Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2015-11-11T16:12:55Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7887165 bytes, checksum: 5ae79a4cccb0b3a8198d5a2a1b8e932e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-11T16:12:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 7887165 bytes, checksum: 5ae79a4cccb0b3a8198d5a2a1b8e932e (MD5) Previous issue date: 2015-03-12 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / A Antártica Marítima é caracterizada por temperaturas negativas durante o inverno austral, chegando a ser positivas durante o verão. Uma das principais características da região é a baixa disponibilidade de água líquida e restrita cobertura vegetal. Consequentemente, os solos são rasos, com baixo teor de argila, esqueléticos e com mineralogia silicática. Os solos ornitogênicos e solos sulfatados fogem a essa regra, estes últimos ainda pouco estudados. A Península Barton (62o14’S 58o46’W) possui área aproximada de 12 km2, localizada na Ilha Rei George. Sua geologia apresenta basalto/andesito, diorito, granodiorito e lapilli-tuff. Destaca-se as áreas com afloramento de andesitos piritizados, as quais apresentam potencial de oxidação de sulfetos e maior potencial de intemperismo químico, em comparação as áreas não piritizadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a hidrogeoquímica da Península Barton e estudar a mineralogia e gênese dos solos sulfatados. Analisou- se águas de lagos e canais de degelo em distintas formações geológicas para avaliar a contribuição das rochas e solos na hidrogeoquímica local. Coletou-se 58 amostras de água em pontos georreferenciados. Analisou-se 14 elementos por ICP-OES em formas químicas naturais e acidificadas com HNO3. Ânions foram analisados em cromatógrafo. Solos sulfatados de duas topossequências foram descritos e analisados por seus atributos morfológicos, físicos, químicos, mineralógicos e micromorfológicos. Os solos foram classificados de acordo com a Soil Taxonomy e WRB/FAO. Os dados permitiram que se fizesse uma regionalização da península em 8 grupos de acordo com as características hidrogeoquímicas. Atributos como pH sofreram forte variação. Não foi registrada influência de carbonatos no tamponamento da drenagem. Identificou-se processo natural de drenagem ácida na Península Barton. Estas áreas exigem cuidados especiais, devido à acidez e mobilidade de íons metálicos. Identificou-se que solos influenciados pela oxidação de sulfeto possuem maiores teores de partículas finas. Registrou-se solos extremamente ácidos e com desenvolvimento pedogenético considerável se tratando das condições antárticas. A mineralogia destes solos apresenta ocorrência generalizada de óxidos de ferro (destaca-se goethita) e sulfatos (jarosita). Identificou-se solos com horizontes concrecionários até então desconhecidos na Antártica Marítima. / The Maritime Antarctica is characterized by negative temperature during the austral winter, becoming positive during the summer. A key feature of the region is the low availability of liquid water and limited vegetation. Consequently, soils are shallow, with low clay content, skeletal and silicates mineralogy. The ornithogenic soils and sulfate soils flee to this rule, the latter still little studied. The Barton Peninsula (62o14'S 58o46'W) has an area of approximately 12 km2, is located in the King George Island. Its geology features basalt / andesite, diorite, granodiorite and lapilli tuff. It stands out the areas with outcropping andesite with pyrite, which have sulphide oxidation potential and greater potential for chemical weathering, compared non pyrite areas. The objective of this study was to evaluate the hydrogeochemical the Barton Peninsula and study the mineralogy and genesis of sulfate soils. Analyzed waters of lakes and melt channels in different geological formations to assess the contribution of rocks and soils in hydrogeochemical site. Collected 58 samples of water in georeferenced points. Analyzed 14 by ICP-OES elements in natural chemical forms and acidified with HNO3. Anions were analyzed in chromatograph. Soil sulfated two toposequences were described and analyzed for their morphological attributes, physical, chemical, mineralogical and micromorphological. The soils were classified according to Soil Taxonomy and WRB / FAO. The data allowed to be done a peninsula of regionalization in 8 groups according to the hydrogeochemical characteristics. Attributes such as pH experienced strong variation. It was not recorded influence of carbonates in plugging the drain. It was identified natural process of acid drainage in Barton Peninsula. These areas require special care because of the acidity and mobility of metal ions. It was found that soils influenced by sulphide oxidation have higher levels of fine particles. Recorded extremely acid soils with considerable development pedogenetic, considering Antarctic conditions. The mineralogy of these soils has widespread occurrence of iron oxides (goethite stands out) and sulphate (jarosite). It was identified with concretionary soil horizons hitherto unknown in the Maritime Antarctica.

