Conhecer para preservar e

(1)

Hidrogeologia

C h

Conhecer para preservar e

p

melhor utilizar !

(2)

Mineralogia e Geologia

Definições básicas

Recursos Geológicos

R

G ló i

R

G ló i

Recursos Geológicos

DL 90/90 D í i D í i

Recursos Geológicos

DL 90/90 D í i D í i Domínio Público Domínio Privado

Recursos Depósitos Águas

Domínio Público

Domínio Privado

Recursos Depósitos Águas Recursos Hidrominerais Recursos Geotérmicos DL 87/90 Depósitos Minerais DL 88/90 Águas de nascente DL 84/90 Pedreiras DL 89/90 Recursos Hidrominerais Recursos Geotérmicos DL 87/90 Depósitos Minerais DL 88/90 Águas de nascente DL 84/90 Pedreiras DL 89/90 Águas Minero-Industriais DL 85/90 Águas Minero-Industriais DL 85/90 Águas Minerais Naturais DL 86/90 Águas Minerais Naturais DL 86/90 DL 86/90 DL 86/90

(3)

Mineralogia e Geologia

Definições básicas

Recursos hidrominerais

Água

mineral

natural

é

uma

água

considerada

bacteriologicamente própria, de circulação profunda, com

g

p p

,

ç

p

,

particularidades físico-químicas estáveis na origem dentro da

gama de flutuações naturais, de que resultam propriedades

f

terapêuticas ou simplesmente efeitos favoráveis à saúde.

Águas minero-industriais

são águas naturais subterrâneas

que permitem a extracção económica de substâncias nelas

contidas.

(4)

Hidrogeologia

Ramo das Geociências (Ciências da Terra) que

estuda as águas subterrâneas quanto ao seu

g

q

MOVIMENTO

VOLUME

DISTRIBUIÇÃO

QUALIDADE

Qual o tipo de rocha? Qual a sua capacidade de

armazenamento? Como circulam os fluidos no seu

interior? O que é a recarga de um aquífero ? Como se

q

g

q

protegem os aquíferos das contaminações antrópicas?

(5)

Hidrodinâmica

ramo da hidrogeologia

que se dedica ao estudo da componente

dinâmica das águas subterrâneas

g

Hid

í i

d

hid

l

i

Hidroquímica

ramo de hidrogeologia

que se dedica à componente química

das águas subterrâneas

Hidrogeoquímica

o

ramo

que

se

d di

t d

d

i t

l ã

dedica

ao

estudo

da

inter-relação

química entre as águas subterrâneas e

as rochas

(6)

Com

base

na

mineralogia

e

no

grau

de

lt

bilid d

d

i

d

h

(

alterabilidade dos minerais das rochas

(ver

meteorização) é possível prever a

QUALIDADE QUÍMICA NATURAL DE

UMA ÁGUA SUBTERRÂNEA

,

a qual é definida pela importância relativa dos

principais elementos químicos dissolvidos que a água

apresenta, sódica, cálcica ou magnesiana, para os

g

catiões, cloretada, bicarbonatada ou sulfatada, para

(7)

O

d hid

l

i

Outros ramos da hidrogeologia

Tipos especiais de águas

(termais, minerais,...)

Tipos de actividades específicas

(

h d

l

d

(ex. hidrogeologia mineira, onde os estudos se

centram na tentativa de evitar que as águas

subterrâneas prejudiquem o funcionamento de minas

-contaminação

ç

mineira

das

águas

g

subterrâneas; estudo dos resíduos líquidos

provenientes de escombreiras, com vista a

i i i

f i

d

i

ã )

(8)

(9)

S. Domingos – Faixa Piritosa Ibérica

Escombreiras (escórias) e instalações

mineiras, constituem património

(10)

(11)

LOUSAL – Faixa Piritosa Ibérica

(12)

(13)

“Febre da radioactividade”

Até 1942, apenas o rádio era aproveitado (o U era rejeitado)

Quarta-Feira (Sabugal)

Nas

Termas

das

Águas

Nas

Termas

das

Águas

Radium

recorria-se

a

tratamentos com água com

í

i

b

t

l

d

níveis bastante elevados de

radioactividade.

A

crença

nos

efeitos

medicinais destas águas era

de tal forma, que se pensa,

q

p

inclusivamente,

que

chegaram

a

ser

engarrafadas e exportadas.

