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UN~CAMJI
Número: 334/2005
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO GEOCIÊNCIAS
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS
ÁREA DE ADMINISTRAÇÃO E POLÍTICA DE
RECURSOS MINERAIS
LUIS GOMES CARVALHO
APIJCAÇÃO DE DADOS GEOLÓGICOS, SENSORES REMOTOS E GEOFÍSICOS PARA
PROSPECÇÃO HIDROOEOLÓGICA NA ÁREA DA CERVEJARIA TERESÓPOLIS LIDA, BACIA DO RIO DO CAPIM- TERESÓPOLIS (RJ)
Dissertação apresentada ao Instituto de Geociências
como parte dos requisitos para obtenção do título de
Mestre em Ciências na Área de Administração e
Política de Recursos Minerais.
Orientadora: Profa. Dra. Adalene Moreira Silva (IG-Unicamp) Co-orientador: Prof. Dr. Carlos Alberto Mendonça (IAG-USP)
© Luis Gomes Carvalho, 2005
Catalogação na Publicação elaborada pela Biblioteca do Instltnto de Geociências/UNICAMP
Carvalho, Gomes C253a Aplicação de dados geológicos, sensores remotos e geofísicos para a
prospecção hidrogeológica na área da Cervejaria Teresópolis Ltda, bacia do Rio do Capim- Teresópolis (RJ). I Luis Gomes Carvalho.-Campinas,SP.: [s.n.], 2005.
Orientadores: Adalene Moreira Silva, Carlos Alberto Mendonça. Dissertação (mestrado) Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências.
1. Aqüíferos- Teresópolis (RJ). 2. Prospecção geofísica. 3. Bacias (geologia). 4. Dispositivos dielétricos. 5. Sensoriamento remoto. I. Silva, Adalene Moreira. II. Mendonça, Carlos Alberto Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociências. rn. Título.
11
UNICAMII'I
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS
ÁREA DE ADMINISTRAÇÃO E POLÍTICA DE
RECURSOS MINERAIS
AUTOR: GOMES CARVALHO
APLICAÇÃO DE DADOS GEOLÓGICOS, SENSORES REMOTOS E GEOFÍSICOS
PARA A PROSPECÇÃO HIDROGEOLÓGICA NA ÁREA DA CERVEJARIA
TERESÓPOUS LTDA., BACIA DO RIO CAPIM- TERESÓPOLIS ( RJ)
ORIENTADORA: Profa. Dra. Adalene Moreira Silva
CO-ORIENTADOR: Prof. Dr. Carlos Alberto Mendonça
n Aprovada em: __ /_~ __ / __
EXAMINADORES:
Profa. Dra. Adalene Moreira Silva
Prof. Dr. Aléxis Rosa Nummer
Profa. Dra. Sueli Y oshinaga Pereira
Campinas, 08 de julho de 2005
ill
Ao Deus todo poderoso que dá vida a Terra ...
. .. que faz coisas tão grandiosas como a deriva contineni:al que tentamos esquadrinhar, e
tantas outras que ... não contar. 5:9) .
... que transporta as montanllas, sem que sintamos, e ... que as transtorna no seu furor.
remove a terra de seu iugar e suas colunas esl:rel:!lecem..
... caindo a montanha, desfaz-se, e a rocha se remove de seu iugar.
As águas gastam as pedras; as cheias afogam o pó da terra; e ... fazes perecer a esperança do
homem. (Jó 14:18-19).
Eis que .. .retém as águas, e se secam; e as larga, e transtorna a terra. (Jó ·-··-,.
Se Ele, em seu poder, destruir, e encermr, ou juntar, quem impedirá? {Jó li:
(Texto compilado e adaptado do livro de Jó, escrito a 1.520 a.C.)
... Ofereço.
Àquela que é mais formosa entre as mulheres, que com sabedoria e dedicação tem
edificado nossa casa, que com gentileza e carinho incentivado o relacionamento, com paciência
lido sugerido, corrigido e esperado a finalirnção deste projeto, que tem sido companheira
iruleparável, incansável meiga e doce, abrindo mão das férias, feriados e fins de semana para estar
presente.
A ela ...
Lilian Karla,
Minha Amada Esposa,
Dedico.
v
AGRADECIMENTOS
A Ui!ivenidllde Esmduai de CampiilaJ>, Ititit~t~ de Geocücias, Depammmto de
Reau·sos Mmenm pela oportunidade de realizaç.'io do Curso de Mestrado e pelos
coohecimentoo tl'lms!l:litidos através dos professores.
A Universidade de Siio Paldo, &mmto de Astro-ia e Geofisiea pelos conhecimemos
tnmsmitidos atmvés das &das de geofisica e a disponibilização dos equipamentos utilizados 1!11
aquisição de uma parte dos dados de campo.
Ao CHsdhe l\l"ll(:ieftai de Desmv~imento Cimtif100 e Tec~o (CNPq) pela bolsa
concedida (processo 130.629/03-0).
Ao Depammmte de Rec~nes Mmemis de Estado de Rio de Janeiro (DRM-Rl) pela
libenção para a continuidade deste projeto, bem como pelo grande apoio disponibilizando
recurros humanos, materiais e fimmceiros.
A Wasser Brasil Uda. na pessoa do Sr. Roorigo Ribeiro Ratto pela disponibilização dos
relatórios dos poços perfurados e da goofisica -realizada no pátio da Cervejaria Teresópolis Lula.
A Cervejaria Teresópolis LMa. na pesaoa do Eng0• Químico Sr. Cândido Ramos pela
atenção, tentativa de intermediação junto a refurida cervejaria e, quando possivel, alimentação
durante os dias de campo.
A meiga Profa. Dra. Adalene Moreira Silva pela oportunidade, orientação, incentivo,
carinho e amizade.
Ao criterioso Prof. Dr. Carlos Alberto Mewionça pela disponibilidade em visitar a área do
projeto às vésperas de natal, executar parte da geofísica, orientar e corrigir todos os dados
geofísicos.
Ao gentil Prof Dr. Vagner Em por permitir minha participação nas suas aulas de geofisica
ministradas no IAG-USP.
Ao "Véio" Prof Dr. Alexis Rosa Nummer da Universidade Federal Rural do Rio de
Janeiro (UFRRl) pelo referencial humano encorajador e sempre amigo, por participar e orientar a
execução do mapeameuto estrutural em campo.
Ao amigo Prof Ms. Leômdas Castro MeRo da Universidade Federa! R.urnl do Rio de
Janeiro (UflUU) pelas infurmações geoelétricas concedidas.
Prof Dr. Pa!OO de T- Ltdz MeMZeS da Universidade Rio de Janeiro (UER1)
pelo empréstimo do eletrorresistívimetro.
secretárias Edmalva, V~ e~~~ pela atenção e gem:ileza nos atem!imemos.
A incarulávd geógrafa Ana Paula F« n:h a pela elabocação de quase todos os mapas.
Aos meus pais na fé Pr. :M:r. Wüfum Jolm Shxp e :M:rs. Mma F~ Shti"p pela
elaboração do abstract
Meus agradecimentos ao meu grnnde amigo e irmão Pr. M~ La~rtmsc~ e &mim
pelo trnnsporte e assistência após o acidente por mim sofrido oo d~ desta dl~ção.
Agradeço aos meus fam~ que próximos ou à distância tem apoiado minha jornada e
de modo especial aos meus sogros Pr. David e Almmnda.
A todos os Amigos do DRM-RJ que participmam direta e indiretamente oos trabalhos de
campo oo nas correções e sugestões em gabinete.
Aos Amigos do Curso de Pós-Graduação do Instituto de Geociências pelos lllOOle!lÍOS
inesquecíveis vividos durante as aulas e intervalos.
A todos que de alguma forma colaboraram para que este trabalho tivesse êxito, meu muito
obrigado.
VIl!
1
11
L2
L3
1.4
SUMÁRIO
' '"' ''''''"'''''' ... 1
Apresentação e .......................................................... 1
Localização e aspectos fisiogrâficos .................................................. 2
'" " '"" "" "" "' ""' '"""""'" ""' """' 11
lA. 1 Materiais., .............................................................................. 11
I .4.2 Métodos ................................................................................. 14
2 CONTEXTO GEOLÓGICO REGIONAL ......................................................................... 15
2. l. Registros de eventos tectônicos Mesozóico-Cenozoico e recentes e sua
influência na caracterização atual dos aqüíferos fraturados no segmento central
da Faixa Ribeira .................................................................................... 21
2.2 Contexto hidrogeológico regional ................................................... 23
3 COJ\'TEXTO GEOLÓGICO E HIDROGEOLÓGICO DA BACIA DO RIO DO CAPIM .. 29
3.1 Contexto geológico ....................................................................... 29
3.1.1 Batólito Serra dos Órgãos (BSO) .............................................. 29
3.1.2 Unidade Rio Negro (URN) ....................................................... 30
3 .1.3 Diques básicos ........................................................................ 30
3.2 Caracterização hidrográfica e hidrológica ........................................ 33
3.3 Definição dos sistemas aqüíferos .................................................... 37
4 ANÁLISE DOS LINEAMENTOS DA BACIA DO RIO DO CAPIM E ADJACÊNCIAS
COM BASE EM DADOS DE SENSORES REMOTOS ........................................................... 39
4.1 Introdução .................................................................................... 39
4.2 Materiais ...................................................................................... 39
4.2.1 Sensor TM do satélite Landsat 5 ............................................... 39
4.2.2 Sensor SRTM ......................................................................... 41
4.2.3 Sensor fotográfico ................................................................... 41
4.2.4 Dados geológicos derivados de trabalhos de campo ..................... 42
4.3 Processamento e realce dos dados de sensores remotos ...................... 42
4.3.1 Processamento e realce dos dados do sensor TM do Landsat 5 ...... 45
302 Processamento e realce dos dados do SRTM ................ o.o .... oo,oo,oo 53
40 3 o 3 Fotografias Aéreas o .......................................................... o o ..... 59
4.4 Integração e interpretação dados o ......... oo....... oo ................... 65
4.401 Análise dos lineamentos ........................................................... 69
4. Caracterização estruturai .......................................................... 81
5 APLICAÇÃO DE MÉTODOS GEOELÉTRICOS NA LOCAÇÃO POÇOS
TUBULARES PROFUNDOS EM AQÜÍFEROS FRATURADOS: O EXEMPLO DA BACIA
DO RIO DO CAPIM ................................................................................................................. 93
5.1 Introdução .................................................................................... 93
5.2 Conceituação das técnicas empregadas ............................................ 94
5.2.1 Sondagem Elétrica Vertical (SEV)- Arranjo Schlumberger .......... 94
5.2.2 Caminhamento Elétrico ............................................................ 95
5.2.2.1 Arranjo Dipolo-Dipolo ........................................ o •••••••••••••• 97
5.3 Natureza dos dados geofísicos ...................................................... 101
5.4 Processamento dos dados geofísicos .............................................. 102
5.5 Caracterização dos aqüíferos na área da Cervejaria Teresópolis Ltda. 115
5.5 .1 Cadastramento de poços profundos .......................................... 115
5.5.2 Caracterização dos elementos contidos no mapa piezométrico .... 123
5.5.3 Fluxo da água subterrânea no aqüífero granular ........................ 127
5.6 Interpretação dos dados geofísicos ................................................ 127
5.7 Análise dos resultados através dos dados geofísicos ........................ 143
6 DISCUSSÕES E CONCLUSÕES ................................................................................... 147
7 RECOMENDAÇÕES ...................................................................................................... 153
8 REFERÊNCIAS BffiLIOGRÁFICAS ............................................................................. 155
9 ANEXO .......................................................................................................................... 163
LISTA DE FIGURAS
Figura Ll -~da área de estudo- siWl!dll emre os municípios de Teresópolis e
José do Vale do Rio Preto, faz parte da região Serrrum do estado do Rio deJanciro ..... 3
Figura 1.2- Área bl!cia Rio do Capim, destaclmOO a local.ização da Cerv~aria Teresópol.is
Ltda e a rede drenagem. Cabe ressaltar que esta rede de dreoogem reflete o padrão
estrutural da área em apreço ........................................................................................ 5
Figura 1.3 - A fotografia mostra o padrão de relevo típico da bacia do Rio do Capim. Nesta
porção, localizada 1100 fundos do pátio da C~ Teresópolis Ltda., pode-se
observar uma forte estruturnção ilustrada por vales eslrutur3is de direção NW-SE. ..... 7
Figura 1. 4 - Moddo digital de elewção do relevo da bacia do Rio do Capim destaclmdo a
topografia da bacia ... ···-------------·--···------------.......................................... __ .................... 9
Figura 2.1 - Divisão tectono-estratignífica do segmento central da Faixa Ribeira (Modificado de
Heilbron & Machado, 2003) ..................................................................................... 15
Figura 2.2- Mapa esquemático ilustrando da sucessão de arcos magmáticos do domínio oriental
ou Serra do Mar (Modificado de Trouw et al., 2000 apud Silva & Cunha, 2001) ....... 19
Figura 2.3 - Bloco diagrama que relaciona as fraturas de alívio sub-horizontais controladas pelo
tlexuramemo de rochas cristalinas através de uma tectônica de falhas de gravidade. As
fi!ltas de alto ângulo em conexão com as fraturas sub-horizontais con.Wtnem os
principais condutos para o armazenamento de água subterrânea nos vales eslrutur3is
{Valente et ai., 2001) ................................................................................................ 25
Figura 2. 4 - Mapa morfoestrutural do estado do Rio de Janeiro destacando os poços tabulares
ocupando as porções caracterizadas por vales estruturais (Valente eJ ai., 200 l ) ......... 25
Figura 3.1 -Mapa geológico da bacia do Rio do Capim (DRM-RJ/GEOSOL Ltda, 1982). ....... 31
Figura 3.2- Mapa de hierarquização da rede de drenagem da bacia do Rio do Capim, segundo
Strabler (1952) .......................................................................................................... 35
Figura 4.1 -Mapa de pontos. Neste mapa encontra-se os pontos proveniente do projeto Carta
Geológica do Estado do Rio de Janeiro em escala 1:50.000 (DRM-RJ/GEOSOL Ltda,
1982) e novos pontos levantados para este projeto visando um maior detalhamento da
geologia e estrutural da área da bacia do Rio do Capim ............................................. 43
Figura 4.2- Composição colorida RGB (742) da imagem do sensor TM do Lmdsat 5. Nesta
imagem, os limites da bacia são definidos por uma !inlla poligonal de oor amarela. Um
pequeno retângulo da mesma cor situado na porção SW, indica a localização da
Cervejaria Teresópolis Ltda ...................................................................................... 47
Figura 4.3 - Composição colorida RGB (274) da imagem do aensor TM do Lmdsat Notar os
~s da direção NE-SW em rons da azul que não se enoontram ~s nas
drenagens situadas na porção SE da bacia. Os limites da bacia são definidos por uma
!inlla poligonal da oor verde e um pequeno retângulo de oor amarela situado na porção
SE, indica a localização da Cervejaria Teresópolis Ltda. ........................................... 49
Figura 4.4- Composição colorida RGB (274) da imagem do sensor TM do Landsat 5. Nota-se
que os lineamentos de direção NE-SW em tons de azul situados na porção SE da bacia,
são oon!irmados pela sobreposição da lineamentos destacados em vermelho que foram
mapeados em campo e estão apresentados no mapa geológico da figura 3.1. Algumas
feições lineares identificadas no espectro e destacadas em oor laranja ainda precisam
da oonfumação em trabalho de campo ...................................................................... 51
Figura 4.5- Modelo digital de terreno em tons de cinza e distância de amostragem de 90 metros
gerado a partir dos dados do sensor SRTM {S23W043). Nesta imagem, os limites da
bacia são definidos por uma !inlla poligonal da oor preta. Um pequeno retângulo de cor
amarela sitnado na porção SW, indica a localização da Cervejaria Teresópolis Ltda.. 55
Figura 4.6- Modelo digital da elevação em 3D (MDE) mostrando a vista panorâmica da bacia do
Rio do Capim e adjacências gerado a partir dos dados do sensor SRTM ( S23W043)
e do emprego do software ENVI 3 .5. No MDE os limites da bacia são definidos por
uma linha poligonal de cor preta. Um pequeno retângulo de mesma cor situado na
porção Sul, indica a localização da Cervejaria Teresópolis Ltda ................................ 57
Figura 4.7- Fotografias aéreas monocromáticas em escala 1:60.000 do Serviço Geográfico do
Brasil- Ministério do Exército, projeto AST, provenientes dos vôos executados pela
Força Aérea Americana- USAF (1966). Os limites da bacia são definidos por mna
linha poligonal de cor verde ...................................................................................... 61
Figura 4.8- Linesmentos demarcados nas fotografias aéreas monocromáticas em escala l :60.000
do Serviço Geográfico do Brasil- Ministério do Exército, projeto AST, provenientes
dos vôos executados pela Força Aérea Americana- USAF (1966). Algumas estruturas
xu
identificadas encontram-se cobertas por vegetação em sua total ou parcial extensão.
Estas estruturas refletem a presença de água contida nas fraturas _______________________________ 63
!ho-n,-, 4. 9 - Mapa de lineamentos no pelo emprego extensões
Dominant Azimuth e Limml a pm-tiT dos lineamentos estruturais identifiC!!dos na
imagem de satélite Landsat 5 e nas fotogrnfuls aéreas em escala de 1:60.000. ___________ 67
Figura - Roseta de freqüência gerada a pm1iT de lineamentos mapeados nas cartas
topográficas, folhas Anta e Duas Bmras, com base na. rede de drenagens. Eles furam
classificados segundo suas direções em seis classes distintas com intervalos de 30°,
predominando as direções N57°30'E, N42°30'E e N5?030'W. ----------·---------------------· 69
Figura 4.11 -Estruturas lineares da bacia do Rio do Capim, da composição colorida RGB (742)
do TM do Landsat 5. Nota-se o prolongamento dos alinhamento~ destacados pela cor
vermelha, para fora dos limites da área da bacia ....................................................... .
