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AQÜÍFEROS FRATURADOS NO ESTADO DE SÃO PAULO, BR
Amélia J. Fernandes
Instituto Geológico SMA
MAPA HIDROGEOLÓGICO DO ESTADO DE SÃO PAULO
PLA
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INA
AR
AÇ
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UB
A
BIR
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I
PE
NÁ
PO
LIS
LIN
S
SA
LTO
Nível d'água do Aqüífero Guarani, conf inado
AQÜÍFERO BAURUAQÜÍFERO BAURU
A QÜÍFE RO GUARANI CONFINADO
AQÜICLUDE P ASSA DOIS AQÜÍFERO CRISTALINO
A QÜÍFERO TUBARÃO
BACIA DE SÃO PAULO
Escalas : Vertical , 1: 20 000 (1cm= 200m); Horizontal , 1: 1 000 000 (1 cm= 10km)
AQÜÍFERO SERRA GERAL(DIABÁSIO)
AQÜÍF ERO GUARANI
AQÜÍFERO SERRA GERAL (BASALTO)
MÉTODOS UTILIZADOS
Análise de lineamentos
Análise estrutural e tectônica� TRABALHOS DE CAMPO (afloramentos, perfilagens
de poços)� ANÁLISE DOS DADOS
� Caracterização geométrica dos grupos de fraturas� Identificação dos eventos tectônicos e sua superposição
Perfilagens geofísicas
Ensaios hidráulicos
ANÁLISE DE LINEAMENTOS
Foto aérea 1:25:000Imagem Landsat
Estruturas regionaisEstruturas locais:
poço
MODELO DIGITAL DO TERRENOVANTAGEM: VARIAÇÃO DO SOMBREAMENTO
NNNN
São Paulo
Análise estrutural e tectônica: os esforços tectônicos controlam a abertura
Mecanismos de formaçãoextensional cisalhamento
σ1
σ3
Cisalhamento também aumenta atransmissividade!
Feições superficiais:mecanismos de propagação
FRATURAS EXTENSIONAIS
Fraturas de cisalhamento
ESTUDOS DE CASO
Mapa de águas subterrâneas em 1:1.000.000
Campinas: correlação entre poços e lineamentos (estudo tectônico de detalhe)
Ribeirão Preto: análise estrutural e ensaios hidráulicos em basaltos
AquíferoSerra Geral: 651 poços
Aquífero Pré-Cambriano: 1437 poços
Mapa de Águas Subterrâneasdo Estado de São Paulo: aqüíferos fraturados
Mapa de Águas Subterrâneasdo Estado de São Paulo
Tipos litológicos
Capacidade específicamediana (m3/h/m)
0,04
0,08
0,18
1,26
0,62
Mapa de Águas Subterrâneasdo Estado de São Paulo
Condicionantes geológicos:grandes descontinuidades
Distribuições acumuladas
0,001
0,010
0,100
1,000
10,000
100,000
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Frequência acumulada de casos (%)
Cap
acid
ade
espe
cífic
a (Q
/s) 0,01 a 0,14
0,02 a 0,33
0,05 a 0,67
0,16 a 2,89
0,12 a 7
Q/s m³/h/m
Mapa de Águas Subterrâneasdo Estado de São Paulo
Campinas:Lineamentos + análise detalhadada tectônica Cenozóica
Fernandes 1997, Fernandes & Rudolph 2001
288
7456
1.000 m
σ3
σ1
Padrão do eventoE3-NW
Fernandes 1997, Fernandes & Rudolph 2001
> 0,5
Q/s (m³/h/m)
< 0,5
Angular Interval = 5°
N
EW0.0 11.6%11.6% 5.8%5.8%
Poços em lineamentos NWsão mais produtivos para
o padrão de estruturas E3-NW
0 1000 m
286 288 290 292 294
7478
7476
7474
600
640
600
600
640
640
C1
C2
Fernandes 1997, Fernandes & Rudolph 2001
N
EW0.0 9.1%9.1% 4.5%4.5%
Lineament LengthSUB-AREA C1
Whole Length = 62,740 m Whole Length = 64,819 m
> 0,5
Q/s (m³/h/m)
< 0,5
E5-NNE
σ3
σ1
Campinas:Lineamentos + análise detalhadada tectônica Cenozóica
Poços em lineamentos NNEsão mais produtivos para
o padrão de estruturas E3-NNE
Ribeirão Preto: análise estrutural e ensaios hidráulicos em basaltos
PROJETO FRATASG“A Formação Serra Geral como conexão
