Hidroquímica e hidrotermalismo do sistema Aqüífero Guarani no estado do Paraná
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| Data de Publicação: | 2007 |
| Tipo de documento: | Tese |
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Bittencourt, André Virmond LimaRostirolla, Sidnei PiresUniversidade Federal do Paraná. Setor de Ciências da Terra. Programa de Pós-Graduação em GeologiaRosa Filho, Ernani Francisco da, 1952-Hindi, Eduardo Chemas2024-10-10T18:58:37Z2024-10-10T18:58:37Z2007https://hdl.handle.net/1884/14077Orientador: Ernani Francisco da Rosa FilhoCoorientadores: André Virmond Lima Bittencourt e Sidnei Pires RostirollaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 2007Inclui bibliografiaÁrea de concentração: Geologia AmbientalResumo: O Sistema Aqüífero Guarani (SAG), formado pelos arenitos das Formações Pirambóia e Botucatu ocorre, no Estado do Paraná, em uma área de aproximadamente 140.000 km², coberta pelos derrames de lava da Formação Serra Geral. Subjacentes aos arenitos, estão as rochas sílticas e argilosas da Formação Rio do Rasto. As águas do aqüífero são explotadas, principalmente, para abastecimento público e, em menor escala para uso em balneários e indústrias. Não há qualquer registro sobre o uso na irrigação. As perfurações feitas no SAG se baseiam, na maioria dos casos, em um modelo conceitual que não considera a complexidade do seu arcabouço estrutural, assim, resultados inesperados podem acontecer, causando a perda de investimento. O objetivo dessa pesquisa foi determinar a qualidade e as características termais da água subterrânea em escala regional, e relacioná-las às principais feições estruturais da bacia sedimentar do Paraná, a fim de investigar o possível controle estrutural sobre o fluxo subterrâneo e a evolução química da água. As amostras de água foram coletadas em 65 pontos e analisadas para determinar a concentração dos íons principais (cálcio, magnésio, sódio, potássio, cloreto, sulfato e nitrato, entre outros); total de sólidos dissolvidos, sílica dissolvida, e metais. Alcalinidade, temperatura, pH, e condutividade foram medidos no campo. Perfis de poços e dados hidrogeológicos foram usados para um melhor entendimento do comportamento geológico e hidrodinâmico do aqüífero. Análise multivariada de agrupamentos foi usada como técnica exploratória dos dados. A especiação da água foi calculada com os programas Phreeqci e Solveq. Geotermômetros de sílica foram usados para estimar a temperatura do reservatório. Os tipos químicos da água foram definidos usando o diagrama de Piper. Os tipos de água dererminados foram: bicarbonatada cálcica, bicarbonatada sódica e bicarbonatada cálcica-magnesiana (zona aflorante e de baixo confinamento); bicarbonatadas sódicas, bicarbonatada cálcica, bicarbonatada sódica, bicarbonatada-sulfatada sódica e sulfatada sódica (médio confinamento) e bicarbonatada sódica, sulfatada sódica e cloretada-sulfatada sódica (alto confinamento). A temperatura da água medida na superfície do terreno, varia de 20 a 65 °C, e as geotemperaturas máximas calculadas co m as equações de geotermômetros variaram de 72 a 103 °C. Essa faixa de temperatura classifica o SAG como um sistema termal de baixa entalpia, inadequado para a produção de energia elétrica em grande escala. Os resultados químicos e termais foram plotados em mapas de isolinhas, mostrando a variação espacial desses parâmetros. Entre os parâmetros químicos, o cloreto, sódio, sulfato, fluoreto, sólidos totais dissolvidos e pH estão acima do padrão de potabilidade em várias amostras. A sobreposição dos mapas de isolinhas desses parâmetros resulta em cerca de 40% da área total do aqüífero com água adequada para consumo sem tratamento prévio. A temperatura da água aumenta de este para oeste e o gradiente geotérmico diminui de norte para sul. Os gradientes geotérmicos mais elevados ocorrem em uma faixa coincidente com o eixo do Arco de Ponta Grossa, indicando tal região como apropriada para a implantação de empreendimentos que utilizem águas termais. Todos os mapas de isolinhas (concentração, relações iônicas e índice de saturação), mostram um claro controle estrutural, com os padrões de isolinhas separados por linhas de falha ou megalineamentos de direção NW. As linhas de fluxo de águas subterrâneas são controladas também por feições estruturais, afetando a recarga do SAG. A interação água-rocha, calculada com os programas Phreeqci e Solveq, mostram que as espécies dissolvidas não atingiram o equilíbrio químico mesmo nas partes mais profundas do aqüífero, indicando um processo ativo de recarga. O resultado desta pesquisa mostra que o SAG apresenta compartimentos estruturais com características hidroquímicas e hidrodinâmicas diferenciadas, que devem ser levadas em conta nos projetos de implantação de obras de captação de águas desse aqüífero.Abstract: The Guarani