Análise dos fatores que atuam no aqüífero fissural: área piloto dos Estados da Paraíba...

UNIVERSIDADE DE CURSO DE PÕS

INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS

NfVËL DË DOUTORAMENTO

l\T'uAM NO AQUÍFERO FTSSURAL DA PARAIBA E R.G. DO NORTE-SÃO PAULO

GRADUAÇÃO

RnÃlrsE uos

-Ãnsn PILoro

FA,TORTìS QUE

DOS ESTADOS

Tese apresentada pelo geólogo

WALDIR DUARTE COSTA para obten

cão do título de Doutor em Geo

ciências, Ãrea de Ceologia Ge

ral e de Aplicação, sob a ori

tação do Prof. Dr. ALDO DA CU

NHA REBOUÇAS

DEDALUS-Acervo-lGC ililil ilililililtil ilril ilililtil ililt tilil ilililililil ilt

30900006045

Aos meus pais,

João

e

ZiLda

À, minha esposa, Ciçone

Aos meus

filhos,

Ana Cristina

Ciçone

Waldir

Orlando

ÍNDICE

cAPfTUr,o

1:

rNTRoÐuÇÃo

1.1.

APRI]SEN'TAÇÃO

1.2.

OBJETIVO E FINALIDADE I .

3.

MUTODOLOG tA DA PLSQUISA

1 .4

.

AGRADECIMI]N'TOS

-

PAR'Ill

1:

C 0 N C 1l

I

T

0

S

F U N D A M D N T A

I

S

CAPfI'UI,O

2:

_{IT¡,TOIìI]S QUE} A'I.UAM No.1\QÜTFERO FiSSURI\L

2.1.

INTRODUÇÃO

2 .

2.

lìA'r'oRlls ÌixÕcxNos

2.Z.1,

CLIMÂ 2 .2 .2

.

tìËt EVO

2.2.3.

IIIDIìOGRAFIA.

2.2.4.

VEGETAÇÃO

2.2,5.

INlì]LTR,AÇÃO E ASCENÇÃO DE SOLUÇÕES

Z,Z

_"6.

COI]ER'IUIìAS SEì]IMI]N'I'AIìJIS 2.

3.

].'ATOIìES ENDÕGËNOS

2 .3 . 1

.

ESTRUTURAS GEOLÕG I CAS E MECÂN I C1I, DAS IìOCI]¡,S

2.3.2.

UTILIZAÇÃO DOS PARÂMETROS LITO-ESTIìU'IUR¡,IS NA

LOCAÇÃO DO POCO

CAPI'I]ULO

3:

DINÂMICA ]]O FLUX0 EM FMTURAS 3. 1

.

rNTIìODUÇÃO

3.

2.

CONCIìITOS IIII]RÃU],ICOS IìUNDAMì]NTÁ.IS

3.2.1.

IìEGIMES DE ESCOAMENTO

3.2.2.

I,EI DE DAIìCY

-

LIMIT'E DE VALIDA]]E

3.

3.

CARACTI]Rf STICAS GEOMÉ'TRICAS ]]O MEIO FISSUIìADO

3.3. 1

.

COMPORTAMENTO I.IIDIìOGEOI,OGICO DO MEIO

3.3.2.

A FISSUIì.A ELEMEN]'AIì

3.3.3.

O MEIO IìISSUIìADO

3.3.4.

0 AQUf FErìO FTSSUTì,AL

- I'AIìTE 2: A Ã R E A P I ], O T O

CAPÍ'IULO 4 : CAIìAC'IEIìTZAçÃO FISIOGRÃFICA Iì]:]G]ONAL 4. 1

.

tN'nìODUÇÃo

4 .2 " CLìM^

4 .2 .1 . ELEMENTOS DO CLIMA

4 ,2.2. CIRCULAçÃO ATMOSFËR]CA

4 .2 .3 . PI,UVIOMET'IìIA

4,2.4. TEMPERATUIìA

4.2.5. EVAPOTRANSPIRACÃO POTENCIAL E IìËAL

4 .2 .6 . UM] DA]]E RELATIVA 4 .2.7 . B^t ANÇO HÍDRICO

4. 2.8. CLASSIFICAÇÕËS CLIMÃTICAS

4.3. IìEI,]]VO Tì GI]OMOIìI]OLOGIA 4.4 . I.IIDIìOGR¡.FIA

4 . 5. S0L0 E VIIGT]TAç.ÃO

CAPITUI,O 5: GEOLOG]A E GI]0TI]C.T'ONICA DA ÃREA

Pt'9.

72 73

75

77

80 80

ö¿ B5

86

91 91

5.1.

.LN]'IìODUÇÃO

95

5.

z.

coMpARlrMnNT^ÇÃo GiiorËc't'oNtcA DA pRovfNcr.A

uotì¡oREMA

9s

5.2,1 _. LIMITBS D,A PROVTNCIA: OS CIìATONS 96

s.2.2.

OS llorrlf¡¡ros

GEOTncl'ONrcOs

98

5.2.3. SISTEMAS I]Ë ]]OBIìAMÊNTO E MACIÇOS 1OO

5.2.4. FALHAMENTOS E LINEAMENTOS REGIONAIS 103

5.3.

0 to¡.rfxro EXTREMo NoRDESTE ou

cENTRo-oRIIìNT^L

106

5.3.-I . MACIÇO CA],DAS BIìANDÃO-SÃO JOSÊ DO CAMPESTIìE 106

5.3.2, MACIÇO PERNAMBIJCO-ALAGOAS 107

5.3.3. SIS EMA DE DOI]RAMENTOS PAJEU-PAR¡,IBA 108 5.4

.

o no¡.tlruIo TRANSNORDDS'I'INo ou

cËN'tRAL

109 5.4 . 1 . SISTEM./I, DE DOI]RAMENTO SERIDÕ 109

5.4.2. SISTEMA D]] ÐoBIìAMIiNTo PIANCÕ-AL]'o BRÍG]DA 111 5.4 .3. SISI'EMA DE DOI]R,AMENTO R]ACHO DO PONTAL 1 1 1

5. 5. O DOMf NIO CE,A,IìENS]] OU JAGUAIìI]]EANO 112

s. s. 1

.

MACtÇo sanra

qurrÉnrn

_11s

s.s.z.

MACrÇo

rnõra-rtuÃ

_11s

5.s.3.

M^CIÇO tìIO

pIIìANr.rÂS

_{1.t s}

5.5.4.

