RelaçÃo de figuras 6 Figura 1 Mapa de Localização e Vias de Acesso 6



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* Estimativa efetuada com base na curva de recorrência U.T. versus tempo de trânsito.

** Águas coletadas no período seco; correspondem às restituições subterrâneas dos aqüíferos superficiais aos rios.



A Geotemperatura Relativa às Águas Termais

As variações de temperatura da água subterrânea são provocadas pelo calor solar e pelo calor interno da terra, além daquele originado pelas desintegrações radioativas ou provenientes das reações químicas exotérmicas. A terra recebe do sol, sob incidência normal, um calor da ordem de 1.360W/m², com a média de 340W/m² (VERHOOGEN et al.,1970, in: SCUDINO, 1992). O calor correspondente a essa energia na terra, segundo os autores citados é da ordem de 10x1020W/ano, enquanto o fluxo de calor total gerado é de cerca de 3x1013W. A geração de calor radiogênico é produto da desintegração de nuclídeos instáveis, cujas partículas emitidas, principalmente as do tipo alfa, chocam-se com átomos circunjacentes, sendo sua energia cinética transformada em calor. Cálculos efetuados por ARAÚJO (1980) para a chaminé de Poços de Caldas, considerando o conteúdo em 40K, 239U e 232Th do tinguaíto à profundidade de 215-350m, indicam o valor de 5,15x10-6W/m², e uma média global para os litossomas do complexo alcalino de 5,5x10-6 W/m².


Segundo VERHOOGEN et al, (in: SCUDINO, 1992), o fluxo de calor médio, obtido de 26 amostras de escudos continentais é de 3,85.10-2W/m², enquanto que o valor apresentado para a área do embasamento da região de Poços de Caldas é de 3,5x10-2W/m² (ARAUJO, in: SCUDINO, 1992). Esse valor corresponde às mediações do contacto do embasamento com o complexo de rochas da Chaminé Alcalina. Os valores correspondentes ao tinguaíto, a cerca de 6Km do embasamento cristalino é de 6,7x 10-2W/m² e no foiaíto, a 10km do embasamento, é de 8,7x10-2W/m². O gradiente geotérmico médio da região do embasamento é da ordem de 15,0ºC/km, enquanto que na chaminé alcalina de Poços de Caldas encontrou-se um valor médio de 32,5ºC/km, registrando-se ainda, valores da ordem de 300ºC/km. As variações existentes dentro da chaminé são atribuídas ao maior movimento das águas subterrâneas nas áreas mais intensamente fraturadas e mineralizadas, às reações químicas exotérmicas e, em menor escala, à produção de calor radiogênico.

Dentre os modelos empregados, o geotermométrico de mistura, concebido por FOURNIER & TRUESDEL (1974 in: BARRET & PEARL, 1978) revelou-se o mais compatível para o sistema geotermal de Poços de Caldas. O mesmo embasa-se na relação entre a entalpia e a concentração de sílica da água quente ascendente, da água subterrânea fria descendente e da água termal resultante da mistura. Essas relações são quantificadas pelas seguintes equações:

(Hf ) . (X) + (Hq) . (1- X) = Sit

(Sif) . (X) + (Siq) . (1-X) = Sit

Hf : entalpia das águas subterrâneas frias, em cal/g;

Hq : entalpia das águas quentes, não misturadas, em cal/g;

Sif : concentração de sílica da água subterrânea fria, em mg/l;

Siq : concentração de sílica da água subterrânea quente, não misturada, em mg/l;

Sit : concentração de sílica da água subterrânea termal, misturada, em mg/l;

X : fração de mistura.

Os resultados do cálculo da geotemperatura e da fração de mistura encontram-se discriminados na figura 12 (fonte: MDGEO, 2000) .
F
igura 12: Cálculo da Geotemperatura e da Fração de Mistura das Águas

Esses resultados apresentam-se compatíveis, quando analisados em conjunto com os dados hidroquímicos convencionais e com os isótopos estáveis e radioativos. A fração de mistura de águas frias infiltradas no sistema, sob regime de fluxo descendente, é da ordem de 77,5%, enquanto que as águas quentes, à temperatura original de 125°C, ascendentes, participam com apenas 22,5%, resultando após a troca de calor, as temperaturas de emergência à superfície em torno de 40-44°C.