A Bacia do Alto Tietê (BAT) abriga uma população de 19,5 milhões de pessoas numa área de 5.985 km2, correspondendo aproximadamente ao contorno da região Metropolitana de São Paulo (RMSP). A BAT é composta por dois sistemas aqüíferos principais: o Sistema Aqüífero Sedimentar (SAS) (1.452 km2) e o Sistema Aqüífero Cristalino (CAS) (4.238 km2). A importância da água subterrânea na RMSP tem crescido significativamente nos últimos 20 anos. Diversas indústrias e condomínios têm utilizado a água subterrânea como fonte complementar e muitas vezes exclusive de abastecimento de água, extraindo um volume que corresponde a cerca de 13% do volume total de água distribuído pelas companhias de abastecimento público. Apesar de sua importância, pouco se sabe sobre a qualidade e quantidade de água que abastece esses sistemas aqüíferos. Além disso, em áreas urbanas, a influência antrópica causa mudanças aos padrões de recarga natural dos sistemas aqüíferos. Este estudo teve os seguintes objetivos: i) estimar a recarga no SAS em duas áreas com diferentes padrões de ocupação urbana (alta e baixa densidade de impermeabilização), utilizando diferentes métodos (flutuação dos níveis de água, aproximações darcinianas, hidroquímica, isótopos estáveis); e ii) determinar a origem da água de recarga (vazamentos do sistema de água e esgoto ou infiltração natural de chuva). Os períodos mais chuvosos e mais secos para ambas as áreas foi janeiro e agosto, respectivamente, e a precipitação total para a área menos urbanizada. O método de flutuação dos níveis de água estimou um valor de recarga natural para a área menos urbanizada de 246 mm/a e 183 mm/a para a área densamente urbanizada. Um valor de 481 mm/a foi obtido pelas aproximações darcinianas para a área mais urbanizada e 311 mm/a para a área menos urbanizada e, se as estimativas forem precisas, a diferença entre os resultados dos diferentes métodos indica a soma das fontes de recarga antrópicas (respectivamente 298 mm/a e 65 mm/a). A análise dos dados químicos de Na+, Cl-, NO3 -, NH4 + e SO42- demonstrou a presença de vazamentos extensivos do sistema de esgoto em ambas as áreas. Os resultados dos isótopos em NO3 - para a área urbanizada (enriquecimento de ?15N e ?18O) e dados químicos (DOC, HCO3-) indicam que a desnitrificação tem papel importante na atenuação do nitrato no aqüífero. Os dados de níveis de água, da zona não saturada e isótopos ambientais indicam que chuvas menores que 20 mm/dia ou 100 mm/mês não são capazes de recarregar o aqüífero. Os dados de ?18O e ? 2H coletados em ambas as áreas apresentam-se sobre uma linha de mistura entre as assinaturas da chuva (maior que 100 mm/mês) e água do sistema de abastecimento público, indicando a contribuição destas fontes distintas na recarga dos aqüíferos (contribuição urbana de 14% na recarga da área menos urbanizada e 67% na área mais urbanizada, corroborando os resultados dos outros métodos). Os dados obtidos neste estudo indicam que vazamentos do sistema de esgoto e de água de abastecimento têm papel fundamental na recarga do aqüífero e na qualidade da água subterrânea. / The Upper Tiete Watershed (UTW) has a population of 19.5 million in an area of 5,985 km2, which corresponds approximately to the contour of the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP), Brazil. The UTW is comprised of two major aquifer systems: the Sedimentary Aquifer System (SAS) (1,452 km2) and the Crystalline Aquifer System (CAS) (4,238 km2). The importance of groundwater in the MRSP has increased substantially during the last 20 years. Several industries and condominiums are using groundwater as a complementary and often exclusive source of water supply, extracting a volume that corresponds to approximately 13% of the total volume of water distributed by the public supply companies. Despite their importance, not much is known about the quality and quantity of the water that recharge these aquifer systems. Besides, in urban areas, the anthropogenic influence causes changes to the natural water recharge patterns of the aquifer systems. This study had the following objectives: i) estimating the recharge of the SAS in two areas with different land use patterns (high and low density of paved surfaces), using different methods (water table fluctuation, Darcyan approach, hydrochemistry, environmental isotopes); and ii) determining the origin of the recharge water (leakage of supply water and sewerage system or natural infiltration of rainfall). The rainiest and driest months for both areas were January and August, respectively, and the total precipitation for the densely paved area was 1,193 mm and 1,407 mm for the least-paved area. The water table fluctuation methodology estimated that natural recharge for the poorly urbanized area is 246 mm/a and 183 mm/a for the densely urbanized area. A value of 481 mm/a was obtained through the Darcyan approach for the more urbanized area and 311 mm/a for the less urbanized area and, if the estimations are accurate, the difference between the results of the different methods indicates the sum of the anthropogenic recharge sources (respectively 298 mm/a and 65 mm/a). Analysis of chemical data for Na+, Cl-, NO3 -, NH4 + and SO42- showed the presence of extensive sewerage leakage in both areas. Results from isotopes in NO3- for the urbanized area (enrichment of ?15N and ?18O) and chemical data (DOC, HCO3-) indicated that denitrification plays an important role in attenuating the nitrate in the aquifer. The data from water levels, the unsaturated zone and environmental isotopes indicate that rainfall volumes lower than 20 mm/day or 100 mm/month are not able to recharge the aquifer. Data from ?18O and ? 2H collected in both areas lie on a mixing line between the fingerprints of precipitation water (higher than 100 mm/month) and water from the public supply system, indicating the contribution of these distinct sources to the recharge of the aquifers (urban contribution of 14% for the recharge of the less urbanized area and 67% in the more urbanized area, corroborating the results of other methods). The data obtained in this study indicates that leakage of the sewage and water distribution system plays a major role in the recharge of the aquifer and groundwater quality.