OS STSTEMAS DE DO]]IìÂMENTOS

VESTIGIAIS

114

PAIì'LË 3: Ll S T U D O S IìEALIZ,ADOS

CAPfTULO

6:

CADASTIìAMENTO DOS POÇOS DA REGIÃO

6

.2.

ZONEÂMENTO DOS POÇOS N¡, ÃR]ìA ESTUDADA

6.3.

ANÃLISE DOS BLEMENTOS DO CADASTIìO DE POÇOS

6.3.1.

l'rPo llE lìocrrA

6.3.2.

M/\NTO DE COBERTURA

6.3.3.

FRATURAS

6 .3.4

.

RELÌ]VO/tìIDIìOGtì¡.rtl\

6.3.5.

RESÍI]UO SECO

ó.3

,6.

PIìOFUNDIDADE _D0 poÇo

6 .3,7

.

NTVEI, ESTÃTICO

6 .3 .8

.

NTVEL D]NÂMICO

6.3.9

.

VAZÃO

6. 3.10. VAZÃO ESPECTFIC¡,

CAPITULO

7:

RI]1,¿1,CIONI\MI]NTO ENTRË PARÂMETROS DE POCOS E FATORES ,\TUANTHS

120

121 121 121

126 126

127

128 130

131 131

132

7.

I

INI'RODUÇÃO

7.

2.

RELÂÇÕßS ENTRE OS PARÂMI]TIìOS DO POÇO E OS FA'TORES IN'I'RfNSECOS E ËX'TIìINST](IOS

7.2.1.

REL¡.ÇÃO V¡.ZÃO IiSPECÍF]CA X RESÍDUO

SECO

136

7.2.2.

Iìì]LAÇÃO VAZÃO EspllcfprcA

x

TIpo DE

ROCrjA

141

7

.2.3.

RËLAÇÃO VAZÃO ESPI]CÍ FICA X TIPO DE

F'R/\TURA

147

7 ,2.4

.

IìELAÇÃO VAZÃO ESPI]CÍ ]ì]CÄ X PIìOFUNÐI]]ADË DO POçO 152

7.2.5.

REIAÇÃO VAZÃO ESPECÍ¡iCR X ENTRI\DA

D'ÃGUA

154

7

.2.6.

RtÌI,^Ç^o v^zÃo Ljspltcf FICA X _M^N',t.O Dlj COìIXRTUR¡, _1ó0 7 .2.7

.

RìJLAÇÃO VAZÃO ESPECÍ].-ICA X RELEVO/HIDIìOGIìAFIA 166 7 .2.8

.

REI,AÇÃO V.4,2ÃO ESPECTFICA X

CLIM,A

169

7.2.9.

RELAÇÃO IìESIDUO SECO X TIPO DE

ROCIIA

170

7 .2.10.. R|1,^ÇÃ0 ÌìBSÍDUO S|CO X TIPO

III FIì^'1'UR^

₁₇₃ 7.2.11 . RËLAÇÃO RËSÍDUO SECO X ENTRAI]A

D'ÃGUA

175

7.2.12. REI,AÇÃO RESÍI]UO SECO X PROFUNDII]ADI DO

POÇO

179

7.2.13. RI]L,AçÃO RESÍDUO SECO X MANTO DE

COBER'I'UIIA

182

7 .2.14 . lììllAÇÃo RESÍDIJ0 SECO X

IìELEVO/IìrDROGrìAFIA

18s 7 .2.15. rìELAÇÃO rìESTDUO SI]CO X

CLIMA

185

7.3.

SÍNTESE I]AS Iì.ËLACÕES

ANALISADAS

186

CAPÍTULO

8:

,A LOCAÇÃO DO POÇO À LUZ DOS NOVOS CONHECIMENTOS

--

zoNtjAMìiNTo r{rDRoQUf},tlco PARA ,{ ÃRIl¡, prLoTo

ri.

z.

ZONL^MEN1'O

lltDROQUfMrCO

₁₉₆

8.2. 1

.

CONSTDËRA(]ÕES

GËRAIS

₁₉₆

8 .2 . Z

.

CONS IDIÏìAÇÕES SOIìÌI OS tìESULl'¡.]lOS

OÌl'r.rDOS

₁₉₇

8.2.3.

CONCLUSÕES GERATS SOBRE 0 ESTUDO TTIDROQUÍMICO 199

- 1\NÈXOS

A-,1 _- 1]Iì]LIOGRAFIÂ CONSULTÄDA

A,2 _ CADASTRO DOS POCOS A-3 _- MAPA GIJOI,OGICO DA ,ÁREA

C¡.PI ULO 1

02

1.1 ,A,PRI]SENT¡,CÃO

A região semi-árida do nordesde do llrasil sofre secu

Larmente o angustiante problema da seca, mercê de seu c1ima, on <1e a evaporação ultrapassa a ¡rrecipítação. _O regime pluvionétri

co é torrencial, corn distribuição extremamente itregular das pre

cìpitaçõcs enì poucos meses do ano, o que redulìda en regime flu vial con escoaÌnento restrito aos períodos chuvosos.

Jisse quadro de _{deficiôncia hÍdrica superficial, é} so

bretudo acentuado nos donÍnios de ocorrôncia das rochas netanór

J: icas e rnagrnáticas , de ida<le precambriana, desproviclas de irrrpor tantes ¡nantos cle alteração e cobrindo cerca de 450.000 kn2,

As rochas sedimentares, cotn melhores con<tições aquÍfe

ras, abrangenì urna área equivalente, conpreendenclo a bacia do

Parnaiba, no Piaui (500.000 _{knz), a bacia do JacarélSalitre na}

Ilahia (70.000 kni ) , bacias costeiras cle ./1,pocli,l{. G. clo Norte (con 20,000 km,), Pernambuco/Paraiba (13.000 krn, ) e Alagoas/Sergipe

(12.000 _{km,), a16n das bacias intracratônicas de Recôncavo/Tuca} no/Jatobá (56.000 k¡n¿). outras pequenas bacias sedinentares in

tracontinentais de pequenas dinensões, ocorrem na região, como

a Chapada do Araripe (PEICE) _{, Bacia do} Ilio _{do Peixe} (PB) _, Bacias

lguatu-1có(cD), rlentrc out1.as, que sonradas chegan a casa dos 25.000 km,. (Ver _{Fig. 1.1)}

AIém do problena representado pela precária infiltra

ção e armazenanento, ocorre paralelamente un outro, que _{é a} ele

vacla salinização clas águas subterrâneas acumuladas nas zonas a

qüíferas das rochas que conpõen o substrato geológico precambri ano da região semi-árida do Nordeste.