Figura 4.12- Realce em toos de cinza esruro das estruturas lineares da bacia do Rio do Capim e
região do entorno em imagem S23W043 do SRTM .................................................. 75
Figura 4.13 - Mapa de ocorrência das feições estruturais nas p1oximidades da área piloto plotadas
sobre foto aérea monocromática na escala 1:60.000 .................................................. 79
Figura 4.14 - Vista de direção SW para NE da bacia do Rio do Capim, destacando a forma do
relevo. As fuces voltadas para direção NW possuem inclinações mais suaves que as
faces voltadas para a direção SE ................................................................................ 81
Figura 4.15 -Mapa de declividade da bacia do Rio do Capim. Nota-se que as áreas de mais baixa
declividade ocupam, em sua maior parte, a margem esquerda do referido rio ao loogo
de todo o talvegue principal. ..................................................................................... 83
Figura 4.16 - Afloramento do córrego da Taboinha. Nota-se a repetição do padrão de
fraruramento sub-horizontal (355°/05° - indicador amarelo) provocado por alívio de
pressão, bem como fraturas verticais abertas (122°/90° e 168°/90°- indicador azul). 85
Figura 4.17 - Padrão freqüente de fraturas verticais (349°/90° - indicador azul) e inclinadas
(337°/56° e 152°/60° - indicador vermelho) impostos pela ação de explosivos
utilizados no desmonte das rochas para a construção do leito da BR-116. Nota-se a
repetição do padrão de fraturamento sub-horizO!ltal (355°/14° - indicador amarelo)
provocado pelo alívio de pressão, geraodo estruturas tipo esfoliação esferoidal. ........ 87
Xlll
Figura 4.18 - Rocha gnmitica lwcocrirtica alterada de gnmulomelria média apresentando
estrutura milonitica (indicador verde) ........................................................................ 87
Figura 4.19 - Rocha gnmitica !wcocrirtica de grnnulomelria grossa, obsevada em fllixa de
ciWll.amento dúctil-rúpl:il. Entre os contatos com litotipos !lão cisalhados, o m.aterial
cisalhado, provavelmente originado duram:e o pretérito processo de mil~,
encontra-re preenchido por material fino alterado (solo) ........................................... 89
Figura - Perfis dos poços {Trnnsterrn-Forntmn Ltda., 2004) mostrnndo os iitotipos
perfurados e as entradas d'água na área da Cervejaria. Ressalta-se as porções de rocha
alterada, que no campo são mapeadas como rochas graníticas leucocri!ricas muito
alteradas .................................................................................................................... 91
Figura 5.1 - Arrall.jo simétrico Sclll:wnberger (Braga, 2001) ...................................................... 95
Figura 5.2 - Distribuição dos eletrodos AB e MN em campo empregando-se a técnica de
Caminhamemo Elétrico por ~o do tipo Dipolo-Dipolo (Braga, 2001 ) ................. 97
Figura 5.3 - Seqüência na interpretação dos perfis gerados pela técnica de CE empregamlo
~o Dipolo-Dipolo aplicado a investigação de falhas em subsuperficie (Braga,
2001) ........................................................................................................................ 99
Figura 5. 4 - Curva de campo gerada no software Ipi com base nas resisti:vidades aparentes
obtidas na SEV-IAG de AB/2 = 70 m. .................................................................... 103
Figura 5.5 - Curva de campo gerada no software Ipi com base nas resisti:vidades aparentes
obtidas na SEV-DRM01 de AB/2 =150m .............................................................. 105
Figura 5.6 - Curva de campo gerada no software Ipi com base nas resistividades aparentes
obtidas na SEV-DRM02 de AB/2 =100m .............................................................. lOS
Figura 5.7 - Seção geoelétrica obtida no Caminhan•ento Elétrico IAG de direção SE-NW e
extensão 270m em 5 (cinco) mveis de investigação realizado no pátio da Cervejaria
Teresópo!is Ltda. em l71l2/04: a) seção de resistivi.dade aparente (dados medidos), b)
valores de resistivi.dade aparente correspondente ao modelo obtido por inversão; c)
modelo de resistividade elétrica obtido por inversão com critério de snavidade. O
modelo c) deve ser considerado uma representação menos distorcida do substrato; a
semelhança entre as seções a) e h) sugerem que o modelo invertido satisfaz o cof.!iunto
de dados medidos .................................................................................................... 109
xiv
Figura 5.8 - Seção geoelétrica obtida no Caminhamento Elétrico DRMOl de direção SE-NW e
extensão 160 m em 6 {seis) níveis de investigação realizado no pátio da Cervejaria
Teresópolis em 02/02/05: a) seção de resistividade aparente (dados medidos), b)
valores de resistividade aparente oorrespondente ao modelo obtido por inversão;
modelo de resistividade elétrica obtido por inversão oom critério de suavidade. O
modelo c) deve ser coosiderndo uma r~o menos distorcida do substrato; a
semelhança entre as seções a) e b) sugerem que o modelo invertido satisfilz o conjum:o
de dados medidos .................................................................................................... 111
Figura 5.9- Seção geoolétrica obtida no Caroinhamento Elétrico DRM02 de direção NE-SW e
extensão 2!0 m em 6 (seis) níveis de investigação realizado oo pátio da Cervejaria
Teresópolis Ltda. em 03/02/05: a) seção de resistividade aparente (dados medidos), b)
valores de resi.stividade aparente correspondente ao modelo obtido por inversão; c)
modelo de resi.stividade elétrica obtido por inversão com critério de suavidade. O
modelo c) deve ser considerado uma representação menos distorcida do substrato; a
pouca semelhança entre as seções a) e b) sugerem que o modelo invertido não satisfaz
o conjunto de dados medidos .................................................................................. H3
Figura 5.1 O - Planta topográfica do pátio de produção da Cervejaria Teresópolis Ltda. mostrando
a localização dos 16 poços tubulares profundos ....................................................... 117
Figura 5.11 -Poço Pll, construído a 2,50 m abaixo do nível atual da rua, encontra-se sob abrigo
de alvenaria (foto "A"). Na foto "B" o detalhe do barrilete de controle operacional. ll9
Figura 5.12 - Poço P08, protegido por abrigo metálico ............................................................ 119
Figura 5.13 - Poço P15, inclinado a 45° e com baixa vazão. Atualmente, encontra-se lacrado
devido a baixa capacidade de produção ................................................................... 121
Figura 5.14 - Captação de água do Rio do Capim através de poço tipo cacimba conectado ao
referido rio por tubulação subterrânea. .................................................................... 121
Figura 5.15 -Mapa potenciométrico estimado do cristalino mostrando as direções do fluxo sob o
pátio de produção da Cervejaria T eresópolis Ltda. .................................................. 125
Figura 5.16 - Perfis litológicos obtidos com base nas resistividades das SEV" s realizadas por
Mello (2004), nota-se predominância de favorabilidade à ocorrência de água
subterrânea nas litologias "rochas alteradas" e "rochas fraturadas" .......................... 129
Figura 5.17 -Perfis litológicos com base nas resistividades obtidas nas SEV's TFOl e TF02 .. 133
XV
Figura 5.18 - Perfis litológicos com base nas resistivídades obtidas nas SEV' s IAG, DRMO 1 e
DRM02 ................................................................................................................... 13:5
Figurn 5.19 - Perfillitológico gerado a partir da seção gooelétrica IAG. ... . . . . . .. .. . . . . .... .
Figurn 5.20- Perfi! litológico gerado a partir da seção groelétrica DRMO! ............................ .
Figura -Foto da ma:rgem da BR-1 (Km ilustrnndo um alloramemo de solo residual
espesso .................................................................................................................... 147
F!gW"l! 6.2 - Aflornmento de rocha alterada ou saprolito que estão associados oo aqilifero
fraturado ................................................................................................................. 149
Anexo 9.1- Mapa de posicionamento das SEV's (IAG, DRMOl e DRM02) e dos CE's (IAG,
DRMOl e DRM02) ................................................................................................. 163
XV!
LISTA DE TABELAS
sistemas aqiiil:eros sedimentares {B8UTe!to et
Tabela 2.2- Cadastro dos poças dos l'millicipias região serrana estado do Rio Janeiro
(Capucci et ai., 2001). ............................................................................................... 28
Tabela 3.1 - Quantificação dos canais de drem!gens da bacia do Rio do Capim, segundo a
classificação de Stmhler (1952) ................................................................................ .
Tabela 3.2- Escala de densidade de drenagem, segundo Stmhler (1964) ................................... 37
Tabela 4.1 -Principais canacterísticas e aplicações das bandas TM do satélite LANDSAT-5
(Novo, 1989; Engesat, 2004) ..................................................................................... 40
T !!bela 5.1 - Valores das espessuras e reaistividades das camadas inferi das na interpretação das
SEV' s TFO 1 e TF02 (Transterra-FOO'It!m!. Ltda., 2004) ............................................ 101
Tabela 5.2 - Valores das espessuras e resistividades das camadas inferidas na interpretação da
SEV -IAG realizada com espaçamento AB/2 de 70 m. ............................................. 103
Tabela 5.3 - Valores das espessuras e resistividades das camadas inferi das na interpretação da
SEV -DRMO 1 realizada com espaçamento AB/2 de 15(). ......................................... lOS
Tabela 5.4 - V atores das espessuras e reaistividades das camadas inferi das na interpretação da
SEV-DRM02 realizada com espaçamento AB/2 de 100m. ..................................... 107
Tabela 5.5- Dados dos poços antes e depois do redimensionamento (Transterra-Foratmn Ltda.,
2004). ····················································································································· 116
Tabela 5.6 - Características conatrutivas e hidrodinâmica dos poços em produção (Transterra-
FOO'It!m!. Ltda., 2004) .............................................................................................. 116
Tabela 5.7 - Correlação das resistividades apresentadas nos CE's (IAG E DRMOl) com as
litologias das camadas situadas abaixo do pátio da Cerv~aria T eresópolis Ltda ...... 139
Tabela 5.8 - Correlação das resistividades obtidas nas SEV's com as !itologias das camadas
atravessadas e suas respectivas profundidades e espessuras ..................................... 141
ANEXO
Anexo 9.1 - nu•v" de posicionamento das SEV's (IAG, DRM01 e DRM02) e dos CE's (IAG,
U'"'-Jcnv, e DRM02) ............................................................................................... ..
XIX
DRM-RJ
IAG
PERH
SAD
SIG
TI
UERJ
LISTA DE SIGLAS
Recursos Mi11erncls do Estado Rio de Jll.!l<~lro
- Global Positímring Systern
Astronomia e Geofisica
- Política Estadual de Recursos Hidriocs
- South American Datum
- Sistema de Informação Geográfica
- TrmJSterra-Foratum Ltda
- Universidade Estadual do Rio de Janeiro
UNICAMP -Universidade Estadual de Can1pinas
UFRRJ -Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
USAF
USGS
USP
UTM
- United States Air Force
- United States Geological Survey
- Universidade de São Paulo
-Universal Transverso de Mercator
xxi
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPlNAS
mSTIITUTODEGEOcffiNOAS
PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS
ÁREA DE ADMTh'ISTRAÇÃO E POLÍTICA DE
RECURSOS MmERAIS
APLICAÇÃO DE DADOS GEOLÓGICOS, SENSORES REMOTOS E GEOFÍSICOS
PARA A PROSPECÇÃO HIDROGEOLÓGICA NA ÁREA DA CERVEJARIA
TERESÓPOLIS LTDA, BACIA 00 RIO 00 CAPIM- TERESÓPOLIS (RJ)
RESUMO
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
O objetivo desta pesquisa foi o de efetuar um estudo integrado de dados geológicos, de
sensores remotos e métodos elétricos em uma área piloto- Cervejaria Teresópolis Ltda, na Bacia
do Rio do Capim - T eresópolis (RJ), com o intuito de auxiliar a prospecção hidrogeológica nesta
região. De posse de dados geológicos, hidrogeológicos, sensores remotos e da aquisição de dados
elétricos (Sondagem Elétrica Vertical - SEV e Caminhamento Elétrico - CE), ~eti.vou-se a
seleção de áreas favoráveis para a locação de poços tubulares profundos.
Foram empregadas duas abordagens distintas. Primeiramente, foi efetnada uma análise
espacial dos dados de sensores remotos (Landsat-5, SRTM., Fotografias Aéreas) e extração de
lineamentos em várias escalas. A partir deste ponto, foi efetuado um mapeamento estrntural para
reconhecimento de falhas e fraturas abertas que condicionassem a ocorrência da água
subterrânea. O cruzamento das infOrmações estruturai:s obtidos dos dados de sensores remotos e
do trabalho de campo forneceram informações favoráveis a locação de poços tubulares, e
apontru run locais para aplicação de métodos elétricos.
Numa segunda abordagem, foram empregados métodos elétricos para detalhamento das
áreas favoráveis sitnadas no pátio da Cervejaria Teresópolis Ltda:. O emprego de SEV's e CE's
associados aos perfis dos poços, possibilitou a individualização litológica e de espessuras das
XX!ll
camadas que ocorrem em sub-superfície, tomando-se possível a identificação das áreas
potencialmente moráveis a locação de poços. Os resultados mostram áreas de recarga com
declividades entre 0° e 15°, compostas por sedimentos aluvionares. O aluvião identificado como
aqwrero livre, foi ~o como fuvrn:ávei a instalação de poços fi!SOS para a oaptação de
água do freático. O saprolito e rochas fratm:adas são espessos e encolll:rnm-se semicollfimdos sob
o manto de solo residual. Eles têm sido identificados como áreas favoráveis para a insta.laçãc de
poços tl.lbulares profundos.
xxiv
UNICA~
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS
PÓS..GRADUAÇÃO EM GEOCIÊNCIAS
ÁREA DE ADMIJ'•H:STRAÇÃO E
RECURSOS MINERAIS
APPLICATION OF GEOLOGICAL, REMOTE SENSING AND GEOPHYSICAL DATA
APPLIED TO HYDROGEOLOGICAL INVESTIGATION IN TIIE CERVEJARIA
TERESOPÓLI:s LIDA AREA, RIO 00 CAPIM IIASIN, TERESÓPOLI:s (RJ)
AIISTRACT
MASTER DISSERTATION
L11is Gomes Carvalho
This research focused on geological use, remote sensing and geophysical data ( electrical
resist:ivity methods) in a pilot area - Cervejaria Teresópolis Ltda.., in the Rio do Capim basin,
T eresópólis, RJ - with the intention of assisting in the hydrogeological prospection in this region.
Having the geological and hydrogeological data, the remote sensing, and electrical resist:ivity data
(Vertical Electrical Sounding, referred to as "SEV," and Electrical Horizontal Proflling, called
''CE"), the study included the COliVersion of data to an adequare format; extensive data
processing, in order to extract the necessary information for analysis; and the final production of
maps illustrating favorable areas for establishing tubular deep wells.
Two distinct areas of analysis were addressed. Frrst, a spatial analysis by the remate
sensing (Landsat-5, SRTM, aerial photographs) was dane, and structural lineaments were
established from these data. F rom this point, a field structural mapping to !acate the open faults
and fractures that might provide groundwater was done. The crossing of the structural
information obtained from the remate sensing and the field data, in GIS {Geographlc Information
System) environmen:t, supplied favorable information fur the location of tubular wells and
pointed out sites for the use of electrical methods (Vertical Electrical Sounding and Electrical
Horizontal Profiling).
XXV
In a second part, however, electrical resistivity methods were used to show details of these
l!reliS situated on the property o f Cervejaria T eresópolis Ltda. The results pennittoo definition o f
ilie recllarge l!rei!S identi:fied by declivities betwoon O am:l degrees, composed of sw:.face
alluwu sediments. Deep poc!rets of residwd sol! situatoo between the sw:.face all.uwu sediments
and saprolii:h serve ru; aquitard, am:l romplicate the reclm-ging and decressil'!g a possible
ronl:amination of the fu!ctured aquifur. Tire ntiliution of SEV' s am:l CE' s around the periphery
the wells mooe it possible to idemifY lii:hological imlividna!iution am:l ilie width of the lcyers
that orour below the surface, enhancing the possibilities of ident.ifYing the potentiall.y favorable
sites for drill:ing wells. The allmrial area, identifioo as a free aquifur, was characterized. as being
favorable to ilie lnstall.ation of shall.ow wells fur the rontainment of grol.llldwater. The saprolith
and fulctured rocks showed good width and are fu!.I!Id somewbat ronfined over the mande of
residual soil, baving been identified as favorable to the illstallation of deep tubular wells.
XXV!
1 INTRODUÇÃO
Devido a uma série de fatores
da água doce dispooí:vel ao consumo lrumano (Fetter, tem
reconhecida como altematiw viável oos usui!rios, apresentlmdo uoo cresoente oos últimos 1mos
(Capucci et al., 2001). Esta, quando obtida através de poços tulru:lares profundos, pode custar até
sete vezes menos que a captação de água superficial (Caetano, 2000).
No caso do Rio de Janeiro, estes condicionlmtes têm estimulado a perfuração de um grande
!lÚ.mero de poços tubulares por diversas empresas que vem atuando com estratégias de
geomarketing. Estratégias que objetivam ilustrar a confiabili.dade de seus produtos com base na
matéria prima de boa qualidade: a água subterrânea.
Informações recentes apont:am um procedimento de looação e perfumção de poços para
exp!otação, col!Siderando somente a proximidade às fontes poluidoras, descartalldo possíveis
interferências entre poços adjacentes e a capacidade do aqüífero fraturado, cujos limites podem se
estender além das fronteiras da bacia hidrográfica ou restringir-se a pequenas áreas. As
possibilidades de um impacto proveniente da sobre explotação têm despettado a atenção das
comunidades do entoroo às captações. Estas comunidades passaram a questionar a influência da
explotação da água subterrânea sobre os cursos das águas superficiais e poços rasos, inquirindo
respostas junto ao ministério público local.
O Rio do Capim ou Rio do Peão é um afluente do Rio Preto, tributário da margem direita
do Rio Parat'ba do Sul que ocupa 22.600 km2 e é o principal manancial de abastecimento das
indústrias e da população residente de cerca de sete milhões de habitantes da Região
Metropolitana do estado do Rio de Janeiro. Ao longo das margens do Rio do Capim encontram
se instaladas várias propriedades agro pastoris, bem como a Cervt;jaria T eresópolis Ltda. A
cervejaria possui 16 poços tubulares em 270.237,75 m2, caracterizando um excelente laboratório
para o estudo do aqüífero fraturado. Alguns poços da Cervt;jaria Teresópolis Ltda. em atividade
de explotação já possuem sistema de monitoramento automatizado permitindo uma avaliação das
características bidrogeológicas do aqüífero simultJmeamente ao bombeamento. No entlmto, poços
que não possuem vazões satisfatórias são utilizados como "poços de observação" para l
monitoremento dos aqüíferos, principalmente do furturado, petmil:indo =cterizar seu
comportamento em limção da explotação e da variação pluviométrica sazonal.
Localml.çio e a!!pectos mi~
Rio do Capim faz divisa etrtre os municípios de Teresópolis e São José do Vale do Rio
Preto, região Semma do estado do Rio de Janeiro. A sua margem esquerda faz parte do
Mmlicipio de Teresópolis - Distrito do Vale do ~ Pequeno, enqwmto que a margem
direita pertenoe ao Mlmicipio de São José do Vale do Rio Preto. O aoesso, a partir da cidade do
Rio de Janeiro, é feito através dali Rodovias Washington Luís, e BR-l Ui (Rio-Bahia), distando da
capital= de 150 km (Figura 1.1).
2
w !5 ~ 1'i g
~ § w o ~ 1õ ~
~ g
410000 45"0GW 510000 43"rtYW 8'!0000 4i"'O'W
"'"""' "~""'
roww OO'OO'W
Olgern e ~ t.mA: 6::j!Jl!dor i! MaiWIIM 45"\WG.
!J.litum H?riZ\lflllll; CÓfrego ~
410000
José do
A
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j s
~ ~ w
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" «<"!.JIJ'W
e Capita! do Rio de Janeiro
Umites da bacia do Rio do Capim
810000
de entre os mu.mcipi<>S
região Serrena do estado
uma área 82.480.269
N
~ N
o o 8 1õ ~
Ten~sopolls e
Rio de Janeiro.
A Cervejaria
de esbldo detslluwo com "'"'""·" rep1res~:nta um
em lii!Jreco e encontra-se à margem esquerda do do Capim {Figura
3
--Drenagem Sis'rema Viário
Figura L2-
Pátio da Cerve}aría TERESOPOUS
Area Pl!oto
Limites da Bacia do Rio do Capim
do do Cmlim, destacando a lm:ruli~io
e a rede Cabe ressaltar
Orig'ffll das Coordelladas UTM: Equadur a Meridiano 45"W G.
Datum HO!iZMlal: Córrego Alegre
drenagem reillete o
padrão estrutural da iirea em apreço.
entre l
I
Ór~ns. A PQ!isui morros
metros e pequenos vales encaixados oom nível de base que são
é trO!lioal qw;mte e úmido, oom
680 mel:ros,
e l
variam!o entre mínim.s de C e máxima de +30" C e pluviosidar!e
5
Figura L3 - A ~··~~-~Q mostra o padrão de relevo tlpico da bacia Rio do Nesta
oorcão. localizada nos fundos da Cervejaria Teresópolis Ltda, pode-se
observar uma furte estrutumçio ilustmla direção NW-SE.
7
r +
!\
o § ,._
+ + + + + + + +
720000 724000 732000
da Bac do Rio do Capim
;,1l Te -~
Altitude
;,1l
~ 8
1300 ® 1400 1400 ~ 1500 1500 ~ 1600 1600- 1700
;,1l 1700- 1800 .,.
I! 8
Cervejaria
Limite da bacia
;:11
~ das UTJvl: Equadcr e tv'Jerldlaro 45"' W .
Alecre
1.3 Objetivos
O presente trabalho tem por objetivo avaliar a aplicabilidade de dados geofisicos e de
secsores remotos, bem oomo dados geológicos-eSI:I'ul:w'l!is, na prospecção hidrogeológica em uma
área piloto em terreno gnmito-glláissioo, localivllia na bacia do Rio do Capim, região Serrana do
estado do Rio de Janeiro. Desta forma, exeootoo-se os passos seguintes:
O i. o processamento e interpretação de imagees dos sensores Thematic Mapper (TM) do
satélite Landsat 5 e da "Missão Topográfica por Radar Inl:el:fewmél:rico" (SRTM -
Shuttle Radar Topographic Mission), e fotogrn.fias aéreas, visando a extração de
informações adicionais sobre o contexto estrutural da bacia do Rio do Capim, com
enfoque principal na área piloto onde está instalada a Cervejaria Teresópolis Ltda.;
o levantamento estrutural em escala de detalhe, rro intuito de se mapear as estmturas
que oondiciooem a ocorrência da água subterrânea, tais oomo fulhas e fraturas abertas,
na área de estudo;
03. o cruzamento e integração das informações estruturais obtidas através dos dados de
sensores remotos e dos dados de campo, visando obter informações que fomentem o
entendimento da locação de poços tubulares na área da Cervejaria Ieresópolis Ltda..;
04. avaliar as zonas favoráveis a locação de poços tubulares obtidas dos dados de sensores
remotos e dados de campo, através de levantamentos geofisioos terrestres empregando
métodos elétricos e apontar os elementos favoráveis para a prospecção hidrogeológica
na bacia do Rio do Capim.;
1.4 Materiais e métodos
O desenvolvimento deste projeto oompreende uma série de materiais e métodos, com
objetivos específicos, visando o processamento, integração e interpretação de dados, dos quais,
destacam-se:
1.4.1 Materiais
a_ Base topográfica digital
A base topográfica digital utilizada neste trabalho, foi gerada a partir das cartas
topográficas planialtimétricas Anta e Duas Barras, em escala 1:50.000 (ffiGE-FURNAS, 1974).