hidráulica entre o Sistema Aqüífero Guarani e a superfície: análise estrutural e ensaios in
situ”
PROJETO FRATASG
ESTUDO GEOLÓGICO DE DETALHE
ANÁLISE ESTRUTURAL E TECTÔNICA
LEVANTAMENTO SISTEMÁTICO DE FRATURAS
CAMINHAMENTOS GEOFÍSICOS
PERFILAGENS GEOFÍSICAS EM POÇOS
TESTES HIDRÁULICOS COM OBTURADORES
QUÍMICA E ISÓTOPOS DE ÁGUA
PROJETO FRATASG
Perfilagens de poços
PROJETO FRATASG
Perfilagens (BHTV, T, CONDUTIVIDADE)
PROJETO FRATASG
Ensaios em poços com obturadores
!(
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600
575
6506 7
5
700
550
625
725750
800
650
575
550
550
675
675
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575
625
575
550
625
550
600
600
650
675
600
625
6 50
750
625
600
8 00
625
625
600
625
725
575
750
6 00
675
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600
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675
700
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575
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700
700
625
6 50
650
650
675
625
600
625
725
P361 P360
P358
P357
P356P355
P354P353
P351
P344
P343
P341
P339
P336
P335
P333
P332
P331
P329P328
P327
P326
P325P324
P322
P321
P309
P294
P243
P242
P241
P240
P239
P237
P236
P225
P222P218
P214
P212
P211P203
P195
P192
P184
P173
P166
P161
P151P150
P142
P134P127
P116
P111
AF9
AF8AF7
AF6
AF5
AF4
AF43
AF44
AF50AF49
AF47AF46AF45
AF42
AF41
AF40
AF39
AF38
AF37
AF36AF35AF34
AF33AF30
AF29
AF22
AF10
AF31bAF32a
AF31a
D
B
A
C
Poço Limeira
Poço Brejinho
Poço G. Vermelho
202500
202500
203500
203500
204500
204500
205500
205500
206500
206500
207500
207500
208500
208500
209500
209500
210500
210500
211500
211500
212500
212500
213500
213500
7643
50076
4400
0 7644
50076
4500
0 7645
50076
4600
0 7646
50076
4700
0 7647
50076
4800
0 7648
50076
4900
0 7649
50076
5000
0 7650
50076
5100
0 7651
50076
5200
0
GASB1
B2
B3
B4
Formação Serra Geral
Basalto 4 - B4
Basalto 3 - B3
Basalto 2 - B2
Basalto 1 - B1$ Formação Botucatu
Arenitos
!( Poço
!E Poço construído
Seção Geológica
#* Afloramento
Hidrografia
Curva de nível
Sistema viário
Direção do esforçomáximo principal
1 km
SAGB1
B2B3
B4
!(
!(
!(!(
!(
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!(
!(
!(
!(
!(
!(
!(
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##
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!E
!E
6 00
5 75
65067
5
700
550
625
725750
800
650
575
550
550
675
675
650
575
625
575
550
6 25
550
600
600
650
675
600
62 5
650
750
625
600
800
625
625
600
625
7 25
575
750
6 00
675
6 75
600
6 00
650
650
600
700
625
675
70 0
625
575
65 0
60 0
675
700
700
625
65 0
650
650
675
625
600
6 25
725
P361 P360
P358
P357
P356P355
P354P353
P351
P344
P343
P341
P339
P336
P335
P333
P332
P331
P329
P328P327
P326
P325P324
P322
P321
P309
P294
P243
P242
P241
P240
P239
P237
P236
P225
P222P218
P214
P212
P211P203
P195
P192
P184
P173
P166
P161
P151P150
P142
P134P127
P116
P111
AF9
AF8AF7
AF6
AF5
AF4
AF43
AF44
AF50AF49
AF47AF46
AF45
AF42
AF41
AF40
AF39
AF38
AF37
AF36AF35AF34
AF33AF30
AF29
AF22
AF10
AF31bAF32a
AF31a
D
B
A
C
Poço Limeira
Poço B re jinho
Poço G. Vermelho
202500
202500
203500
203500
204500
204500
205500
205500
206500
206500
207500
207500
208500
208500
209500
209500
210500
210500
211500
211500
212500
212500
213500
213500
764
350
076
440