0 coìnportanento hidrogeológico das rochas duras fratu radas, denominadas pelo autor, de aqüí:[ero fissural (COSTA,1930)

ó bastante complexo na região norclestina, e os poços a1i perfu dos, cerca de 50.000, apresentan os nais variados resultados.

Destacam-se, com efeito, o elevado número de poços se

cos (cerca de 40%), a pequena vazão média obtÍda de aproximada

03

constituen estímulo ã perfuração de poços nessa região.

Ilsta situacão dccorrc cle nuitos f¿ttorcs, destacando-se

as locações aleat6rias, quer por ausência cle t6cnicos qualifica dos nas empresas de perfuração que atuan na área, quer pela in gerôncia dos proprietários no processo da locacão do poço, ou a ir\cla pelas improvisações irnpostas pelos planos <le _ernergânc j.a ou das tristenente farnosas "operação pal j-teiÌo".

0 conhecinento da problernática do cristalino aunenta

muito as chances de obtenção de bons resultados, a partir de 10

cações tecnicamente bem conduzidas, conforme ten denonstrado a

prática.

No presente trabalho, buscou-se estabelecer os rnelhores

critérios de locacão cle urn poço, a partir de urna análise dos <ti

versos fatores que atuam na hidrogeologia do aqtlÍfero fissural.

Para <1ue pudesse ser bern entendido o problena, iniciou-se o es

tudo pela aná1ise dos fatoïes físio-clirnáticos regionais, passan

do-se ao mecanisrno de orígern _{tectônico e lito-estrutural de} ge ração das zona s aqllíf _eras . A _dir-Lârnica dos f luxos cla água em f ra

turas foi analisada, compreendendo os aspectos rnorfológicos e de comportâmento do r1úido.

1 .2. O]]JE]'IVO E ITINAI,iDADE

Conforme :f icou caracterizado na apresentação, o traba lho tem por objetivo prinordial, analisar os fatores que atuan

no comportanento hidrogeol-ógico do aqtlÍfero fissural, a forna de atuação de cada fator, o grau de participação <los nesnos e

portanto, a importância desempenha<la por cada urn, tanto na quan

tidade como na qualidade dzls águas arnazenadas nesse a.qllÍfero.

A finalidade de se conhecer o mecanismo hid.rogeolõgico

clesse heterogêneo e anisotrópi.co ¡neio, 6 a de se obter rnelhores vazões e águas de rnais baíxos teoîes de salinidade, a partir de

locações de poços tecnicamente be¡n executadas e, com esse pÌoce

dinento, minorar o angustiante problema da dessedentação do po

vo e aninais habitantes da inóspi.ta região seni-árida do nordes

t.3 METODOLOGIA DA PESQUISA

A pesquisa desenvolvida foi iniciada con _{uru ,igoror" u /}

nálise dos dados de poços cle tocla a região se¡ni-árida cristalina

I do Nordeste, a f irn de seleci.onar uma área piloto, em função dos '

graus de distribuição e de confiabilidade desses dados. Por outro 1.ado, evitou-se estender a aná1ise ã tocla a região, para não se

i.ncorrer em generalizações, inconrpatíveis com os nÍveis de conple

xidade das condifões <1e ocorrência das águas subterrâneas neste

tìpo de aclllÍfero e con a baixa qualidade das in.[ormações disponÍ

veis.

ìlesta forna, a ârea de estudo ficou reduzida aos Estados

clo lìio Grande do Norte e Par¿iba, À área total dess,.rs dois Ësta

dos, perfaz 109.387 kmz, todavia, descontanclo-sc 28.020 km¿, re

lativos às áreas cobertas pelas bacias sedimentares costeiras(ao rlorte e leste) e coberturas sedinentares localizadas, resta a á

rea de 81.567 kn¿, na qual foram localizaclos os poços cadastra

clos. Conforme pode _{ser visto na} lri.g.1.1 _{, a} ârea 6 delirnitada pe 1as coordenaclas geogrãficas 35900'a 38930r Long.W.Gr. e 5930ta

8900r Lat . Su1 .

A essa fase, seguiu-se uma análise de cada elemento do

poço _e dos fatores que atuam sobre o nesmo. Dura.nte os trabalhos

dessa fase, foram efetuadas viagens ao canpo _, para esclarecer os

pontos de dúvída, observar a precisa localização do poço e as

condicões locais de gcologia, principalnìente, o tipo lÍtico e as

estruturas. Foi tanbérn desenvolvido un estudo cle fotointerpreta

cão geológica para detectar as nacroestruturas desenvolvidas, 10

ca1 e regionalmente, en toïno dos pontos dtágua analisados.

A etapa final, foi o estudo da participação de cada u¡n dos fatores, na vazão específ ica e no resíduo seco apresentado

por cada poço, a fi.m de avaliar o nível de participação ou influ

ênc:i.a desses fatores. Nesse estudo, foram elaborados gráficos de

funções e análise de tabelas com parânetros estatísticos, ben co

no, examinado o Índice cle correlação entre as variáveis analisa

das, a partì.r de um prograna de regressão. Ao final, são apresen tad.os os graus de relacionarnelìto dos fatores exógenos e endógenrs

e as conclusões acerca da problemática de poço no aqtlÍfero fissu

05

Dessa maneira, o presente

texto

compreende

3(três)

par

tcs distintas, enrbora que intcrrelacion¿Lclas no contexto geral tla

pesquisa. A 19 parte diz respeito aos conceitos fundamentais, on de são descritos os fator:es que atuam no aqllífero fissural e a

forna de atuação, alóm de um capítulo acerca da dinânica do f1u

xo uo meio fissuradc¡. Essa primeira parte é importante para fi xar as premissas básicas do estudo realizado. Na 2? parte, são apresentadas as caracterÍsticas fisiográfj-cas e geológicas da á

rea piloto, escolhicla para desenvolvimento dos estudos propria

mente ditos, Essa cat acte'r izaç ão 6 imprescindÍve1 para bern enten

der o re.l.¿¡cionanento dos fatores exógenos e endógenos. Finalnen

te a 3q parte, corresponde ¿ros estudos realizados, com una sínte

se conclusiva ao final.

