Identificação e caracterização de zonas de captura e concentração de águas subterrâneas a partir de produtos de sensoriamento remoto

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Uma contribuição ao conhecimento geomorfológico da região de Cássia, sudoeste de Minas Gerais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise integrada aplicada à exploração de água subterrânea na Bacia do Rio Jundiaí (SP)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Fácies sedimentares da Formação Prosperança, Neoproterozóico do Sul do Escudo das Guianas, estado do Amazonas

Rochas neoproterozóicas da Formação Prosperança, cobertura sedimentar da porção sul do Escudo das Guianas, são pobremente expostas quando comparadas com o registro sedimentar fanerozóico das bacias da Amazônia Ocidental. A Formação Prosperança consiste em conglomerados, arenitos arcosianos e pelitos que preenchem grábens no embasamento no Escudo das Guianas orientados segundo NW-SE. Esta unidade é sotoposta por rochas carbonáticas da Formação Acarí que ocorre apenas em subsuperfície, compondo o Grupo Purus, embasamento sedimentar das bacias paleozóicas produtoras de óleo da Amazônia. A análise de fácies e estratigráfica realizada na região do baixo rio Negro, Estado do Amazonas, indicou que a Formação Prosperança consiste em quatro associações de fácies representativas de um sistema flúvio-deltáico: 1) prodelta/lacustre, 2) frente deltaica, 3) foreshore/shoreface e 4) planície braided distal. Camadas tabulares de pelitos de prodelta extensos por quilômetros sugerem uma bacia sedimentar ampla de provável origem lacustre ou mar restrito. Lobos de frente deltaica complexos foram alimentados por distributários braided, formados por dunas subaquosas que migravam para NW do Bloco Amazônico durante o Neoproterozóico. Arenitos gerados sob condições de fluxo oscilatório/combinado são compatíveis com depósitos de praia e de face litorânea. A Bacia Prosperança foi fracamente invertida durante o intervalo Cambriano-Ordoviciano. Posteriormente estes depósitos são recobertos erosivamente por conglomerados e arenitos com estratificações cruzadas e planares interpretadas como depósitos fluviais do tipo braided, com migração para SE, pertencentes ao Grupo Trombetas do Eo-paleozóico da Bacia do Amazonas.

Aplicação dos métodos elétrico e eletricomagnético para o estudo hidrogeológico no município de Altamira-Pará

Este trabalho trata da aplicação dos métodos geofísicos eletroresistivo e eletromagnético no município de Altamira, região central do Estado do Pará, com a finalidade de fazer o mapeamento da espessura das camadas aqüíferas, bem como a ocorrência de intrusões de diabásio na área do município, permitindo uma melhor locação de pontos para perfuração com fins de captação à água subterrânea. Na área estudada, verificam-se afloramentos de rochas cristalinas do embasamento coberto por sedimentos com idade variando desde o Paleozóico ao Quaternário, com esperança de se obter água nos sedimentos do Devoniano Inferior, mais precisamente na formação Maecuru. Foram executadas 34 sondagens elétricas verticais com arranjo Schlumberger com AB/2 variando de 100 a 500 metros. 108 sondagens eletromagnéticas transientes também foram executadas com arranjo "loop coincidente", com 50 metros de lado. Por problemas eletrônicos adicionados aos ruídos de fenômenos supraparamagnéticos, os resultados das sondagens eletromagnéticas apresentaram-se muito distorcidos, não tendo sido possível extrair deles informação geológica de relevância. Por isso, foram criados modelos eletromagnéticos sintéticos representando a situação geológica da área. Os dados obtidos no campo em forma de curvas de resistividade aparente, foram plotados em papel bilogarítmo e interpretados com a ajuda de algoritmos direto e inverso os quais considera modelos de camadas horizontalmente estratificadas, homogêneas e isotrópicas. Os resultados da interpretação permitiram estabelecer modelos geoelétricos aproximados refletindo a situação geológica na subsuperfície. Os resultados da interpretação das sondagens elétricas, foram confrontados com os resultados da interpretação qualitativa do mapa de isogamas do campo magnético total, permitindo delimitar com maior precisão a zona de incidência de soleiras de diabásio, situada a norte da área. Dos quatro horizontes geoelétricos distinguidos, o terceiro é essencialmente constituído por arenitos, apresentando, por isso, melhores condições para armazenamento de água subterrânea.