(14)

(15)

Distribuição de água no Globo

Águas

fi i i

Lagos de água doce ………

L

l d

i t i

0,009 %

0 008 %

superficiais

Lagos salgados e mares interiores ………

Armazenamento temporário em rios e canais

0,008 %

0,0001 %

Á

Águas

Águas suspensas e gravíticas incluindo a

humidade do solo

Á

d

é

1 k

d

0,005 %

subterrâneas Águas

armazenadas

até

1 km

de

profundidade (algumas são salgadas ………

Águas profundas (muitas são salgadas e não

0,33 %

Águas profundas (muitas são salgadas e não

potáveis) …….

0,29 %

Calotes polares e glaciares

2 15 %

Outras águas

Calotes polares e glaciares ………

Atmosfera ………..

O

2,15 %

0,001 %

97 2 %

Oceanos ……….

97,2 %

Dados procedentes do U.S. Geological Survey

(16)

O ciclo hidrológico

(17)

Movimento da água no solo

Zona de evapotranspiração – onde

as plantas se fixam (1- 2 m)

Zona intermédia – a água não está

disponível para evapotranspiração (ou de areação)

Franja capilar

A água sobe por capilaridade (*)

(Todos os poros e (ou nível freático)

(Todos os poros e interstícios estão

saturados)

Adaptado de http://www.igm.ineti.pt/edicoes_online/diversos/agua_subterranea/ciclo.htm

(18)

Parâmetros Hidrogeológicos

f

d

t i

fundamentais

Porosidade - é a propriedade que os solos e as

rochas têm de possuir poros ou cavidades, e

exprime-se em %:

P = (V

/ V

_t

) x 100

P = (V

_v

/ V

_t

) x 100

V_v = volume total de vazios

V_t = volume ocupado pelo solo ou rocha V_t = volume ocupado pelo solo ou rocha

32 %

17 %

Exemplos de formações geológicas com porosidades diferentes

(19)

Nas formações geológicas, os espaços vazios

podem estar conectados ou podem estar

semi-fechados condicionando a passagem de água

A menor ou maior capacidade de deixar passar água

define-se como permeabilidade:

calcite

Por calcite

(20)

Permeabilidade de diferentes formações geológicas

AREIAS LIMPAS - Formações muito porosas e permeáveis se os seus f

poros forem grandes e bem interconectados.

ARGILAS E CERTOS MATERIAIS VULCÂNICOS - Formações impermeáveis, dado que apesar de terem muitos poros, eles sãop , q p p , pequenos encontram-se fechados.

ROCHAS ÍGNEAS E METAMÓRFICAS - São em geral formações de baixa porosidade e como tal tendem a ser pouco permeáveis uma vez baixa porosidade, e como tal tendem a ser pouco permeáveis uma vez que as conexões entre os poros são difíceis de estabelecer.

Valores de porosidade e permeabilidade

Tipo de rocha Porosidade (%) Permeabilidade (m/dia)

Cascalheira

30 > 1000

Areia

35 10 a 5

Areia

35 10 a 5

(21)

AQUÍFERO

1. formação geológica que armazena e permite

a circulação subterrânea da água

2. de onde é possível extrair a mesma

3. durante um determinado período de tempo

4. de forma economicamente viável e sem

impactos ambientais negativos

Õ

TOALHA AQUÍFERA

EXPRESSÕES A EVITAR

Q

LENÇOL FREÁTICO

LENÇOL DE ÁGUA

(22)

Tipos de Aquíferos (cont.)

Se as formações geológicas não são aquíferas então podem ser

definidas como:

AQUITARDO

– Formação geológica que pode

armazenar água mas que a transmite lentamente

não sendo rentável o seu aproveitamento a partir

de poços e/ou furos de captação.

AQUICLUDO

- Formação geológica que pode

armazenar água mas não a transmite (a água

não circula).

AQUÍFUGO

Q

- Formação geológica impermeável

(23)

Tipos de Aquíferos (cont.)

No furo 1 a água sobe

acima do tecto

do aquífero.

A altura a que a água

b

h

í

l

sobe chama-se nível

piezométrico e o furo é

t

i

artesiano.

S

á

ti

i

fí i

Se a água atingir a superfície

do terreno sob a forma de repuxo

tã

f

t

i

é

t

Principais tipos de aquíferos

(24)

Aquíferos em diferentes formações

Tipos de aquíferos

p

q

Porosos

- a água circula através de poros.