Para uma pesquisa mais profunda, seria necessário, a d:i sponibilida<le de verbas para execução de pocos de pesquisa, 1o cados segundo os ¡nais rigorosos critérios técnicos, nas rnais di ferentes sì.tuações .Lito1ógicas, estruturais e de outros condicio nantes, Isso implicaria nuln total de pelo nenos 50 poços, o que

representaria um custo muito elevado, incornpatíve1 com a reâlida

de da política de desenvolvi.mento científico e tecnolõgico brasi

1eira.

 pesquisa foi então realizada a part:ir de dados existen

tes e que refletem os .aspectos de locação <1o poço, apesar da in

fluôncia externa de orden estrutural, po1ítica de programas, no processo de locaçâo do poço, o que redundou numa margen de insu cesso e torno de 40%,

lrma outra condição que deve ser cuidadosamente analisa

da, õ o uso de dados estatÍsticos para estabelecer correlação en

tre variáveís pesquisadas. .4 estatÍstica é uma importante ferra menta. de trabalho, mas a fiel interpretação dos dados, ou críti

ca dos resultados, deve ser sempÌe enpregada a fim de ve¡ificar a correta utilização desse método. Assi¡n é que, duas variáveis

que se prîocura correlacíonar podem apresenta.r elevado Índice de

correlação (superior a t 0,7), sem todavia haver nenhurn signifi

caclo entre as nesmas; igualrnente, ocorrern relacionanentos de cer

to modo inportantes entre duas variáveis, nas o índice de corre Ìação entre as nesmas é insignif i.cante (inferior a t 0,3).

06

frequentenente, cleviclo a presença cle valores anôma1os e excessi

varìrcr'ìtc clevaclos, tarìto i'ìe vazão cspe cíf .i.ca conro dc resícluo seco,

o que propiciava coeficientes <le variação supcriores a _100%. Nes

sa situacão, os parâmetros estatísticos eran "mascarados. e os

valores dos índices de correlação se mostraran sempte nuito bai xos (no máximo atingiram a ! 0,3).

Iìssa condição _{restritiva.. ã pesquisa, foi atenuada por}

uma criteriosa análise _{dos dados,} através _{de estudo cle frequência}

cle ocorrôncia de _{valores por faixas} da variável inclependente. Des sa maneira, foi posslvel <letectaï-se os relacj-onamentos por fun ções diretas, inversas ou específ icas, entre as variáveis ana.l.i

s¿lrla s.

t.4 ACRADI]C IMËNTOS

0 autor agradcce sensibil.izado, ãs entíclades jurídicas e

fís icas a seguir rnencionadas :

- À Dj.retoïia'e aos geó1ogos das empresas CDM-Companhia

de Desenvolvimento Miner:a1 do Iìio Grande do Norte e CDRM- Cornpanhi a

ile Desenvolvimento de Recursos Minerais da paraiba, que gentilnen te facilitaratn o uso dos dados dos poços de sua propriedade.

- Âo CNPq-Conselho Nacional de Desenvolvimento Científi co e Tecnológico, pela aju<la concedída em forma cle auxílio de pes c¡uJ.sa, para elaboração do trabalho de canpo

- _^o Instit¡.¡to de Geociências da Universi.dade de São pau

1o e en especial ao DGË pela agradâve1 permanencia e facif iclades

proporcionadas _{durante a fase de obtenção de cr6ditos}

- Ao Prof.Dr. Aldo da Cunha Rebouças, pela orientação e

constallte incentivo ao desenvolvimento e apresentação do trabalho - Aos colegas da UFP[:) , com destaque para Lucia Seve de

S.llarl¡osa, Rilson R.da _{Sitva, Alcides} da N.S:ia.l. e _llenjamin Bley de

ll .Neves, pelo constante incentivo

- Aos neus _{fa¡niliares (pais, urooto, ftth;;,-;.rU" *"t}

ter e sobrinho Alrnir) que _{direta ou indiretanente contribuiran}

1:

I.'UNDAMENTAIS PARTI

CAPÍTULO _N9 2

FAI|ORES _QUE A.TITAD{ l,[O A,QUfFER0

2.1 I NTtì0lluÇÃ0

Segundo COSTA(1965,80,85), os fatores que atuam na hidro geoiogia clo meio rochoso lraturado, ou aquífero f ì.ssura1, poden

ser agrupados em dois grupos, a saber:

a) fatores exógenos (ou extrínsecos)

b) fatores end6genos (ou intrínsecos)

O prineiro grupo cliz respeito aos condicionantes relacio na.clos aos agentes atuantes na superfície _{externa do} globo terres

tre, tais como clima, relevo, liidrografia, vegetação e outros. 0 segundo, corresponde aos agentes que atuanì no interior

clo globo, tais como: estruturas representadas pelas rochas em fur c:ão cle esforços atuantes na crosta, constituição litoIógica, pre sença de soluções rnineralizantes,etc.

Segue-se uma descricão de cada fator ex6geno e endógeno, com um estudo mais detalhado clesses ú1tirnos, por participaren com

rna.is intensirlarle do processo hi<1ro<1inânico ,1o aqilîf ero f j-ssural.

2.2.

))1

I.A1'ORIJS EXÕCI]NOS

CI,IMA

A principal influência do clima é na quali.dade da água. Drn regiões de mais elevada aridez, como no Nordeste do tsrasil,enr que a evaporação ultrapas-sa a precipitação, os sais solúveis pre

cipitan na superfície ou logo abaixo dela, sendo ¡edissolvidos a

trav6s das águas que se inf iltram, aunentando gradativarnente a

salini.zacão das águas armazenadas nas fraturas das rochas. Atual

mente, esse fator é consideraclo como o mais irnportante no proces

so <le sa1j.r.r ização das águas de regiões cristalinas semi-ári<Ias _' I:ìsse fator vai lnf1uir, de moclo indireto, também na hidrografia

11

Quanto a sua influència nes volumes armazenados., sua

pâTticipação é apenas rno<lerada. Corn

efeÌto,

em rcgiões de maior

precipitação

pluvion6trica,

con regirne senÍ-perenizado dos curr'

sos

fluviais,

a tendência 6 para haverr urna maior recarga e por=

tanto,

aumento na quantidade de água explorável

.

É cl-aro que so

rnente csse Ia

tor

não

irá

tletcrminar boas vazões nos poços

,

pois

é necessário que ha.j a estruturas acunuladoras onde

a

âgua seja ar mazenada.

2.2.2. Rì]T,EVO

Esse fator é de c4pital importinci4 Iìa qr¡Äntificação

volumes ínfil-trados e arnazenados, ou seja, na cluanti.d4de de

gua acumulada nas fraturas do "cristal-ino".