11
Estes dados foram utilizados !la delimitação do perímetro da área estudada e !la geração de vários
produtos que compõem esta dissertação de mestrado (mapa geológico, mapa de lineamentos,
mapa de declividade, mapa do modelo de elevação do terreno e mapa de hiernrquização da
dremgem).
Fotografias aéreas analógicas na escala 1 :60.000
As fotografias aéreas monocromáticas na escala 1:60.000 do Serviço Geográfico do Brasil
Ministério do Exército, provenientes dos vôos AST - USAF, realizados no ano de 1966, foram
utilizadas na identificação e demarcação dos lineamentos estruturais vegetados e não vegetados.
c. Imagem de sensor TM do satélite LANDSAT -5
A imagem multiespectra! do Senoor TM do satélite LANDSAT·S, ceoo órbita/ponto
217175, processada para o presente trabalho foi imageada em 24 de junho de 1993. Os dados
foram processados e realçados utilizando o software Envi 3.5. O principal objetivo fui a
caracterização da bacia do Rio do Capim no contexto regional e como renamenta para extração
de lineamentos.
d. Imagem de radar SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission)
Empregou-se a imagem de radar da "Missão Topográfica por Radar Interferométrico"
(SRTM- Slntttle Radar Topographic Mission) cena "S23W043.hgt", adquirida no ano de 2000,
que recobre a região da bacia do Rio do Capim. Os dados foram processados no intuito de realçar
estruturas de expressão regional. Adicionalmente, efetuou-se o modelo digital de terreno (MDT)
e uma simulação de sobrevôo da área da bacia.
e. Mapa de pontos elaborado pela DRM/GEOSOL Ltda.
O mapa de pontos elaborado pela DRMIGEOSOL Ltda. em 1982, oo escala de 1:50.000 foi
empregado para fàcilitar o detalhamento da área e orientar a novas campanhas de campo de modo
a minimizar custos na operação de mapeamento. Este mapa de pontos contém descrição de 68
pontos localizados dentro da bacia do Rio do Capim. Destes, 29 pontos furam amestrados, 5
pontos furam amestrados e conrecciooodas lãminas delgadas. Foi escolhido um ponto para
confecção de lâmina delgada, e posteriormente, fui efetuada análise quimica. A amostragem
efetuada na área de trabalho oorresponde a aproximadamente 0,8 pontos por quilômetro
quadrado.
12
f. Perfis litológicos e dados da hidráulica dos poços
Os perfis litológicos e os dados da hidráulica dos poços perfurados no pátio da Cervejaria
T eresópolis Ltda, foram cedidos em forma de relatórios dos poços. Os relatórios apresentam as
descrições das litologias que furam atravessadas pelo furo do poço, ressaltando-se as furturas com
entradas de água. Os dados da hidráulica fornecem infurmações, entre outras, o ní:vel estático, o
ní:vel dinâmico, a vazão e a vazão especifica (Trnsnsterra-Fomum Uda., 2004).
g. Eletrorresistivimetro
Neste trabalho foram efetuadas Sondagens Elétricas Verticais (SEV's) e Caminhamentos
Elétricos (CE' s), empregando-se o resistMmetro francês da marca Íris, modelo Syscal R2, de 250
W de propriedade do Instituto de Astronomia e Geofísica da Uní:versi.dade de São Paulo (IAG
USP) e um resistivimetro (UERJ-93722), de W de propriedade do Labomório de Exploração
Mineral da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (IG-UERJ} Dados obtidos por Mello
(2004), com o emprego de um resistivimetro lllll!lógico de marca PER.GEO ER.-300 com potência
de 80W, foram integrados ao acervo obtido.
h. GPS Geoexplorer®3.0
O GPS da marca TRIMBLE e modelo Geoexplorer®3 do DR.M-RJ, foi empregado no
geonefetenciamento das linhas e pontos de sondagem geofísica, bem como no
georrefereociamento dos poços. As coordenadas obtidas por GPS no modo diferencial, furam
pós-processadas com a finalidade de atingir precisão sub-métrica.
i. Software e extensões
Os software e extensões empregados nesta dissertação de mestrado são:
OL Envi 3.5 da SULSOFT, no processamento das imagens dos sensores TM do Landsat 5 e
SR.TM;
02. ArcView 3.3 da ESRI juntamente com as extensões Dominant Azimuth e Linanl4.2, no
processamento estatístico dos dados estruturais em ambiente SIG, geração dos mapas
temáticos e do modelo digital de terreno (MDT).
03. AutoCAD Map2000, utilizado nas modificações dos mapas geológicos regionais, das
SEV' s e CE · s, e na elaboração de perfis geoelétricos e litoestratigráficos dos poços;
04. Geosis 1.32, software de topografia utilizado na geração isolinhas para a caracterização
potenciométrica e direções preferenciais de fluxo subterrâneo.
05. Pathfinder Offi.ce 2.8 da Trimb!e, no processamento dos dados levantados com GPS
Geoexplorer ®3.0;
06. Res2dinv versão 3.54 distribuído pela Geotomo Software ([email protected]) -no
processamento e interpretação dos Caminhamentos Elétricos (CE's) com a geração das
seções geoelétricas;
07. Ipi-no processamento e interpretação das Sondagens Elétricas Verticais (SEV's) com a
geração das curvas geoelétricas;
a. Mapeamento estrutural da área anxiliad.o por fotografias aéreas nas escalas 1:60.000, bem
como imagens do sensor TM do satélite LANDSAT-5 e do SRTM;
b. O processamento estatístico dos dados estruturais identificados nos sensores remotos e
col.etados em campo, utilizando as extensões em ambiente SIG (Dominant Azimuth e
Linanl - 4.2 - ArcView 3.3 da ESRI). O objetivo principal foi a separação de
lineamentos de tamanhos e direções diferenciadas;
c. A aplicação de métodos geofisicos elétricos, empregando-se técnicas de Sondagem
Elétrica Vertical (SEV) e Caminhamento Elétrico (CE) na área da Cervejaria
Teresópolis Ltda., no intuito de sistematizar critérios de aquisição, processamento e
interpretação de dados geofisicos e estabelecer parâmetros aplicáveis aos estudos da
água subterrânea para fins de perfuração de poços tubulares profundos na região de
estudo;
d. Integração dos dados em ambiente SIG para seleção de áreas favoráveis a aCil1ll.Ulação de
água subterrânea em regiões cristalinas, com base em declividade e densidade de
drenagem visando à locação de novos poços tubulares profundos e gerar apoio ao
melhor gerenciamento dos recursos hídricos por parte da comunidade local., dos órgãos
gestores e do comitê de bacia do Rio Pannba do Sul
14
2 REGIONAL
ll!l Um!l
se cerc11 l à
et et
et
ao evento com
et
eatrutum
Terreno Ocidental Faixa Craton elo São c:=::J I
Brasflia Francisco Domlnio Domínio
Terreno Rochas Cabo Frio Alcalinas
Andrelãru:iia Juiz de Foca - /
Rill Direção de Cenozóico Mergulho
~/r Sistema
de Empurl'11io
15
et
é
et
Oceano Atlântico -20km
~fi' Anticlinal
e Sinclina!
Terreno Oriental -- Dom!nio Costeiro
Dom!nio Domínio •-=---, Gambucí !ta!va
Complexo Arcc Rio
~ Negro Falhas
em
O 1. Terreno Ocidental que é composto pelos domínios Andrelãndia e Juiz de Fora;
02. Klippe Paraíba do Sul;
03. Terreno Oriental que é composto pelos domínios Cru:nbuci, I~ Costeíro;
04. Terreno Cabo Frio (Fonseca et ai., 1984; Fonseca, 1998).
O contato entre os terrenos Ocidental e Oriental, denominado Contato Tectômca Centrlll
por Almeida et al. (1998), corresponde a ll.IDll. expressiva zooo de falha que se estende por
aproximadamente 200 km mergulbando para NW, desenvolvida durante o evento de colagem
continental de idade Brasiliana responsável pela estruturação da Faixa Ribeira (Trouw et ai.,
2000).
A área estudada localiza-se na região serrana do estado e é representada pelo domínio
Costeiro (Heilbron & Macllado, 2003) ou Microp!aca Serra do .Mar (Campos Neto & Figueiredo,
1995; Campos Neto, 2000) (Figura 2.1). O domínio Costeiro é composto por ll.IDll. sucessão de
a:roos magmáticos que mostram marcante polaridade temporal e oomposicional de oeste para leste
(Figura 2.2): arco primitivo do tipo TTG a oeste, denominado de a:roo Rio Negro (630-600Ma)
(Tupimunbá, 1999); a:roo mais evoluído do tipo oordilheirano maturo a leste denominado de arco
Serra dos Orgãos (570-560Ma) (Silva, 1999); a:roo sin-oolisional oo parte mais oriental,
caracterizado por :magmatismo crustal denominado de a:roo Rio de Janeíro (560Ma) (Trouw et ai.
2000; Silva & Cunha, 2001).
Além da sucessão de arcos, o domínio é ainda caracterizado por suprncrustais que sofreram
metamorfismo de baixa pressão/alta temperatura, na iicies anfibolito, com abundante fusão
parcial in situ correspondente à margem passiva neoproterozóica do Complexo Parmba do Sul
Essa unidade está exposta ao longo de todo o domínio, o qual sofreu cavalgamanto, oom
vergência de topo para NW, por parte das rochas que integram o domínio "Região dos Lagos"
nos limites SE do mesmo. O domínio Costeiro também apresenta um expressivo número de
plutons granitóides pós-tectônicos, circunscritos, de idade Cambriana (545-500 Ma) (Silva &
Cunha, 2001).
17
OCEANO ATlÂNTICO
DOMÍNIOS TECTOI\IO- MAGMÁTICOS
-- --- ~ I'RMil\IO RIO N!illOO ·I'IIÉ A SINOOI.ISDW.. !!m<!OO Ma) ~ FAI.HI\ llE ~ - SliRIIA OOSomÃOS -I'IIÉAS!~!oro.<iOOI'IIa) ~ FAI.HI\~ - ~ RIO llE JJII'EIRO • SINOOUSI<::>NAI.. {!!!lO Ma) UMITE ESTMJUAL - GIW.IT!ÍII:JES ~ -I'ÕS-TEC1'01\!00S ,_Ma)
511 o 511 100 l<m - OOI'III'I.EXO PMAIBA OO&Jl· II'IMGE!Iil PASSiVA illEa'ROI~
Figura arcos magmáticos
ou
19
1..1 Registros de eventos tectônicos Meooroko-Cmoroico e recentes e sua mftuência na
urarterizaçio atual dos aqiíferos fraturados no seg-to central da Faixa
Ribeira
O segmento central da Faixa Ribeira, assim como grande parte do território brasileiro, fui
afetado por pulsos sucessivos de um expressivo evento tectônico de natureza exrensional que
iniciou no fim do cretáceo. O inicio deste evento é relacionado com a quebra do corrtinente
Gondwmm que oolminou com a formação do Atlântico sul, sendo caracterizado por intenso
magmatismo de caráter to!eitico e pela reativação de blocos pré-cambrianos (Rabinowitz &
La.Brecque, 1979; Chang et ai., 1992). Um segundo pulso extensional está localizado no final do
cretáceo e é caracterizado pela reativação de fàlhas, intenso magmatismo alcalino e taftogênese
que deram origem as bacias sedimentares terciárias. O resultado deste tectonismo fui a geração de
fàlhas rúpteis, com componentes nol1lll!is e transcorrentes dextrais (Almeida, 1976; Melo et ai.,
1985; Riccomini, 1990) que influenciam na caracterização atual dos aqüiferos ftaturndos e
granulares.
A neotectônica ou tectônica receote na Faixa Ribeira pode ser caracterizada pela ocorrência
dos seguintes registros (Valente et ai., 2001):
a. reativação de falhas pré-cambrianas;
b. intrusões de diques de diabásio e corpos alcalinos;
c. deslocamentos de diques de diabásio por falhas NW-SE;
d. falhas N50°E e N45°W com presença de brechas, sendo algumas de direção NE-SW,
com cimento calcedônico;
e. basculamento e abatimento de blocos;
f bacias sedimentares cenozóicas;
g. rios desviados e capturados;
h. inversão de direção de drenagem;
i. marcas de paleodrenagens;
j. ocorrência de abalos sísmicos no alinhamento de Cabo Frio.
21
Segundo V alente et ai. (200 i), a deformação rúptil no estado do Rio de Janeiro está
rclacionada com a reativação de descontinuidades do embasamento, através de falhas normais em
regime tectônico distensivo, nas seguintes direções: N50°E, N75°E, e N50°W e secundariamente
nas direções NOS"E e NlS"W. A conjugação das estruturas de caráter rúptil verticais com
direções em tomo de N50°E, N75°E e N50°W constituem os condutos que ligam os altos
estrutur!!is aos baixos estruturliis.
Ricoomini (1989) e Salvador & Ricoomini (1995) reconheceram cinco fuses de deformação
para as bacias cenozóicas do Rifte Continental do Sudeste do Brasil:
O 1. a primeira fase foi relacionada a um campo de esfurços extencion!!is NNW-SSE (El );
02. a segunda fase foi caracterizada por um binário de transcorrência sinistra! (TS) de
direção E-W;
03. a terceira fase, corresponde a um binário de transcorrência dextral (ID) de direção E-W;
04. a quarta fase foi caracterlzMa por movimentos distensivos de direção geral NW
(WNW)- SE (ESSE) (E2);
05. a quinta e última fase foi caracterizMa por regime oompressivo de direção E-W.
Monsores et al. (2003) identificou os processos de deformação rúptil relacionando-os ao
último estágio de deformação (Dn+3) em aqiliferos intergranulares no municipio de Seropédica.
As princip!!is estruturas dessa fase de deformação representadas por fàlbas e fraturas foram
divididas em três famílias princip!!is:
O 1. a primeira, m!!is antiga, de orientação NE-SW e mergulho moderado a elevado para SE
(153°/72°· 83°) e moderado para NW (345°/70°) ocorrem com m!!ior freqüência e
representa 48% dos lineamentos visualizados em fotografias aéreas, exibindo
localmente caracteristicas compression!!is e estrias com orientação 033°/60°, sugerindo
topo para SW;
02. a segunda, de orientação NW-SE e mergulho elevado para SW (230°/85°), representa
37% dos lineamentos existentes exibindo estrias de orientação 110°/ 78°, que indicam
movimentação do topo para NW;
22
03. a terceira, mais nova, de orientação W-E e mergulho moderado a elevado para sul
(180°/73° - ~!7°) possui fàlhas que eventualmente deslocam fu.lhas ou fraturas
provenientes de sistemas enteriores, exibindo características extensionais como topo
descendo em relação à base. Estrias de orientação 095°/75° são indícios dessa
movimentação.
1..2 Contexto hidrogeológko regionlll
Os aquíferos do estado do Rio de Janeiro são 80"/o do tipo fraturado, e 20"/o do tipo granular
(Capucci et ai., 2001 ).
Os aqüiferos fraturados estão relacionados a defunnação da tectônica rúptil correspondente
à reativação de descontinuidades do embasamento através de fu.J.has nonnais em regime tectônico
distensivo.
A conjugação de estruturas rúpteis verticais a sub-verticais constituem os condutos que
ligam as áreas de recarga as áreas de acumulação, que em conexão com as fraturas de alivio de
pressão sub-horizontais, reprasenta um meio de maio:r condutividade hidráulica, induzindo o
fluxo de água subterrânea em direção as porções do relevo caracterizadas por vales estruturaís
(Figura 2.3). A integração do mapa morfoestrutural com a l.ocalização dos poços tabulares mostra
que grande parte destes encontram-se situados em morfoestruturas caracterizadas pela ocorrência
de vales estruturais (Figura 2.4). A distribuição dos poços segue, de um modo geral, a orientação
da morfoestrutura principal que situa em tomo de N50-60E (Valente et ai., 2001 ).
A explotação da água subterrânea dos aqüiferos fraturados do Estado são favoráveis,
principalmente para o abastecimento de pequenas comunidades, sendo sempre necessário um
estudo mais pormenorizado de caráter local (Barreto et ai., 2000 apud Capucci et ai., 2001).
Estes autores realizaram uma interessante caracterização da favorabilidade hidrogeológica destes
aqüiferos. A metodologia consistiu em dar pesos para cada mapa temático, obtendo um valor que
oo:rresponde a um índice de favorabilidade.
23
Valo Eslrutun!
uma tectõrlica
!Lineamento "''mun!j
• AJW estrutural
Babo estruturai
Rio de
et
25
Os aqüíferos granulares são mapeados em rochas sedimentares e sedimentos variados
relacionados a bacia sedimentar de Campos, bacias sedimentares menores (bacias de Resende,
Volta Redonda, Itaborai) e as formações Macacu e Caceba Além destes, existem os sed:imem:os
alwliomres dos grandes rios, impol:1antes por SWl extellSão e~ (Barreto et al., 2000).
O mapeamento dos aqiiíferos sedimentares é baseado em dados de fuern:l:llra, geo&i.ca e na
wãlise de perfis de poços, remJilldo-se informações sobre a ~ ~ geologia
estrlrtl.lnll e hidrogeologia destas áreas. O resultado do trllballio de pesquisa desenvolvido por
&rrelo et al. (2000), mostra a individualizaçã de onze sistemas aqiiíferos, que furam rem:iidos
em três grupos (Tabela 2.1 ).
Grupos Sistemas Aqiliferos aqilifero Flúvio-Deltáico aqilifero Emborê
Bacia Sedimentar de Campos aqilifero São Tomé TI aqilifero São Tomé I
I aqilifero Barreiras Bacia Sedimentar de Resende aqilifero mnlti-camadas Resende
I aqilifero terciário Volta Redonda aqilifero Macacu
Outros Sistemas Aqiliferos ~qiliferos alúvio-lacustres aqiliferos cordões, restingas e terraços marinhos argilas orgânicas costeiras
Na tabela 2.2 encontra-se o somatório dos poços, as médias de profundidade, as médias das
vazões e das capacidades específicas para os municípios da região Serrana do estado do Rio de
Janeiro.
27
Tabela 2.2 - Cadastro dos poços dos municípios da região serrana do estado do Rio de Janeiro
(Capucci et ai., 2001 ).
N°de Aqüífero Profundidade Vazão Capacidade especifica
Mrmicipios poços captado média dos média dos média (m'lhlm)
poços (m) poços (m'lh)
Bom Jardim 3 69.50 8.33 0.43 Cantagalo 16 97.80 9.75 039 S. J. V. R Preto 23
I I 100.66 4.76 0.34
Teresópo!is 106 79.07 4.10 0.46 102 fraturado 96.03 6.93 0.55
Petrópolis 19
sedimentar I 78.11 5.24 0.57
fraturado Carmo 15 ll3.67 12.13 Cordeiro 4 77.50 92.75 6.36 Duas Barras 4 103.25 6.00 0.19 Macuco 2 86.00 I 2.70 0.75 Nova Friburgo 19 83.48 I 7.52 I 0.27 Sta. M'. Madalena I I
S. Sebastião Alto 14 98.62 4.74 0.21 Sumidouro 4 111.75 4.73 0.12 Trajano de Moraes I 37.00 4
Região Serrana 314 fraturado 88.79 12.96 0.92
Fluminense 19 sedimentar I
78.11 5.24 0.57 fraturado
28
3 CONTEXTO GEOLÓGICO E HIDROGEOLÓGICO DA BACIA DO RIO DO
CAPIM
Contexto geológico
A bacia do Rio do Capim é composta por rochas embasamento cristalino de idade pré-
Cmnbrnma ~ por gnmitos e gnmodioritos pertencentes ao batólito Serra dos Orgãos
(BSO) e unidade Rio Negro {URN) (DRM-RJ/GEOSOL Ltda., 1982). Estas rochas encorrtram-se
intrudidas por diques básicos mesozóicos e noo vales encobertas por depósitos aluviolll!reS de
idade quaternária (Figura 3. 1).
A área da bacia é funnarla em sua maior parte por gnmitos a grnnodioritos pertencentes ao
batólito Serra dos Órgãos.
O batólito Se!Tll dos Orgãos trata-se do maior batólito granítico exposto oo estado,
apresentando uma forma extremamente alongada de direção NE-SW, com cerca 140 km. de
comprimento por 20 km. de largura (Trouw et ai_, 2000; Silva & Cunha, 2001; Heilbron &
Machado, 2003). Aflora em 90"/o da bacia do Rio do Capim, sendo limitado, nas porções norte,
nordeste e leste pelos gnmitóides e migmatitos da Unidade Rio Negro, oo qual é intrusivo (Figura
3_1).