As formações geológicas podem ser detríticas (ex. areias

limpas), por vezes consolidadas por um cimento (ex. arenitos,

conglomerados, etc.)

Fracturados e/ou fissurados

- a água circula através de

f

t

fi

fracturas ou pequenas fissuras.

As formações podem ser granitos, gabros, filões de quartzo, etc;

Cársicos

- a água circula em condutas que resultaram do

alargamento de diaclases por dissolução. As formações são os

á

(25)

Em muitos casos os sistemas aquíferos são mistos (ex ):

Circulação da águas nos meios porosos, fracturados e cársicos (fonte IGM)

Em muitos casos, os sistemas aquíferos são mistos (ex.):

- Os granitos podem ter uma zona superior muito alterada onde

a circulação é feita através dos poros e uma zona inferior de

rocha sã onde a circulação é feita por fracturas.

Os calcários podem ser cársicos e fissurados circulando a água

- Os calcários podem ser cársicos e fissurados circulando a água

através de fissuras da própria rocha e de condutas.

(26)

Classificação hidrogeológica das rochas

ç

g

1) ROCHAS PERMEÁVEIS EM PEQUENO

JAZIDA e CIRCULAÇÃO das águas subterrâneas

podemos classificar as

1) ROCHAS PERMEÁVEIS EM PEQUENO

2) ROCHAS PERMEÁVEIS EM GRANDE

podemos classificar as rochas

(no sentido geológico do

)

2A

Rochas mediamente permeáveis

termo)

Rochas mediamente permeáveis

2B

Rochas fortemente permeáveis

(27)

ã

Rochas não consolidadas - inclui argilas, siltes, areias, seixos, calhaus, etc.

Os poros nestas rochas são constituídos pelos vazios existentes entre os seus elementos constituintes

Rochas permeáveis

constituintes.

A porosidade, a permeabilidade, e o rendimento específico são função do tamanho das partículas

em pequeno específico são função do tamanho das partículas

e da sua homogeneidade.

Porosidade - exemplo de variação devido ao grau de homogeneidade e tamanho dos grãos.

(28)

Rochas medianamente permeáveis

(cont.)

As amostras de rochas plutónicas e metamórficas sãs apresentam uma porosidade total quase sempre inferior porosidade total quase sempre inferior a 1%.

A) Rochas

í

Os poros existentes neste tipo de rochas são muito pequenos e em geral não comunicam entre si

ígneas

plutónicas e

das rochas

comunicam entre si.

das rochas

metamórficas

Daqui resultam permeabilidades tão baixas que na maioria das rochas se consideram praticamente nulas

consideram praticamente nulas.

São as fracturas e zonas as zonas de alteração que conduzem ao de alteração que conduzem ao desenvolvimento de porosidades e permeabilidades apreciáveis.

(29)

Desfavoráveis

Favoráveis

Tamanho das aberturas

Espaçamento entre fracturas Espaçamento entre fracturas

Interconecção

(30)

Desfavoráveis

_Favoráveis

Orientação

Os furos interceptam poucas fracturas

Os furos interceptam mais fracturas

Cobertura de solo

Condição sem recargaç g Condição de maior de recarga

(31)

Rochas fortemente permeáveis (rochas calcárias)

O rápido alargamento O rápido alargamento das diaclases e juntas de estratificação, por dissolução, transforma-dissolução, transforma se numa ampla rede de condutas. ALTO rendimento específico e permeabilidade permeabilidade Praticamente impermeáveis ao í l d t d

Modelado cársico

Localização de furos

nível de amostras de mão

Localização de furos

de captação “secos” e produtivos

(32)

Circulação das águas subterrâneas nos maciços

calcários. Sumidoro, exsurgência e cifão

(33)

Quais as litologias

d

i

t

itó i

dominantes no território

nacional?

(34)

Unidades morfoestruturais da Península Ibérica

1 2 2 3 4

1 – Bacias; 2- Bordaduras e cadeias moderadamente dobradas 3 - Cadeias alpinas; 4 – Soco hercínico

(35)

Zonas Paleogeográficas e Tectónicas

do Maciço Hespérico

ZC

ZOAL

ZCI

ZOM

ZSP

_{Existem diferenças nos limites}

consoante os autores!

(36)

Correlação entre unidades hercínicas

da Europa ocidental

Problemas iguais em

regiões geograficamente

distantes !!!