Âté então, não havia sido realízac1a, em âmbito nacional- ,

qualquer análise da

influência

do relevo na

quanti.ficação

dos volu¡nes exploráveis. Traballios internaci.onais

já

levaram en cÞn

tâ

esse

fâtor,

cono os de LEGIìAND (1950) nas áreas de Carolina do Norte , Pitts'ylvania e

llalif

ax (EUA)

,

incl-uinclo 772 poços

e

de

SEVTIR (1964) en Dawson

,

Ceorgia (EUA) con 50 poços"

Nos referidos trabaLhos 'foran aborcladas cli.ferentes situa

ções de rel-evo, cono elevações, depressões

r

encostas de

vales

e

planícies.

Foi dernonstrado que os poços perfurados nos talvegues

dos vales apresentavarn as nelhores vazões, sectrndados pelos

loca-Iizados nas

planícies,

nas vertentes e por f irn nos topos de eleva

ções,

No que se

refere

a

influência

na qual,itlade da

água,

não

existen dados

estatísticos

corlpletos. Entretanto, a

prática

tem demoirstrado, que na região seni*árida, os poços

localizados

nos va.Ies dos

rios principais,

tendern a possuir rnaior salinidade _' do

que nos rìachos

tributários. Por

outTo 1ado, os poços

perfura-dos nos flancos das elevações

I

nas porções topográficas nenos e-1evada.s, apresentarn ern geral

,

salinidade rnai.s recluzi.da, enquanto

no topo das elevações, aumenta a salinidade _'

de

a-12

Z .2 .3

.

HI DRoGRAFI.i\

No início da década de 6.0, quando _surgiran no BrasiL as.

prineiras pesquisas hidrogeolõgicas, nasceu o conceito que atg

da _{hoje é util-izado na locação dos poços, que foi o do"riacho*}

fenda". Esse termo repïesenta _JuStanente a associação da hidro grafia con a geologia, no sentido de proporcionar a ¡nelhor con-<lição de infíltração e arrna.zenanento de água, en rochas duras :fraturadas.

0 "ri.acho-fenda" corresponde _ã s.ituação en qr¡e ocorre a

coinciclência da drenagem superficial- corn zonas fraturadas do em

basamento rochoso. Nessa situaçäo, f acil.rnente reconlìecicla na fo

togra:f ia aérea e nesno no 1ocnl, devido _{a retilineiclade adquiri} da por trechos do rio ou riacho, segundo direções preferenciais,

existe a condição de infiltração de água nas aberturas da rocha

fraturada, com possibilidades favoráveis de arrnazenarnento na sub superf ície.

Nos casos dos rios perenes, a condição de recarga das.

fraturas e do _{aquífero fissural ,} se acha assegurada para

permi-tir uma exploração _{sistenática por} poços aIi perfurados.

Quanto a influência da hidrografia na qualidade , 6

bastante relativa, pois dependerá da qualidade cla água

superfi-crìa1, _Quando a água superficial é de boa qualidade, a sua iry

f 1uênci.a é benéfica ao aquífero, pois a _sua infiltração

promo-ve'râ a renovação da água subterrânea. Nessas condições, a per-furação de poços nos vales fluviais será favoráve1, pois haverá

melhor quantidade _{e qualidade de água. Quando todavia., a âgua}

superficial for salinizada, deve-se evitar os vales,

notadanen-te dos _{rios nais} extensos _! rnesno que se caracteri.ze a situação do "riacho-fenda".

2 .2 .4 . VÌ]GE]'AÇÃO

A atuação da vege.tação é b.Aixa no que se refere a

quali-dade da água, poís quase não

partícipa

esse

fator

no processo de

regi-13

ões con abundante vegetação (nata,

floresta, al.)

a evapotranspi

raÇão favorece una prec:i.pitação

_nais

intensa que proporciona a

lixiviação

dos

sais

so1üveis contribuindo par.a una rnel-hor

quali-dade da âgua arnazenada na sub-superfície,

Pela nesma razão, por6rn de forma mais intensa, essa par-ticipação

indireta

proporcionarã

naior

recarga <1os aquíferos, ou

seja,

influi

na quantidade dos recursos armazenados

2.2.s.

rNlìTLTRAç"{O OU ASCENçÃO DE SOLUÇoES

0s dois casosr exógeno e end6geno, poden ser tratados con

juntame¡ìte, _{pois acarretåm o nesno}

_{efeito, prejudicial}

_ao

arrnaze-namento da água nas fraturas.

Com

efeito,

as soluço-es

ricas

en

sÍ1ica,

carbonatos,óxi-dos, etc, poden penetrar nas

fraturas

a

partit

da

superfÍcie

ou

origi.nadas da profundidade (soluço-es juvenis do rnagrna).

Ao concentrarern as soluçöes

_,

e posteriornente com a eva-poração da água, ocorre a

recristal

ízação dos

sais,

podendo

in-clusive provocar

a

irnperrneabilização

total

da fr.atura, que se _diz

regelada.

2 .2 .6

.

COBEßTURAS SE.DI,MENTARES

Corno coberturas. são incluídos os capeanentos de uma se- .

dimentação de

naterial

estranho ã rocha subj acente ou encoberta

(cobertura a1óctone) como os depósitos de aluviões e coluviões, be¡n como os

nateriais

procedentes de pÌocessos de intemperismo

da roclia subjacente (cobertura autóctone).

As coberturas autóctones, conumente denoninadas de rego

lito

ou eluvião ou ainda manto de intenpetisno, poden possuir

espessuras _reduzidas (.alguns _{centínetros)} quando

originadas

de

processo _{f,ísico por desintegração, ou} de

váiios

netros quando

14

Nos clirna ,seni=ãridos, co¡no na regi.ãlo nordeste do Brasil, o manto dc intenperis¡no 6 muito reduzido, enquanto nas áreas nais úrnidas, com abundante pluviosidade, o _{îanto é} em geral espesso.

A i.mportância desse fator pode ser vislurnbrada pelas di-ferentes vazões apresentadas pelos poços loca).izados em áreas

coln cobertulas de regolito espesso, corno no sul do Brasil, e as

ãreas praticamente sern coberturas do nordeste seni-árido;nas pri

mciras as vazões nédias são en toïno de 5 vezes ( poden<lo chegar

ató 10 vezes) as vazões nédias das segundas,

 escolha _{de áreas} corn coberturas, en cletrirnento cle

ou-tras sem cobertura deve ser associada _{a outlas caracterÍsticas}

ta.i.s cono:

a) constituição granulomótrica da cobettura, devendo-se

evj.tar as coberturas sÍ1tica-argilosas;

b) relevo, devendo-se evitar as cob.erturas situadas en forrnas _{topogrãficas colinosas ou alongadas (espìgões, <iivisores}

de bacias _{hidrográficas, etc) ou ainda} em borclas de elevações, Quanto a influência do manto de internperisrno na qualida

de da água, é apenas noderada, e de certo rno<lo indireta, pois,

se a existência do nanto decorre de maior umidade, que por sua

2.3.