As rochas do batólito Se!Tll dos Orgãos, predominantes na região, são compostas por
ortognaisses ieucocrírtico (lgr), médio a grosso, de cor cinzerrta ou esbranquiçada com grãos de
tamanho médio a grosso e composição granitica A foliação é evidenciada pelo alinhamento de
minerais máí:i.cos, feldspatos e quartzo lenticuiar. Os minerais máí:i.cos geralmente encontram-se
aglomerados dando a rocha uma textura típica Além do quartzo, do alcali-feldspato, do
plagioclásio e da biotita, encontra-se, esporadicamente, granada, hornblenda, magnetita, pirita,
calco-pirita e titanita (UERJJtBGE, 1999).
Na bacia a constituição do batólito varia de granítica a grnnodiorítica, eventualmente mais
básica. O conteúdo em máficos pode ser elevado ou quase nulo_ As rochas são sioorogênicas e
apresentam-se foliadas, sem que esta ful.iação tenha cunho penetrativo. No lencogranito {lgr), a
foliação pode tomar-se imperceptível. Sua granulometría é média a grossa e geralmente apresenta
feldspato róseo. O biotita gnmito (gr) e o grnnodiorito {gd), são também de grnnulometria média
29
a grossa e sua foliação é penetrativa, dada pela orientação de agregados lenticulares de biotita. O
grnnodiorito (gd) tem proporção acentuada de anfibólio, enquanto que o granito (gr) é marcado
pela presença de portiroblastos de feldspato que podem alcançar cinco centímetros de
comprimemo e oonstituir 30"/c do volume da roclla em alguns aflomnemos (DRM-RJ/GEOSOL
,._, ...... , 1982).
3.1.2 U11idade Rio Negro (URN)
A Unidade Rio Negro pertence ao Complexo Rio Negro (Tupinambá, 1999).
Regionalmente ocorre na furma de um envelope de cerca de 160 km de comprimento e 4 km de
largura, na porção mediana e meridional do batólli:o Serra dos Orgãos. É constituído por gnaisses
blmdados, de composição tonalitica e ~emitica (TIG), com. textlmis porfuitica
recristalizada e augen. Os gnaisses apresentam. uma foliação penetrativa, de baixo a médio
ângulo. Ocorrem intercalações freqüentes de metagabros, metaquartzo dioritos e diques de
anfibolitos. Gnalsses granulliicos de composição emlerhltica ocorrem localm.ente, bem como
intrusões e apófises de granitóides do batólito Serrn dos Orgãos e de leucogranitos do tipo S
(Silva & Cunha, 2001 ).
Sua ocorrência na bacia esta funi:tada às porções norte, nordeste e !este, representando,
aproximadamente, 20% da área. A unidade Rio Negro é caracterizada por grnrisre> graníticos,
cujo aspecto é de um.a rocha br.mca a cinza..clara, de granulação fuJa bastante foliada, com. fãcies
nebuliticas e portirob!àsticas. Estas rochas são quartzo-feldspáticas rica em biotita. As porções
mais claras m.ostram cristais m.egascópioos de muscovita e, eventnalm.ente, anfibólio. Suas
relações de contato com. o batólli:o não são claras, devido ao seu grande intem.perism.o. Cabe
ressaltar que a granitização afeta, localmente, o bató!ito Serra dos Orgãos e é considerada sin
orogênica (DRM-RJ/GEOSOL Ltda., 1982).
3.1.3 Diques básicos
Os corpos mapeados são correlacionados a ruptura do continente Gondwana e ocorrem
como diques na área continental e demunes nas bacias marginais. Estes são furmados em sua
maioria por diabásio, ocorrendo também. gabros e basaltos. São rochas m.elanoc:ráticas,
fimeriticas, com. granulação variando entre fina e média (DRM-RJ/GEOSOL Ltda., 1982;
Guedes, 2001).
30
N
l~ +
+ +
+
~
a a
"' Teresópolis - RJ
81 Legenda
~ Qll
IIB Micnogabi'OS e de
hcm1ófano a dlscretamerllE ro"'"'""' iJl L'ltrudido nos p lutonltos doi lados e gj contendo restos não Inteiramente i:! dos mesmos,
- -Piutonitos fbllados prlmorogênlcos, d composição granltica a grano dloritlc médios a grossos, com biotlts-anfibé (-granada) contendo segregações leucocráticas,
Rochas ""nrnllnlr' llna a média, com moscovita. Mlgmatitos var·ieg!ad,Js de blotlta rm""""~ e neosoma a média,
Estruturas
,/\,/Contato ínfe<ido i /V Contato observado § /\/Contato transícioral
:'· .'Falha encoberta
/ \"j Falha subvertical infericla
-+----Direção e mergulho de foliação Foliação horizontal
_._Direção de foliaçillo ver1ícal
~ Ocorrências e Abreviaturas § ag- Argila
gr- Granito
lgr • Segregações leucomltlcas lp • Leptlnítl:J mg • Mícrogabro
-Zona migma!ízado '" ~ g; ~Zona porfírabiaslíca
+ + + _J.,. .,. ' !.f)
"'71 8000 720000 722000 724000 728000 + + ~ BiZon• míloni!ízada IL.~------_,~...,....., .... ,.,...,....,..,.!""'~""'"-""'"'""'""'"""'!!!'~'!""'-"'"'""'"'""'"'"'...,~~------~72!':6~0~0;;'0 __ _,....,...,. .... ~73'!;;0~0~0:;"0,_..,. ____ ~73!,'!2~0~00~,....1 ialus e eluvío coluviais
1 o 1 '
3.1- do
2km
' ' I
rnrrrbncorl;"" UTJV! • Equadcr e Meridiano
f-brlzontal• Alegre 9Ji
Hidrografia
limite da bacia
3.2 Caracterização hidrográfica e bidroiógica
A bacia do Rio do Capim com 82.480.269 m2, é formada por drenagem do tipo retangul.ar
dendrítica (Guerra & Cunha, 1994). Rio do Capim inicia no extremo sudeste da bacia com
divisor de águas na altitude L 120m e percorre 8.042 m na direção SE-NW quando deflete para a
direção NE-SW passando a percorrer 12.839 m até sua fuz, desaguando no Rio Preto com altitude
de 680 m após percorrer 20.881 m. O taivegue principal tem direção NE-SW e ocupa a porção
noroeste da bacia (Figura 3.2).
A densidade e hierarquização das drenagens que compõem a bacia hidrográfica (Figura 3.2)
foram, respectivamente, realizadas com base nos métodos de Strahler (1952) e Horton (1945)
{Cb.ristofol.etri, 1980). Na hierarquização assumiu-se que as drenagens de primeira ordem são
aquelas que não possuem tributários estendendo-se das nascentes até a comruência; as drenagens
de segunda ordem são formadas pelo encontro de drenagens de primeira ordem; as drenagens de
terceira ordem são formadas pelo encontro de drenagens de segunda ordem, podendo continuar a
recebendo drenagens de primeira ordem; as drenagens de qmuta ordem são formadas pelo
encontro de drenagens de terceira ordem, podendo receber drenagens tributárias de ordens
infuriores. No cálculo da densidade somam-se os comprimentos das drenagens e divide.se pelo
valor da área da referida bacia [(k:mfkm2)xlOJ. Obteve-se para esta bacia do Rio do Capim a
ciassffi.cação hierárquica (Tabela 3.1) e densidade de 0,58 km/km2•
A densidade com valor de 0,58 kmlkm2, segunda. a escala de Strahler (1964) (Tabela 3.2), é
ciassffi.cada como de baixa densidade. Maiores valores de densidade de drenagem indicam o
favorecimento do escoamento superficial e, desta forma, implica em menor infiltração
(Cb.ristofo!etri, 1980).
Ocupando área de 82.480.269 m2 e recebendo precipitação pluviométrica média anual de
1.672 mm, a bacia do Rio do Capim é responsável pela captação anual de aproximadamente
137.907.010 m' de água.
33
+
+
Inicio do Rio do Capim
+ +
720000 722000 rzeooo noooo 732000
Hi rquizaçã da Drenagem d
Bacia do Rio do Capim
Teresópolls- R
LEGENDA Hierarquização da Drenage
Primeira ordem
IV
Hipsometria (metros)
680- 880 880- 1080 1080- 1280 1280- 1480 1480- 1680 1680 a 1740
Cervejaria
Limite da bacia
Extensão do Canal d Rio do Capim= 20.881 m
Tabela 3.1 - Quantificação dos canais de drenagens da bacia do Rio do Capim, segundo a
classificação de Strahler (1952).
Ordem das drenagens Número de drenagens MD l'viE i DP i Total
Primeira 38 87 01 1 126 Segunda 09 15 01 ' 25 Terceira 03 02 01 06
01 01
Tabela 3.2- Escala de densidade de drenagem, segundo Strahler (1964).
Densidade Valor [(kmlkm')xlO]
Baixa < 7,5
Média 7,5-Alta > 10,0
3.3 Definição dos sistemas aqüíferos
Na bacia oo Rio do Capim pode-se definir dois sistemas aqüíferos: um aqüífero fraturado
representado por rochas do batólito Serra dos órgãos, Unidade Rio Negro e diques Máficos; e um
sistema aqüífuro quaternário granular representado por sedimentos inconsolidados,
principalmente aluvionares, situados ao longo das drenagens e por solos residuais ou in situ
resultantes da alteração das rochas oo embasamento.
37
4 ANÁLISE DOS LINEAMENTOS DA BACIA 00 RIO 00 CAPIM E
ADJACÊNCIAS COM BASE EM DADOS DE SENSORES REMOTOS
Estrutu;ras lineares ou lineamentos esl:rui:Imlis neste trabalho foram aceitas segundo as
oomo feição: (i) linear a ~ (n) mapeável em
superficie; (iü) simples ou composta; (iv) com partes alinhadas em uma forma retilinea ou
suavemente curva; (v) que difere dos padrões de expressão fisiográfu;a das feições adjacentes e
(vi) presumivelmente reflete um fenômeno de subsuperficie.
Sensores remotos têm sido amplamente utilizadas oomo apoio ao mapeamento geológico e
à exploração de recursos naturais devido à sua visão sinóptica, que permite não só a definição da
distribuição das unidades lito!ógicas e de seu inter-relacionamento, oomo também, a identificação
das megaestrururas e de elementos diagnósticos de movimentação.
Para o desenvolvimento deste trabalho foram empregadas imagens do sensor Thematic
Mapper (TM) do Landsat 5 , do Shuttle Radar Topographic Mission (SRTM) e fotografias aéreas
monocromáticas na escala 1:60.000 do Serviço Geognüioo do Brasil- Ministério do Exército,
projeto AST, provenientes dos vôos executados pela Força Aérea Americana - USAF entre os
anos de 1964 e 1967.
4.2 Materiais
4.2.1 Sensor TM do satélite Landsat 5
O Thematic Mapper (TM) instalado a bordo do satélite Landsat 5 que foi lançado em O 1 de
março de 1984, é um radiômetro de rnstreamento multiespectra! com 7 bandas, capaz de fornece;
imagens de alta resolução da superficie teuestre. Detecta a radiação filtrada espectralmente em
sete bandas de freqüência da luz do sol irradiada sobre a terra, nos campos do visivel., do
infravermelho próximo e do infravermelho termal. O tamanho do "pixel" ou distância nominal de
amostragem no terreno é de 30 metros nas seis bandas do visivel e do infravermelho próximo e
de 120 metros na banda do infravermelho termal. Uma relação das sete bandas TM do satélite
LANDSAT-5, seus intervalos espectrais (11m) e as principais características e aplicações, que
39
servem de orientação aos usuários na escolha das bandas espectrnis podem ser encontrados na
tabela4.L
Tabela 4 .l - Principais características e aplicações das bandas TM do satélite LANDSAT -5
(Novo, 1989; Engesat, 2004).
Banda Int espectral
Principais carncterisiicas e aplicações (lffil)
Apresenta grande penetração em corpos de água com elevada transparência permitindo
l (0,45 - 0,52) estudos batímétricos. Sofre absorção pela clorofila e pigmentos fotossintéticos auxiliares (carotenóides). Apresenta setlSloilidade a plumas de fumaça oriundas de queimadas ou atividade Industrial. Pode apresentar atenuação pela atmosfera. Apresenta grande setlSloilidade à presença de sedimentos em suspensão, posSIOilitando
2 (0,52 - 0,60) sua análise em termos de quantidade e qualidade. Possui boa penetração em corpos de água. A vegetação verde, densa e uniforme apresenta grande absorção, ficando escura, permitindo bom contraste entre as áreas ocupadas com vegetação e áreas sem vegetação (ex.: solo exposto, estradas e áreas wbanas). Apresenta bom contraste entre diferentes
3 (0,63 - 0,69) tipos de cobertura vegetal (ex.: campo, cerrado e floresta). Permite análise da variação litológica em regiões com pouca cobertura vegetal. Permite o mapeamento da drenagem através da visuali:mção da mata galeria e entalhe dos cursos dos rios em regiões com pouca cobertora vegetal. É a banda mais utilizada para delimitar a mancha wbaoa, incluindo identificação de novos loteamentos. Permite a identificação de áreas agrícolas. Os corpos de água absorvem muita energia nesta banda e ficam escuros, permitindo o mapeamento da rede de drenagem e delineamento de corpos de água. A vegetação verde, densa e uniforme reflete muita energia nesta banda, aparecendo bem clara nas imagens. Apresenta setlSloilidade à rugosidade da copa das florestas (dossel florestal). Apresenta
4 (0, 76 - 0,90) sensibilidade à morfologia do terreno, permitindo a obtenção de informações sobre geomorfologia, solos e geologia. Serve para análise e mapeamentO de feições geológicas e estruturais. Bem como para separar e mapear áreas ocopadas com piuns e eucalipto. Serve para mapear áreas ocupadas com vegetação que foram queimadas. Permite a visualização de áreas ocupadas com macrófitas aquáticas (ex.: aguapé). Permite a identificação de áreas agrícolas. Apresenta sensibilidade ao teor de umidade das plantas, servindo para observar estresse
5 (1,55- 1,75) na vegetação, cansado por desequihorio hídrico. Esta banda sofre pertuibações em caso de ocorrer excesso de chuva antes da obtenção da cena pelo satélite.
6 (10,4- 12,5) Apresenta =oilidade aos fenômenos relativos aos contrastes térmicos, servindo para detectar propriedades termais de rochas, solos, vegetação e água. Apresenta setlSloilidade à morfologia do terreno, permitindo obter informações sobre
7 (2, 08 - 2,3 5) geomorfologia, solos e geologia. Esta banda serve para identificar minerais com íons bídroxila. Potencialmente favorável à discriminação de produtos de alteração bídrotermal.
40
A órbita do satélite está a aproximadamente 705 km da superfície terrestre com uma
inclinação sincrônica de 98 graus, cruzando o equador às 9:45 horas da manhã. Cada cena
imageada em 24 s pelo Landsat, ~a MSS (Multispectral Scanner) ou TM (Thematic Mapper),
recobre uma área de 185 km x 170 km.
A imagem TM do Landsat 5 utilizada neste trabalho possui órbita/ponto 217175 e foi obtida
no site (https:l/zulu.ssc.nasa.gov/mrsidL) da NASA (National Aeronautics anti Space
Administration), no formato GooTIF.
4.2.1 Sensor SRTM
Os dados produzidos pela "Shuttle Radar Topography Mission" (SRTM) foram coletados
entre os dias 11 e 22/02/2000 pelo ônibus espacial Endeavour, oobrindo 80"/o da superfície da
Terra. sistema sensor constitui-se da iluminação simultânea de duas antenas que operam nas
bandas C e X (Rabus et ai., 2003).
A base da SRTM é constituída por tmagens com emostragem variando entre
aproximadamente 30 m e 90 m no Equador em latitude e longitude, com recorsos para a geração
de Modelo Digital de Elevação (MDE) de alta resolução, utilizando a interferometria de radar.
Imagens SRTM com pixels de 90 m encontiam se disponíveis sem restrições de uso para toda a
América do Sul e do Norte podendo ser adquiridas diretamente do site do Serviço Geológico
Americano (USGS) (ftp:l/edcsgs9.cr.usgs.gov/pub/data/srtm/South America), enquanto que as
imagens de pixels de 30 m, para serem utilizadas no Brasil, estão sujeita a aprovação da NASA
(National Aeronautics anti Space Administration) e NIMA (National lmagery anti Mapping
Agency) (Souza Filho, 2003).
A partir dos dados originais da imagem S23W043.hgt do SRTM com resolução espacial de
aproximadamente 90 me de lo x l 0 , gerados pelo sistema operando na banda C, foi selecionada a
área de estudo visando a geração de um modelo digital de elevação (MDE) para a bacia do Rio
do Capim e adjacências.
4.2.3 Sensor fotográfico
Para o desenvolvimento deste trabalho foram utilizados seis pares de fotografias aéreas
monocromáticas em escala 1:60.000 do Serviço Geográfico do Brasil - Ministério do Exército,
41
projeto AST, provenientes dos vôos executados pela Força Aérea Americana - USAF oo ano de
1966.
Os dados geológicos forem obtidos em pontos previamente estw:lados no Projeto Carta
Geológica do Estado do Rio de Janeiro em escala 1:50.000 (DRM-RJ/GEOSOL Ltda., 1982).
Posteriormente, numa etapa de detalhamento da área da bacia do Rio do Capim foram mapeados
novos pontos na área de estudo (Figura 4.1 ). Os novos pontos mapeados visam buscar um maior
cool!ecimento lito-estrutural da bacia, dando-se &fuse ao que se propõe corno parte deste projeto,
o estudo das estruturas propicias à ocorrência de água subterrânea.
O primeiro passo no processamento dos dados de sensores remotos foi a unifunnização de
dados oriundos de fontes distintas. Os dados furem transformados para o sistema de projeção
UTM, Zona 23 Sul e o datum horizontal Córrego Alegre. Cabe ressaltar que no caso dos sensores
fotográficos, os dados obtidos a partir da extração de lineamentos foram escanerizados e
vetorizados no AutoCAD Map2000. Após esta etapa, eles furam incorporados dentro da
Plataforma SIG do ArcView 3.3 da ESRI.
Neste trabalho, foram efetuados realces radiométricos através da manipulação do
histograma da imagem e do armazenamento do resultado em tabelas de cores (Look-Up Tables -
LUT). A manipulação do histograma no software ENVI 3.5, para a imagem do SRTM, foi
realiVJda de maneira interativa optando pela imagem que apresentou um melhor realce das
estruturas lineares.
Não existe um realce ideal, em geral, é necessàrio testar vàrios tipos diferentes até se
destacar adequadamente a feição que se deseja visualizar. Cada cena tem um realce ideal para
uma determinada aplicação (Crippen, 1989).
42
~I "'I
'
+ + + +
718000 720000 724000 726000 7~0000 7:3:2000
~ 8 Mapa de Po
d Bacia do Ri~ do Capim
~ Teresópolis - R 8
LEGEN
~ "*' Estação campo 8 com lâmina e análise quím
com lí!mína,
Estaça1o de Campo não amostrada,
r Estação campo
Hidrografia
Rodovia BR 116
c::::J Cervejaria
Limite da bacia
di ~ O'lgem Cocrdenadas UTM:
CLJínwlu e Meridiano W , Gr 8
4.3.1 Processamento e realce dos dados do sensor TM do Landsat 5
A cena 217/75 TM do Landsat 5, foi processada no software ENVI3.5. As bandas 7, 4 e 2
foram agrupadas em um arquivo de formato raster e efetuada composições coloridas que
pudessem auxiliar a interpretação dos dados RGB (742 e 274) (Figuras 4.2 e 4.3). A composição
colorida ilustra as principais direções estruturais presentes na área. de estudo. Ela realça em
vermelho alguns topos do batólito e em magenta o efeito da ação antrópica. Já a composição
colorida obtida RGB (274) apresentou infomJações espectrais em tons de azul satisfatórias para a
identificação de estruturas de direção NE-SW que não se eooontram encaixadas nas drenagens.
Algumas assinaturas correspondem as estruturas já mapeadas na composição anterior e se
coofundem com os topos do batólito com vegetação. A ocorrência de algumas destas estruturas
foram confirmadas pela sobreposição de lineamemos mapeados em campo apresentados no lllllpa
geológico da figura 3 .l e destacados na figura 4.4 por linhas pontilhadas de cor vermelha. Outras
feições lineares identificadas e destacadas na figura 4.4 por linhas em cor l~a, ainda precisam
de confirmação de campo. Nota-se que ao longo dos lineamentos advindos da resposta espectral
há a ocorrência de falhas e diques alinhados segundo a direção NE-SW, aproxi:madameme
freqüentes e equidistantes. Na imagem original RGB (742) apresentada na figura 4.2 ou na
imagem obtida na composição colorida RGB (274) (Figura 4.3), não foi possivel correlacionar
respostas espectrais com as ocorrências litológicas da área de estudo.