(37)

Considerações gerais sobre a

hid

l

i d P t

l

ti

t l

hidrogeologia de Portugal continental

3

grandes nidades

1. Maciço Hespérico (Paleozóico) 2. Orlas Mesozóicas

3 B i T iá i d T j d

unidades

geológicas 3. Bacias Terciárias do Tejo e do _Sado

O

comportamento

hidrogeológico

destas três unidades depende do tipo de

ã

solo

de

alteração

e

do

grau

de

fracturação das formações geológicas.

A diversidade de rochas existentes

Grandes unidades hidrogeológicas de Portugal continental

nestas

três

unidades

produz,

por

alteração

das

suas

camadas

mais

superficiais, diferentes tipos de solo.

(38)

(39)

MACIÇO HESPÉRICO

Granitos e Xistos

Solos com elevada quantidade de

elementos grosseiros

:

boas condições de infiltração

Solos argilosos

:

(40)

(41)

Maciço Hespérico

(Paleozóico)

A circulação de águas subterrâneas é

ç

g

mais favorável nas zonas de alteração

e nas zonas intensamente fracturadas

Critério de Alcalinidade

vs

Permeabilidade

Quanto mais básica for a rocha eruptiva

mais baixa será a permeabilidade:

devido à mais fácil formação de produtos

ç

p

argilosos ao longo das fracturas.

(42)

Acidentes de captação natural

Existência de contactos entre

rochas com propriedades Acidentes tectónicos rochas com propriedades

hidrológicas diversas importantes

Falhas

Aplíticos

Filões

Aplíticos Pegmatíticos Quartzosos Quartzosos

Acidente de captação natural: ex. filão de quartzo encaixado em rochas granitóides. Retirado de INAG: www.inag.pt/snirh

(43)

Acidentes de captação natural (cont.)

Rochas ácidas - colectores

Filões

o

s

d s

o

o s

Rochas básicas (mais facilmente

Comportamento

oc as bás cas ( a s ac

e te

alteráveis) – efeito barragem

Comportamento dos acidentes

tectónicos

Brecha de falha - colector

Falhas

/ “

i

”

il

c/ “caixa” argilosa –

retenção ou separação de

águas

(44)

Meteorização das rochas graníticas

As rochas graníticas, por acção dos agentes meteóricos dos agentes meteóricos transformam-se em saibros graníticos, mais ou menos incoerentes

Saibro granítico

Destruição da coesão da rocha

Desaparecimento da rede de diaclases.

O regime hidrológico é comparável

Granito fracturado

O regime hidrológico é comparável ao das rochas não consolidadas

(45)

Rochas do Complexo Xisto-Grauváquico

Xistos argilosos, xistos cloríticos, xistos sericíticos e talco-xistos (xistos luzentes), micaxistos

( ), Furo de captação A A circulação tem lugar

-

Diaclases - Planos de xistosidade (1) (2) ao longo

Estas rochas originam, por lt ã l il

(1) (2)

(1) – Diaclases/fracturas mais aquíferas

alteração, solos argilosos, pouco permeáveis, e dão ensejo à formação de enchimentos argilosos ao (2) - Diaclases/fracturas c/ tendência para fechar

enchimentos argilosos ao longo das fendas, sobretudo, nas zonas mais superficiais.

(46)

ORLAS MESOCENOZÓICAS E

BACIAS TERCIÁRIAS

Dada

a

natureza

das

rochas

existentes, os solos acabam por ser

areno-argilosos

areno argilosos

Manchas muito grandes de terrenos

calcários

:

a

carsificação

pode

calcários

:

a

carsificação

pode

originar condições de infiltração muito

boas

(47)

(48)

(49)

Tabelas Estratigráficas generalizadas da

Bacia Lusitânica ou Lusitaniana

(50)

Orlas Meso-Cenozóicas

Domínio

Calcárias Gresosas

- Fácil solubilidade

- Fácil penetração da água no subsolo de

formações

Gresosas

Argilosas - Relevo Cársico

Exsurgências: dão origem a rios de certa importância.

Os caudais são elevados; c/ oscilações que acompanham as curvas

pluviométricas

(zonas extremamente vulneráveis)

(51)

Orlas Meso-Cenozóicas (cont.)