2.3.1

IIAT'ORI]S

ENI]ÕGI]NOS-TS'LRUI'URAS GIìOLÕGICAS Ð MECÂNICA DAS IìO(IIIAS

Un rneio rochoso, cono clualquer neio s6l"iclo descontínuo,

está sujeito a diferentes tipos de deformações, en função das suas caïacterÍsticas e1ásti.cas e mecânicas e clo estado de ten sões a que está submetido.

Na evolução geológica por que passa um determinado naci

ço rochoso, esses fatores são extrernamente condicionados pela variação cle profundiclade, Assim 6 que, á gran<les profutrdi<lades,

predominarn _{os elevados estados de tensões compressívas e as a1}

tas tenperatur¿ts, condicionando uma plastificação do meio, com deformações por dobramentos e recristalizações de rninerais, sem contudo desenvolver a defornação fuptufa(.. Já en pequenas profun

cli.dades, é rneno¡ o efei.to da temperatura sobre as característi

cas rnecânÍcas da rocþa e o estado de tensões é dos mais varia dos, permitindo a deformação nqrtural dos naciços rochosos en

d iferentes estilos e direções.

l\ def ornação clue envolve a pJ-as tif icação dos rnaciços ro chosos sem chegar ã nrpturs, sonente piora as condições de perne

abj. 1ídade desses maciços, jã que a recristal ízação reduz a _poro

sidade interstícial . Por esse motivo, não será desenvolvido no

presente trabalho, esse tipo de deformação.

2.3.1.1-Mec¿rnisnlo da Defornação lìuptura.l. no Maciço lìochoso

 análise <la deformação rrrptural, que possa ser aclaptada

às condições geológicas, deve considerar, en princípio, que o

neio a se deformar 6 <¿uase hornogêneo, contínuo e isotrópico,

Nessas condições, serão analisados os diferentes tipos

de ntp¡¡¡¿5 ocorrentes, ern função dos vários estados de tensões que poden solicitar un corpo.

Ern princÍpio, poden ocorrer tensões normais (o) ãs f2

ces clo corpo, puranente conpressivas (Fig.Zf-A) ou puranente tra

16

É

_t.

)/-,/l

vl

FfG,_2.1- Esqueüa cle tensões apl_icadas

a

um

sões normais ( _C

)

_{são compressivas}

e

en _B

senvofvem-se aind.a, em ambos

os

casos as

(

_B)

o r., cle cisafhanento.

corpo. Em' Â as ten

sao traca ona]. s - lje

tensoes Ìangenc taa s

FIG.Z.Z- Gráf

ico

de Mohr, mostranalo que

_a

_envoltória

_rle

r$u-ra

apenas tangencÍa

_{o clrculo}

de

raio 1

C-r

_.

6-a j '2t

rr

!/-

l"Y

4i

t ot'

17

tangenciais ou c1e ci.s.alhamento (q ₎ , _{conf or¡ne} indicado na Fig, _. Pode ainda estar o corpo subnetido ã tensões no¡nais

cornprcssÍvas em deterninada d:i.reção e tracionais en outra,o que não altera a distribuição denonstrada nas f ig,2.{A e B) para as tensões tangenciais.

Na análise de nrntura, apenas interessa conhecer a dife

rença entre as tensões nornais náxina (or) e nínima (or), poj-s a

tensão notnal i.nternediária (oz) jarnais _{interferirá na} ruptura ,

couforme mostra o gráfico de Mohr da F-ig-2.2, segundo ZIENKIEWICZ

(re68).

Nessas circunstâncias, toda a análise de ruptura será de senvolvj.da, _{ao longo do plano} que cont6n as tensões normais

o¡

e

Õ3

(escluema bidi¡rensional) e <1ue corresponde ao plano mostrado

em tracej ado nas figuras 2J-A

e2l-8,

considerando que essas ten sões estejam ocorrendo nas direções

x

e

z naquelas figuras.

No estaclo de tensões

uniaxial

(.oz= os =

0),

de compressão, desenvolven-se no corpo conprimido, tensões de tração (oa) no sor

tjdo

tr.ânsversal à tensão de compressão, confornc mostra

a

Fi.gu

ra 1.3.1\. Se essas tensões tracíonais geradas ultrapassaren

a

re

sistôncia ã tração do corpo (.Sa), ocorrerá ruptura por tração, ao

longo do plano perpendicular às tensões de tração geradas,

de

a

cordo con o esquena de rulfura representado pelo

gráfico

de Mohr

da Fig.2,3-.4.

A Irig 23*ß mostla o lùesmo

tipo

de ¡Lllltura, para o estado

de tensões

nista,

en que o¡ é de compressão e o3 6 de

tração,

sen

do <1ue, nesse caso, é imi-nente a Tull.ura de tração, pois

a

tensão

ot ,

acrescida de

o¡

é sempre superi.or ã resistência

ä

tração do

corpo,

Sr

(JAEGER q COOK,1968).

Voltando ao estado

uniaxial

conpressivo, se a tensão oa

for inferior

ã resistência Sa, não ocorrerá ruptura por tração,po

dendo então ocorrer Tlrptura por cisalhanento ou sinplesnente não

haver qualquer

tipo

de nrpLura.

Pâra que haja a mrrtura por cÍsalhanento, é necessário que a tensão de cisalhanento (.6), gerada pela conpressão, seja

superior ä resistê¡rcia ao cisalhanento do corpo

(Sr)

e nesse ca

so,

a rtlrtura ocorrerá segundo un dos.

dois

(ou anhos) planos in cl. jn.ados representados na _{I¡ig .2.4.,} e _{de acordo con} o _{esquerDa Ìnos}

18

(a)

FlG.2.3- Tensões de

tração

(Ç ₎ do à conpressão. En

A,

estado

rlo rle tensões

misto,

_com

_Q

de

cIe senvo l-vi das num corpo submeti

tle tensões

uniaxial e

em

B,

esta compressão

e Ç

de tração.

