Estudo hidrogeoquímico das águas subterrâneas do Aquífero Serra Geral e sua relação com aquíferos sedimentares no Rio Grande do Sul

Abstract

O Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) é importante na exploração de água subterrânea no norte do Rio Grande do Sul. Ele é limitado por unidades sedimentares localizadas abaixo como Sistema Aquífero Guarani, Rio Bonito e Irati. Todos eles contribuem para salinizar o SASG por meio de falhas que atravessam estas unidades e que foram geradas no embasamento e reativadas durante a história evolutiva da Bacia do Paraná. Objetivos deste estudo são: 1) Identificar as direções preferenciais de fluxo para cada uma das variáveis de interesse por meio de modelos variográficos e de simulações geoestatísticas em cada uma das zonas. 2) Identificar a probabilidade de ocorrência de amostras simuladas e o quanto as falhas contribuem para gerar incertezas quanto aos valores simulados que não constam na malha amostral. 3) Descrever quais as falhas que contribuem mais para valores altos de salinidade e que são verificáveis através da simulação de elementos abundantes em unidades profundas como Irati e Rio Bonito e que são muito baixos no SASG e Identificar quais os comprimentos que mais influenciam nesta ascensão, se os grandes (maiores que 5 Km), ou os menores (< 5 Km). 4) Analisar a relação entre os lineamentos menores com as grandes falhas e o quanto eles interferem na diminuição das cotas potenciométricas de SASG e SAG. 5) Usar as cotas potenciométricas do SASG e do SAG e as cotas de captação dos poços do SASG para determinar os locais onde existe comunicação entre estes dois sistemas aquíferos, locais de fluxo descendente do SASG em relação ao SAG, de fluxo ascendente do SAG em relação ao SASG e onde não existe qualquer comunicação entre eles. Método: utilizados o traçamento de lineamentos em imagem de satélite e o método de K-means. Todos os altos valores de salinidade coincidem com as áreas em que ocorre a comunicação entre os sistemas aqüíferos. A simulação é útil para determinar as direções de anisotropia do fenômeno geológico de salinização do SASG pelo SAG e pré-SAG. A área foi dividida em 5 zonas com base em critério hidroquímico bem definido. Resultados: evidenciado que as grandes falhas impactam os níveis potenciométricos do SAG e do SASG eque a densidade das estruturas menores associadas às estruturas maiores permite esta ascensão de águas salinizadas de aquíferos profundos até o SASG. Os grupos gerados pelo método de K-means e dendrograma pela distância de Pearson mostrou que existem trêsgrandes grupos de águas subterrâneas. 1) restrito ao Serra Geral, com valores intermediários de cálcio e magnésio e baixo de alcalinidade; 2) intermediário, com valores altos de cálcio e magnésio e intermediário de alcalinidade com e sem sulfato e cloro; 3) rico em sódio, alcalinidade e eventualmente cloro e sulfato. Conclusão: o Serra Geral é heterogêneo hidroquimicamente e estruturalmente. As falhas menores estão associadas as maiores para permitir a salinidade, que precisa de potenciometria favorável e a presença de grandes falhas que atravessem diversas unidades aquíferas na área.

The Serra Geral Aquifer System (SASG) is important in theexploration of groundwater in the north of Rio Grande do Sul State. It is limited by sedimentary units located below such as Guarani Aquifer System (SAG), Rio Bonito and Irati. All of them contribute to salinize the SASG through faults that cross these units and that were generated in the basement and reactivated during the evolutionary history of the Paraná Basin. The objectives of this study are: 1) To identify the preferred flow directions for each of the variables of interest by means of variographic models and geostatistical simulations in each of the zones. 2) Identify the probability of occurrence of simulated samples and how much the faults contribute to generate uncertainties regarding the simulated values that are not included in the sample grid. 3) Describe which faults contribute the most to high salinity values and which are verifiable through the simulation of abundant elements in deep units such as Irati and Rio Bonito and which are very low in the SASG and Identify the lengths that most influence this rise, large ones (greater than 5 km), or smaller ones (<5 km). 4) Analyze the relationship between minor lines and major failures and how much they interfere in the reduction of potentiometric quotas of SASG and SAG. 5) Use the potentiometric isohypses of the SASG and SAG and the catchment heights of the SASG wells to determine the locations where there is communication between these two aquifer systems, sites of downward flow of the SASG in relation to the SAG, of upward flow of the SAG in relation to the SASG and where there is no communication between them. Method: the tracing of lineaments in satellite image and the K-means method were used. All high salinity values coincide with the areas in which the communication between the aquifer systems.Simulation is used to determine the directions of anisotropy of the geological phenomenon of salinization of the SASG by SAG and pre-SAG. The area was divided into 5 zones based on well-defined hydrochemical criteria. Results: evidenced that the great flaws impact the potentiometric levels of the SAG and the SASG and that the density of the smaller structures associated with the larger structures allows this rise of saline waters from deep aquifers to the SASG. The groups generated by the K-means and dendrograma based in Pearson's distance showed that there are three major groups of groundwater. 1) restricted to Serra Geral, with intermediate values of calcium and magnesium and low alkalinity; 2) intermediate, with high values of calcium and magnesium and alkalinity intermediate with and without sulfate and chlorine; 3) rich in sodium, alkalinity and eventually chlorine and sulfate. Conclusion: Serra Geral is heterogeneous hydrochemically and structurally. Smaller faults are associated with larger faults to allow salinity, which needs favorable potentiometry and the presence of large faults that cross several aquifer units in the area.