O estudo da hidrogeologia em aqüífero cristalino fraturado apresenta como maior desafio a imprevisibilidade do meio, uma vez que o fluxo ocorre exclusivamente pelas fraturas. Neste sentido informações de atitude, abertura e conectividade de fraturas tornam-se essenciais no entendimento do fluxo da água subterrânea. O presente trabalho busca aplicar o conhecimento da tectônica rúptil para caracterizar o meio fraturado, com intuito de auxiliar o estudo hidrogeológico do aqüífero. A área de estudo está localizada na porção leste do Município de Cotia, SP, no contexto do Complexo Embu, de idade proterozóica, na porção central da Faixa Ribeira. Ocorrem predominantemente rochas granitóides, com permeabilidade primária desprezível, rochas cataclásticas relacionadas às grandes zonas de cisalhamento de Taxaquara e Caucaia do Alto, metassedimentos e coberturas aluviais cenozóicas, estas ao longo das principais drenagens. Os principais eventos tectônicos de caráter rúptil da região estiveram relacionados à reativação mesozóico-cenozóica, inicialmente com a ruptura continental e abertura do Oceano Atlântico Sul e, posteriormente, a formação do Rift Continental do Sudeste do Brasil (RCSB), e seus principais eventos de deformação. Os estudos foram desenvolvidos em duas escalas de trabalho. A primeira de semi-detalhe, em 1:50.000, e a segunda de detalhe, em 1:5.000, esta última em duas porções distintas dentro da área de semi-detalhe. Os resultados obtidos em escala de semi-detalhe, a partir da análise da tectônica rúptil (morfometria, fotogeologia e levantamentos de campo), serviram para direcionar as investigações em escala de detalhe, onde foram usados dados provenientes de sondagens, métodos BHTV (Bore Hole Television), levantamento de perfis de eletrorresistividade e dados hidrogeológicos de poços de monitoramento instalados no aqüífero em meio fraturado. Os estudos de escala de semi-detalhe permitiram delinear lineamentos de direções N-S, E-W, NE-SW e NW-SE, originados pelas diversas fases de deformação rúptil. Esses dados de lineamentos foram correlacionados com dados de atitude de falhas e juntas medidas em afloramento, e, posteriormente, associados às diferentes fases de deformação descritas para o RCSB. Foram definidas seis famílias de juntas: a) família NNW-SSE, com mergulho alto para NE); b) família NE-SW com mergulho sub-vertical; c) família E-W com mergulho alto para NW); d) família WNW-ESE com mergulho alto para NE); e) família NESW com mergulho médio para NW; e f) família NE-SW com mergulho médio para SE. Os resultados dos estudos desenvolvidos em escala de semi-detalhe, somados aos condicionantes geológicos e geomorfológicos das áreas selecionadas para estudos de detalhe, orientaram a instalação de poços de monitoramento verticais e inclinados nessas últimas. Foram instalados 11 poços na área de detalhe A e quatro poços na área de detalhe B. Os poços foram perfilados por televisionamento acústico e as fraturas identificadas nesses poços foram separadas por famílias e subfamílias: Família 1 (sub-horizontal), Família 2A (N-S com mergulho médio para W) e 2B (N-S com mergulho alto para E), Família 3A (NE-SW com mergulho médio para NW) e 3B (NE-SW com mergulho médio para SE) e Família 4 (WNW-ESE sub-vertical). Na maioria dos poços foram realizados ensaios hidráulicos para determinação da condutividade hidráulica (K), que variou de 1,55x10-8 a 2x10-5 cm/s, com média de 2,98x10-6 e desvio padrão de 5,60 x10-6 cm/s. Ensaios de bombeamento indicaram fluxo de água subterrânea através das estruturas N-S, com boa conexão com as estruturas NE-SW. A abertura média das fraturas foi de 1,13x10-3 cm, calculada com base nos valores de condutividade hidráulica correlacionados aos dados estruturais. A partir dos dados hidrogeológicos e estruturais foi proposto um método para se estimar a transmissividade e condutividade hidráulica de um poço instalado no aqüífero fraturado. / The main challenge in a hydrogeological study of a fractured-bedrock aquifer is the unpredictability of media, because the ground-water flows only through the fractures. Informations about strike, dip, opening and connectivity among fractures become essential in order to understand the ground-water flow. This work is an application of the concepts of the brittle tectonics to characterize a fractured media in order to help the hydrogeological study of a fractured-bedrock aquifer. The study area is located at the eastern part of the City of Cotia, State of São Paulo, Southeastern Brazil, in the context of the Proterozoic Embu Complex, in the central part of Ribeira Belt. This area encompass predominantly granitoid rocks (with negligible primary permeability), cataclastic rocks related to the Taxaquara and Caucaia do Alto shear zones, and metasedimentary rocks. Quaternary alluvial deposits occur along the main drainages. The main brittle tectonic events in the region are related to the Mesozoic-Cenozoic reactivation, associated with the continental break-up, the opening of the South Atlantic Ocean, and the formation and deformation of the basins of the Continental Rift of the Southeastern Brazil (CRSB). The study was carried out in two working scales. First in a semi-detail scale, at 1:50,000, of a large area, were brittle tectonic analysis (morphometry, photogeology and field survey in outcrops) was performed. The achieved results were used to select two small areas, within the semi-detail area, for a detailed investigation, on scale of 1:5,000, in which data from rock-boring, BHTV (Bore Hole Television), eletroresistivity and hydrogeology from bedrock monitoring wells were obtained. At a semi-detail scale it was possible to delineate lineaments of N-S, E-W, NE-SW and NW-SE-trending directions, probably originated during several brittle deformational events. Data from lineaments were first correlated with data of fault and joint measured in outcrops and latterly associated with different deformation phases described in CRSB. Six joint families were defined: a) steeply northeastward dipping NNW-SSE-trending family; b) sub-vertically dipping NE-SW trending family; c) steeply northwestward dipping E-W-trending family; d) steeply northeastward dipping WNW-ESE-trending family); e) NE-SW-trending family with moderate dipping towards the NW; and f) NE-SW-trending family with moderate dipping towards the SE. Results of studies in the semi-detail investigation area allowed the selection of sites for drilling of 11 wells in detail area A and 4 wells in the detail area B. All the wells were surveyed by acoustic teleview and the identified fractures were classified in four families and two subfamilies: family 1 (sub-horizontal to gently dipping); family 2A (N-S-trending with moderate dipping towards the W) and 2B (NS-trending with steep dipping towards the E); family 3A (NE-SW-trending with moderate dipping towards the NW) and 3B (NE-SW-trending with moderate dipping towards the SE); and family 4 (WNW-ESE-trending with sub-vertical dipping). Hydraulic conductivity (K) measured in the wells ranged from 1.55x10-8 to 2x10-5 cm/s, with a mean of 2.98x10-6 and standard deviation of 5.60 x10-6 cm/s. Pumping tests showed the groundwater flow through N-S-trending structures and good connection with NE-SW-trending structures. The average opening of fractures attained 1.13x10-3 cm and was calculated on the basis of the amount of hydraulic conductivity correlated with structural data. Based on structural and hydrogeological data it was proposed a method for estimating the transmissivity and hydraulic conductivity of a well installed in the fractured-bedrock aquifer.