O cálculo da profundidade mínima média de circulação das águas termais pode ser expresso segundo SWANBERG & MORGAN, 1980 (in: HURTER et al., 1983) por:

Z (m) = k. ( T-b) / q = 3.360m, onde:

Z: profundidade mínima média de circulação, em metros;

k: condutividade térmica, igual a 2,2 W/m°C;

T: geotemperatura, que no caso é igual a 125°C;

b: temperatura média anual de superfície, igual a 18°C;

q : fluxo térmico, igual a 7,0.10-2 W/m2.


5.3.3. Qualidade Sanitária das Águas Subterrâneas




As águas subterrâneas de Poços de Caldas são citadas na literatura relativa à balnearioterapia como possuidora de propriedades bacteriostáticas Assim, possuem características químicas que lhes asseguram ausência de contaminantes patogênicos, tais como coliformes totais ou fecais e estreptococos, elementos mais comuns, presentes nas poluições originadas pela proximidade de concentrações humanas das nascentes, ou mesmo por deficiências estruturais nas captações e em seus fontanários.

As presenças de elevados teores de sulfatos e de pH básico asseguram às águas minerais do Planalto de Poços de Caldas a ausência de contaminantes biológicos.



5.4. - MODELO HIDROGEOLÓGICO

O modelo hidrogeológico conceitual, elaborado para a região do Planalto de Poços de Caldas, teve por base os dados geológicos, geotectônicos, geotermais, a composição química e o tempo de residência das águas subterrâneas, além dos dados climatológicos.


Para o caso em tela, considerou-se que um modelo formatado com essa base representa, de forma precisa, a hidrogeologia local e atende aos objetivos propostos neste trabalho, sendo uma ferramenta útil para ser usada no planejamento previsional de gestão dos recursos hídricos subterrâneos da região de Poços de Caldas.
No modelo hidrogeológico e nos perfis esquemáticos de fluxo subterrâneos, apresentados nas figuras nºs 6, 7 e 8, respectivamente, são vistas as relações hidrogeológicas consideradas para a bacia contribuinte das fontes da Estância.
Na área de Poços de Caldas, onde o sistema aqüífero foi desenvolvido no domínio de rochas de composição alcalina, foram identificadas três zonas aqüíferas: uma rasa, uma intermediária e uma de circulação profunda, esta última submetida a um gradiente geotérmico de 32,5ºC/km, duas vezes superior ao das rochas encaixantes do Escudo Brasileiro. As águas termais que afloram na cidade de Poços de Caldas são associadas à zona aqüífera de circulação profunda. Cálculos efetuados por Scudino (op. cit.) indicam que a temperatura com que as águas termais de Poços de Caldas afloram nas fontes dos Macacos e Pedro Botelho, são o resultado de uma mistura delas com as águas dos aqüíferos intermediário e superficial, na proporção aproximada de 23 e 77%, respectivamente.
As fontes termais estão posicionadas na intersecção de três planos de fraturamento de direções N14ºE, N50ºE e E-W, que constituem zonas preferenciais de circulação. Os lineamentos de direção N14ºE e N50ºE cortam toda a chaminé vulcânica e atingem as rochas encaixantes, ou seja, estendem-se desde um pouco além da serra de São Domingos ao norte até o vale do ribeirão das Vargens, ao sul. A drenagem do ribeirão Vai-e-Volta é controlada pela fratura pertencente ao sistema N14ºE. Essa estrutura, regionalmente, vem a se constituir numa zona preferencial de recarga que se estende até o vale do ribeirão das Vargens, na sub-bacia do ribeirão das Antas, com a qual pode haver uma intercomunicação através de fraturas secundárias. Potula-se assim, uma provável contribuição subterrânea desde a bacia do ribeirão das Antas para as fontes termais do conjunto Pedro Botelhos e dos Macacos.
Essa grande fratura N14ºE, na sua extensão norte, após interceptar a que controla o curso do ribeirão da Serra, de direção EW, no ponto de afloramento do conjunto Pedro Botelho, estende-se até a serra de São Domingos, que se constitui numa outra porção da zona de recarga.
As águas subterrâneas frias e termais têm origem meteórica. O modelo de mistura entre as águas quentes, profundamente infiltradas e em ascensão à superfície por convecção, está muito bem abordado por Scudino, 1992. O autor investiga e confirma o modelo, com base na análise integrada dos dados hidroquímicos, isotópicos e geotérmicos. O método pode ser constatato em diversos sistemas geotermais, pelo fato de as águas frias serem mais densas que as águas quentes e, sob condições adequadas de pressão, poderem invadir os aqüíferos termais em suas zonas superiores. As proporções da mistura, calculadas por Scudino, foram de 77,5% de águas frias e 22,5% de águas quentes, com temperatura original, no ponto de convecção, da ordem de 125ºC. As águas termais resultantes, representadas pelas fontes dos Macacos e do conjunto Pedro Botelho, emanam à superfície com temperatura entre 40º e 44º C.
Nesse mesmo trabalho, Scudino efetuou estudos isotópicos que mostraram as três zonas aqüíferas com suas características distintivas. As águas da zona rasa apresentam um conteúdo isotópico diferenciado das demais, tendo, como características principais, o ambiente oxidante, a baixa mineralização,e o conteúdo elevado de CO2 dissolvido, pH em torno de 7,5 e tempos de residência baixos, entre 1 e 10 anos. O conteúdo de 2H e 18O é mais “pesado”, refletindo as concentrações isotópicas das precipitações atuais.
As águas subterrâneas intermediárias, situadas na profundidade de captação dos poços tubulares, são em geral misturas em diferentes proporções com águas quentes oriundas da zona profunda, que desenvolvem um movimento convectivo ascendente rumo à superfície, ao longo de planos de ruptura da rocha. A diluição mais acentuada reflete as diferentes frações de mistura na sua composição isotópica, que ora apresenta similaridade com águas de circulação profunda, ora reflete semelhanças com águas da zona rasa, indicando idades variáveis entre 60 e 3.850 anos.