Aquifer System (GAS) is constituted by the Piramboia and Botucatu sandstones and is located in the State Parana, over an area of nearly 140.000 km2. Most of it is covered by the Serra Geral Formation lava flows. The fine-grained sedimentary rocks of Rio do Rasto Formation underlies the GAS. The aquifer is mainly exploited as a public water supply and, to a lesser extent as water supplies for resorts and industry. There is no record about irrigation use. The drillings made in this aquifer are very often based on conceptual models that don’t take into account the complexity of its structural framework. Therefore, unexpected results may arise causing a lot of damage. The aim of this research is to investigate the possible structural control over the groundwater flow and the chemical evolution of the water of the Parana sedimentary basin. In order to accomplish this, the regional quality and thermal characteristics of groundwater were determined and linked to the main structural features of the Parana sedimentary basin. Groundwater samples were collected in 65 points and analyzed for the major ions (calcium, magnesium, sodium, potassium, chloride, sulfate and nitrate among others), total dissolved solids, dissolved silica and metals. Alkalinity, temperature, pH and specific conductance were measured in the field. Well data logging and hydrogeological data were used for a better understanding of the aquifer geology and hydrodynamic behavior. Multivariate cluster analysis was used as a data screening technique. Water speciation was calculated with the Phreeqci and Solveq programs. Silica geothermometer equations were used to estimate the reservoir temperature. The chemical water types were defined using the Piper diagram. The water types are Ca-HCO3, Na-HCO3 and Ca-Mg-HCO3 (outcropping and low confined zone); Na-HCO3, Ca-HCO3, Na-SO4-HCO3 and Na-SO4 (Medium confined zone) and Na-HCO3, Na-SO4 and Cl-Na-SO4. The waters temperature measured at the surface of the terrain varies from 20 to 60 °C and the maximum geotemperat ures calculated with the silica geothermometers equations varies from 72 to 103 °C. This range of temperatures classifies the GAS as a low enthalpy system that is unsuitable for large scale electric power generation. The chemical and thermal results are plotted as isolines maps showing the spatial variation of those parameters. Among the chemical parameters chloride, sodium, sulphate, fluoride ions, total dissolved solids and pH are over the drinking water standards in many samples. The overlapping of the isolines maps of these parameters show that less than 40% of the aquifer area is suitable for water supply without previous treatment. The water temperature increase from east to west, and the geothermic gradient decreases from north to south. The highest geothermic gradient values lay down on a strip that coincides with the Ponta Grossa Arch axis, revealing that area as appropriate for building thermal resorts. All the isolines maps (concentrations, ionic ratio and saturation index) show a clear structural control with patterns of isolines separated by fault lines or megalieaments striking NW. The groundwater flow lines are also controlled by structural features affecting the recharge of the GAS. The water mineral-relationships calculated with the programs Phreeqci and Solveq show that the dissolved species have not reached the chemical equilibrium, even in the deepest parts of the aquifer, indicating an active recharge into the GAS. The results of this research show that the GAS is divided in structural compartments with different hydrochemical and hydrodinamic characteristics that must be considered on siting wells for water supply.xv, 153f. : il., gráfs., tabs. ; 30 cm.application/pdfDisponível em formato digitalGeologia ambientalAquíferosÁguas subterrâneasHidrogeologiaGeologiaHidroquímica e hidrotermalismo do sistema Aqüífero Guarani no estado do Paranáinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALHindi-Tese.pdfapplication/pdf31830635https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/14077/1/Hindi-Tese.pdf6c1b4fe090d41248300f7e3e2d55a347MD51open accessTEXTHindi-Tese.pdf.txtExtracted Texttext/plain289513https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/14077/2/Hindi-Tese.pdf.txtf42cf9523eab1fa0063d16891b22b839MD52open accessTHUMBNAILHindi-Tese.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1259https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/14077/3/Hindi-Tese.pdf.jpg58fcdc553103d50debd3b20d93395174MD53open access1884/140772024-10-10 15:58:37.442open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/14077Repositório de PublicaçõesPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestopendoar:3082024-10-10T18:58:37Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false |
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