A funcionalidade de um sistema aqüífero é dependente dos atributos do reservatório, em especial as suas heterogeneidades, associadas às propriedades intrínsecas da rocha e descontinuidades relacionadas à compartimentação estrutural. O presente estudo teve como objetivo principal identificar e mapear a organização espacial dos componentes estratigráficos e compartimentos estruturais do Sistema Aqüífero Guarani, localizado na bacia do Paraná, a fim de verificar os efeitos na sua distribuição na organização e funci- onalidade. Foram observadas as variações na salinidade, as zonas de recarga e de des- carga, visando contribuir para os estudos que estabelecem prioridades de uso, mapea- mento, monitoramento e redução das atividades potencialmente contaminantes. A extensa seção siliciclástica do aqüífero foi formada por sistemas deposicionais eólicos e fluviais, de idade triássica e jurássica, englobados principalmente pelas forma- ções Pirambóia e Botucatu (Brasil), Misiones (Paraguai e Argentina) e Taquarembó (Uruguai). Levantamentos de seções estratigráficas ao longo da faixa de afloramentos e análise e interpretação de perfis geofísicos de poços para petróleo na bacia permitiram compor um novo quadro estratigráfico para o sistema aqüífero. A compartimentação estrutural do aqüífero foi definida a partir da integração de mapas morfoestruturais previamente publicados, traçados por interpretação de imagens de radar, satelitárias, modelos digitais de elevação e mapas regionais aeromagnetométri- cos e gravimétricos. Um novo mapa de lineamentos estruturais, interpretado a partir de um modelo digital de terreno, teve a precisão avaliada por comparação com mapas pré- vios gerados por diferentes autores e métodos. A sucessão sedimentar que compõe o aqüífero é objeto de diferentes correlações e classificações estratigráficas, com implicações na organização das unidades hidroestrati- gráficas. Caracteriza-se por associações de fácies cujos elementos arquiteturais e geo- metria permitem subdividí-lo em unidades de fluxo. Três unidades de fluxo principais foram reconhecidas, identificadas e denominadas conforme a fácies genética: duna (DU), interdunas (ID) e canais (CH). Secundariamente, duas outras unidades: crevasse (CR), lacustre e planície de inundação (FF) ambém foram identificadas. Estas unidades apresentam diferentes condutividade hidráulica e desempenham, conseqüentemente, papéis diferentes no funcionamento do aqüífero. Para as unidades de fluxo foi possível estimar a condutividade hidráulica média com base na seleção e tamanho médio dos grãos e na argilosidade dos sedimentos. Em termos de litoestratigrafia, o SAG é composto pelas formações Santa Maria, de ocorrência restrita ao Rio Grande do Sul, espacialmente sotoposta e justaposta às forma- ções flúvio-eólicas Guará (No oeste do Rio Grande do sul) e Pirambóia (leste do Rio Grande do Sul, e toda a parte central e norte da Bacia do Paraná). Todas estão extensa- mente superpostas, ora discordantemente, ora transicionalmente, pela Formação Botu- catu, caracterizada por depósitos dunares de desertos super-áridos. Tal fácies apresenta grande homogeneidade, boa porosidade e permeabilidade efetiva, caracterizando-se como a mais importante unidade hidroestratigráfica. Na interpolação dos contornos estruturais e espessuras das rochas do aqüífero, os lineamentos reconhecidos revelaram grandes blocos tectônicos que restringem o fluxo e a formação de células hidrogeológicas. A anisotropia sedimentar e a compartimentação estrutural foram consideradas na avaliação das unidades de fluxo e do sistema e no cál- culo do fluxo potencial dinâmico. Mapas de fluxo potencial e de direção de fluxo perm- tem visualizar a forte influência estrutural nas áreas preferenciais de recarga e descarga e os controles das entradas e saídas do sistema. A distribuição espacial das unidades mostra o zoneamento dos valores de condutividade hidráulica, com efeito direto na qua- lidade e na condutividade do fluxo da água dentro do aqüífero regional. Como resultado, conclui-se que apesar de se constituir um reservatório idealmente contínuo, a compartimentação e diferenciação interna do Sistema Aqüífero Guarani apon- tam para uma complexidade que parece ultrapassar a concepção de um sistema único. / The functionality of an aquifer system depends on attributes of the reservoir, spe- cially those heterogeneities associated to intrinsic properties of the rock and to structural compartmentation discontinuities. The main objective of the study was to identify and to map the stratigraphic components and structural compartments of the Guarani Aquifer System, located in the Paraná Basin, to verify the effect of their distribution on the aquifer organization and functionality. Variations in the salinity, the discharge and recharge zones were also studied as a contribution to the studies that aim to establish priorities in the use, mapping, monitoring and in the reduction of potentially contami- nant activities. The extensive siliciclastic section, with a maximum thickness of 600 m, was formed by aeolian and fluvial depositional systems of Triassic and Jurassic age and referred to mainly as the Pirambóia and Botucatu (Brazil), Misiones (Paraguay and Argentina) and Taquarembó (Uruguay) formations. Survey of stratigraphic sections throughout the out- crop belt and analysis and interpretation of geophysical profiles of wells drilled for oil in the basin had allowed a new stratigraphic and structural picture of the water-bearing system to be drawn. The structural compartmentation of the aquifer was defined based on the integration of morphostructural maps previously published, traced from interpretation of radar and satellite images, digital terrain models of rise and aeromagnetometric and gravimetric regional maps. A new map of structural lineaments, interpreted from a digital elevation model, had its precision and accuracy evaluated by comparint it to previous maps gener- ated by different authors and methods. The sedimentary succession that form the water-bearing unit is object of different correlations and stratigraphic classifications – with implications in