Estudo de águas subterrâneas com métodos elétricos na região do semi-árido de Patos - Pb

O Nordeste do Brasil, em particular a região semi-árida do Estado da Paraíba, é muito castigada pelos períodos de grandes estiagens e escassez de recursos hídricos. A água de superfície não supre a demanda da região, portanto, a busca de água subterrânea e sua exploração é uma constante nos programas dos Governos Federal e Estadual. Nesta região, ocorrem geralmente apenas aquíferos aluviais rasos e aquíferos nas fraturas do embasamento cristalino. Tradicionalmente, as fraturas no cristalino são prospectados através de estudos aerofotogramétricos e geoestruturais, com média de 30% de furos secos. O dimensionamento dos aquíferos aluviais é feito através de perfurações sistemática do subsolo, que é uma metodologia muito demorosa e cara. O objetivo deste trabalho é mostrar que o emprego de métodos geofísicos, especialmente os métodos geoelétricos, são eficazes e econômicos para localizar e avaliar áreas promissoras de água subterrânea, tanto nos aquíferos aluviais como nos cristalinos. Neste trabalho, foram aplicados o convencional método da eletroresistividade e o método eletromagnético, ainda pouco usado na prospecção de água subterrânea, em três áreas selecionadas na região semi-árida de Patos - Pb, sendo duas representantes dos aquíferos aluviais e uma representante dos aquíferos cristalinos. Nos aquíferos aluviais, foi determinada a profundidade até o embasamento cristalino através de sondagens elétricas verticais (SEVs), e os respectivos limites laterais foram mapeados com perfilagens de eletroresistividade. Os resultados das SEVs são coerentes com as profundidades obtidas pelas sondagens mecânicas de confirmação mostrando, assim, a aplicabilidade desta metodologia na pesquisa deste tipo de aquífero. No aquífero cristalino, inicialmente determinou-se a orientação geral das zonas fraturadas do embasamento cristalino pela técnica modificada da sondagem elétrica vertical (SEV Radial) e, em seguida, a localização exata em planta das mesmas foram determinadas com perfilagens de eletroresistividade e eletromagnéticas no sistema horizontal coplanar nas frequências 880 Hz e 2640 Hz. Os resultados dos dois métodos utilizados foram satisfatórios, porém, a perfilagem eletromagnética é mais rápida, necessita de menos mão de obra, reduzindo assim os custos de prospecção de água subterrânea no embasamento cristalino.

Paleoambiente e proveniência da formação cabeças da bacia do Parnaíba: evidências da glaciação famenniana e implicações na potencialidade do reservatório

