ContribuiçÃo da geologia à pesquisa de água subterrâNEA NO CRISTALINO LUIS SIQUEIRA contribuiçÃo da geologia à pesquisa de



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FIG. - 7




Isto devido a instável oscilação do “water table” nestas circunstâncias.


Por outro lado, a observação desse fato, qual seja: a alimentação de fendas diretamente, por meio de riachos concordantes com ruturas, não diminue a importância de outras modalidades de abastecimento dos vazios das rochas - cristalinas.
ABASTECIMENTO DO FISSURAMENTO ANGULAR
Chamamos de fissuramento angular nas rochas cristalinas, a essa rede de finas ruturas interligadas, resultantes de compressão das rochas. Essas finas ruturas são observadas em quase todas as rochas cristalinas submetidas a esforços tectônicos.
Afloram em losango ou em linhas de rutura paralelas. Por isso são classificados quanto ao afloramento em Reticulares e Paralelas. As fissuras paralelas mergulham em ângulo de 60 graus em média. As reticulares são verticais. E em ambos os casos, os planos de rutura fazem entre si ângulos menores de 60 graus, e maiores de 120, ao se interceptarem.
É esse fissuramento quem absorve toda a água infiltrada nos mantos de decomposto. É esse microfissuramento, por nós chamado angular que serve de veículo para as soluções agressivas do intemperismo.
Quanto à potência de suas ruturas, o fissuramento angular é também:

Microfissuramento angular - da espessura de milímetros.

Microfissuramento angular - da espessura de centímetros

(Ver fig. 8)

Faz-se necessário observar que esse fissuramento independente das grandes ruturas regionais, como pode, por outro lado, estar, intrínsecamente relacionado com elas. Pode resultar de fenômenos tectônicos localizados, ou pode ser apenas o reflexo em pequena escala de grandes atividades tectônicas de influência regional.
Como exemplo, verifiquemos a atuação de esforços de compressão e tração em uma região de rochas metamórficas de lineação das estruturas na direção E - W: (Ver fig. 9).
As forças de compressão, F1 e F’1 gerariam o fissuramento angular; regelariam as fendas longitudinais e as juntas de estratificação; comprimiriam o dobramento diminuindo-lhe o período.
As forças de tração gerariam o fendilhamento transversal; reabririam o fissuramento angular possivelmente regelado por forças de compressão.
As forças de tração estão representadas por F2 F’2.

FISSURAMENTO ANGULAR


FIG. - 8

FISSURAS ANGULARES

F F1 = FORÇAS DE COMPRESSÃO





a, b, c, d, e, f, g, h, i = FENDILHAMENTO HORIZONTAL

j, k, l, m, n, o, p. = FENDILHAMENTO TRANSVERSAL


F1 F’1 FORÇAS DE COMPRESSÃO

F F’ FORÇAS DE TRAÇÃO

C C1 FORÇAS DE CISALHAMENTO = RESULTANTES

LINEAÇÃO






Fig. 9

O fissuramento angular é via de regra, intercomunicante, e portanto alimentador dos grandes fendilhamentos ou falhamentos regionais, utilizados mais proveitosamente na locação de poços para água.


O fissuramento angular, na ausência de grandes estruturas que drenem suas águas, pode servir como um fraco abastecedor de um poço mesmo em região cristalina e clima semi-árido. Esse poço deverá ser aprofundado até que o processo de perfuração tenha transecionado um número suficiente de fissuras que permitam uma vazão satisfatória para a instalação do poço. (Ver fig. 10).
Mesmo assim um poço em tais circunstâncias, apresenta o perigo de vir a extinguir-se um dia. Controlando-se, contudo, a sua extração diária de água, em função de sua reserva e da alimentação desta, poderemos explorá-lo. Resta portanto determinar qual o tipo de abastecimento, e qual a capacidade do reservatório.
Em uma região semi-árida cristalina podemos reconhecer qual o tipo de abastecimento que alimenta um poço. Um poço abastecido pelo fissuramento angular, conserva constante sua vazão e também constante o abaixamento de seu nível dinâmico. É como um tanque do qual se retira água constantemente sem que o reabasteçamos de imediato.

