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Mémoire de Maîtrise
DOI
https://doi.org/10.11606/D.14.2023.tde-10082023-122114
Document
Auteur
Nom complet
Hugo Ferreira Saar
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2023
Directeur
Jury
Elis, Vagner Roberto (Président)
Bokhonok, Oleg
Gandolfo, Otávio Coaracy Brasil
Titre en portugais
Métodos geofísicos da Eletrorresistividade (ERI e SEV), Eletromagnético Indutivo no domínio da frequência (FDEM) e Polarização Induzida no domínio do tempo (IP), aplicados à exploração de água subterrânea em basaltos fraturados, para uso na irrigação agrícola.
Mots-clés en portugais
Caminhamento elétrico
Eletromagnético no domínio da frequência
Eletrorresistividade
exploração de água subterrânea
FDEM
IP
irrigação agrícola
Polarização Induzida
SEV
Resumé en portugais
O objetivo desta pesquisa geofísica foi o de localizar as melhores zonas produtoras de água subterrânea em basaltos fraturados cobertos por solo para uso agrícola, na área rural do município de Cândido Mota, localizado na região sudoeste do estado de São Paulo. Essa região faz parte da Bacia do Paraná, onde ocorreram os grandes derrames de rochas basálticas há 135 Ma, que hoje define a Formação Serra Geral. Levantamentos de Eletrorresistividade (Caminhamento Elétrico e Sondagem Elétrica Vertical), Eletromagnético no domínio da frequência (FDEM) e de Polarização Induzida no domínio do tempo (IP) foram realizados em uma área destinada a plantação de milho, que está situada cerca de sete quilômetros a sudoeste da zona urbana, sendo essa região uma área de ocorrência de solos rasos sobrepostos aos basaltos, onde há necessidade de água para irrigação. Os basaltos da região apresentam camadas com zonas de vesículas e amígdalas, zonas alteradas e/ou fraturadas e presença de paleossolos intra-derrames, que normalmente são os melhores aquíferos, bem como zonas compactas com baixa permeabilidade. O Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) apresenta excelente capacidade de retenção de água, devido ao seu intenso fraturamento, e nessa região, se encontra muito mais raso do que o Sistema Aquífero Guarani (SAG), cuja profundidade de ocorrência é estimada em 900 metros de profundidade, o que inviabiliza a perfuração de poços para agricultura, principalmente para o pequeno produtor, devido ao alto custo da perfuração. A aquisição de dados de eletrorresistividade foi realizada em campo utilizando dois tipos de arranjos, sendo realizados seis caminhamentos elétricos (CE), para a avaliação da variação lateral da resistividade, e seis sondagens elétricas verticais (SEV), para avaliar a variação da resistividade com a profundidade, que também serviram como pontos de verificação de qualidade e correlação para o imageamento elétrico, já que a maioria dos dados de SEV foram adquiridos junto as linhas de aquisição dos CEs. Os resultados dos levantamentos de eletrorresistividade mostraram excelente correlação entre as zonas de baixa resistividade e a ocorrência de regiões de basalto fraturado, tornando possível diferenciar possíveis zonas ou camadas de basaltos fraturados e/ou alterados de basaltos maciços, que inclusive orientaram com sucesso a perfuração de um poço. Foram adquiridos também, dados de três caminhamentos pelo método eletromagnético FDEM, denominados de CEM-02, CEM-03 e CEM-04, cujo equipamento utilizado foi o EM-34 da Geonics. Essa aquisição foi realizada sobre as mesmas linhas de três caminhamentos elétricos, que assim seguiram a mesma numeração, CE-02, CE-03 e CE-04, tendo a interpretação dos dados de condutividade e resistividade mostrado uma excelente correlação. A aquisição de dados de Polarização Induzida (IP) ocorreu na forma de sondagem vertical (pontual), tendo sido adquiridos no mesmo arranjo das SEVs, num total de seis levantamentos, para que se pudesse avaliar a correlação da resistividade e da cargabilidade em relação às camadas geoelétricas em profundidade. Um poço para produção de água subterrânea foi perfurado na região imageada pelo caminhamento elétrico 03, por sugestão dos resultados da interpretação conjunta dos quatro métodos geofísicos utilizados nesta pesquisa (CE, SEV, FDEM e IP), com resultados promissores para uso na irrigação agrícola.