O histórico de prospecção de hidrocarbonetos da Bacia Paleozoica do Parnaíba, situada no norte-nordeste do Brasil, sempre foi considerado desfavorável quando comparado aos super-reservatórios estimados do Pré-Sal das bacias da Margem Atlântica e até mesmo interiores, como a Bacia do Solimões. No entanto, a descoberta de gás natural em depósitos da superseqüência mesodevoniana-eocarbonífera do Grupo Canindé, que incluem as formações Pimenteiras, Cabeças e Longá, impulsionou novas pesquisas no intuito de refinar a caracterização paleoambiental, paleogeográfica, bem como, entender o sistema petrolífero, os possíveis plays e a potencialidade do reservatório Cabeças. A avaliação faciológica e estratigráfica com ênfase no registro da tectônica glacial, em combinação com a geocronologia de zircão detrítico permitiu interpretar o paleoambiente e a proveniência do reservatório Cabeças. Seis associações de fácies agrupadas em sucessões aflorantes, com espessura máxima de até 60m registram a evolução de um sistema deltaico Devoniano influenciado por processos glaciais principalmente no topo da unidade. 1) frente deltaica distal, composta por argilito maciço, conglomerado maciço, arenito com acamamento maciço, laminação plana e estratificação cruzada sigmoidal 2) frente deltaica proximal, representada pelas fácies arenito maciço, arenito com laminação plana, arenito com estratificação cruzada sigmoidal e conglomerado maciço; 3) planície deltaica, representada pelas fácies argilito laminado, arenito maciço, arenito com estratificação cruzada acanalada e conglomerado maciço; 4) shoreface glacial, composta pelas fácies arenito com marcas onduladas e arenito com estratificação cruzada hummocky; 5) depósitos subglaciais, que englobam as fácies diamictito maciço, diamictito com pods de arenito e brecha intraformacional; e 6) frente deltaica de degelo, constituída pelas fácies arenito maciço, arenito deformado, arenito com laminação plana, arenito com laminação cruzada cavalgante e arenito com estratificação cruzada sigmoidal. Durante o Fammeniano (374-359 Ma) uma frente deltaica dominada por processos fluviais progradava para NW (borda leste) e para NE (borda oeste) sobre uma plataforma influenciada por ondas de tempestade (Formação Pimenteiras). Na borda leste da bacia, o padrão de paleocorrente e o espectro de idades U-Pb em zircão detrítico indicam que o delta Cabeças foi alimentado por áreas fonte situadas a sudeste da Bacia do Parnaíba, provavelmente da Província Borborema. Grãos de zircão com idade mesoproterozóica (~ 1.039 – 1.009 Ma) e neoproterozóica (~ 654 Ma) são os mais populosos ao contrário dos grãos com idade arqueana (~ 2.508 – 2.678 Ma) e paleoproterozóica (~ 2.054 – 1.992 Ma). O grão de zircão concordante mais novo forneceu idade ²⁰⁶Pb/²³⁸U de 501,20 ± 6,35 Ma (95% concordante) indicando idades de áreas-fonte cambrianas. As principais fontes de sedimentos do delta Cabeças na borda leste são produto de rochas do Domínio Zona Transversal e de plútons Brasilianos encontrados no embasamento a sudeste da Bacia do Parnaíba, com pequena contribuição de sedimentos oriundos de rochas do Domínio Ceará Central e da porção ocidental do Domínio Rio Grande do Norte. No Famenniano, a movimentação do supercontinente Gondwana para o polo sul culminou na implantação de condições glaciais concomitantemente com o rebaixamento do nível do mar e exposição da região costeira. O avanço das geleiras sobre o embasamento e depósitos deltaicos gerou erosão, deposição de diamictons com clastos exóticos e facetados, além de estruturas glaciotectônicas tais como plano de descolamento, foliação, boudins, dobras, duplex, falhas e fraturas que refletem um cisalhamento tangencial em regime rúptil-dúctil. O substrato apresentava-se inconsolidado e saturados em água com temperatura levemente abaixo do ponto de fusão do gelo (permafrost quente). Corpos podiformes de arenito imersos em corpos lenticulares de diamicton foram formados pela ruptura de camadas pelo cisalhamento subglacial. Lentes de conglomerados esporádicas (dump structures) nos depósitos de shoreface sugere queda de detritos ligados a icebergs em fases de recuo da geleira. A elevação da temperatura no final do Famenniano reflete a rotação destral do Gondwana e migração do polo sul da porção ocidental da América do Sul e para o oeste da África. Esta nova configuração paleogeográfica posicionou a Bacia do Parnaíba em regiões subtropicais iniciando o recuo de geleiras e a influência do rebound isostático. O alívio de pressão é indicado pela geração de sills e diques clásticos, estruturas ball-and-pillow, rompimento de camadas e brechas. Falhas de cavalgamento associadas à diamictitos com foliação na borda oeste da bacia sugerem que as geleiras migravam para NNE. O contínuo aumento do nível do mar relativo propiciou a instalação de sedimentação deltaica durante o degelo e posteriormente a implantação de uma plataforma transgressiva (Formação Longá). Diamictitos interdigitados com depósitos de frente deltaica na porção superior da Formação Cabeças correspondem a intervalos com baixo volume de poros e podem representar trapas estratigráficas secundárias no reservatório. As anisotropias primárias subglaciais do topo da sucessão Cabeças, em ambas as bordas da Bacia do Parnaíba, estende a influência glacial e abre uma nova perspectiva sobre a potencialidade efetiva do reservatório Cabeças do sistema petrolífero Mesodevoniano-Eocarbonífero da referida bacia.