Por outro lado, um poço abastecido aparentemente pelo fissuramento angular, mas para o qual na realidade





Fig. 10

1º CASO 2º CASO




Fig. 11

este fissuramento serve apenas como conduto para a real reserva representada por uma grande estrutura de vazios próxima, apresenta também uma grande vazão e um rápido abaixamento do nível dinâmico, logo recuperável. Explicamos isto pelas seguintes observações: As águas das fissuras angulares são águas presas e que pretendem escoar-se para níveis mais inferiores aos em que ela se encontra. (Ver fig. 11). No caso da existência de um grande corpo poroso nas proximidades, este drenará para si todas as águas em suspensão nas fissuras angulares. Portanto o “water table” nas áreas limítrofes a uma grande estrutura de vazios, é baixo, e se aproxima da superfície a medida que nos aproximamos da referida estrutura.


Na fig. 11 o ponto P seria o ideal para a locação de um poço tubular pois permitiria uma boa vazão e um regime de extração contínua possível e que poderia ser seu reservatório renovado todo o ano.
O exemplo nº 2 é um caso de poço que não secará. Ao passo que o exemplo nº 1 um dia secará, e nas regiões semi-áridas, com a sua baixa taxa pluviométrica anual, dificilmente será restabelecido o reservatório. À falta de um ponto P, recomendamos o 2º exemplo como o mais satisfatório.
Ressalve-se o fato de haver poços cujo nível dinâmico cai após alguma extração de água e a sua recuperação não se efetua rapidamente. Poços dessa natureza não se enquadram no 2º exemplo. São na realidade, condições mais precárias ainda que as do exemplo nº 1.

5. CÁLCULO DE RESERVATÓRIO EM FENDAS

A) Para as Fendas Transversais e Longitudinais
É ainda muito simplista o método de cálculo da quantidade de água contida em um reservatório do tipo fenda.
Faz-se necessário determinar a extensão útil da fenda, e sua profundidade útil, e a sua área superficial útil, e seu volume útil.
A extensão útil da fenda, é aquela sobre a qual desliza um curso de água alimentador ou é aquela extensão - que recebe alimentação sob qualquer outra modalidade de abastecimento.
A profundidade útil da fenda, é aquela que indica até onde esta contém água convenientemente explorável.
A área superficial útil da fenda, é aquela que consiste de material poroso, geralmente clástico, que absorve água corrente, e de precipitação, e daí alimenta a fenda.
Volume útil, é aquele limitado em função da área e volume úteis, e consiste de um corpo de trituração de material rochoso, capaz de conter água em seus vazios, capaz de ser explorada convenientemente.
Voltando a figura 7, para melhor fixação observamos:

E = Extensão útil = FF’

P = Profundidade útil = FF1

A = Área útil = ab x FF’

V = Volume útil = A x P

2

Determinamos, apoiados em dados de campo, (mais de 200 poços no cristalino do Carirí paraibano, Curimataú e Seridó (RGN), e na bibliografia, a profundidade útil das fendas como igual a 1/20 (um vigésimo) de sua extensão total.



A extensão útil é sempre tomada diretamente no mapa hidrogeológico do cristalino, no caso de o mesmo já ter sido executado. Senão, utiliza-se a aerofoto, para uma avaliação bem satisfatória.
A área útil pode também ser determinada no mapa, sendo o segmento ab a média das larguras encontradas no riacho fenda. Essa média será tão precisa, quanto maior número de medidas, regularmente distribuídas, forem tomadas. A falta do mapeamento hidrogeológico, utiliza-se a aerofoto, ou o levantamento detalhado de campo.
O volume útil é calculado a partir de dados que são os acima mencionados. Deve-se sempre diminuir, e nunca aumentar, as dimensões desse volume, em caso de dúvida na veracidade desses dados. As precauções devem sempre ser tomadas afim de que no caso de erros, sejam esses sempre devidos a subestimação dos reservatórios e nunca por super-estimação.
Para termos, então, uma idéia das dimensões dessas fendas, e seus volumes, e da porosidade desses volumes, nas rochas cristalinas, consultemos esse quadro estabelecido dentro dos ditames da prudência. Ele é o resultado de inúmeras obser-vações de campo, e adiciona duas possibilidades possíveis nas rochas cristalinas: as de intergranulares vazios e as de ruturas.
O quadro apresenta também, o comportamento normal do fendilhamento ou falhamento, em uma região cristalina, de acordo com a variação petrográfica. Os reflexos da tectônica se fazem sentir de modo a se aprofundarem mais em uma rocha que em outra. Embora o corpo triturado na segunda seja mais largo, e portanto mais poroso, que o da primeira, e assim por diante.