FIG.Z.q- Planos em que se

cle-senvofven as

n¡turas

por

ci-salhamento quando

a

tensão de

cisalhamento ultrapassa

a

re-s is terrc

ia

cle cisalhanento.

FIG.Z .5- Planos de

n$ura

por

c1salhamento, desenvol-vid.os

no estado cle tensões

tria:<i¡l

conpressivo. Variação aPenas

no Gráfico de Mohr.

19 No estado de tensões

triaxial

cornpres.sivo, as tensões o¿ e o¡vão reforçar a resístência à tração do corpo e por

isso,

é di

fíci1

ocorrer a rìrltuïa por tração

,

a não ser eÍì casos onde

a

ten

são mínima é

nuito

pequena e a resistência ã tração muito baixa.

Ëm geral

,

ocorrerá para esse estado de tensões, a nrptura por cisa

lha¡nento, conforme os esquemas da Fig.2.5.

A inclinação do plano de ruÞtura por cisalhanento, colìì Te

lação ao

naior

esforço, depende do ângulo de

atrito

do corpo (d)-'Ieoria _de Coulomb e Navíer, citada por OßERT e DUVAL(1967). Esq¡'e nratizando a distribtrição de tensões geradas por

ür

em

relação

a um dos planos de cisalhamento rnostrados na Fig 2,5 , pode-se observar

¿rtravés do gráfico de Mohr (Fig.2.6)que o ângu1o cr ern questão, é

cxf rcsso pc La scguintc et¡r.ração :

cr= 450 -

_-z-

ø

senclo o. o ângulo de inclinação do plano de ruptura por

ci sa.l.hanre nto.

As deforrnações n:¡aurais que ocorren¡ no campo geol6gico têm o mesno necanisno

explicado 0nter-iornente.

Inporta todar¡ia

analisar, a influência

exercida pelos diferentes estados de ten sões atuantes, onde assumen

particular

importãncia, as de origern

tectôni.ca, al6rn das características el-ásticas e de resistência

das rochas. Outros fatores que merecem ser analisados,

são

as descontinuidades intrÍnsecas do naciço rochoso, a1én dos proces

sos dinâmicos externos

e

internos que ocorrern na crosta terres L rc .

Essa aná1ise é cle grande importância para a conpreensão clos problenas relacionados ao arnazenamento da água, setvíndo,so

brctudo en rochas orientaclas, pâra distinção elltre as fraturas tlac j.onai.s _{e as de cisalhanento, conìo será abor<1¿rdo adiante.}

As tensões tectônicas atuan no sentido tangencial ä su

perfície da crosta terrestre, en suas canadas ou gcosferas nais

profundas, .Assim, quando um naciço rochoso está sujeito a essa

condição, o seu estado de tensões pode ser definido por urn dos

tlois elipsõic1es <le tensões mostrado na Fig.Z.7..

'¿t)

e stado de tensões são: peso do recobrimento rochoso, en função

da profundidade e¡n que ocorre o fenôneno e estado de confinanen 1.o latcral a clue está srrjci.to o mac j.ço ao se dcformar.

Predominando o estado de tensões rnostrado na Fig.2.7-A

as deformações ntpturais ocorrem segundo os planos indicados na f ig.2.B.Nesses casos, a ruptura ocorre por cisalhanento e seus pla

nos correspondern ao tipo k01 de Sander(1948) descritos por LARSDN (1963,1967,1968 ,L977) , porén limitados ãqueles de fraca inclina ção, pois o ângulo de mergulho desses planos nrnturais (intersefo conr o p1ano Ìrorizontal) , corresponde ao ânguIo cl definido na Fig,

26. Pela equação (1) êsse ângulo é função do ângu1o de atrito ø

<1o maciço rochoso. Consideranrlo que ó va'ria entre 30o e 60o para

os diferentes tipos d.e rocha (lìZIIEWSKY e NOVIK,1971), co¡rc1ui-se clue o ângulo o deve variar entre 15o e 30o,

Quando o estado de tensões existente, corresponder ao

rnostrado na I.-i g ,2.7 -B, as defornações rupturais scrão do tipo indi caclo na Fig2.9, Nesse caso, os planos de rulrtura são sernpre verti

cai.s, podendo ocorrer dois tipos de Îu!:Æ.ura: por císalhamento e

por tração. Se a tensão ct3, _{acrescida da resistência ã} tração da rocha, for superior à tensão oa gerada por or (caso nais fre quente) predominará a l1rptura por cisalhanento, con planos vert.i cais fornando um ângulo máxi¡no de 600 entle si ( 2a ₎ com or en su¿t bi.ssetriz. Esses planos correspondem aos hk0 de Sander, con

lornte mostrado na Fig.2.9. Desde que ot suplante a resistência ã

tração acrescida de os, ocorrerá a ruptura por tração, segundo pla

nos _{verticais paralelos â d¡ , e} que correspondem ao plano ac de

San<ler (Irig.2.9).

E importante obse¡var que, por sua pr6pri.a gônese, os

¡.llanos <1e rl¡ntura por tração tende¡n a ser abertos, enquanto os de cisalha¡nento são fechados.

Ijinalnente deve ser analisada a situação geol6gica em que _a defornação n.rpural está associada à deformação por dobr.a

rÌento. Considerando una camada de conpetência nédia a alta, sen

do comprinida horizontalmente, en condições que propicien um .1o

trramento acompanhado de trpturas, deve ser levado en conta que,o dobra¡nento gera tensões s.ecun<lárias irnportantes, que diferen ao

Longo da espessura da, canada dobrada. Co¡no é nosttado na Fig.2.10

21

FTG.2.6- Relação entre

tura

por

cisalhamento

Ç, é

a

tensão

normal-o

ângul-o cle

inclinação

do plano cle

ru-(o¿)

_e

_o

ângulo de

atrito

clo

corpo

(Ø).

que atua sobre

o

plâno de rçbura.

cr (¡)

FTG.2J- Elipsóides de tensões

teotônicas.

Em

a,

a nenor

ten-são

( _Ç

₎

está na

vertical e

em

b

está na

horizontal.

A naior

tensão ( r-,

)

é

sempre na

horizonta].

Ern amtros os casos

irá

o-correr

fraturamento

por

cisalhamento, segundo clireções clif

2Z

q

lln

FIG.2.8- P].anos hof (conf . SANDER) em que ocorrern as fraturas

de cisalhamento e¡n fulção de tensões atuantes conforme a Fig.2.