Evolução geomórfica e modelagem termocinemática 3D da região do planalto de Poços de Caldas (SP/MG)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Characterization of granite matrix porosity and pore-space geometry by in situ and laboratory methods

Most available studies of interconnected matrix porosity of crystalline rocks are based on laboratory investigations; that is, work on samples that have undergone stress relaxation and were affected by drilling and sample preparation. The extrapolation of the results to in situ conditions is therefore associated with considerable uncertainty, and this was the motivation to conduct the ‘in situ Connected Porosity’ experiment at the Grimsel Test Site (Central Swiss Alps). An acrylic resin doped with fluorescent agents was used to impregnate the microporous granitic matrix in situ around an injection borehole, and samples were obtained by overcoring. The 3-D structure of the porespace, represented by microcracks, was studied by U-stage fluorescence microscopy. Petrophysical methods, including the determination of porosity, permeability and P -wave velocity, were also applied. Investigations were conducted both on samples that were impregnated in situ and on non-impregnated samples, so that natural features could be distinguished from artefacts. The investigated deformed granites display complex microcrack populations representing a polyphase deformation at varying conditions. The crack population is dominated by open cleavage cracks in mica and grain boundary cracks. The porosity of non-impregnated samples lies slightly above 1 per cent, which is 2–2.5 times higher than the in situ porosity obtained for impregnated samples. Measurements of seismic velocities (Vp ) on spherical rock samples as a function of confining pressure, spatial direction and water saturation for both non-impregnated and impregnated samples provide further constraints on the distinction between natural and induced crack types. The main conclusions are that (1) an interconnected network of microcracks exists in the whole granitic matrix, irrespective of the distance to ductile and brittle shear zones, and (2) conventional laboratory methods overestimate the matrix porosity. Calculations of contaminant transport through fractured media often rely on matrix diffusion as a retardation mechanism.

Thermal and Barometric Constraints on the Intrusive and Unroofing History of the Black Mountains: Implications for Timing, Initial Dip, and Kinematics of Detachment Faulting in the Death-Valley Region, California

Unroofing of the Black Mountains, Death Valley, California, has resulted in the exposure of 1.7 Ga crystalline basement, late Precambrian amphibolite facies metasedimentary rocks, and a Tertiary magmatic complex. The Ar-40/Ar-39 cooling ages, obtained from samples collected across the entire length of the range (>55 km), combined with geobarometric results from synextensional intrusions, provide time-depth constraints on the Miocene intrusive history and extensional unroofing of the Black Mountains. Data from the southeastern Black Mountains and adjacent Greenwater Range suggest unroofing from shallow depths between 9 and 10 Ma. To the northwest in the crystalline core of the range, biotite plateau ages from approximately 13 to 6.8 Ma from rocks making up the Death Valley turtlebacks indicate a midcrustal residence (with temperatures >300-degrees-C) prior to extensional unroofing. Biotite Ar-40/Ar-39 ages from both Precambrian basement and Tertiary plutons reveal a diachronous cooling pattern of decreasing ages toward the northwest, subparallel to the regional extension direction. Diachronous cooling was accompanied by dike intrusion which also decreases in age toward the northwest. The cooling age pattern and geobarometric constraints in crystalline rocks of the Black Mountains suggest denudation of 10-15 km along a northwest directed detachment system, consistent with regional reconstructions of Tertiary extension and with unroofing of a northwest deepening crustal section. Mica cooling ages that deviate from the northwest younging trend are consistent with northwestward transport of rocks initially at shallower crustal levels onto deeper levels along splays of the detachment. The well-known Amargosa chaos and perhaps the Badwater turtleback are examples of this "splaying" process. Considering the current distance of the structurally deepest samples away from moderately to steeply east tilted Tertiary strata in the southeastern Black Mountains, these data indicate an average initial dip of the detachment system of the order of 20-degrees, similar to that determined for detachment faults in west central Arizona and southeastern California. Beginning with an initially listric geometry, a pattern of footwall unroofing accompanied by dike intrusion progress northwestward. This pattern may be explained by a model where migration of footwall flexures occur below a scoop-shaped banging wall block. One consequence of this model is that gently dipping ductile fabrics developed in the middle crust steepen in the upper crust during unloading. This process resolves the low initial dips obtained here with mapping which suggests transport of the upper plate on moderately to steeply dipping surfaces in the middle and upper crust.