Quanto à interessante porosidade total das fendas nas diversas rochas, encontradas nesse quadro, temos a satisfação de apresentar, segundo Imbeaux, parte de um quadro seu, referente à porosidade de intergranulares vazios de rochas compactas. O quadro geral, contém a porosidade total, isto é, intergranulares vazios, mais a porosidade de rutura. Para termos apenas a porosidade de rutura, de uma certa rocha, basta diminuir do seu valor no quadro geral, a porosidade correspondente a vazios intergranulares fixada no quadro menor.

(Ver Quadro de Porosidade e dimensões de ruturas).


QUADRO DE POROSIDADE TOTAL, EXTENSÃO PROFUNDIDADE

ÚTIL, ÁREA ÚTIL, VOLUME ÚTIL




G M P

G M P

G M P

G M P

R O C H A S



POROSIDADE TOTAL = INTER GRANULAR

+ DE RUTURA



E

________________




P

________


A

________


V

________




Granitos não intrusivos

1% a 3%


x







x






















x

Ortognaisse e migmatitos

1% a 3%


x







x






















x

Gnaisses graniticos, listrados

3% a 6%


x







x










x







x




Paragnaisses

4% a 8%




x







x







x







x




Q
x

x

x

x
uartzitos e metarcósios

5% a 10%






































C
x

x

x

x
alcários cristali-nos

5% a 15%






































Metagravaucas

10% a 15%




x













x







x







Micaxistos

15% a 20%







x
















x







x



E = Extensão útil G = Grande

P = Profundidade útil M = Média

A = Área útil P = Pequena

V = Volume útil



POROSIDADE INTERGRANULAR





Granitos, Xistos e Gnaisses

MÍN.

0,20


MÁX.

1,85


MÉDIA

0,18


Diabásios e Gabros

0,84

1,13

1,01

Quartzitos

0,84

1,13

0,8

Obsidiana

0,84

1,13

0,52

Xistos e Folhelhos

0,49

7,55

3,95



VALORES DE E VALORES DE A

Grande - 10 a 20kms. ab = 100 m.

Média - 1 a 5kms. ab = 50 m.

Pequena - 0,1 a 1kms. ab = 10 m.



P = 1 E V = A x P

20 2

Vemos que, com esses dados nos é possível bem determinar a capacidade de água contida em um reservatório do tipo de fenda ao longo de um curso de água.



B) Para outros tipos de fendas.

As outras fendas são alimentadas a partir de infiltrações d’água no manto poroso recobridor da rocha regional. Esse manto poroso retém, nas zonas semi-áridas, 10% da água precipitada. Esta água aí acumulada passa gradativamente para as fendas sob o manto. A alimentação, é portanto, precária pois depende de:





  1. Uma pequena precipitação, nas zonas semi-áridas

  2. Uma pequena infiltração nessa região

  3. Uma possibilidade de não infiltração nas fendas sob o manto, se o material decomposto que o constituir for de natureza impermeável. A água precipita-se e se escoa por sobre o manto impermeável. Não há infiltração alguma, então.

O fissuramento angular, é quase sempre abastecido por esse processo, daí sua pequena capacidade como fornecedor de água subterrânea. Quando ligado pelo seu jogo de fissuras a um corpo poroso maior, qual seja, uma grande falha ou fenda transversal, uma espessa camada de calcáreo cristalino, quartzito ou metarcósio, ou um espesso dique pegmatítico, há possibilidade de uma produção de água relativamente boa. Todavia, não é o manto decomposto e sua capacidade de reter e fornecer água, o corpo alimentador e sim o grande corpo rochosos e poroso adjacente.

CAPÍTULO II
B. CAMADAS DE QUARTZITO, METARCÓSIO E CALCÁREO CRISTALINO

Temos em primeira mão que considerar a região mapeada em detalhe de modo a apontar os afloramentos, (sua extensão e profundidade) de rochas existentes na região).