the spatial configura- tion and regional connectivity of the hydrostratigraphic units. The succession is charac- terized by associations of facies whose architectural elements and geometry allow it to be subdivided in units of flow. Three main units of flow were recognized, identified and referred to as genetic facies: dune (DU), interdune (ID) and canals (CH). Secondarily, two other units: flooding plain crevasse (CR), lacustrine and (FF) were identified. These units show different hydraulic conductivities and play, consequently, different roles in the functioning of the aquifer. For the units of flow, it was possible estimate the average hydraulic conductivity on the basis of the selection and average size of its grains and in the mud content of the sediments. In litostratigraphic terms, the Guarani Aquifer System is represented by the forma- tions Santa Maria, restricted to Rio Grande do Sul state, bellow and spatially justaposed to the fluvial-aeolian formations Guará (in western Rio Grande do Sul) and Pirambóia (eastern Rio Grande do Sul, and all the central and north parts of the Paraná Basin). All units are extensively superposed, in some places unconformably, in other places transi- tionally, by the Botucatu Formation, which is characterized by dune deposits of super- arid deserts. Such facies present a great homogeneity, a good porosity and permeability, being the most important hydrostratigraphic unit. In the interpolation of the structural contours and thicknesses of the rocks of the water-bearing unit, the recognized lineaments revealed large tectonic blocks that restrict the flow and the formation of hydrogeologic cells. The sedimentary anisotropy and the structural compartments have been considered in the evaluation of the units of flow and the system and in the calculation of the dynamic potential flow. The obtained potential flow and direction of flow maps allowed the strong structural influence in the preferen- tial areas of recharge and discharge and the controls of the inputs and outputs of the sys- tem to be identified. The spatial distribution of the units shows a hydraulic conductivity zoning with direct effect in the quality and the regional conductivity. As result, it can be concluded that although it consists of an ideally continuous reservoir, the compartmentation and the internal differentiation of the Guarani Aquifer System point to a complexity that seems to exceed the conception of a single system.

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Na área estudada, verificam-se afloramentos de rochas cristalinas do embasamento coberto por sedimentos com idade variando desde o Paleozóico ao Quaternário, com esperança de se obter água nos sedimentos do Devoniano Inferior, mais precisamente na formação Maecuru. Foram executadas 34 sondagens elétricas verticais com arranjo Schlumberger com AB/2 variando de 100 a 500 metros. 108 sondagens eletromagnéticas transientes também foram executadas com arranjo "loop coincidente", com 50 metros de lado. Por problemas eletrônicos adicionados aos ruídos de fenômenos supraparamagnéticos, os resultados das sondagens eletromagnéticas apresentaram-se muito distorcidos, não tendo sido possível extrair deles informação geológica de relevância. Por isso, foram criados modelos eletromagnéticos sintéticos representando a situação geológica da área. Os dados obtidos no campo em forma de curvas de resistividade aparente, foram plotados em papel bilogarítmo e interpretados com a ajuda de algoritmos direto e inverso os quais considera modelos de camadas horizontalmente estratificadas, homogêneas e isotrópicas. Os resultados da interpretação permitiram estabelecer modelos geoelétricos aproximados refletindo a situação geológica na subsuperfície. Os resultados da interpretação das sondagens elétricas, foram confrontados com os resultados da interpretação qualitativa do mapa de isogamas do campo magnético total, permitindo delimitar com maior precisão a zona de incidência de soleiras de diabásio, situada a norte da área. Dos quatro horizontes geoelétricos distinguidos, o terceiro é essencialmente constituído por arenitos, apresentando, por isso, melhores condições para armazenamento de água subterrânea. / This work due application of the electroresistivity and electromagnetic geophysical methods in the municipal district of Altamira, in the central area of the State of Pará, with the purpose of mapping the thickness of the aquifer layers and occurrence of diabase intrusions for finding a groundwater wells. In this area are many outcrops of basement crystalline rocks covered with sediments of ages from the Paleozioc to Quaternary. The objective is to obtain water from the sediments of Inferior Devonian, more exactly in the Maecuru Formation. There were made thirty four vertical electric soundings using the Shlumberger arrangement, the AB/2 distance varying from 100 to 500 meters. Also there were made 108 transient electromagnetic soundings with "coincident loop" arrangement, using an square loop of 50 meters. Due to electronic problems and supraparamagnetic noises, the results of this electromagnetic soundings became very distorted, impossible to get from them important geologic information. Then, electromagnetic synthetic models were created to represent the geology of the area. The data were obtained from the field were presented as apparent resistivity curves. They were plotted using a log-log scale and interpreted using the EGSLIB/SEV1D first and then with the EGSLIB/SEV1DIN program. The models used were horizontal, isotropic and homogeneous layers. The interpretation results allowed to determine approximate geoelectrical models which reflects the underground geological situation. The interpretation results from the electric surveys were confronted with the results of the qualitative interpretation from the isogams map of the total magnetic field, allowing to delimit with more precision the zone of incidence of diabase sills, located at the north of the area. From the four distinguished geoeletric horizons, the third is essentially constituted by sands, therefore it is best for groundwater storage.