45
LEGENDA
limite da 00c1a Hi&O!;Wafla
r:==J ÜlNBfWOI 8R 116
imagem, os limites
Rewrte de ifllagBm 217!!5 Tt-11 do LAMJSATS (2001]- RGB (742)
Ql'~m ~ Co:Jrd>ni.ldi:!s UlM ~e."ierldiano45"W. Gr.
Dsl!.lm rortrmtal: Córre;p Pl€grB Z!:na 23 su
RGB da imagem
uma
N
A
poligonal de cor emsrala.
a locallizaçilo
Figura
LEGENDA
O Cervejarla
uma
Recorte da Imagem 217175 TM do LANDSAT 5 q001} - RGB (Ji4}
O'lg:':lmda!l~UíM
~ecMarid\!!no45""01.Gr
Oéll.im H:Jri.OC()j",;)!: c&rugo Aie;;rc Z"t::lna 23 SJ
Os limites
cor
a localu:açiio de Cenrejaria
2 km
se encontram OO!llW!:MI>S
bacia são defulidos
cor amarela situado na
LEGENDA Rêeon&da lrnagsm 2i7fl5TM do LANDSAT5(2001) • RGS C274)
Cii;lem .;j,s ~UTM
EQ..ad:T e l'-tlrtdk1ro<!S'W. G". DetlJm l-tri1'Cf1t<l); Cârq.Aiegre 2l:::n!l2'3 9J
' A
Figura 4.4- Composição colorida RGB (274) da imagem do sensor TM do Landsat 5. Nota-se
que os lineamentos de direção NE-SW em tons de azul situados na porção SE da
bacia, são confirmados pela sobreposição de lineamentos destacados em vermelho
que foram mapeados em campo e estão apresentados no mapa geológico da figura
J .1. Algumas feições lineares identificadas no espectro e destacadas em cor laranja
ainda precisam de confirmação em trabalho de campo.
51
4.3.2 Processamento e realce dos dados do SRTM
Como apresentado anteriormente, gerou-se imagens dos dados SRTM oo software ENVI
versão 3.5, que compreendem a região da bacia Rio do Capim e 1uljacências. Em seguida., os
produtos furam exportados para o software ArcView 3.3. Nesta plataforma, utilizou-se a
extensão 3D e foram elaborados vários sobrevôos. Isto permitiu a visualização da área sob vários
ângulos e uma melhor extração dos lineamentos. No emamo, o íàtor escala não permitiu maior
detalhamento estrutural quando comparado as futos aéreas em escala 1:60.000 e a imagem TMdo
Landsat S.
Apesar da resolução espacial relativamente reduzida em relação aos demais dados (90 m),
os mapas gerados apresentam uma considerável densidade de iilfummções texturals e estruturais
do terreno, tais como: estruturas tectônicas e
precisão feições de relevância regional.
Como produto do processamento dos dados origi:rul:is, foram gerados mapas semi-regionais
almmgendo a área de estudo a ser detalhada e suas adjacências (Figuras 4.5 e 4.6).
53
LEGENDA C} lii'Tlitõ> dl.l bw& HdogralhJ
c=:::J Cffi>'ejana Roda.~ El'l 115
gerado a
são defuúdos
dados
Qigem das ~!JJM ~e !'Bidano4'J'IW.Gr
De!L!m Hxti'f:rtlll: C(rre;pfl.~ 2i:Jrla 23 SU
metros
""'un (S23W043)_ Nesta imagem, os limites da
cor de
cor amarela sit1111do na porção a localização
55
Recorte da imagem S23W043 do SRTM (2000) ã Limite da bacia
elevação em 3D íMID1~) mostrando a panorâmica do
Ca!Dim e adjacências a do sensor SRTM (
e software 3.5. MDE os limites são definidos
uma linha po1Hgcmal mesma cor sít!Jadlo na
porção Sul, UHll<ca a loa!llizllção
57
4.3.3 Fotografias Aéreas
Empregando-se pares de fotos aéreas llll escala 1:60.000 disporuveis em meio analógico
para obter estereoscopia, foi possí:vel a identificação e demarcação dos linea:mentoa, que
posteriormente, foram vetorizados (Figura 4.7). Dunmte o processo de identificação dos
lioeamentos lll!S fotografias aéreas em escala 1:60.000, foi possí:vel reconhecer algumas
ocorrências de estruturas que apresentll.wm-se oobertas por vegetação em sua total ou parcial
extensão (Figura 4.8). Esta é uma caracteristica inerente de alguns lineamentos e evidencia a
presença de água contida nas ftaturas que as compõem. Para se obter as orientações segundo os
quadrantes NE e NW e a contabilização dos lineamentos estruturais apresentados na figura 4.8,
empregou-se as extensões Dominam Azimuth e Li.mml4.2 geradas em linguagem A VENUE para
a plataforma do SIG da ESRI versão 3.3. De forma geral emprega-se software como o Stereonet
ou mesmo algoritmos dispollÍVeis em software de processamento digital de imagens (PDI).
Os dados extraídos foram digitalizados e vetorizados oo software AutoCAD Map2000.
Após esta etapa, foram convertidos do formato DWG (A.utoCAD Map2000) para o formato DXF
(AutoCAD Map2000) e, posteriormente, para o formato SHP (Shapefile da ESRI ArcView
3.3).
59
O"lgarn dro COOrcEna:las Uifif\
~er-leridiano45""W.G-.
Dat.;m MlrtZont:!l: CóTe;p .1'\i<SÇTE Zona 23 Sd o
Ministéríto do Exército, orc•ietoAST, provenientes dos vôos ex:<ilc:llttaclospela
são defiinidos uma
61
LEGENDA linre da bocie /~ Linoom«ntos
c::::J <.-erveJwia ./"V LiooementcstomVIilg$Ul~áo
Fologat\"ils aéreas 1 60 !Xl()- SGB-ME-AST-USAF (1{;]6$)
01gem dEs C~J:!dss lflM·
Ecp.;adcr e t~ldano 45"W _ 8". Datl.Jm ii:lrítct\tal: Cá'regoAi~ zona 23 9J
N
A
Figura Lir1eaJ:neJ1tos deJ:naJ'caJ:Ios nas fotografias aéreas mcmocromâticJ!S em esca:la l :60,000
Brasil • Mi1~iatério provenienres
• USAF
ou narciai
4.4 Integração e interpretação dos dados
Dados de Sel!SOriamento Remoto têm sido largamente utilizados na pesquisa geológica.
Contudo, como a concepção dos sistemas de sensores valoriza a :resolução espectral em relação à
:resolução ~al, as técnicas de <málise do romportm"rlento espectral das roclJas têm sido mais
exploradas nos trabalhos de mapeamento geológico e de pesquisa mineral, em detrimento de
técnicas de análise estruturnl..
A análise da forma, ou do comportamento espacial dos lineamentos ressaltados pelo relevo
tem papel crucial oo que tange o emprego da geologia estruturnl. à pesquisa de água subterrânea,
devido ao caráter sinóptico das imagens utilizadas e ao seu poder de realçar a feição
tridimensiolll!l do relevo. Como nas demais ãreas dos estudos de senroriamento remoto, a
correlação com os dados de campo faz-se obrigatória.
A <málise dos lineamentos depende do ângulo de visada e de incidência da radiação
eletromagnética para propiciar o realce do relevo. Assim, o realce por sombreamem:o ooofigurn
se como aquele que melhor representa as feições topográficas, oo o agrupamento das mesmas
(Sawatzk:y & Lee, 1974).
A partir da interpretação integrada das imagens produzidas, e levando-se em consideração
as direções realçadas pelas visadas dos sensores, tomou-se possível à confecção de mapas
estruturais que subsidiaram os trabalhos de detalhe no campo. Cabe ressaltar que neste trabalho, a
análise dos lineamentos estruturais fui fuita, a principio, oom base na rede de drenagem obtida
das cartas Anta e Duas Barras (DRM-RJ/GEOSOL Ltda., 1982), ambas em escala 1:50.000,
sendo posteriormente complementada oom o auxílio das imagens dos sensores TM do Landsat 5
(Figura 4.4), do SRTM (Figura 4.5) e das fotografias aéreas (Figura 4.8), gerando o mapa de
lineamentos (Figura 4.9).
65
o 8 + + + "' tll h
A c + j:! "' "' h
o + + § tll h
e + 8 + "" ~ h
o
!ll "' "' h
o :; \!'i h
+ + + +
71&000 722000 729000 7:30000 734000
emoreqo e 42. a
' ' I I I I
Mapa Lineamentos
da Bacia do Ri ;:;; do Capi ~
Teresópoli 8 -
LEGENDA " "" ~Rumos dos
E
E
;:;; N 60º- E 8 "' N 00º • 30° W "'
N 30º- 60° W
IV N 60º • 90º W
;:;; §i 8 Cervejaria
Limite bacia
.,.. "' ... ... o 8 o Hm
;:;; rns Cocrdenadas UTf\ ~ Eqll:ldcr e Merldlam w. G 8 Datum Hxlzontal:
cados na
4.4.1 Análise dos lineamentos
A análise dos lineamentos foi efetuada em vários estágios. Na primeira etapa, foram
mapeados os lineamentos da rede de drenagem das cartas topográficas Folhas Anta e Duas Barras
na escala 1:50.000 (DRM/GEOSOL Ltda., 1982). O objetivo em o reconhecimento dos cursos
d'água encaixados, visto que são bons indicadores de feições lineares potenciais para água
subterrânea. Posteriormente, efetuou-se a <máli.se e extrnção de feições lineares nas imagens do
TM Landsat 5, SRTM e fotografias aéreas.
Os lineamentos identificados nas cartas topográficas, folhas Anta e Duas :SllmiS, foram
classificados segundo suas direções em seis classes distintas com intervalos de 30° (0° a 30°, 30°
a 60° e 60° a 90°), para os quadr.mtes NE e NW (Albuquerque, 2001). Com base nestas classes
foi elaborada a roseta de freqüência que apresentou as seguimes médias: N57°30'E; N42°30'E;
N27°30'E; N72°30'E; N82°30'E; NS; N57°30'W; N32°30'W e N87"30'W (Figura 4. HJ),
predominando, em ordem de grandeza, as direções N57°30'E, N420JO'E e N57°30'W.
Figura 4.10 - Roseta de freqüência gerada a partir de lineamentos mapeados nas cartas
topográficas, folhas Anta e Duas Barras, com base na rede de drenagens. Eles foram
classificados segundo suas direções em seis classes distintas com intervalos de 30°,
predominando as direções N57°30'E, N42°30'E e N57°30'W.
69
A sensor 5
int<lnsidadte do oontrlil!te
daro-,escnrcl), Na medida em
SW, ooorre a reduçllio
lEGENDA
LJmJI<e da bac1a
C::J CerwJilnS
R<ltt:rle da ltlliagen; 2171lS TM 00 LANDSAT5 (2001) -R" ..o{! \142)
Oígem das Ccordirildes UTM: ~eM!sidlaro:.4:?W Gr
Dsturn H:>f!:rontlll: CCrréço,Q~ Zor'-.a 23 SJ
com cmnp,osi<;ão
o
no
2 km
1 - Estru1turas linerures Rio composição col,oriclaRGB (742)
cor vermelha, para
71
Os lineamentos destacados em vermelho (Figura 4.11) cortam os divisores de águas e os
limites da bacia hidrográfica do Rio do Capim. Este furo sugere que os aqüíferos futturndos nem
sempre estão restritos aos limites da bacia hidrográfica, sendo Decessário, cuidados adicionais na
~ da sua área de influência. No emmto, pela Política Estadual de Recursos Hidrioos
(Capitulo I no Artigo e § 2°) (PERH, 2001), o limite da bacia constitui a unidade básica de
gerenciamento dos recursos hidricos em uma região.
Na imagem S23W043 do SRIM apresentada na figura 4.12 em tona de cinza, os altos
~ e divisores de água são ~ pela cor cinza claro enquanto que as estruturas
lineares representadas pelos fundos dos vales, que em sua maioria encO!Itrnm-se ocupados pela
rede de dre!mgem, são marcados por tons de cinza escuro. Descontiiruidad dos lineamentos l'lliS
proximidades dos divisores de águas ressaltam a possível desconectividade entre algumas
estruturas internas da bacia hidrogrifica e seus possiveis prolongamentos para fura do limite da
mesma (Figura 4.12).
O mapa de lineamentos apresentado na figura 4.9 (escala de 1:50.000), foi oonfeccionado
no ArcVrew 33, a partir dos lineamentos estruturais identificados na imagem de satélite Landsat
5 e de fotografias aéreas em escala de 1:60.000. Estes lineamentos foram tratados
esta1isticament empregando-se as extensões Dominant Azimuth e Liruml 4.2. As informações
pós-tratamento estatístico pennitiram mapear 309 direções, sendo 151 direções NE e 158
direções NW, confirmando a marcante estrutmação linear enoontrnda em todo o batólíto Serra
Órgãos.
Extensos lineamentos de direção NE, realçados oo mapa de lineamentos da figura 4.9,
cortam loogitudinalmerrte toda a bacia Transversalmente são seccionados por feições lineares de
direção NW de menor expressão. Na porção SE, uma falha de direção NE corta toda a bacia
atravessando os divisores de água. Uma fratura de direção NW conecta fraturas de direção NE
situadas fora dos limites da bacia, com fraturas int= dos divisores de água que passam pelo
pátio da Cervejaria Teresópo!is Ltda. Ao longo desta fratura, como pode ser observado no mapa
geológico da área (Figura 3.1), ocorre um deslocamento dextral Esta estrutura fica bem
caracterizada, também, ao longo dos contatos dos litotipos que ela secciona, caracterizando-a
como uma possível falha tranacorrente dextral.
73
LEGENDA Ô LHThlil 00 ba:ie HiGO\Jmi'l
r===l CM'&Ja:18 Rm:k>da 8R 111\
2 - Rlllitlce em tons de
Oigem das C~nsdi.t> Ull-1 ~€F~ri~4S'V!.Gr
Datum 1-tl-tmnt:d; CóTe;;t:J Aleg1; Zrn'; Z3 9J
escuro
região do entorno em imagem S23W043 SRTM.
se paml,ek~s ao eixo maior lineementos
2001; Mclns<lres et
Parte do
até o momento, não é !ll!!1il!lt~'rízado como falha {Figura 3. l ).
cervejaria, um peqtuerlo Sl,grrtenl:o
75
' A
em::ontram-
conjugação das
o
2003).
entsnto, nas proximidades
a extensão
O mapa de ocorrência das feições estruturais da área piloto (Figura 4.13), foi gerado a partir
do trabalho de campo e plotado sobre as futognrlias aéreas na escala 1:60.000. As fotografias
aéreas na escala 1:60.000, permitiram a obtenção e caracterização de um maior mímero
lineamentos, bem COniD a identi&ação e ~ dos lineamentos vegetados retiliooos. No
caso desta bacia, as estruturas lineares vegetadas simlizmn a presença de umidade e são fortes
mdicios da ocorrência de fraturas abertas.
77
?:!JOOO
LEGENDA Foliaçlo
~- Fratura aberta .. Fratura fechada
Miionito Plano de Falha Limite da bacia Plano de cisalhamento
Cervejaria Estrias
N e Meridiano A s UTM c
Datum Horizontal: Córrego Alegre Zona Fonte: Foto aéru monocromática SGB • Minislério F.,;,c;rn
v aos (1 , na eso~ls 1 :60DOO
é
as
llll
a
de com
tem
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mostra
com as
il
à SWI
díreção SW
voltadas
a <lireçOO
e
e
entre e NW com
3.
ou
OIIS e SWIVilS
reforçmn a
li eventos Mtureu
e
li
e a um
1
Capim, d~lStacmdo a
direção NW possuem Ílltclínações lmi!S Slll!Ve&
81
N
Á + +
+ + +
+ + +
+ +
+ + + + + + +
Mapa de Declividade
da Bacia do Ric do Capim
Teresópolis - R
LEGENDA
Classes de Declividade
o·- 1s·
CJ W-30'
- 30'- 45'
- > 45'
N Hidrografia
O Cervejaria
Ô Umite da bacia
o !km ----O"igem das Cocrdenadas UTM: Eqll9dcr e Meridlaro 45° W. Gr.
Datum 1-brlzontal: wrego Alegre Zona 23 9JI
O mapeamerno estrutural realizado na área da bacia mostrou uma baixa intensidade de
frllturamento, bem como uma baixa denaldade de drenagem. Estes dados confirmam dados
estruturnis levMtados previamente rw. região, e confirmam o aoervo esperado pMa num região
emlbasl~mento cristalúw é por um batólito.
As estruturas mapeadas em detalhe e que mostram alguma ligação com a ocorrência de
subterrânea, se restringem a fraturas responsáveis
estrutums esfo!iação esferoidal e algumas fraturns abertas verticais a sub-verticais (Figura
4.16). Fmturns vertiCllis a sub-vertiCllis abertas fomm mapeadas nos oortes da estrada pata
implantação do leito da BR-116. Encontram-se abertas em decorrência do uso de explosivos
(Figura 4.1 1), enquanto que nos afloramentos naturais, as estruturas miloalticas, encontram-se
predominantemente fechadas ou preenchidas pcio granito miloaltimdc impedindo a percolação
(Figura 4.1
A rocha granítica leucocrática de grsnulometria grossa apresentada na figura 4.1 íl aflom rw.
área situada aos fundos da Cervejaria Teresópolis Ltda.
Figura 4.16 - Afloramento do córrego da Taboinba. Nota-se a repetição do padrão de
fratummerrto sub-horizontal (355°/05° -indicador amarelo) provocado por alívio de
pressão, bem como fraturas verticais abertas (122°/90° e 168°/90°- indícador azul).
85
e
utilizados no desmonte das mclms para a construção do leito da BR-116_ Nota-se a
repetição do padrão de fuituramento sub-horizontal (355°/14° - indicador l!lllllrelo)
provocado pelo alívio de premio, gerlii!OO estruturas tipo esfoliação esferoidal
Figura 4.18 - Rocha granítica leucocrática alterada de granulometria média apresentando
estrutura milonitica (indicador verde)_
Rochas graníticas leurogrllllÍticas muito alteradas aflorantes na Ílrea são bem freqUentes e
apresentem um aspecto incooreme dos porfiroclastos de feldspato e quartzo que se encontram
estirados_
87
Um padrão de zona de cisalhamento dúctil-mptil fui observado, onde o plano de fuliação
possuí uma atitude média de 100°/15°. Porções mapeadas em zonas de cisalhamento dúctil-mptil
mostram entre os contatos com litotipos oão cisalhados, o material cisalhado provavelmente
origill!ldo dura11te o pret•tírito proc:esso mii•JnitiZ!lí;ão, encontra-se pre4lnctlido por material
alterado (solo). O a foliação oblíqua evidenciada pela presença dos minerais
estirados, que a direção de cisalhamento é SEIN-w. Os de
feldspato encontram-se e parcialmente alterados dando a rocha aspecto incoerente dos
grãos conferindo a mesma certa porosidade (Figura 4. Nas descrições dos perfis dos poços
são denominadas de rocha incoerente, podendo atingir espessuras variando entre 4 m e 48 m
(Figura 4.20).
Figura 4.19 - Rocha granítica leucocrática de granulometria grossa, obsevada em faixa de
cisalhamento dúctil-mptil. Entre os contatos com litotipos não cisalhados, o material
cisalllado, provavelmente originado durante o pretérito processo de milonitizaçiio,
encontra-se proonchldo por material fino alterado (solo).
89
P4
Coldvio I Elúvío
Solo de Alteração
! - Rocha Alterada
I Granito Branco
f Granito Cinza
Rocha Sã
• Solo Orgânico
P5 P6 P7 P8
11 . ri
' ' ~H
I i
'D "I . i , I i06
I I ,,.,_LJ
Entradas D'água
Entradas D'água Vedadas
N lvel Estático
P9 P10
70 Profundidade da mudança de litologia
P1 Identificação do Poço
P11 P12 P13 P14
:ali~ ,;fj ,, t I ' I I . ' i l i
I 1 11
I l t- I I I I I
1Dt-+----1 !i I i I
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I . . I I ' I I
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v.+ri.. I i vs-r-:1 zSQ---i------l i I i : i i I I
soo--L-J
Figura 4.20 - Perfis dos poços (Transterra-Forarnm Ltda., 2004) mostrando os litotipos
perfurados e as entradas d'água ru1 área da Cervejaria. Ressalta-se as porções de
rocha alterada, que no campo são mapeadas c.omo rochas gr.miticas lwcocráticas
muito alteradas.