Os quartzitos, metarcósios e calcáreos cristalinos são rochas que devem ser olhadas com grande interesse pois é nelas que encontramos as águas menos salinizadas nas regiões cristalinas.
Os calcáreos fornecem sempre água muito dura. A porosidade intergranular dessas rochas é pequena. Todavia, quando se alteram, essas rochas deixam lixiviar muito de seus minerais resultando dessa lixiviação um acréscimo em vazios. Esses vazios podem eventualmente serem preenchidos de água.
Formam também muitas juntas de estratificação, bem separadas, que constituem vazios planares com razoável capacidade de acumulação.
Devido ao caráter incompetente dessas rochas é frequente o fendilhamento. O mais comum, é o ortogonal. Na junção de um fendilhamento dessa natureza e um longitudinal ou largas juntas de estratificação, é que se deve locar um poço.
Como já mencionamos, o fendilhamento nesse tipo de rocha é geralmente normal à direção das camadas.

Essas rochas, são por nós consideradas como as melhores para a acumulação de água subterrânea, e com a coincidência de vários fatores, poderemos obter grande vazão em poços nelas perfurados.

CAPÍTULO III
C.) FAIXAS DE CONTATO GEOLÓGICO

I) Grandes intrusivas.


As grandes intrusões magmáticas, provocam, além de outras alterações, modificações dinâmicas e físico-químicas na região circundante a sua colocação.

A aureola de contato da intrusão com as rochas circundantes, provoca uma alteração pirometamórfica. Essa alteração consiste em uma rápida fusão e rápida recristalização de minerais das rochas. Verifica-se também o deslocamento de camadas de modo a formar ruturas que são quase sempre preenchidas por líquido de afiliação magmática desse corpo intrusivo.


Após a erosão e parcial exposição dessas intrusão e seus diques intrusivos afiliados, à ação do intemperismo verifica-se uma rápida alteração, decomposição e parcial lixiviação desses minerais, recristalizados. Esses minerais, são também facilmente quebradiços, friáveis, e permitem assim formação de vazios em abundância.
A locação de poços em contatos geológicos de grandes intrusivas com as rochas circundantes regionais, deverá ser preferida apenas no caso da inexistência de uma outra estrutura mais favorável.
II) Diques e veios ou pequenas intrusivas.
Referimo-nos aos elementos intrusivos em grandes ruturas, e que são também de afiliação magmática.
No Rio Grande do Norte, verificamos grandes diques, e pequenos veios se intrudindo dentro de uma formação sedimentar do Cretáceo. Todos oriundos do grande chaminé vulcânico que constitue o pico do Cabogí.
Ramificações dessa grande extrusão é encontrada, sob a forma de veios, transencionando formações metamórficas algonquianas na mina Brejuí em Currais Novos (RGN).
Os grandes diques e os pequenos veios, em seu caminho para o exterior da crosta, entraram em um contato forçado com as rochas regionais, formando juntas semiverticais e irregulares, ricas em vazios. O próprio corpo intrusivo se fratura após o resfriamento, ou devido à movimentação tectônica pós-intrusiva. Todos esses vazios de rutura podem acumular uma certa porção de água que vai variar com:

a) Dimensão dos diques ou veios

b) Intensidade da movimentação tectônica pós-intrusiva.

c) Proximidade e conexão com um corpo poroso alimen-

tador ou de um veículo de alimentação direta como: rio

ou riacho, lagoa, açude etc.


Os pegmatitos, por exemplo, se alteram por intemperismo e se fraturam por quaisquer movimentos pós-intrusivos. Dependendo de sua espessura de seu estado de intemperização, e deu sua elevação, os pegmatitos podem ser bons fornecedores de água subterrânea.
Nas minerações em escarnitos no Nordeste brasileiro, verificamos a profundidade relativamente pequena, quantidades abundantes de água. É essa inclusive, a causa de interrupção nos serviços de exploração, mormente quando o empresário não possue recursos suficientes para equipar a sua mina com poderosos conjuntos de bombeamento. Poderíamos querer explicar essa abundante ocorrência de água simplesmente pelo fissuramento de clivagem e incompetência das rochas calcáreas, quase sempre onipresentes nos escarnitos. Contudo, o que se observa em todos êsses escarnitos mineralizados (Tactito) é o seu contacto com uma rocha intrusiva (Pegmatitos, filões de quartzo, granitos pegmatíticos, etc.) considerada geralmente como mineralizante, ou pelo menos, como tendo sido o meio condutor das soluções mineralizantes. O que nos interessa é o fato de existirem sempre intrusões em forma de veios ou diques, e como consequência, um ruturamento mais pronunciado do que o simples fissuramento de clivagem e incompetência antes mencionado. Para comprovar mais ainda esse fato, apontamos o caso de poços perfurados em rochas calcáreas não atravessadas por diques ou veios, e por conseguinte, não perturbadas tectônicamente, e que apresentaram vazão medíocre, senão fraca.