Titre en anglais
Electrical Resistivity (ERI and VES), Inductive Electromagnetic in Frequency Domain (FDEM) and Time Domain IP (TDIP) geophysical methods applied to groundwater exploration in Fractured Basalts for sustainable agriculture
Mots-clés en anglais
Electrical Resistivity
ERI
FDEM
Fractured Basalts
groundwater exploration
Time Domain IP
VES,Electromagnetic in Frequency Domain
Resumé en anglais
Geophysics was applied in this research as a tool to identify the most favorable points for drilling a producing groundwater well, whose main objective was to define the best groundwater producing zones in fractured basalts, covered by soil, for sustainable maize agriculture in the rural zone of Cândido Mota city, located in southwest of São Paulo state. The region of the geophysical surveys is located in the northwest edge of the Paleozoic Paraná Basin, whose geology is dominated by outcrops of ancient basaltic flows (135 My), which are currently part of the Serra Geral formation. Electrical Resistivity geophysical methods (ER and VES mode), Electromagnetic in the Frequency Domain (FDEM) and Time Domain Induced Polarization (TDIP) surveys were carried out over an area located about seven kilometers southwest of the urban area of Candido Mota, where shallow soils (<15m) overlap basalts and there is a real need for access to groundwater for sustainable maize agriculture. These basalts have layers with vesicles and tonsils of altered and/or fractured zones, and the presence of intra-spills paleosols, which are known as the best aquifers, as well as high permeability basalts fractured zones. The Serra Geral Aquifer System (SGAS) has an excellent water retention capacity, due to its intense basalt fracturing and, in this region, the SGAS is much shallower than the Guaraní Aquifer System (GAS), whose depth of occurrence is estimated at 900 meters, which makes it unfeasible drill wells for agriculture, due to the high cost of drilling, mainly for small producers. The Electrical Resistivity acquisition data was carried out in field using two types of arrangements, with six Electrical Resistivity Imaging - ERI being carried out to evaluate the lateral resistance variation, and six Vertical Electrical Soundings (VES) to evaluate the resistivity variation with the depth, which also served as a checkpoint for ERI quality, since most of the VES data were acquired along the ERI acquisition lines. The electrical resistivity methods showed an excellent correlation between zones of low resistivity and the occurrence of fractured basalt, making it possible to differentiate layers or zones of fractured and/or altered basalts from massive basalts, which even successfully guided a drilling water well. Data from three Slingram EM Array were also acquired by Frequency Domain Electromagnetic Method (FDEM), named as FDEM-02 (CEM02), FDEM-03 (CEM-03) and FDEM-04 (CEM-03), using the Geonics EM-34 equipment. This acquisition was carried out on the same lines of 03 Electrical Resistivity Imaging (ERI) surveys, which followed the same numbering, ERI-02 (CE-02), ERI-03 (CE-03) and ERI-04 (CE-04). The conductivity/resistivity interpretation data showed an excellent correlation between them. The acquisition of Time Domain Induced Polarization (TDIP) data was carried out in vertical sounding mode, having been acquired in the same VES Schlumberger array, in a total of six surveys so, the correlation of resistivity and chargeability, in relation to depth, could be evaluated. A groundwater production well was drilled in a low resistivity zone along the ERI-03 (CE-03) line, as suggested by four geophysical methods joint interpretation (ERI, VES, FDEM and IP), with promising production for use in agricultural irrigation.
 
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Date de Publication
2023-08-11
 
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