Na figura 4.20 é notável a distribuição em profimdidade das litologias correspondente ao
batólito Serra dos órgãos. Nos perfis dos poços, exceto nos poços P7 e P9 em que as descrições
litológicas não caracterizam a litologia da rocha sã, fica nítido a predominância da sotoposição do
granito oom biotita (pCgrgd) ao granito lwrocrátioo (pCigr) (Figura J.l). A descrição litológica
do poço P14 sugere uma inversão da sotoposição ou a preseoça de silJ, apreserrtlmdo o granito
lwoocrátioo (pCigr) sotoposto ao granito oom biotita (pCgrgd).
91
5 APLICAÇÃO DE MÉTODOS GEOELÉTRICOS NA LOCAÇÃO DE POÇOS
TUBULARES PROFUNDOS EM AQÜÍFEROS FRATURADOS: O EXEMPLO DA
BACIA DO RIO DO CAPIM
O prévio conhecimento bidrogeológico da profundidade e espessura do aqüí:fero pelo
emprego de técnicas de geofisica, tem contribuído na elaboração de projetos de poços tubulares
profundos, aumentando a probabilidade de se encontrar água subterrânea e auxiliado estudos
hidrogeológicos (Cutrim et a/., 2002).
Dentre os métodos geofisicos de prospecção, para o estudo de estruturas geológicas da
parte superior da crosta terrestre, destacam-se os métodos geoelétricos (Luiz & Silva, 1995;
Braga, 2001). Estes utilizam parâmetros elétricos de solos e rochas, tais como condutividade e
polarização elétricas e capacidade de geração de potenciais elétricos espontâneos (Elis, 1998).
Pertencentes ao grupo dos métodos geoelétricos, podem-se destacar os métodos da
eletrorresistividade, polarização induzida, poteocial espontâneo, radar de penetração no solo e
eletromagnético indutivo. Estes métodos (com exceção do potencial espontâneo), possuem fontes
artificiais, oo seja, o campo fisico a ser estudado é criado por meio de equipamentos apropriados
(Braga, 2001). De modo geral, as medições geoelétricas não fornecem as propriedades fisicas de
cada unidade geológica, mas valores médios representativos do volume afetado pelo tluxo de
corrente elétrica.
O emprego do método eletrorresistivimétrico tem presença marcante na literatura,
mostrando que devido a sua versatilidade e qualidade dos resultados obtidos, aliados ao baixo
custo de aplicação dos ensaios, é uma alternativa muito interessante no campo de estudos da
hidrogeologia (Elis, 1998), tomando-o imprescindível na seleção de locais adequados para
perfuração de poços tubulares profundos, de forma a miuiminn- incertezas, custos e otimizm
resultados (Mello et al., 2002).
Neste trabalho foi utilizado o método da eletrorresistividade empregando-se as técnicas de
Sondagem Elétrica Vertical (SEV) com arranjo Schlumberger, e de Caminhamento Elétrico (CE)
com arranjos Dipolo-Dipolo. Estas duas técnicas tem sido largamente aplicadas no âmbito da
pesquisa de água subterrânea visando a locação de poços tubulares profundos em aqüífero
93
sedimentar e fraturado, bem como na caracterização de nível piezométrico, plumas de
C()ldanrinação, cunha salina e estruturas em subsuperficie (litoestratigrafia, fillhas e diques).
5.2 Conceituação das témicas empregadas
5.2.1 Somlagem Elétrica Vertical (SEV)- Arranjo Scblumberger
O arraJ!ljo de campo Schlumberger (Figura 5.1) é o mais utilizado em Sondagem Elétrica
Vertical (SEV's), devido a qualidade das curvas de campo, filcilidade e rapidez na execução do
ensaio e menor susceptibilidade as variações laterais de resistividade e ruídos, como correntes
naturais no subsolo (Elis, 1998).
Neste arraJ!ljo os eletrodos são dispostos em linha, e na operação de aquisição de dados os
eletrodos AB são afàstados simetricamente em relação aos eletrodos MN que permanecem fixos
no centro do arranjo. A distância entre MN só é alterada quando se fàz necessário o aumento da
relação sinal/ruído (Oliveira & Brito, 1998). Em geral, deve-se verifu:ar a relação ABIMN2=5
(Minette, 1984). Este procedimento permite a observação de valores de resistividade, em um
ponto fixo, a profundidades cada vez maiores, através da separação crescente entre os eletrodos A
e B de corrente (Elis, 1998). O fator geométrico, K, para o arraJ!ljo Schlumberger é:
K=1tf2 {[(AB/2) 2 -(MN/2) 2 ]/MN/2 }.
A profundidade teórica de investigação, h, pode ser relacionada a distância AB (Elis, 1998),
e varia de h= AB/5 = 0,2AB {Moreira, 1998, tqmdElis, 1998) a h= AB/4 (Braga, 2001). Estas
relações para a profundidade de investigação decorrem do estudo de Roy & Apparao (1971),
tqntd Elis (1998), que mostra que a profundidade h com máxima contn1ruição de sinal é igual a
0,125AB.
94
Arranjo Schlumberger
Figura 5.1 - Arranjo simétrico Schlumberger (Braga, 200 l ).
5.2.2 Camiuhameuto Elétrico
A técnica do Caminhamento Elétrico - CE - obtém, a partir de medidas efetuadas em
superficie, uma seção de resistividade elétrica que permite identificar variações laterais e em
profundidade do substrato. Ao permitir a análise das variações laterais do subsolo, o
Caminhamento Elétrico possibilita a identificação de contatos geológicos (verticais ou
inclinados), mineralizações, diques, fraturamentos, entre outras feições que se apresentam com
heterogeneidades laterais de resistividade (Oliveira & Brito, 1998). A partir de trabalhos já
realizados, tem-se notado que a técnica do CE mostra-se viável na solução de problemas de
prospecção de água em meios fraturados e de materiais de construção (Elis, 1998).
Análoga a técnica da Sondagem Elétrica Vertical (SEV), o Caminbamento Elétrico (CE)
também emprega um arranjo quadripolar simétrico ou assimétrico, possibilitando vários arranjos
entre eletrodos AB e MN (Oliveira & Brito, 1998), no entanto, nos deteremos ao estudo do
arranjo do tipo Dipolo-Dipolo.
95
5.2.:U Arranjo Dipolo-Dipolo
O arranjo Dipolo-Dipolo (Figura 5.2) revela-se como um dos mais rápidos de serem
executados no campo. Uma de suas grandes vantagens é que o estudo da variação lateral do
parâmetro fisico pode ser efetuado em vários ruveis de profundidades (nl, n2, n3, n4 nS, n. .. ). Em
estudos ambientais, uma pluma de contaminação pode ser caracterizada lateralmente como em
profundidade (Braga, 2001).
Figura 5.2 - Distribuição dos eletrodos AB e MN em campo empregando-se a técnica de
Caminhamento Elétrico por arranjo do tipo Dipolo-Dipolo (Braga, 2001).
No arranjo Dipolo-Dipolo, os eletrodos são dispostos segundo um perfil e o arranjo é
definido pelos espaçamentos x = AB = MN. A profundidade de investigação cresce com o
espaçamento (R) e teoricamente corresponde a R/2. Os ruveis de investigação são atribuídos a
intercessão das linhas que partem do centro de AB e MN com ângulos de 45° (Figura 5.2) (Eiis,
1998).
A cada ponto de medida os dipolos são deslocados de uma distância igual a x e os dados
obtidos são plotados nas posições n = 01, 02, ... , 05, conforme figura 5.2. Após interpolação, os
dados geram uma seção de resistividade aparente, como ilustrado na figura 5.3.
97
resistividade aparen1te é calculada a partir da seguinte equação:
pa=(AVíi)K
K= eletrod<JS ABMN;
x = espaçamento dipolos AB e MN;
n = mvel de investigação correspondente.
-8 -6 ~" -2 o 2 4 5 8 iD 12 14 16 1
' ' ' ' ' 1 l ' l ' ' ' l l
3% 'W ~ ''i' '*' 2(f! s,p ~~ ?~ 4(€ PLOTAGEM
• • ' DOS DADOS 888 452 il(O em HB 85 ?'i 2~ Z'j'i aeo • • • • • • • 1270 132 82 88 315'3 288 • • • • • •
2WD 4130 2(B 1~ zro 2!1' 1ffi 5Tt 'W 5!1' • • • • • 1950 i 51 257 242 12? 373 650 7W • • • • • ' • •
-8 -6 -4 -2 o 2 4 6 8 jQ 12 14 16 1'
' ' 1 ' ' ' ! 1 ' ' 1 ' l ' CURVAS DE ISOVALOI?ES
700 •
-14 -i 2 ·2 o 2 4 8 10 12 14 16 1
' 1 1 ' '
Figura 5.3 - Seqüência na interpretação dos perfis gerados pela técnica de CE empregando
ammjo Dipolo-Dipoio aplicado a investigação de fa!lwl em subsuperficie (Braga,
2001).
99
5.3 Natureza dos dados geoíiSicos
Os dados geofisicos furam obtidos empregando-se três diferentes resistivímetros em três
campanhas para a realização de 5 (cinco) SEV' s, todas por ~o simétrico Schlumberger e de
3 (três) CE's por arranjo Dipolo-Dipolo. No anexo 9.1, encontra-se o mapa da distribuição
espacial dentro do pátio da Cervejaria Teresópolis Ltda. das SEV's e dos CE's com suas
respectivas direções e seotidos de deslocamento.
Na primeira campanha, desenvolvída pela empresa TRANSTERRA-FORATUM Ltda,
furam realizadas duas SEVs (TFOl e TF02) com espaçamento AB/2 de 100m que permitiram
determinar camadas com v-alores de espessura e resistivídade apresentados na tabela 5 .1.
Tabela 5.1 -Valores das espessuras e resistivídades das camadas inferidas na interpretação das
SEV' s TFO 1 e TF02 (Transterra-Foratum Ltda., 2004).
SEV's Camadas Espessura (m) Resistividade Profundidade (m) (ohm.m)
1 1,1 664 - 2 2,7 1.699 1,1
~ 3 I 6,5 69 3,8 ' 4 i 40.054 10,3
1 0,4 20 ..... 2 2,2
I 589 0,4
~ 3 ll,O 271 2,6 4 2.213 13,6
Na segunda campanha deseovolvída por equipe furmada por componentes do IAG-USP,
DGRN-UNICAMP e DRM-RJ furam realizados uma SEV e um CE. Na SEV-IAG com
espaçamento AB/2 de 70 m. Os valores de espessura e resistivídade das camadas atravessadas são
apresentados na tabela 5.2. Na realização do CE-IAG, empregou-se arranjo Dipolo-Dipolo com
espaçamento entre os eletrodos de lO m, seção geoelétrica de 5 (cinco) níveis de investigação e
extensão de 260 m.
Na terceira campanha desenvolvída por equipe do DRM-RJ foram reaJin~das 2 (duas)
SEV's e 2 (dois) CE's. As SEV's (DRMOl e DRM02) furam efutuadas com espaçamento AB/2,
de 150 m e 100 m, respectivamente. Os valores de espessuras e resistivídades das camadas
atravessadas são apresentados na tabela 5.3. Na realização dos CE's (DRMOI e DRM02),
101
empregou-se arranjo Dipolo-Dipolo com espaçamento entre os eletrodos de 10 m, seção
geoelétrica de 6 (seis) túveis de investigação e extensão de 160 me 210 m, respectivamente.
As SEV's IAG e DRMOI foram posicionadas sobre o alinhamento definido pelo CE-IAG,
distando de sua origem 100 m e 144 m, respectivamente, enquanto que a SEV-DRM02 foi
posicionada sobre o alinhamento definido pelo CE-DRMOl, distando de sua origem 85 m. No
anexo 9.1 encontram-se as coordenadas planas UTM dos CE's e SEV's reali;rndos na segunda e
terceira campanha.
Ainda na área da bacia do Rio do Capim, Mello (2004) efetuou 13 (treze) Sev's por lllTai!io simétrico Scblumberger a montante da Cervejaria Teresópolis Ltda. O objetivo era furnecer um
quadro geológico-geofisico de subsuper:ficie, para identificar condições geohidroestruturais
fàvoráveis à locação de poços tubulares. Os resultados furam destinados à captação de água
subtenânea para consumo em área rural localizada as margens do Rio do Capim. Destas SEV's,
apenas lO (dez) (Mia, M2, M2a, M6, M7, M8, M9, MIO, Ml2 e Ml3) apresentaram resultados
favoráveis para o mapeamento de áreas potenciais para água subterrânea, após interpretação.
5.4 Proeessameato dos dados geofísicos
Os valores de resistividade aparente obtidos com o emprego de arranjo simétrico
Scblumberger para as SEV' s (IAG e DRM) foram processados empregando-se o software Ipi
desenvolvido pelo Departamento de Geologia da Utúversidade de Moscou (1995) enquanto que
os valores obtidos em armmjo Dipolo-Dipolo para os CE's (IAG e DRM) foram processados
empregando-se o software Res2dinv versão 3.54 distribuído por Geotomo Software
([email protected]) (Geotomo, 2004).
O processamento das resistividades aparentes provetúentes da SEV -IAG empregando-se o
software lpi gerou a curva de campo apresentada na figura 5.4. Os valores de resistividade das 5
(cinco) camadas atravessadas varia entre 66 ohm..m e 1.690 ohm..m (Tabela 5.2).
102
Figura 5.4 - Curva de campo gerada no software Ipi com base nas resistividades aparentes
obtidas na SEV-IAG de AB/2 = 70 m.
Tabela 5.2 - Valores das espessuras e resistividades das camadas inferidas na interpretação da
SEV-IAG realizada com espaçamento AB/2 de 70 m.
SEV Camadas Espessura (m) Resistivi.dade Profundidade (m) (ohm.m)
1 1,0 81
~ 2 1,4
I
538 1,0 3 5,6 66 2,4 - 4 7,9 1.690 8,0 5 77 15,9
O processamento das resistividades aparentes das SEV's (DRMOl e DRM02) empregando
se o software Ipi gerou as curvas de campo mostradas, respectivamente, nas figuras 5.5 e 5.6. Os
valores de resistividade das camadas atravessadas variam entre 83 ohm.m e 1.430 ohm.m (Tabela
5.3), e 90 ohm.m e 3.164 ohm.m (Tabela 5.4).
103
Figura 5. 5 - Curva de campo gerada no software Ipi com base nas resistividades aparentes
obtidas na SEV-DRMOl de AB/2 = 150m.
Tabela 5.3 - Valores das espessuras e resistividades das camadas inferidas na interpretação da
SEV-DRMOl realizada com espaçamento AB/2 de 150.
SEV's Camadas Espessura (m) Resistividade Profundidade (m) (ohm.m)
1 0,7 100 - 2 2,2 321 0,7
~ 3 6,9 83 2,9 4 17,9 1.430 9,8 5 245 27,7
Figura 5.6 - Curva de campo gerada no software Ipi com base nas resistividades aparentes
obtidas na SEV-DRM02 de AB/2 =100m.
105
Tabela 5.4 - Valores das espessuras e resistividades das camadas inferidas na intetptetação da
SEV -DRM02 realizada com espaçamento AB/2 de 100 m.
SEV"s Camadas Espessura (m) Resístividades Profundidade (m) (ohm.m)
I 0,8 190
"' 2 3,9 90 0,8
~ 3 2,6 417 4,7 o 4 25,0 3.164 7,3
5 1.791 32,3
Nas figuras 5.7, 5.8 e 5.9, as seções (a) mostram os valores de resistividade aparente
medidos em campo; as seções (b) mostram a resistividade aparente correspondente aos modelos
geoelétricos obtidos por inversão dos valores de resistividade aparente medidos em campo e
apresentados nas seções (a); as seções (c) mostram o modelo de resistividade elétrica obtido por
inversão com critério de suavidade. Os modelos geoelétricos nas seções (c) são obtidos a partir da
modelagem quantitativa dos dados mostrados em (a) e devem ser considerados como sendo
representações mais fidedignas do substrato.
A semelhança entre as seções (a) e (b) que ocorre nas figuras 5.7 e 5.8 sugere que o modelo
invertido satisfaz o conjunto de dados medidos no CE-IAG e no CE-DRMOl. Na figura 5.8, o
erro de interação de 77,2 % não comprometeu a semelhança entre as seções (a) e (b ), e a seção (c)
mostrou-se coerente quando comparada ao perfil geoelétrico obtido na SEV -DRM02 e ao perfil
lito1ógico do poço P6, como será visto adiante no item 5.6. Na figura 5.9, o erro de interação foi
de 97,5% e a premissa de semelhança entre as seções (a) e (b) não ocorreu.
O processamento das resistividades aparentes obtidas no CE-IAG de 270 m de extensão em
5 (cinco) níveis de investigação gerou a seção geoelétrica apresentada na figura 5. 7. O perfil
definido nesta seção geoelétrica possui 240 m de extensão e 15,29 m de espessura, enquanto que
os valores de resistividade das camadas atravessadas variam, aproximadamente, entre 20 e 3.600
obm.m.
107
Seção Geoe1étrica ~ IAG Ps.Z 0.0 10.0 20.0 3!10 40.0 50.0 60.0 700 6110 90.0 100 110 120 130 140 151J 160 170 180 193 200 210 220 23J 240 250 20lJ m.
4.16
a) 5.97
962
12.2
14.8 Me-asured App:arent Resistivil:y Psaudosection
Ps.Z 0_0 10.0 200 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 8110 90.0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 m_
4.16
b) 6.97 962
122
14.8 Ca!culated App.arent Res1s!Mty Pseudosection
Oepth lteration 3 RMS error = 8.8 % 0.0 10.0 2!10 3!10 4UO 5!10 6110 70.0 00.0 90.0 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 m.
U1
cj 5.13
8.72
12.7
17_0 Jnverse Model Resfs!Mty Sectíon Resistívity in ohm.m
Figura 5.7
Unil electrode spacing is 10.0 m.
Seção geoelétrica obtida no Caminhamento Elétrico IAG de direção SE-NW e
extensão 270 m em 5 (cinco) níveis de investigação realizado no pátio da Cervejaria
Teresópolis Ltda. em 17/12/04: a) seção de resistivídade aparente (dados medidos),
b) valores de resistivídade aparente correspondente ao modelo obtido por inversão;
c) modelo de resistivídade elétrica obtido por inversão com critério de suavidade. O
modelo c) deve ser considerado uma representação menos distorcida do substrato; a
semelhança entre as seções a) e b) sugerem que o modelo invertido satisfaz o
conjunto de dados medidos.
O processamento das resistivídades aparentes obtidas no CE-DRMOI de 160m de extensão
em 6 (seis) níveis de investigação, empregando-se o software Res2dinv versão 3. 54, gerou a
seção geoelétrica apresentada na figura 5.8. O perfil definído na seção geoelétrica da CE-DRMOl
possui 130 m de extensão e 15,29 m de espessura, enquanto que os valores de resistivídade das
camadas atravessadas variam, aproximadamente, entre lO a 12.000 ohm.m.
109
Ps-Z 0.0 Seção G&oelêtriea ~ DRM01
10.0 20.0 3J.O 400 ftlO 600 mo 130.0 90.0 "" 110 120 130 140 150 m .
.. us •l 5.97
9.62
12.2
14.8 "17.3
Measurerl Apparent Resisl:ivity P<>eudosection Ps.Z D.O 10.0 20.0 300 40.0 500 130.0 70.0 00.0 90.0 100 1iü 120 130 14D 15!l m
4.16
b) 6.97 9.62
12.2
14_8
17.3 Calculated Appa1errt Resistivil:y Pseudosection
Depth lteration 3 RMS error = 77.2 % 0.0 10.0 :no 300 40.0 5!l.O 00.0 70.0 80.0 9110 100 110 120 130 14D 150 m
1.71
c} 5.13
8.72
12.7
17.0 lrwerse Model Resistivíly SectiOn Resis!Mty in ohm.m
BBBBBBBBBBDBBBBBB 32.5 68.1 143 299 628 1316 2758 5762
Unit electrode spacing 1s 10.0 m.
Figura 5.8- Seção geoelétrica obtida no Caminhamento Elétrico DRMOl de direção SE-NW e
extensão 160 m em 6 (seis) níveis de investigação realizado no pátio da Cervqaria
Teresópolis Ltda. em 02/02/05: a) seção de resistividade aparente (dados medidos),
b) valores de resistividade aparente correspondente ao modelo obtido por inversão;
c) modelo de resistividade elétrica obtido por inversão com critério de suavidade. O
modelo c) deve ser considerado uma representação menos distorcida do substrato; a
semelhança entre as seções a) e b) sugerem que o modelo invertido satisfaz o
conjunto de dados medidos.
