Análise estatística de dados hidrogeoquímicos e aplicação de isótopos ambientais estáveis de H, O e Pb no estudo do Sistema Aquífero Fraturado Pré-Cambriano no município de Porto Alegre, RS

Abstract

O Município de Porto Alegre apresenta centenas de poços tubulares cadastrados, sendo a maioria perfurada sobre litologias heterogêneas granito-gnáissicas, que representam o Sistema Aquífero Fraturado Pré-Cambriano (SAFPC). O trabalho teve como objetivos: organizar um banco de dados referente ao SAFPC; identificar tipos hidrogeoquímicos no sistema; caracterizar isótopos estáveis de H, O e Pb no manancial; e integrar os dados para reconhecer fatores e processos que controlam a hidrogeoquímica do aquífero. A metodologia adotada teve a aplicação de técnicas estatísticas em dados hidrogeoquímicos (Análise de Componentes Principais, Análise de Agrupamentos Hierárquicos, cálculo de índices de saturação e quantificação de lineamentos morfo-estruturais), verificando-se a correlação entre os resultados. A partir da análise estatística foi planejada a amostragem de litologias e de água subterrânea, para obtenção de assinaturas isotópicas. As leituras de isótopos se deram em espectrômetro de massa de razão isotópica para H e O, e espectrômetro de massa de ionização térmica para Pb. Por fim, os dados hidrogeoquímicos e isotópicos foram compilados, correlacionados e reinterpretados, a partir da geração de gráficos e tabelas Os resultados obtidos mostram que o controle químico das águas possui relação ao tipo de aquífero (SAFPC ou ao Sistema Aquífero Granular Cenozoico que o sobrepõe parcialmente), e também às direções preferenciais de estruturas tectônicas. Lineamentos E-O apresentam a maior correlação com misturas de águas e aporte de íons da dissolução de minerais secundários, indicando-os como importantes conexões hidráulicas no sistema. Maiores concentrações de fluoreto e assinaturas isotópicas de Pb correspondentes às das unidades granito-gnáissicas definem o controle geogênico no aquífero. Por outro lado, são registrados poços nos quais torna-se evidente a ação de processos superficiais e interferências antrópicas, marcados por valores mais elevados de nitrato e assinaturas isotópicas de Pb mais diferenciadas em relação às das litologias. A utilização de técnicas estatísticas e de análises isotópicas demonstrou a importância destas ferramentas para subsidiar a gestão e planejamento do uso das águas subterrâneas do SAFPC.

The Municipality of Porto Alegre has hundreds of registered tubular wells, being the majority drilled on heterogeneous granite-gneissic lithologies which represent the Pre-Cambrian Fractured Aquifer System (Sistema Aquífero Fraturado Pré-Cambriano – SAFPC). The work had as objectives: to organize a database referring to the SAFPC; to identify hydrogeochemical types in the system; to characterize H, O and Pb stable isotopes in the reservoir; and to integrate the data to recognize factors and processes controlling the hydrogeochemistry of the aquifer. The adopted methodology was the application of statistical techniques on the hydrogeochemical data (Principal Component Analysis, Hierarchical Grouping Analysis, saturation index calculation and morphostructural lineaments quantification), verifying the correlation between the results. From the statistical analysis it was planned the rock and groundwater sampling, for the obtainment of isotopic signatures. The readings of isotopes were made in an isotope ratio mass spectrometer for H and O and in a thermal ionization mass spectrometer for Pb. Lastly, the hydrogeochemical and isotopic data were compiled, correlated and reinterpreted from the generation of graphs and tables The obtained results show that the water chemical control is related to the type of aquifer (SAFPC or the Cenozoic Granular Aquifer System that partially overlaps the first) and also to the preferred directions of tectonic structures. E-W lineaments present the highest correlation with water mixing and ion contribution from the dissolution of secondary minerals, which indicates them being important hydraulic connections in the system. Higher fluoride concentrations and Pb isotope signatures corresponding to the granite-gneissic rocks define the geogenic control of the aquifer. On the other hand, there are wells in which become evident the action of superficial processes and anthropic interferences, marked by higher values of nitrate and more differentiated Pb isotopic signatures in relation of the lithological ones. The use of statistical techniques and isotopic analysis demonstrated the importance of these tools to assist the groundwater management of the SAFPC.