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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.44.2008.tde-02092008-150509
Documento
Autor
Nome completo
Fernando Machado Alves
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2008
Orientador
Banca examinadora
Riccomini, Claudio (Presidente)
Campanha, Ginaldo Ademar da Cruz
Neves, Mirna Aparecida
Título em português
Tectônica rúptil aplicada ao estudo de aqüífero em rochas cristalinas fraturadas na região de Cotia, SP
Palavras-chave em português
Geologia estrutural Cotia
Hidrogeologia de aqüífero fraturado
Morfometria
Tectônica rúptil
Resumo em português
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.
Título em inglês
Brittle tectonics applyed to study of crystalline fractured-bedrock aquifer in Cotia, SP region
Palavras-chave em inglês
Brittle tectonics
Hydrogeology of fractured-bedrock aquifer
Morphometric analyses
Structural geology of Cotia
Resumo em inglês
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.
 
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FMA.pdf (8.70 Mbytes)
Data de Publicação
2008-09-16
 
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