Predictive modelling of mineral scaling, corrosion and the performance of solute geothermometers in a granitoid-hosted, enhanced geothermal system

Experience is lacking with mineral scaling and corrosion in enhanced geothermal systems (EGS) in which surface water is circulated through hydraulically stimulated crystalline rocks. As an aid in designing EGS projects we have conducted multicomponent reactive-transport simulations to predict the likely characteristics of scales and corrosion that may form when exploiting heat from granitoid reservoir rocks at ∼200 °C and 5 km depth. The specifications of an EGS project at Basel, Switzerland, are used to constrain the model. The main water–rock reactions in the reservoir during hydraulic stimulation and the subsequent doublet operation were identified in a separate paper (Alt-Epping et al., 2013b). Here we use the computed composition of the reservoir fluid to (1) predict mineral scaling in the injection and production wells, (2) evaluate methods of chemical geothermometry and (3) identify geochemical indicators of incipient corrosion. The envisaged heat extraction scheme ensures that even if the reservoir fluid is in equilibrium with quartz, cooling of the fluid will not induce saturation with respect to amorphous silica, thus eliminating the risk of silica scaling. However, the ascending fluid attains saturation with respect to crystalline aluminosilicates such as albite, microcline and chlorite, and possibly with respect to amorphous aluminosilicates. If no silica-bearing minerals precipitate upon ascent, reservoir temperatures can be predicted by classical formulations of silica geothermometry. In contrast, Na/K concentration ratios in the production fluid reflect steady-state conditions in the reservoir rather than albite–microcline equilibrium. Thus, even though igneous orthoclase is abundant in the reservoir and albite precipitates as a secondary phase, Na/K geothermometers fail to yield accurate temperatures. Anhydrite, which is present in fractures in the Basel reservoir, is predicted to dissolve during operation. This may lead to precipitation of pyrite and, at high exposure of anhydrite to the circulating fluid, of hematite scaling in the geothermal installation. In general, incipient corrosion of the casing can be detected at the production wellhead through an increase in H2(aq) and the enhanced precipitation of Fe-bearing aluminosilicates. The appearance of magnetite in scales indicates high corrosion rates.

Seismic investigations of the Greenland ice sheet at EGIG points

The compressional and the shear wave velocities in the Greenland ice sheet are derived from seismic records of the EGIG 1959. Further the variation of velocities in the firn and the dependance of Poisson's ratio from depth are determined. At Station Centrale, two P-waves are recorded from underground layers. Their velocities show that the ice basement consists of crystalline rocks. The P-wave velocities derived from reflections agree well with those obtained by refraction shooting. From this agreement results that the ice is ± homogenous and ± isotropic for Pwaves. The elastic constants for isotropic ice are calculated. Finally the temperature dependence of the velocities is discussed.

Geochemistry of abyssal oceanic magmas

Massive, nearly holocrystalline dolerites from DSDP Hole 417D contain from 0.5 to 1.5% of granophyric patches composed mainly of Na-plagioclase and quartz. These patches are compositionally similar to other crystalline silicic rocks from oceanic spreading centers and differ from rarer abyssal silicic glasses. Crystalline varieties with SiO2 > 60 wt.% generally have Na/K >10, whereas silicic glasses have Na/K in the range 3-6. While crystal fractionation readily accounts for the Na2O and K2O contents of abyssal silicic glasses, both the 417D granophyres and other crystalline abyssal silicic rocks have much lower K2O than that predicted by any reasonable crystal-liquid fractionation model. We propose that high-temperature vapor phase transport is responsible for removal of potassium during late-stage crystallization of these rocks. This allows for the formation of cogenetic silicic glassy and crystalline rocks with greatly different Na/K ratios. These observations and interpretations lead to a more confident assignment of high Na/K silicic rocks of oceanic and ophiolitic environments to a cogenetic origin with basaltic oceanic crust.

(Table 3) Geochemistry at DSDP Leg 79 Holes

Detailed mineralogical and geochemical studies were performed on samples from selected time intervals recovered during Leg 79 on the Mazagan Plateau. The uppermost Albian and Cenomanian sediments of Sites 545 and 547 can be correlated on the basis of mineralogy and geochemistry; these sediments illustrate differential settling processes and the existence of hot climates with alternating humid and dry seasons in the African coastal zone. The upper Aptian to Albian black shales of Site 545 point to an irregular alternation of tectonic activity and relaxation stages, allowing different behaviors in the reworking of soils, crystalline rocks, and sediments born in peri-marine basins. The barren lower Mesozoic reddish sediments and evaporitic series of Sites 546 and 547 are characterized by a strong physical erosion of sialic landscapes, without clear evidence of post-depositional metamorphic events. At Site 546 strong early diagenetic processes in a confined evaporitic environment affect both the mineralogy and the geochemistry of pre-Miocene rocks.