Made available in DSpace on 2017-07-10T14:17:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 kelly Jaque.pdf: 1788989 bytes, checksum: 65d07041b0d9003d6666dd84d7fee873 (MD5) Previous issue date: 2013-08-01 / The evaluation of biotic and abiotic variables can provide information to understand the structure and function of lotic systems. The Iguassu River is considered a large river and, therefore, able to develop true plankton. The analysis of the variation in composition and community structure of diatoms in relation to abiotic variables were performed with the purpose of qualify the water at stations upstream (E1) and downstream (E2) from the Iguassu s waterfalls, along an annual cycle. The E1 station was defined as oligotrophic to mesotrophic and E2 as oligotrophic to ultraoligotrophic. A total of 98 species of diatoms, distributed among 39 genera, were recorded, showing no dominant species, but 36 abundant species. Temporally changes were observed in the composition. At the end of the dry season was observed an increase in species of the class Bacillariophyceae, because the recovery of nutrients and high transparency of the water. During the rainy period, due the turbulence and turbidity of the water, the class Coscinodiscophyceae played a significant role in the composition of the system. The species composition was temporally heterogeneous, but with similar structure between stations. The diversity of diatoms was high, because of the presence of many rare periphyton diatoms and a community of planktonic diatoms with higher density, but less diverse. This is characteristic of rivers due to the physical dynamics of the environment and shortage of nutrients, characteristic acquired by the discontinuity the river / A avaliação das variáveis abióticas e bióticas pode prover informações para o entendimento da estrutura e do funcionamento dos sistemas lóticos. O rio Iguaçu é considerado de grande porte e, portanto, com condições de desenvolver o plâncton verdadeiro. As análises da variação da composição e estrutura da comunidade de diatomáceas em relação às variáveis abióticas foram realizadas com o objetivo de qualificar a água em estações a montante (E1) e a jusante (E2) das cataratas do rio Iguaçu, ao longo de um ciclo anual. A estação de amostragem E1 foi classificada como oligotrófica à mesotrófica, e a jusante (E2) de ultraoligotrófica a oligotrófica. Um total de 98 espécies de diatomáceas distribuídas entre 39 gêneros foi registrado, não apresentando espécies dominantes, mas 36 espécies abundantes. Foi observado temporalmente mudança na composição. No final do período seco observou-se um pico para as espécies da classe Bacillariophyceae, pela recuperação de nutrientes e pela elevada transparência. Já no período chuvoso, pela elevada pluviosidade, gerou um processo decorrente com maior turbulência e turbidez, exercendo um papel significativo na composição voltada para a classe Coscinodiscophyceae. A composição das espécies foi temporalmente heterogênea, mas com estrutura similar entre as estações. A diversidade de diatomáceas foi alta, pela presença de muitas espécies raras de origem perifítica e uma comunidade de diatomáceas planctônicas com maior densidade, mas pouco diversa, como é característico de rios devido à dinâmica física do ambiente e a escassez dos nutrientes, característica adquirida pela descontinuidade do rio

[pt] A dissertação apresenta o levantamento hidrogeológico de um sítio experimental na Formação Barreiras. Neste sítio, localizado no município de São Sebastião do Passé (BA), foi realizado um levantamento de campo que compreendeu a execução de sondagens, construção dos poços de monitoramento, ensaios de condutividade hidráulica, coleta de amostras deformadas e pseudoindeformadas e levantamento geofísico por GPR (Ground Penetrating Radar). O programa experimental realizado em laboratório buscou caracterizar geotécnica e mineralogicamente os materiais coletados. Verificou-se que o perfil estratigráfico do sítio possui uma série de materiais dispostos em camadas pouco espessas. Embora os materiais apresentem constituição mineralógica semelhante, a sua distribuição granulométrica e os seus limites de consistência são díspares. Verificou-se a inexistência de uma relação direta entre a condutividade hidráulica e a porosidade, porém foram constatadas excelentes relações entre a condutividade hidráulica e o teor de finos, a fração argila, a fração grossa, o limite de liquidez e o índice de plasticidade. A modelagem geológica realizada através dos dados obtidos no decorrer da execução das sondagens a trado, dos poços de monitoramento e da sondagem geofísica revelou que a distribuição espacial dos distintos materiais não é uniforme, posto que a localização das camadas e a suas respectivas espessuras variam ao longo do perfil. / [en] The dissertation presents a hydrogeological survey of an experimental site from Barreiras Formation. On this site, located in the municipality of São Sebastião do Passé (BA), a site investigation was carried out consisting on auger drilling, construction of monitoring wells, hydraulic conductivity tests, sample collection a and a geophysical survey by GPR (Ground Penetrating Radar). The experimental program held at the Geotechnical Laboratory sought to characterize the mineralogical and geotechnical properties of the materials collected. It was found that the profile of the site has a series of materials arranged in thin layers. Although the materials present similar mineralogical constitution, its particle size distribution and its consistency limits are considerably different. No direct relationship was found between porosity and hydraulic conductivity, however excellent relationships were found between the hydraulic conductivity and the fines contents, the clay fraction, the coarse fraction, the liquid limit and plasticity index. A geological model was obtained from data obtained from the drillings, the monitoring wells and the geophysical survey. The model revealed that the spatial distribution of the different materials is not uniform since the location of the layers and their thickness varies along the profile.