A intrusão no rocha calcárea ou afiliadas, aumenta a percentagem de vazios desta, pela multiplicação e alargamento das ruturas.


III) Juntas de estratificação de camadas de grande diferenciação petrográfica.
Esse é um tipo de vazio planar. Conquanto as camadas se extendam visivelmente sotopostas na área, poderão - ser seguidas e exploradas as suas juntas no locais mais convenientes.
Esse tipo de vazio, terá sua eficiência como tal, dependente de vários fatores, sobre os quais se sobressai o período do dobramento (Se é pequeno ou grande) ou o ângulo de mergulho das camadas sotopostas.
Em uma sequência de rochas metasedimentares, há uma normal variação da petrografia. Todavia, vezes há em que esta variação é muito brusca, deixando a desejar uma transição gradativa da sequenciação litológica. É o caso por exemplo, de um quartzito, sob um micaxisto. Um sendo metasedimento de origem clástica. O outro, um meta sedimento originado da metamorfização de material argiloso. Há, no hiato, uma junta, um vazio, que quase sempre contêm água. Esse vazio é muitas vezes acrescido em volume pela alteração (intemperismo) diferenciada nas duas rochas. Ou seja, uma boa estratificação em lages, do quartzito, se soma à facilidade de alteração dos minerais escuros, para uma ampliação consequente de maiores vazios.
A locação de poços no cristalino visando esse tipo de estrutura, tem a grande vantagem de se estabelecer previamente, uma certa profundidade aonde se espera encontrar, por meio de uma perfuração vertical, a referida junta. Essa disposição planar desse tipo de estrutura, possibilita, por sua própria natureza, um bem razoavelmente aproximado cálculo de reservatório.

O mapa hidrogeológico da região, poderá determinar as possibilidades de alimentação dessas juntas, seja por:


a) cursos d’água concordantes à direção das juntas.

b) porosidade intergranular.

c) infiltração de parte das precipitações anuais retidas

pelo manto de decomposto.


Dependendo das circunstâncias mencionadas, esse é um método que pode ser adotado com sucesso, aonde existam:
a) Camadas sotopostas petrograficamente muito diferen-

ciadas.


b) Mergulho fraco das camadas, e período longo, de do-

bramento.

c) Boa porosidade intergranular da rocha a ser detectada.

d) Confirmação da existência de uma segura alimentação

das juntas.
CAPÍTULO IV
D.) ZONAS DE PROFUNDA DECOMPOSIÇÃO

I) Peneplanos


É uma forma de relevo muito frequente no nordeste brasileiro. Na Paraíba, em Pernambuco, vemos nas regiões do Carirí e Curimataú, planalto de Garanhuns, peneplano das margens do Rio São Francisco e outras áreas menores, superfícies topográficas planas de grande ou baixa elevação.
No litoral do Nordeste, observamos uma dessas superfícies planas se estenderem desde o interior até a costa, indiferentemente sobre o cristalino (mais para o interior) e sobre as formações sedimentares.
Nas regiões cristalinas, esses peneplanos se apresentam com zonas de variada profundidade de manto de decomposição.
Como já foi mencionado antes, esse manto pode ou não absorver água. Poderá ou não ter condições estruturais e de textura capazes de reter esta água. As condições estruturais consistem em uma limitação lateral e fechada de rochas cristalinas que mais ou menos aprisionem o bolsão de decomposto. As condições de textura, implicam na existência de vazios em proporção suficiente, e devidamente interligados, que possam acumular e permitir a circulação (e consequentemente, exploração) de água subterrânea. (Ver fig. 12)

O fendilhamento angular muito intenso, facilita sobre-modo a formação desses bolsões de decomposto. Nas zonas mais úmidas, onde existe melhor cobertura vegetal, e muita infiltração de ácidos orgânicos, e portanto um processo atuante de intemperização, das rochas, podemos encontrar com certa frequência, bolsões de decomposto de até 150 m. de profundidade.






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