A pequena expressão das fissuras como meio de percolação, de características particularmente anisotrópicas, pode resultar em águas antigas, frias, que trocam calor com o meio, mantendo entretanto sua composição similar às águas termais que emanam à superfície, ao longo dos planos de ruptura de maior magnitude.


A composição das águas termais representa o processo de evolução química das águas subterrâneas do sistema. Sua fração quente origina-se de precipitações pretéritas, com baixos teores de 2H e 18O. À medida que as águas se infiltram e circulam em profundidades maiores, o ambiente hidroquímico se modifica, passando de oxidante a redutor. A sua mineralização se processa em função da capacidade de dissolução da água, dado o aporte de CO2 dissolvido na zona insaturada e das interações água-rocha. A mineralização das águas sofre um incremento devido à temperatura elevada, que facilita a reação com as rochas encaixantes. Verificam-se maiores concentrações de HCO3-, Na+, SO42- e sílica, acompanhadas de altas mineralizações de fluoreto, do aumento do pH e do conteúdo de 18O, enriquecido em relação à sua composição isotópica original. Segundo Scudino, os conteúdos de trítio 3H e de radiocarbono (14C) moderno decrescem, e revelam maior tempo de residência da água no aqüífero, da ordem de 12.500 anos. O mesmo autor concluiu que o conteúdo de 13C (estável) aumenta com o tempo de trânsito da água, a exemplo de outros sistemas geotermais em diversas regiões do globo.
A profundidade mínima que ocorre a convecção, correlata à geotermia de 125ºC, foi estimada em 3.360 m. As baixas concentrações de sílica e cloretos e a elevada concentração de sulfatos comprovam que não existem substanciais perdas de vapor. A composição isotópica de 18O é pouco enriquecida, em função do equilíbrio isotópico nas fases de vapor e líquida da água. A baixa velocidade de percolação, estimada em 0,5m/ano, reflete condições de lento resfriamento, no seu percurso de ascensão à superfície.
A

recarga relativa à zona aqüífera é da ordem de 350mm/ano, calculada com base no balanço hidrológico, enquanto a recarga relativa aos níveis de circulação profunda é da ordem de 1,5mm ano.


Finalmente, o modelo hidrogeológico proposto para a área, identifica as condições de recarga, de escoamento e de descarga das águas subterrâneas na região de Poços de Caldas. Essa concepção encontra-se sintetizada nos perfis esquemáticos de fluxos subterrâneos, apresentados nas figuras nº 7 e 8, e no bloco diagrama da fig. nº 6.

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