Most coastal aquifers undergo seawater intrusion. Mitigating this risk depends on a sound knowledge of flow mechanisms, well located and constructed wells, an effective management, suitable policies and the desire to conserve the aquifer. To this end, a comprehensive geological model is essential. The single most important question that the geological model should address is the degree and nature of the connection of the aquifer to the sea. Differences in the connection explain why apparently similar coastal aquifers display very different salinitzation behavior. Some aquifers salinize with moderate pumping (eg. Tordera and Llobregat deltas) whereas others sustain large extractions with lower vulnerability to seawater intrusion (eg. Ter delta). However, the characterization of such a connection is not easy given the lack of onshore-offshore geological mapping potential pathways for seawater contamination. This thesis is focused on sequence stratigraphy, which is necessary to understand the onshore-offshore aquifer connection, thus modifying the classical hydrogeological conceptual models. The methodology of sequence stratigraphy offers a perspective of delta architecture based on geological controls and processes. Sequence stratigraphic concepts are used in Western Mediterranean deltas in addition to local factors, such as subsidence, uplift and the rate of sediment supply to account for differences in Pleistocene stratigraphic patterns and aquifer preservation. These local factors exert an influence over the shape, slope and thickness of aquifers. Together with the width of the continental shelf, the presence of submarine canyons, faults and thin prodelta layers conditions vulnerability to seawater intrusion. The Quaternary Mediterranean shelf is characterized by high-frequency depositional sequences mainly composed of large-scale regressive wedges with poor or poorly preserved transgressive to highstand intervals. Although the Llobregat delta is an anomaly, it serves as a paradigm of deltaic architecture because of its well preserved transgressive and highstand intervals. The well preserved coarse transgressive deposits are important from hydrogeological point of view. They act as aquifers with high lateral continuity from onshore to offshore providing paths for seawater intrusion.The excellent preservation in the Llobregat delta may be a consequence of Quaternary growth faults, which caused high accommodation space, limiting the action of wave and storm events. The identification of different seismic units and deformation features along the coast makes it possible to distinguish two main morpho-structural sectors. These sectors can be influenced by tectonic movements, which may be intensified by sediment supply changes.Detailed sedimentological, age and paleontological (foraminifera and ostracods) data display a cyclic vertical pattern of facies, including a high degree of reworked sediments. Available ages together with high sediment preservation due to constant subsidence and sediment supply during sea level rises allow us to establish a chronostratigraphic framework. The most significant and widespread erosion were interpreted as occurring during gradual sea-level falls with a frequency of 100 Kyr. glacial-interglacial cycles. However, most of the regressive deposits display complex internal architectures, which suggest the imprint of higher-frequency cycles. The stacking pattern of the modern Holocene delta is controlled by changes in the relative sea-level and in the sediment supply. Paleofloods frequencies controlled by climatic changes and intensified by anthropic activity caused an important progradational pulses in the Llobregat delta and the channel switching with the rapid abandonment of the delta lobes.

A funcionalidade de um sistema aqüífero é dependente dos atributos do reservatório, em especial as suas heterogeneidades, associadas às propriedades intrínsecas da rocha e descontinuidades relacionadas à compartimentação estrutural. O presente estudo teve como objetivo principal identificar e mapear a organização espacial dos componentes estratigráficos e compartimentos estruturais do Sistema Aqüífero Guarani, localizado na bacia do Paraná, a fim de verificar os efeitos na sua distribuição na organização e funci- onalidade. Foram observadas as variações na salinidade, as zonas de recarga e de des- carga, visando contribuir para os estudos que estabelecem prioridades de uso, mapea- mento, monitoramento e redução das atividades potencialmente contaminantes. A extensa seção siliciclástica do aqüífero foi formada por sistemas deposicionais eólicos e fluviais, de idade triássica e jurássica, englobados principalmente pelas forma- ções Pirambóia e Botucatu (Brasil), Misiones (Paraguai e Argentina) e Taquarembó (Uruguai). Levantamentos de seções estratigráficas ao longo da faixa de afloramentos e análise e interpretação de perfis geofísicos de poços para petróleo na bacia permitiram compor um novo quadro estratigráfico para o sistema aqüífero. A compartimentação estrutural do aqüífero foi definida a partir da integração de mapas morfoestruturais previamente publicados, traçados por interpretação de imagens de radar, satelitárias, modelos digitais de elevação e mapas regionais aeromagnetométri- cos e gravimétricos. Um novo mapa de lineamentos estruturais, interpretado a partir de um modelo digital de terreno, teve a precisão avaliada por comparação com mapas pré- vios gerados por diferentes autores e métodos. A sucessão sedimentar que compõe o aqüífero é objeto de diferentes correlações e classificações estratigráficas, com implicações na organização das unidades hidroestrati- gráficas. Caracteriza-se por associações de fácies cujos elementos arquiteturais e geo- metria permitem subdividí-lo em unidades de fluxo. Três unidades de fluxo principais foram reconhecidas, identificadas e denominadas conforme a fácies genética: duna (DU), interdunas (ID) e canais (CH). Secundariamente, duas outras unidades: crevasse (CR), lacustre e planície de inundação (FF) ambém foram identificadas. Estas unidades apresentam diferentes condutividade hidráulica e desempenham, conseqüentemente, papéis diferentes no funcionamento do