O processamento das resistividades aparentes obtidas no CE-DRM02 de 210m de extensão
em 6 (seis) níveis de investigação, empregando-se o software Res2dinv verersão 3.54, gerou a
seção geoelétrica apresentada na figura 5.9. O perfil definído na seção geoelétrica da CE-DRM02
possui 180 m de extensão e 15,29 m de espessura, enquanto que os valores de resistividade das
camadas atravessadas variam, aproximadamente, entre 02 a 30.000 ohm.m.
111
4.16
aj 5..97
962 12.2
14.8 17_3
Seção- Geoetétriea • ORM02 IM ~ = ~ = - = ~ - a 110 1m ~ •• B 100 1m • 1m D m
Measured Apparnnt ResistM!:y Pseudosection
Ps.Z 0.0 10.0 2110 30.0 40.0 :50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100 110 l2!J 130 1-40 15D 180 170 180 190 200 m.
4.16
b) 697 9.62 122
14.8
17.3 Ce!culaíed Apparent Resistirity Pseudaseclion
Depth tteration 3 RMS error"' 97.5%
M 1M ~ = ~ - ~ = ~ ~ a IW 1m ~ I~ B 100 IW B 1m D m
1.71
c} 5.13
872
12-7
17.0 lnverse Mode! ResistMty Section ResistMty in ohm.rn
••••••••••o•••••• 4.43 13.3 40.0 120 361 1086 3264 9009 Uni! electrode spacing is 10.0 rtL
Figura 5.9- Seção geoelétrica obtida no Caminhamento Elétrico DRM02 de direção NE-SW e
extensão 210 m em 6 (seis) níveis de investigação realizado no pátio da Cervejaria
Teresópolis Ltda. em 03/02/05: a) seção de resistividade aparente (dados medidos),
b) valores de resistívidade aparente correspondente ao modelo obtido por inversão;
c) modelo de resistividade elétrica obtido por inversão com critério de suavidade. O
modelo c) deve ser considerado uma representação menos distorcida do substrato; a
pouca semelhança entre as seções a) e b) sugerem que o modelo invertido não
satisfaz o conjunto de dados medidos.
113
5.5 Caracterização dos aqüíferos na área da Cervejaria Teresópolis Uda.
A Cervejaria Teresópolis Ltda está instalada à margem esquerda do Rio do Capim, às
margens da BR-116, km 50. Ela ocupa 270_235,75 m2 do vale colmatado por sedimentos
aluvionares que recobrem o embasamento formado por rochas graníticas do batólito Serra dos
Órgãos.
A Cervejaria Teresópolis Ltda_ emprega em sua produção àgua subterrânea captada em 11
poços tubulares e àgua superficial captada do Rio do Capim.
5.5.1 Cadastramento de poços profundos
O cadastramento dos poços localizados dentro do pátio da Cervejaria Teresópolis Ltda
(Figura 5.1 O), foi elaborado com base na planta topográfica "Plano Piloto ll" e georreferenciados
empregando-se GPS Geoexplorer®3. Existem dois conjuntos de poços: a) poços perfurados pela
ARTHESIUM Ltda. que posteriormente tiveram as condições de operação e reinstalação
redimensionadas pela TRANSTERRA-FORATIJM Ltda. e b) novos poços perfurados pela
TRANSTERRA-FORATUM Ltda, atual W ASSER BRAS1L Ltda
A documentação técnica para a execução deste trabalho, é composta por relatórios dos
poços e sondagens geofisicas. Os relatórios de perfuração são compostos por perfis litológicos,
testes de produção e rebaixamento, tabelas e curvas de rebaixamento e recuperação.
As caracteristicas dos novos poços perfurados pela TRANSTERRA-FORATUM Ltda
encontram-se nas tabelas 5.5 e 5.6. Nota-se que os primeiros poços tiveram as condições de
operação alteradas em função dos parâmetros de sustentabilidade e a produção atual, para os I O
poços. Elas foonn reduzidas em cerca de 37 %, do total produzido antes do redimensionamento.
Dos 16 poços tubulares profundos cadastrados, apenas 11 encontram-se em funcionamento
para atender a demanda da produção da Cervejaria Teresópolis Ltda. de 64m3/dia. Os poços em
funcionamento possuem barriletes de controle operacional estando protegidos por abrigos de
alvenaria (Figura 5.11) ou de metal (Figura 5.12). Os poços com baixa vazão encontram-se
lacrados por tampa de aço (Figura 5.13) e serão destinados ao monitoramento do aqüífero
fraturado.
Para instalação da planta de produção, a Cervejaria Teresópolis Ltda executou a
sistematização do terreno por elevação de cotas do terreno original. Os poços P2, P4, Pl I e Pl4,
115
perfurados antes da sistematização, ficaram abaixo do nível do terreno, encontrando-se
atualmente sob abrigo de alvenaria
O poço PiS foi o primeiro poço direcional para captação de água subterrânea perfurado no
est.ado do Rio de Janeiro. Possui 400 m de extensão e inclinação de 45° na direção SE. Ele
encontra-se lacrado devido a baixa produção podendo ser utilizado para monitoramento do
aqüífero (Figura 5.13).
Recentemente, a Cervejaria Teresópolis Ltda passou a captar água do Rio do Capim_ Ela
instalou sua captação em poço tipo cacimba que se encontra ligado ao leito do Rio do Capim por
tubulação subterrânea (Figura 5.14).
Tabela 5.5- Dados dos poços antes e depois do redimensionamento (Transterra-Foratum Ltda.,
2004).
Poço Entradas d'água Nível Estático Nível Dinâmico Vazão Vazão específica
(m) (m) (m) (m'lh) (m'/h/m) Pl 26/72/103 72/103 3,00 12,60 47,00 59,80 6,60 4,20 0,15 0,09 P2 44/98 16 6,00 5,50 83,00 14,85 8,00 3,30 0,10 0,35 P3 32/75/104 75/104 5,00 12,80 79,00 47,19 9,50 5,50 0,13 0,16 P4 32/60 32/60 5,80 15,35 41,00 58,00 16,00 6,00 0,45 0,14 P5 54/97 54/97 2,50 3,90 24,50 49,18 8,00 5,50 0,36 0,12 P6 22/74/ll6 22 3,50 3,40 13,00 17,64 9,20 6,50 0,97 0,46 P8 36171 71 1,00 19,43 16,00 54,95 8,35 12,00 0,56 0,34 PIO 41181 10,5 2,00 3,50 25,50 10,30 6,60 2,60 0,28 0,38
Tabela 5.6- Características construtivas e bidrodinãmica dos poços em produção (Transterra
Foratum Ltda., 2004).
Coordenadas UTM Prof. Diâm Entradas de NE ND Vazão Vazão
Poço Fuso 23 - Datum (m) (mm) água (m) (m) (m) Reb (m3/h) específica SAD-69 (m3/h/m)
E(m) N(m) Pl 721.796 7.545.870 ll5,00 139,7 72/103 12,60 59,80 47,20 4,20 0,09 P2 721.567 7.545.715 148,00 139,7 16 5,50 14,85 9,35 3,30 0,35 P3 721.613 7.545.890 IIO,OO 139,7 75/104 12,80 47,19 34,39 5,50 0,16 P4 721.719 7.545.799 64,00 139,7 32/60 15,35 58,00 42,65 6,00 0,14 P5 721.499 7.545.871 120,00 139,7 54/97 3,90 49,18 45,28 5,50 0,12 P6 721.473 7.545.954 144,00 139,7 22 3,40 17,64 14,24 6,50 0,46 P8 721.781 7.545.951 74,00 139,7 71 19,43 54,95 35,52 12,00 0,34 PIO 721.372 7.545.860 82,50 139,7 10,5 3,50 10,30 6,80 2,60 0,38 Pll 721.661 7545.735 300,00 152,4 58/181/270 25,60 181,00 155,4 8,64 0,06 Pl2 721.812 7.545.930 300,00 152,4 178/234 10,00 175,00 165 4,68 0,03 Pl4 721.771 7.545.762 280,00 165,1 143/180 22,60 134,00 lll,4 8,28 0,07
!16
RIO DO CAPIM
N
+ PB
P7
P3
P5
P2 ........ ., l Localização do poço P'< ::::: I 'Edificação canteiro
Pi3 Direção de fluxo do Rio Estrada Córrego I Rio
FONTE: cervejaria Teresópolls ~Plano Piloto !I I Encosta
Figura 5.10- Planta topográfica do pátio de produção da Cervejaria Teresópolis Ltda. mostrando
a localização dos 16 poços tubulares profundos.
!17
Figura 5.11 -Poço Pll, construído a 2,50 m abaixo do nível atual da rua, encontra-se sob abrigo
de alvenaria (foto "A"). Na foto "B" o detalhe do banilete de controle operacional.
Figura 5.12- Poço P08, protegido por abrigo metálico.
119
Figura 5.13 -Poço PIS, inclinado a 45° e com baixa vazão. Atualmente, encontra-se lacrado
devido a baixa capacidade de produção.
Figura 5.14 - Captação de água do Rio do Capim através de poço tipo cacimba conectado ao
referido rio por tubulação subterrânea.
121
5.5.2 Caracterização dos elementos contidos no mapa pie.rométrico
As linhas de equipotenciais ou isopiez.as do mapa potenciométrico (Figura 5.15) furam
traçadas com referência as cotas do nível estático (n.e.) dos poços, aplicando-se o método de
interpolação utilizado na cartografia para a determinação de isolinhas ( cwvas de nível) (Oliveira
& Brito, 1998) empregando-se o software Geosis 1.32 Demo.
Os divisores de água subterrânea foram determinados ligando-se cotas mais elevadas que
caracterizam divergência de fluxo em direção as menores cotas imediatamente adjacentes.
As linhas de fluxo indicam o caminho percorrido pela água subterrânea. Estes caminhos
estão direcionados às menores cotas do nível estático {n.e.) geralmente evidenciadas nas
proximidades da área de descarga e perpendiculares as isopiezas, cujas direções oferecem menor
resistência ao fluxo.
As áreas de recarga podem ser determinadas considerando os seguintes fatores:
- áreas imediatamente adjacentes a divisores de água subterrânea;
- áreas internas e/ou imediatamente adjacentes a isopiezas fechadas em contorno;
-áreas onde ocorrem conjuntamente os dois fatores acima descritos;
-áreas entre duas isopiezas com declividade suave {concavidade);
- áreas entre contornos não fechados de uma isopieza;
- áreas adjacentes a elevações isoladas que sugerem dispersão radial de fluxo;
- lagos e córregos elevados, efluentes e influentes, para onde convergem os fluxos
provenientes das maiores cotas e de onde derivam os fluxos para menores cotas.
123
RJOOOCAPIM
N
P-Hl +
-20
FONTE Cervejaria TeresópoliS- Piano Piloto!!
Figura 5.15 -Mapa potenciométrico estimado do cristalino mostrando as direções do fluxo sob o
pátio de produção da Cerv~aria Teresópolis Ltda.
125
5.5.3 Fluxo da água subterrânea no aqüífero granular
Devido à mobilidade do leito dos rios e às constantes variações de velocidades de
sedimentação das partículas sólidas, os depósitos aluviais possuem caracteristicas texturais muito
variadas, o que produz muita heterogeneidade na distribuição das propriedades hidráulicas. Em
casos favoráveis, a investigação detalhada através de sondagens pode levar à caracterização de
um padrão até certo ponto previsível da distribuição faciológica e, portanto, de delimitação das
zonas aqüíferas (Feitosa & Manoel Filho, 1997).
A caracterização da profundidade do nível freático bem como a distribuição faciológica do
pacote sedimentar inconsolidado e a profundidade do embasamento sotoposto pode ser
caracterizada empregando-se métodos diretos por perfuração de poços ou piezômetros, bem
como, indiretamente, empregando-se métodos geofisicos. Dados geofisicos obtidos por SEV' s
nas imediações da Cervejaria Teresópolis Uda. permitiram caracterizar uma variação do nível
freático entre 0,5 ma 5,0 m de profundidade.
Segundo Feitosa & Manoel Filho (1997), a ocorrência de água subterrânea em sedimentos
pouco consolidados apresentam muitas vantagens do ponto de vista do aproveitamento:
a. são tãceis de perfurar ou escavar, o que toma a investigação rápida e menos onerosa;
b. geralmente são encontrados em vales e em áreas onde os níveis da água subterrânea se
apresentam pouco profundos, possibilitando o bombeamento com pequeno recalque;
c. situam-se, freqüentemente, em locais favoráveis à recarga a partir de rios, riachos e
lagoas e até mesmo da infiltração direta das chuvas.
5.6 Interpretação dos dados geoíJSicos
Poucas tarefas em bidrogeologia são mais diticeis do que a locação de poços em rochas
ígneas e metamórficas. Variações de litologia e estrutural, associadas com zonas produtoras de
água localizadas em pontos preferenciais dificultam as investigações geológicas e geofisicas. O
solo e a vegetação muitas vezes mascaram os afloramentos e impedem um mapeamento
geológico detalhado. Além disso, pequenas fraturas que produzem a maior parte da água dos
poços em rochas não intemperizadas não são detectadas por métodos geofisicos. Em algumas
regiões a percentagem de insucesso na perfuração de poços é alta mesmo quando as locações são
feitas por bidrogeólogos experientes (Feitosa & Manoel Filho, 1997). No entanto, o emprego
127
associado de diferentes ferramentas na caracterização de feições litoestrnturais favoráveis a
ocorrência de água subterrânea tem auxiliado na redução dos insucessos de locação de poços.
Segundo Assis Ferreira et al., (1996), para se obter bons resultados nas locações, nem
sempre os poços deverão estar posicionados no centro dos vales, próximo ao riacho encaixado. A
existência de fraturas viáveis, "perpendiculares" ao riacho pode fàvorecer a locação de poços em
partes mais elevadas e planas.
Alguns estudos empregando diferentes técnicas para caracterização da subsuperficie
visando a locação de poços tubulares profundos em meio anisotrópico, formado por rochas de
idade pré-Cambriana, tem sido empregado com êxito no estado do Rio de Janeiro. Mello et al
(2002) empregando SEV pelo método eletrorresistivimétrico com arranjo simétrico
Schlumberger, em Consetvatória, Municipio de Valença-RJ, Região do Médio Vale do Rio
Paraíba, obtiveram resultados que permitiram a confecção de um mapa do comportamento
eletrorresistivo e de profundidade do topo do embasamento cristalino. Com base nestas
informações, furam locados dois poços tubulares de profundidades 74 me 48 m obtendo vazão
de 13 m'lh e 6 m'lh, respectivamente.
Os trabalhos de geofisica desenvolvidos no pátio da Cetvejaria Teresópolis Ltda.,
ocuparam terrenos com grandes modificações impostas por aterros, enquanto que nos terrenos
vizinhos onde furam realizadas as SEV's por Mello (2004) são ocupados por pastagem, não
apresentando modificações morfológicas significativas. Com base nestas informações e nas
descrições das litologias atravessadas durante as perfurações dos poços da Cervejaria Teresópolis
Ltda., foi possível a correlação destas com os intervalos de resistividades apresentados nos perfis
geoelétricos das SEV's e nas seções geoelétricas obtidas nos CE's gerando os perfis litológicos
mostrados nas figuras 5.16 a 5.17.
128
M1a
Dll I I i I I \ l,
I 26
PERFIS LITOLÓGICOS COM BASE NAS SEV'S OBTIDAS POR MELLO (2004). M02 M2a M06
•:ol ~ I ,
900
11111 Colúvio
(24CH35ü ohm.m)
I
I ' I ' !
s• I I !
3i5 i I
"~..LJ
.o I I I I ' ' 1 I , I I ! \
I 756 !
Solo Residual (480-LiOO ohm.m)
i4D
M07 MOS
22
2:200
Rocha Alterada {84-3i5 ohm.m)
M09
í1
275 240
Rocha Fraturada (75&-iJJüü ohm.m)
M10 M12
i92
Rocha Sã (:22Cl{J-i4J;_{)Q ohm.m)
M13
Figura 5.16 - Perfis litológicos obtidos com base nas resistividades das SEV' s realizadas por
Mello (2004), nota-se predominância de favorabiiidade à ocorrência de água
subterrânea nas litologias "rochas alteradas" e "rochas fraturadas".
129
Segundo Mello (2004), dos resultados obtidos na interpretação das 10 (dez) SEV's
realizadas nas proximidade da Cervejaria Teresópolis Ltda. e apresentadas na forma de perfil
litológico na figura 5.16, os seguintes foram favoráveis a ocorrência de água subterrânea:
l. Na SEV-4)1 o georesistor superficial RI de 140 obm.m e 26 m de espessura;
2. Na SEV-02 o georesistor R3 de 900 ohm.m e 30m de espessura que ocorre entre 8 me
38 m de profundidade;
3. Na SEV-02a o georesistor R2 de 84 ohm.m e 21m de espessura que ocorre entre 5 me
26 m de profundidade. Observa que o georesistor R3 de 756 ohm.m que ocorre abaixo de 26m de
profundidade pode representar uma possível zona de fratura do embasamento cristalino em
condições de saturação, mostrando-se favorável a locação de poço tubular profundo da ordem de
80 m, podendo ser aprofundado na pretensão de obter maior vazão;
4. Na SEV-4)6 o georesistor R3 de 315 obm.m com 27 m de espessura que ocorre entre 8 m
e 35m de profundidade;
5. Na SEV -07 o georesistor R2 de 140 ohrn.m e 16 m de espessura que ocorre entre 2 m e
18m de profundidade;
6. Na SEV-08 o georesistor R2 de 212 ohrn.m e 20m de espessura que ocorre entre 2m e
22 m de profundidade;
7. Na SEV-09 o georesistor R3 de 275 ohrn.m e 32m de espessura que ocorre entre lime
43 m de profundidade;
8. Na SEV-10 o georesistor R3 de 240 ohm.m e 36m de espessura que ocorre entre 9 me
45 m de profundidade;
9. Na SEV-12 o georesistor R3 de 250 ohm.m e 56m de espessura que ocorre entre 10m e
66 m de profundidade. Observa que o georesistor R4 de 1.000 ohrn.m que ocorre abaixo de 66 m
de profundidade pode representar uma possível zona de fratura do embasamento cristalino em
condições de saturação, mostrando-se favorável a locação de poço tubular profundo da ordem de
100 m, podendo ser aprofimdado na pretensão de obter maior vazão;
10. Na SEV-13 o georesistor R3 de 192 ohrn.m e 42 m de espessura que ocorre entre 16m
e 58 m de profundidade.
131
Na correlação das resistividades obtidas nas SEV's TFOl e TF02 realizadas nas
proximidades do pátio da Cervejaria Teresópolis Ltda., com as litologias dos poços, obteve-se os
perfis litológicos apresentados na figura 5.17.
132
PERFIS UTOLÓGICOS COM BASE NAS SEV'S TF01 e TF02
TF1
Colúvio Saturado (20 ohm.m)
TF2
.. Colúvio
(664 ohm.m)
Rocha Alterada ohm.m)
Rocha Sã -'""'+'"·c"'"* ohm.m)
Solo Residual .699 ohm.m)
Figura 5.17 - Perfis iitológicos com base nas resistividades obtidas nas SEV' s TFO 1 e TF02.
133
Na correlação das resistívidades obtidas nas SEV's IAG, DRMOl e DRM02 realizadas no
pátio da Cervejaria Teresópolis Ltda., com as litologias dos poços, obteve-se os perfis litológicos
apresentados na figura 5 .18.
PERFIS UTOLÓGICOS COM BASE NAS """•~'"' SEV-IAG SEV-DRM01
Om ~---·--
0.7 m ,="-=""
e DRM02 SEV-DRM02
Figura 5.18- Perfis litológicos com base nas resistividades obtidas nas SEV's IAG, DRMOl e
DRM02.
135
A correlação dos intervalos de resistividades apresentados na seção geoelétrica do CE-IAG
com as litologias dos poços P2, P3, PS e P9, deram origem ao perfillitológico apresentado na
figura 5.19.
Perfil Utclógioo - !AG
Atemo Compactado Co!úv!o Solo Residual Soio Resídual Saturado Rocha Alterada (:> ·uoo ohm.m) (640-UOO ohm.m} {100-"'1.100 ohm.m) (< 180 ohm.m) {> 1.500 ohm.m)
Figura 5.19 - Perfillitológico gerado a partir da seção geoelétrica IAG.
A correlação dos intervalos de resistividades apresentados na seção geoelétrica do CE
DRMOl com a litologia do poço P6, deu origem ao perfillitológico apresentado na figura 5.20.
SE 15
Perfil Litológico- DRM01
P6 SEV-DRM02 NW
145m
Om~-------------~---------1------------~-·~-----------~---~
1,7
17 m
Alerrro Compactado (450-1.300 ohm.m)
Colúvio Saturado (10-220 ohm.m)
-Colúvio (220-300 ohm.m)
Solo Residual (> 300 ohm.m)
Figura 5.20 - Perfillitológico gerado a partir da seção geoelétrica DRMO l.