Sé i

A circulação

das águas Níveis calcários – muito permeáveis;

Séries

gresosas g subterrâneas é regida pelas diferenças de forte infiltração

.

calcárias argilosas permeabilidad e de camadas adjacentes

Níveis gresosos – menos permeáveis; zonas de infiltração secundárias (a água circula mais secundárias (a água circula mais lentamente.

Níveis argilosos – impermeáveis; servem de “base” para a acumulação de água nos níveis superiores.

(52)

Iões tais como o Na+_{, Ca}2+_{, Mg}2+ _{e o K}+_encontram-se

por vezes debilmente retidos na estrutura silicatada

.

O processo de dissolução é função do pH e da temperatura O processo de dissolução é função do pH e da temperatura da água.

Formação de substâncias insolúveis, de modo geral minerais

Rochas ígneas e

argilosos, as quais tendem a fixar de forma irreversível o ião K+.

e

ataque dos silicatos

Exemplo da meteorização do granito, dando origem à formação de “caos de blocos”.

(53)

Orla Ocidental Portuguesa

Litologia estado de alteração e de fracturação

Litologia, estado de alteração e de fracturação

condicionam a circulação das águas subterrâneas

(54)

As águas relacionadas com rochas granitóides são

em geral pouco mineralizadas,

D

i

HCO

N

+

_/

_C

2+

Domina o HCO

₃-

_{e o Na}

+

_{e/ou Ca}

2+

_.

Interacção

água-Existem quantidades importantes de sílica (entre 20

e 100 ppm), resíduo da hidrólise dos silicatos,

dando origem à formação de minerais argilosos

g

granito

dando origem à formação de minerais argilosos.

Só uma percentagem muito reduzida da sílica

provem da dissolução do quartzo.

2Si₃O₈AlNa + 9H₂O + 2H+ _{+ 2HCO}

(55)

Contaminação das águas subterrâneas

Apesar do solo e da zona não saturada apresentarem excelentes mecanismos de filtragem

existem substâncias e gases dissolvidos que dificilmente deixarão a água subterrânea mecanismos de filtragem

podendo reter inúmeras partículas e

deixarão a água subterrânea podendo ser responsáveis

l l i ã bactérias patogénicas pela sua poluição.

Factores condicionantes da deterioração da

qualidade das águas subterrâneas.

(56)

Contaminação das águas subterrâneas (cont.)

- o sistema hidrológico, Para a planificação e controlo da poluição, é preciso h b

- os contaminantes locais possíveis,

- a litologia e geologia da região em questão conhecer bem: a litologia e geologia da região em questão.

Em alguns sistemas aquíferos,

N ti l d i t dada a lenta circulação das águas

de infiltração ao longo de formações geológicas com um

á l d d d

No caso particular de sistemas aquíferos associados a formações carbonatadas, estas apresentam se em geral notável poder depurador, os

problemas de contaminação são, consideravelmente, retardados.

apresentam-se, em geral, carsificadas e por isso estes aquíferos são muito vulneráveis à poluição

(57)

Contaminação das águas subterrâneas (cont.)

Alguns dos possíveis

- inorgânicos: Cl, SO₄, NO₃, Na, Ca, K, etc. (comuns na maioria dos fertilizantes agrícolas vulgarmente utilizados no nosso País).

Alguns dos possíveis tipos de contaminantes que podemos encontrar são (Custódio & Llamas

utilizados no nosso País).

- orgânicos degradáveis (fossas sépticas, excreções de animais, etc).

- orgânicos pouco ou nada degradáveis (pesticidas, são (Custódio & Llamas,

1996):

g p g (p ,

detergentes duros, etc).

- biológicos (bactérias, vírus, algas, etc).

Exemplo de contaminação das águas subterrâneas devido à presença de um aterro sanitário mal projectado.

(58)

Protecção dos

aquíferos

A potencial vulnerabilidade dasp águas minerais naturais e das águas de nascente, aliada à sua raridade e, sobretudo, à sua utilização humana explicam o regime de protecção que lhes é aplicável (DL 90/90), o qual, pela sua imperatividade, rigor do regime de restrições e di ã d á b id dimensão das áreas abrangidas não tem paralelo nos demais recursos geológicos.

Exemplo esquemático de um corte geológico localizado numa zona de Exemplo esquemático de um corte geológico localizado numa zona de execução de uma captação de água subterrânea para consumo humano. Retirado de: http://www.igm.ineti.pt/edicoes_online