aqüífero. Para as unidades de fluxo foi possível estimar a condutividade hidráulica média com base na seleção e tamanho médio dos grãos e na argilosidade dos sedimentos. Em termos de litoestratigrafia, o SAG é composto pelas formações Santa Maria, de ocorrência restrita ao Rio Grande do Sul, espacialmente sotoposta e justaposta às forma- ções flúvio-eólicas Guará (No oeste do Rio Grande do sul) e Pirambóia (leste do Rio Grande do Sul, e toda a parte central e norte da Bacia do Paraná). Todas estão extensa- mente superpostas, ora discordantemente, ora transicionalmente, pela Formação Botu- catu, caracterizada por depósitos dunares de desertos super-áridos. Tal fácies apresenta grande homogeneidade, boa porosidade e permeabilidade efetiva, caracterizando-se como a mais importante unidade hidroestratigráfica. Na interpolação dos contornos estruturais e espessuras das rochas do aqüífero, os lineamentos reconhecidos revelaram grandes blocos tectônicos que restringem o fluxo e a formação de células hidrogeológicas. A anisotropia sedimentar e a compartimentação estrutural foram consideradas na avaliação das unidades de fluxo e do sistema e no cál- culo do fluxo potencial dinâmico. Mapas de fluxo potencial e de direção de fluxo perm- tem visualizar a forte influência estrutural nas áreas preferenciais de recarga e descarga e os controles das entradas e saídas do sistema. A distribuição espacial das unidades mostra o zoneamento dos valores de condutividade hidráulica, com efeito direto na qua- lidade e na condutividade do fluxo da água dentro do aqüífero regional. Como resultado, conclui-se que apesar de se constituir um reservatório idealmente contínuo, a compartimentação e diferenciação interna do Sistema Aqüífero Guarani apon- tam para uma complexidade que parece ultrapassar a concepção de um sistema único. / The functionality of an aquifer system depends on attributes of the reservoir, spe- cially those heterogeneities associated to intrinsic properties of the rock and to structural compartmentation discontinuities. The main objective of the study was to identify and to map the stratigraphic components and structural compartments of the Guarani Aquifer System, located in the Paraná Basin, to verify the effect of their distribution on the aquifer organization and functionality. Variations in the salinity, the discharge and recharge zones were also studied as a contribution to the studies that aim to establish priorities in the use, mapping, monitoring and in the reduction of potentially contami- nant activities. The extensive siliciclastic section, with a maximum thickness of 600 m, was formed by aeolian and fluvial depositional systems of Triassic and Jurassic age and referred to mainly as the Pirambóia and Botucatu (Brazil), Misiones (Paraguay and Argentina) and Taquarembó (Uruguay) formations. Survey of stratigraphic sections throughout the out- crop belt and analysis and interpretation of geophysical profiles of wells drilled for oil in the basin had allowed a new stratigraphic and structural picture of the water-bearing system to be drawn. The structural compartmentation of the aquifer was defined based on the integration of morphostructural maps previously published, traced from interpretation of radar and satellite images, digital terrain models of rise and aeromagnetometric and gravimetric regional maps. A new map of structural lineaments, interpreted from a digital elevation model, had its precision and accuracy evaluated by comparint it to previous maps gener- ated by different authors and methods. The sedimentary succession that form the water-bearing unit is object of different correlations and stratigraphic classifications – with implications in the spatial configura- tion and regional connectivity of the hydrostratigraphic units. The succession is charac- terized by associations of facies whose architectural elements and geometry allow it to be subdivided in units of flow. Three main units of flow were recognized, identified and referred to as genetic facies: dune (DU), interdune (ID) and canals (CH). Secondarily, two other units: flooding plain crevasse (CR), lacustrine and (FF) were identified. These units show different hydraulic conductivities and play, consequently, different roles in the functioning of the aquifer. For the units of flow, it was possible estimate the average hydraulic conductivity on the basis of the selection and average size of its grains and in the mud content of the sediments. In litostratigraphic terms, the Guarani Aquifer System is represented by the forma- tions Santa Maria, restricted to Rio Grande do Sul state, bellow and spatially justaposed to the fluvial-aeolian formations Guará (in western Rio Grande do Sul) and Pirambóia (eastern Rio Grande do Sul, and all the central and north parts of the Paraná Basin). All units are extensively superposed, in some places unconformably, in other places transi- tionally, by the Botucatu Formation, which is characterized by dune deposits of super- arid deserts. Such facies present a great homogeneity, a good porosity and permeability, being the most important hydrostratigraphic unit. In the interpolation of the structural contours and thicknesses of the rocks of the water-bearing unit, the recognized lineaments revealed large tectonic blocks that restrict the flow and the formation of hydrogeologic cells. The sedimentary anisotropy and the structural compartments have been considered in the evaluation of the units of flow and the system and in the calculation of the dynamic potential flow. The obtained potential flow and direction of flow maps allowed the strong structural influence in the preferen- tial areas of recharge and discharge and the controls of the inputs and outputs of the sys- tem to be identified. The spatial distribution of the units shows a hydraulic conductivity zoning with direct effect in the quality and the regional conductivity. As result, it can be concluded that although it consists of an ideally continuous reservoir, the compartmentation and the internal differentiation of the Guarani Aquifer System point to a complexity that seems to exceed the conception of a single system.

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.