137
Nota-se nos perfis litológicos das SEV's IAG, DRMOl e DRM02 (Figura 5.18) e dos CE's
IAG e DRMOl (Ftguras 5.19 e 5.20) a ocorrência de aterro o que não foi caracterizado nas SEV's
desenvolvidas por Mello (2004) e pela Transterra-Foratum Ltda., apresentadas, respectivamente,
nas figura 5.16 e 5.17. A seção geoelétrica DRM02 (Figura 5.9) apresentou grandes anomalias
não sendo possível a realização de uma correlação litológica segura com as litologias dos poços
mais próximos. As anomalias apresentadas nesta seção podem estar diretamente ligadas a
presença de manilhas de concreto destinadas a captação e adução das águas pluviais, a passagem
de fios elétricos até os postes de iluminação e a presença de grande volume de aterro não
homogênio que pode chegar até a 2,5 m de espessura
Na tabela 5.7 encontra-se a correlação das resistividades aparentes dos CE's IAG e DRMOl
com as litologias das camadas situadas abaixo do pátio da Cerv«';Íaria Teresópolis Ltda.
Tabela 5.7 - Correlação das resistividades apresentadas nos CE's (IAG E DRMOl) com as
litologias das camadas situadas abaixo do pátio da Cerv«';Íaria T eresópolis Ltda.
Litologia CE- Resistividade (ohm.m) IAG DRMOI
Aterro LI00-3.600 450-1.300 Colúvio 640-1.100 10-300 Solo Residual 20-LIOO 300-12.000? Rocha Alterada 1.500-3.600
Na tabela 5.8 encontra-se um resumo de correlação das resistividades obtidas nas SEV's
com as litologias das camadas atravessadas e suas respectivas profundidades e espessuras.
139
Tabela 5.8 - Correlação das resistividades obtidas nas SEV's com as litologias das camadas atravessadas e suas respectivas
profundidades e espessuras.
Sondagens Elétricas Verticais (SEV's Litologia Mello (2004) !AO DRMOI DRM02 TFOI TF02
Resist. Pro f. Esp. Resist. Prof. Esp. Resist. Pro f. Esp. Resist. Pro f. Esp. Resist. Pro f. Esp. Resist. Pro f. Esp. Aterro
81 I 1 100 0,7 0,7 Saturado Aterro 538 2,4 I ,4 321 2,9 2,2 190 0,8 0,8 Colúvio
66 8,0 5,6 83 9,8 6,9 90 4,7 3,9 20 0,4 0,4 Saturado 240 2 2
Colúvio a a a 417 7,3 2,6 664 I, I l, I 850 5 5
Solo 480 2 2
Residual a a a 1.690 15,9 7,9 1.430 27,7 17,9 3.164 32,3 25,0 1.699 3,8 2,7 589 2,6 2,2 2.100 16 14
Rocha 84 18 16 Alterada a a a 77 >15,9 ? 245 >27,7 '/ 1.791 >32,3 ? 69 10,3 6,5 271 13,6 11 ,O
315 66 56
Rocha 756 38 30
Fraturada a a a 1.000 >66 >34 2.200 18
Rocha Sã a a ? 40.054 >10,3 'I 2.213 >13,6 ? 14.000 >100
-Restsl. - Restshvtdade da camada em ohm.m Prof. = Profundtdade da camada em metros Esp. = Espessura da camada em metros
5. 7 Análise dos resultados através dos dados geof'JSicos
Em função das informações dos perfis litológicos contidos nas figuras 5.16, 5.17 e 5.18 e
na tabela 5.8, foi possível tecer as seguintes considerações:
O l. valores de resistividade entre 81 ohm.m e 100 ohm.m encontrados na porção superior
das colunas geoelétricas IAG e DRMOl, caracterizam a ocorrência de sedimentos formado por
aterro saturado com espessuras variando, respectivamente, entre l m e O, 7 m como representados
nas seções litológicas IAG e DRMO 1;
02. valores de resistividade entre 190 ohm.m e 538 ohm.m encontrados na porção superior
da coluna geoelétrica DRM02 e imediatamente inferior aos sedimentos formados por aterro
saturado das colunas geoelétricas IAG e DRMOl, caracterizam a ocorrência de sedimentos
formados por aterro não saturados com espessuras variando entre 0,8 me 2,2 m. Esta região do
pacote sedimentar formada por aterro é composta por sedimentos heterogêneos utilizados na
sistematização dos terrenos para a instalação do pátio da ~aria Teresópolis Lt<la.;
03. valores de resistividade entre 20 ohm.m e 90 ohm.m encontrados na porção superior da
coluna geoelétrica TF02 e imediatamente inferior aos sedimentos formados por aterro saturado
das colunas geoelétricas IAG, DRMO 1 e DRM02, caracterizam a ocorrência de sedimentos
coluvionáres saturados com espessuras variando entre 0,4 me 6,9 m;
04. valores de resistividade entre 240 ohm.m e 850 ohm.m encontrados na porção superior
das colunas geoelétricas M02, M2a, MOS, M09, M10, M12, M13 e TFOl, e imediatamente
inferior aos sedimentos coluvionares das demais colunas geoelétricas, caracterizam a ocorrência
de sedimentos coluvionares com espessuras variando entre 1, l m e 5 m. Esta região do pacote
sedimentar quando composta por sedimentos arenosos e areno-siltosos funcionam como áreas de
recarga e bons aqüiferos livres, no entanto, quando formada por sedimentos silto-argil.osos e
argilas tem baixa permeabilidade responsáveis pela furmação de áreas alagadiças;
05. valores de resistividade entre 480 ohm.m e 3.164 ohm.m encontradas na porção
superior das colunas geoelétricas M06 e M07 ou imediatamente inferior aos sedimentos
coluvionares das demais colunas, caracterizam a ocorrência de solos residuais com espessuras
variando entre 2 m e 25 m. As porções de solo residual que apresentam menores valores de
resistividade (480 e 500 ohm.m) estão associados a presença de grande quantidade de água, no
143
entanto o aumento dos valores de resistividade estão diretamente correlacionados a diminuição da
saturação. Os solos residuais, devido as suas propriedades mais argilosas, podem funcionar como
zonas semipermeáveis a impermeáveis;
06. valores de resistividade entre 69 ohm.m e 315 ohm.m que pode ser encontrado na
porção superior da colona geoelétrica Mia e nas demais colunas, exceto a coluna MOZ,
imediatamente inferior aos solos residuais, caracterizam a ocorrência de rochas de alteração do
embasamento cristalino, com espessuras caracterizadas variando entre 16m e 56 m. Excetuando
se as SEV's de Mello (2004) e as TFOI e TF02, as demais não conseguiram delimitar a
espessuras para esta ocorrência litológica. O valor de 1. 791 ohm.m encontrado na SEV DRM02 é
uma anomalia dentro desta litologia, pois excede quase 6 vezes o segundo maior valor
encontrado;
07. valores de resistividade entre 756 ohm.m e 1.000 ohm.m que pode ser encontrados
imediatamente inferior as rochas de alteração nas colonas geoelétricas M02, M2a e Ml2,
caracterizam a ocorrência de rochas do embasamento cristalino fraturado, com espessuras
variando entre 30 m a mais de 34 m. Estas encontram-se em condições de saturação que
identificam a existência de um aqüífero do tipo fraturado;
08. valores de resistividade entre 2.200 obm.m e 40.054 ohm.m indicam rochas do
embasamento cristalino fresco ou são, sem coodições hid:rogeológica de ceder água subterrânea.
Para os valores dos CE · s realiMdas no pátio da Cervejaria Teresópolis Ltda. nas campanhas
IAG e DRM contidos na tabela 5.7 e em função das informações dos perfis litológicos contidos
nas figuras 5.19 e 5.20, foi possível tecer as seguintes considerações:
OL valores de resistividade entre 450 obm.m e 3.600 obm.m encontrados na porção
superior das seções geoelétricas IAG e DRMOI, caracterizam a ocorrência de sedimentos
formado por aterro com espessuras variadas, podendo atingir até 4,5 m;
02. valores de resistividade entre 10 ohm.m e 220 ohm.m encontrados na porção superior
ou imediatamente inferior aos sedimentos furmados por aterro saturado da seção geoelétrica
DRMOI, caracteriV!m a ocorrência de sedimentos coluvionares saturados com espessura máxima
de8m;
144
03. valores de resistividade entre 220 ohm.m e 1.100 ohm.m encontrados na porção
.imediatamente inferior aos sedimentos formados por aterro da seção geoelétrica IAG e
imediatamente inferior aos sedimentos coluvionares saturados da seção geoelétrica DRMOl,
caracterizam a ocorrência de sedimentos coluvionares com espessuras variando entre l m e 5 m
na seção litológicas IAG a mais de 15m na seção litológicas DRMOL
04. valores de resistividade entre 180 ohm.m e 12.000 ohm.m encontradas na porção
imediatamente inferior aos sedimentos coluvionares das seções geoelétricas, caracterizam a
ocorrência de solos residuais com espessuras variando entre 10m a mais de 15 m;
05. valores de resistividade entre 20 ohm.m e 180 ohm.m encontradas na porção interna dos
solos residuais da seção litológica IAG, caracterizam a possível ocorrência de solos residuais
saturados com espessuras variadas, podendo atingir na referida seção até 8 m.
145
6 DISCUSSÕES E CONCLUSÕES
Através dos resultados obtidos com a análise espacial de dados geológicos e de sensores
remotos, bem como pela aplicação de métodos geoelétricos (SEV's e CE's) na área bacia do
Rio do Capim pode concluir que a área de estudo comporta dois sistemas aqüíferos: um granular
e outro fraturado.
O aqüífero granular é composto por sedimentos quaternários aluvionares que se encontram
distribuídos ao longo das drenagens (Figura 3 . 1) e por solos residuais ou in situ provenientes da
alteração das rochas do embasamento (Figura 6.1 ). Nas áreas com declividades entre 0° a 15°
(Figura 4.15), onde os sedimentos quaternários aluvionares ocorrem, funcionam como bons
perooladores de água advinda das chuvas, favorecendo a recarga dos aqüíferos. Os sedimentos
aluvionares sobrepostos aos solos nas imediações das drenagens, podem atingir até lO m de
espessura conforme exemplificado no perfil do Poço P6 (Figura 4.20). Já os solos residuais
provenientes das alterações do embasamento afloram em quase toda a região, estando encobertos
por sedimentos aluvionares nas proximidades das drenagens. Na área ocupada pela Cervejaria
Teresópolis Ltda. os solos residuais apresentam uma espessura que varia entre 4 m e 38 m
conforme apresentado, respectivamente, nos perfis dos Poços P3 e P6 (Figura 4.20).
Figura 6. I -Foto da margem da BR-116 (Km 50) ilustrando um afloramento de solo residual
espesso.
147
O aqüífero fraturado é formado por rochas do embasamento, e é composto por uma
seqüência verticalmente descrita (do topo para a base) como: rocha alterada (saprolito), rocha sã
fraturada e rocha sã não fraturada. O saprolito é descrito no perfil de perfuração dos poços como
rocha incoerente, as demais seqüências são descritas especificando a cor do rocha atravessada,
granito branco (leucogranito - pClgr) ou granito (granito com biotita - pCgrgd) com ou sem
fraturas.
A rocha alterada ou saprolito ocorre em toda a área de estudo aflorando em alguns pontos
em espessos pacotes (Figura 62) confirmando as descrições dos perfis dos poços tubulares
profundos apresentados na figura 4.20.
Figura 6.2 Afloramento de rocha alterada ou saprolito que estão associados ao aqüífero
fraturado.
A área onde se encontra instalada a Cervejaria Teresópolis Ltda, superficialmente ocupa a
melhor posição dentro da bacia do Rio do Capim. Seu pátio é cortado por extensos lineamentos
estruturais que ali se intersectam (Figura 4.9), bem como está posicionado nas proximidades da
jusante do Rio do Capim por onde é drenado quase 85% da captação de toda a bacia (Figura 3.2).
Em seu entorno e em boa parte da bacia as áreas situadas na média encosta são vegetadas
(Figuras 1.3 e 6.1) por árvores de grande porte, características da Mata Atlântica, favorecendo a
infiltração e reduzindo o runoff e a evaporação. O pátio mostra em sub-superficie um espesso
pacote sedimentar composto por aluvião, caracterizado como aqüífero livre, e solo residual
sobrepostos a um espesso pacote de rochas alteradas (Figuras 4.20 e 5 .18).
149
Os dados de sensores remotos contribuíram não só na extração dos lineamentos
(expressivos ou não), mas também auxiliou o entendimento das diferentes direções estruturais
encontradas na área de estudo. As informações obtidas em campo permitiram validar as
estruturas lineares interpretadas, no entanto, não se encontrou evidências do intenso fraturamento
esperado, composto por fraturas verticais e sub-verticais conectadas com fraturas de alívio sub
horizontais favoráveis à ocorrência de água subterrânea. Esta conexão, mesmo não sendo
proeminente, é clara na descrição das entradas de água dos perfis dos poços (Figura 4.20). Este
fato mostra que, as informações obtidas tão somente de sensores remotos, não são suficientes
para locação de poços tubulares em àreas localizadas na região do batólito Serra dos Órgãos,
ocupadas pela bacia do Rio do Capim. O emprego isolado da técnica pode induzir a graves erros
na locação de poços tubulares que se destinam à captação de água do aqüífero fraturado.
As fraturas sub-horizontais oriundas de alívio de pressão do batólito Serra dos órgãos na
bacia do Rio do Capim, em função de seu formato esferoidal e da distribuição espacial podem
não apresentar, quando aflorantes, boas áreas de recarga. Em maiores profundidades podem
ocorrer pouco abertas e ou sem conectividade com fraturas verticais e sub-verticais propicias à
ocorrência de água subterrânea, o que as torna pouco produtivas ou secas.
Os dados obtidos revelam que os solos residuais espessos interferem negativamente na
locação de poços, pois mascaram estruturas propícias à ocorrência de água subterrânea. Nestas
circunstâncias o emprego da geofisica torna-se imprescindível O estudo de caso apresentado no
Capítulo 05 mostra seções e perfis geoelétricos obtidos pelo emprego da eletrorresistividade
aliados ao conhecimento litológico local, mostra claramente a distribuição faciológica em
subsuperficie. Resultados positivos como este, permitem a redução considerável de erros de
locação de poços e contribuem na seleção de locações mais favoráveis a produção de água
subterrânea.
A caracterização da distribuição faciológica em subsuperficie favorece também na tomada
de decisão sobre a viabilidade de quanto perfurar. Em certos casos, o objetivo de atingir uma
fratura a maiores profundidades pode não ser a melhor opção, principalmente quando esta se
encontra sotoposta a espessos pacotes de rocha alterada e/ou sedimentos que apresentem boa
permeabilidade, mas sem nenhuma conexão entre si.
151
As falhas e fraturas favorecem, no contato, a percolação das águas e a furmação de
espessos pacotes de saprolito e solos residuais. Esta observação foi atestada nos perfis litológicos
obtidos nas Sondagens Elétricas Verticais IAG, DRMOl e DRM02 (Figura 5.18). Nestes perfis é
notável o aumento da espessura do solo residual na direção do leito do Rio do Capim (Anexo
9.1 ). A espessura atinge 25 m no perfillitológico da SEV DRM02 (Figura 5.18) e 38 m no perfil
litológico do poço P6 (Figura 4.20). A espessa camada aliada a baixa permeabilidade inerente aos
solos residuais da alteração das rochas do batólito, faz com que este pacote sedimentar funcione
como aquitard, conferindo aos aqüí:feros sotopostos formados pelo saprolito e fraturas, atributos
de aqüiferos confinados drenantes.
No caso da Cervejaria Teresópolis Ltda., o grande número de poços profundos perfurados
numa área relativamente pequena pode provocar a interferência entre os mesmos. Isto reduz
consideravelmente a eficiência dos aqüiferos, provoca danos estruturais aos mesmos e perda da
qualidade da água captada advinda da sobre explotação. A captação feita no aqüífero sedimentar
(aluviões) através de poços rasos, mostra-se como alternativa interessante para se complementar a
água de boa qualidade e fomentar o aumento de produção da Cervejaria Teresópolis Ltda.
Os resultados obtidos com o emprego da eletrorresistividade usando diferentes arranjos
permitiu tecer as seguintes considerações:
O emprego do Caminhamento Elétrico por arranjo tipo Dipolo-Dipolo mostrou-se eficiente
na caracterização lateral e em profundidade das seções litológicas presentes na área de estudo. No
entanto, em função do arranjo a profundidade mapeada é limitada a ordem de poucos metros;
O emprego da Sondagem Elétrica Vertical mostrou-se muito eficiente na caracterização e
distribuição das litologias em subsuperficie. Ela permitiu a identificação do comportamento do
gradiente topográfico para cada camada atravessada e suas respectivas espessuras;
152
7 RECOMENDAÇÕES
Os resultados obtidos nesta dissertação de mestrado permitem a sugestão das seguintes
recomendações para locação de poços tubulares rasos ou profundos na região da bacia do Rio do
Capim, a saber:
L extração de lineamentos a partir de cartas topográficas, fotografias aéreas e imagens de
satélite com diferentes resoluções espaciais. Em questões regionais pode-se utilizar imagens dos
sensores TM do Landsat 5 ou ETM+ do Landsat 7; ASTER-Terra; SRTM ou mesmo dados do
RADARSAT. Para estudos de detalhe, sugere-se a aquisição de imagens do IKONOS ou mesmo
do Quick Bird na ausência de fotografias aéreas em escala adequada. Cabe ressaltar, que quanto
maior a resolução espacial, maior o preço da cena e este custo deve ser avaliado dentro do projeto
(relação custo- beneficio);
2. análise e seleção dos diferentes domínios estruturais mapeados pelos dados de sensores
remotos. Seleção de áreas chaves para mapeamento estrutural em escalas diferenciadas, visando o
reconhecimento em campo de estruturas mapeadas pelos dados de sensores remotos;
3. após o entendimento das estruturas e domínios estruturais, selecionar áreas testes para a
aquisição geofisica empregando métodos elétricos, no intuito de complementar o estudo da área
em questão;
4. sugere-se o emprego do Caminhamento Elétrico (CE's) por arranjo tipo Dipolo-Dipolo
para estudo dos aqüíferos livres, granulares ou fraturados, quando objetiva-se a instalação de
poços rasos para captação de água do freático;
Sugere-se o emprego de Sondagem Elétrica Vertical (arranjo Schlumberger) na
identificação das condições favoráveis para locação a maiores profundidades e para se detalhar as
anomalias identificadas nos CE · s. As SEV' s deverão ser posicionadas sobre as anomalias
identificadas nos CE' s na tentativa de validá-las.
Em especial, recomenda-se a Cervejaria Teresópolis Ltda., uma das maiores interessadas na
preservação dos aqüiferos situados dentro da bacia do Rio do Capim, a partir dos resultados deste
trabalho de pesquisa, que seja iniciado, um rigoroso e imediato monitoramento dos aqüíferos
situados no seu entorno. O monitoramento teria por finalidade mapear a ocorrência das águas
superficiais e subterrâneas. Sugere-se ainda que seja incentivada a recuperação de áreas
153
degradadas na bacia e de suas APP's (Áreas de Preservação Permanente) situadas às margens dos
corpos hídricos superficiais pelo reflorestamento com espécies nativas. Concomitante, poderia ser
efetuado o manejo efetivo do solo, a fim de se garantir o aumento das áreas de recarga, e,
conseqüentemente, se reduzir o runoff e favorecer a infiltração. Desta forma, haverá decréscimo
das perdas de solo por erosão superficial e voçorocas, coibindo seu avanço, preservando e
aumentando a produtividade das terras agricultáveis. Outro ponto importante seria a melhoria ou
implantação de práticas agropastoris conservacionistas, incentivando a redução do uso de
agrotóxicos e fertilizantes químicos. O objetivo seria o de garantir a manutenção da boa
qualidade das águas e redução nos riscos de contaminação dos mananciais hídricos superficiais e
subterrâneos.
!54
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161
9 ANEXO
R!OOOCAP!M
N
P-% +
FOmE Cefvejarta Teresôpolis- Plano Piloto 11
CE Ponto Coord. E Coord. N XO =O m 721641,50 7545718,52
IAG Xf =260m 721469,85 7545913,82 XO =O m 721486,86 7545892,57
DRMOl Xf =160m 721386,88 7546017,49 XO =O m 721674,25 7545734,79
DRM02 Xf=210m 721481,84 7545651,52
SEV Coord. E Coord. N IAG 721577,38 7545795,46 DRMOI 721546,29 7545826,85 DRM02 721434,28 7545958,94
Anexo 9.1-Mapade posicionamento das SEV's (IAG, DRMOI eDRM02) e dos CE's (IAG,
DRMOl e DRM02).
163
