearing anomalous electrical conductivities of the SGAS aquifer and another 19 water wells from the GAS aquifers were sampled. The groundwater set was then analyzed for the major elements, trace elements and stable isotopes (2H, 18O and 13C). The physicochemical data were processed using principal component analysis and cluster analysis. Tectonic analysis of the area were performed using satellite image interpretation techniques. Their results confirmed that the volcanic package was most affected in the N-60 a 80-W, N-70 a 80-E e EW directions The salinity of the groundwater is greater in the water wells influenced by lineaments at N-30 a 45-W, N-15-30-W, N-30-45-E, N-60-75-E and EW directions. It was shown that the hot springs within the SGAS only occur at west side of the Lancinha-Cubatao fault zone and the zone of influence of the lineament of the Uruguay River. Through a statistical study four water groups were separated, according to their hydrogeochemical evolution. Along this trend, electrical conductivity, chloride, potassium, sodium, sulfate and strontium concentrations get higher while pH and carbonates values get lower. In the groups I and II the chemical type of water is sodium-bicarbonate and sodium-sulphate, while the group III shows sodium-sulphate and calcium-sulphate types. The group IV is represented by sodium-chloride and calcic-chloride types. The waters of the group I are closely related to the ascendant water fluxes from the GAS. At the group II, water contents reveal the mixture with groundwater from the GAS and Permian aquifers. At the groups III and IV there is an evident upward recharge from the hydrostratigraphic units called Rio do Rasto and Teresina. The application of silica geothermometer to the thermal waters showed that the water circulation reaches maximum depth of 3.0 kilometers and, in most cases, are between 1.1 and 1.5 km. The average geothermal gradient calculated for the study area is 23.5ºC / km. The hydrogeochemistry mechanisms presented in this research are helpful tools for the SGAS management.