00 76
445
007645
000 76
455
0076
460
00 76
465
00764
700
0 764
750
0764
80
00 76
485
00764
900
0 764
950
0765
000
0 765
050
0765
100
0 765
150
076
520
00
A
B
Seções geológicas A e B
Colunasestratigráficas
Poços
B1
B2
B3
B4Afloramentose mapa
Sistema Aqüífero Guarani (SAG)
B1- basalt 1
B2- basalt 2
B1
B2
B3
B4
BVA2B1
B2
B3
B4
Contato B2/B3
B1
B2
B3
B4Basalto B3
entablatura
colunada
Fraturas mais contínuas que cortam os níveis BVA
Modelo conceitual de circulação de água
Fraturas subhorizontais: mais permeáveisFraturas subverticais: devem seccionar os contatos
ScanlinesDireções, densidade e comprimento de fraturas
RESULTADOS (Análise estatística)
Análise estrutural e tectônicaDeterminação da posição dos esforços
Relações angularesσσσσ1 ~ N60E
Estrias e steps
Superposição dos eventos tectônicos
eσ1σ1σ1σ1ENE-EW
eσ1σ1σ1σ1NW
eσσσσ1NS
Mais antigo
Mais novo
eσ1σ1σ1σ1ENE
σσσσ1
Simulação de rede fraturas (UDEC)
Dados de entrada:� Direção, densidade, comprimento, abertura de
fraturas� Esforços in situ e condições de contorno� σ1 = N45E, σ3 = N45W (resultado da análise
estrutural)� Magnitude dos esforços: compatível com as
condições intraplaca
Dados de saída:� Abertura� Fechamento� Cisalhamento
Para cada fraturarepresentada no modelo
FechamentoSimulação no UDEC
AF8
Prof=100m, 1<K<1.5
In situ: x=y=0MPa, z=2.7Mpa
BC: x=1.35MPa, y=5MPa
Max: 1,87 mmMin Rep.: 3,74 mm
σ1σ1σ1σ1
σ3σ3σ3σ3
PLANO HORIZONTAL
Prof=100m, 1<K<1.5
In situ: x=y=0MPa, z=2.7Mpa
BC: x=1.35MPa, y=5MPa
Max: 1,5 a 2,0 mmMin Rep: 0,839 mm
PLANO HORIZONTALσ1σ1σ1σ1
σ3σ3σ3σ3
CisalhamentoSimulação no UDEC
Cruzando fechamento e cisalhamento
As fraturas que sofreram mais cisalhamento sem sofrer fechamento foram as de direção N70E e N10-20E
O cisalhamento destas está entre 1,5 e 2 mm
Qual é a importância de se determinara magnitude do cisalhamento?
Correlação: cisalhamento e T
Portanto, as fraturas N70E e N10-20Epodem ser as mais transmissivas
CONCLUSÕES
CONCLUSÕES
Ainda se sabe muito pouco sobre as direções das fraturas mais transmissivas (apesar dos estudos que correlacionam produção de poços com lineamentos)
CONCLUSÕES
Ainda se sabe muito pouco sobre as direções das fraturas mais transmissivas (apesar dos estudos que correlacionam produção de poços com lineamentos)
Estudos de correlação de poços com Q/s apontam para várias direções
CONCLUSÕES
Ainda se sabe muito pouco sobre as direções das fraturas mais transmissivas (apesar dos estudos que correlacionam produção de poços com lineamentos)
Estudos de correlação de poços com Q/s apontam para várias direções
Da mesma forma, ainda não se sabe se são esforços atuais ou esforços de eventos recentes que controlam a direção das fraturas mais transmissivas
CONCLUSÕES
Incorporação análise estrutural e tectônica em estudos que contemplem perfilagens e ensaios hidráulicos: determinação dos caminhos preferenciais
Grande impacto para a proteção dosaqüíferos fraturados
Quais fraturas estão abertas atualmente?
São as extensionais geradas em paleo-eventosquaternários?
São as paralelas ao SHmax atual?
Não há evidências conclusivas...
São as ativas atualmente (cisalhamento e extensionais?)
N
EW0.0 8.6%8.6% 4.3%4.3%
Whole Length = 62,740 m Whole Length = 64,819 m
SUB-AREA C2Lineament Length