7-t¡- lto 1ado, represcnLação tlos planos em

estereograma-o'/

FrG . 2.9.-F TG LJ-b _,

SANDER ₎ grarna,

Quando o estado de tensões atuante corresponde ao da

podern se desenvolver

fraturas

cle cj.salhamento (hkO de

estereo-?,3

c dc comllrcssão ( o.. I na parte i.nterna, ¡,s prineiTas, criam Tuptu

ïas por tração, cujos planos são paralelos ao eixo do dobrarnento, cn(luiÌntìo a conpressão gcrrll¡cntc dcfor¡na a partc :intcrna de do

bras por enruganento ou por esnagamento.

Esse novo tipo de nìptura por tração ocorre perpendicu

larmente ã superfície da ca¡nada dobrada. Assim, nas dobras siné

tricas, coTrìo a mostrada na Irig.2.l0, a ruÈtura nais central corres

ponde ao plano axial e contem a crista da dobra, sendo portanto

un plano vertical, correspoltdente ao plano bc de Sander. Os de ma.i.s planos desse tipo de nrptura, apresentarn Ligeira inclinação

en direção ao centro de curvatura da dobra, sendo tal inclinação iudicada no estereograma ao lado da Fig.2,10,onde tais planos a par-ecenì conro neri<lianos próxinos ao centro.

Deve-se, todavi.a, ter en con.ta que nas dobras sinformes,

as fraturas clue ocorrerão parale.l.alnente ao eixo c1¿r dobra, não se

¡ão de ori.gem tracion¿ris, nem muito nenos serão al¡ertas.

2.i.1.2- Me c¿in ica d¿ls roch¡rs

ß¡nbora a ruÞtura dos maciços rochosos, seja fundarnent¡l

nente dependente do estado de tensões atuante sobre as mesnas , há de se considerar a irnportãncia das caracterÍsticas físicas da

rocha, no comportanento _rultural desses rnaciços.

A prineira influência 7â tot citada e refere-se ao ân gu1.o de atrito l, responsável pelas relações geornótricas entre os planos de cisalhamento e as tensões atuantes. Esse parâmetro

ó una parcela tla resistência ao cisalhamento - Ss _- que depende

cla seguinte equação :

Ç =

c

+ ø

te

ó

0

segundo nernl¡ro dessa equação, corresponde a

Sr,

que

deverá ser

igual

ou maior que

q ,

para que não haja rútura.

Dessa equação do

equílÍbrio

de cisalhanento, os elenen

tos

6 e

o ,

dependem do estado de tensões atuantes, conforne foi

rnostrado na Fig.Z;6.Todavia, os parânetros

c

(.coesão) e

_I

(ângu1o

cle

atrito)

são intrínsecos da rocha e que definern

a

sua resistên

cia

à .n¡rtura por cisallianento.

24

.Assim, quanto rnaior for o valor dess.es parârnetros, mais

intensi.vo necessitará ser o estado de tensões pala provocar a rup

tura por c.isalhanento e menor será o ângulo cr, , entre or e o pla no da nrptura,

Outra característica física da rocha, que influi na rup

tura, é o seu ¡nõdulo de elasticidade (E), en função da seguinte expressão:

on.cle:

o = E. e

o = tensão aplicada

tl

= M6dulo de Elasticidade

e = Deformaeão sofrida

Pela equação(3), constata-se [PRI.CE,1966) que, quanto

nraior [or: o nódulo D de una loc]ra, mais intensas serão as tensoõs

geradas, en função de uma carga aplicada, Disso resulta que, as

tensões de tração ( oa) geradas pelo esforço conpressivo (Irigs.2.3, 9 e 10) , ser'ão ben maiores nas rochas de naior nódulo de elasti ciclade, ou sejar nas rochas mais resistentes, propiciando uma rììaiorabertura entre os planos de rnptura por tração.

O m6du1o de elasti.aidade E influi ainda na deforrnação

Ì't4tural ern função da energia de defornação. Segundo PRICE(1959),

a. intensidade de fraturanento de um maciço rochoso, depende da

e nergi.a de defornação w, acumulada nesse maciço e c¿ue é definida pela equação :

Õ2 ₍₄₎

2Il

Nessas condições, é ¡naior a frequência de planos de ru

tura, nas rochas de nais baixo n6du1o E,

Analisando-se todas as influências das características

físicas das rochas em sua deforrnação rultuïal e, levando-se en consi.deração as propriedades Iitol6gicas, consequentes da còmpo

sì.ção rnineral6gíca e tipo de textura, pode-se chegar ãs seguin

tes cons tatações :

a) o conportamento estrutural c1e urna rocha ao ser ten

sjonada, depende das proporções existentes e¡Ltre os. tûinerais de

resistôncias diferentes ;

b)

os ninerais granulares

e

isentos c1e _L)1anos de

cliva

gern, corno o quartzo, são os nlais resistentes ao cisalhanento e l)ossucrìr n¡r ior lrótiuIo ij. _Os lr¡.i ncrris ¡rlircosos siu t.rs llcllos rcs js tentes e de ¡nais baixo nó<lulo Iì;

c) quanto mais grossa a tcxtura <1a rocha, nìenor será a su¿r rcsi.stôncia, pois scrá na i.or a j.¡rf luôncia tlos pl.anos de cli vagem dos cristais mais desenvolvidos (como _os feldspatos) _; as

sì.n, ils rochas _{tipo pegÍìatito, granito} pórf j-ro e sirnilares, são nrai.s quebradicas que as rochas do tipo diabási.o, traquito e ou

tras gïaÌtulares finas;

d) as rochas não orientadas, com predomÍnio de minerais

rcsistclì1.cs, ¿¡prcscntam _fìcïa l ncll tc ulna ba:i.x¿r frequôncia de ruptu

ras, todavia são nais abertos os planos de fTaturas origina<los

¡ror tracão;

e) nas rochas nletamõrficas orientadas, quanto mais bai

xo o grau de netanorfismo, menor 6 a resistônci¿r ao cisalhamento

c ntais elevacla a energia tÌc defornação acunrulada, aunentando a .i.ntens.icla<1c cìe ruptura _{¡ror cisalhanleuto, Todavja, as ruptulas}

por tração âpresentam planos quase tão fechados quanto as de ci

sal.hanento. É o caso clas arcl6sias e filitos, que embora possuan

una grande quantidade de fraturas, essas,são enì geral, quase fe chada s ;

f ) nas rocllas orientaclas, de elevaclo grau de rneta¡norf is nro, a resistência ao cisa.lhanento é maior c a energia de defor¡m

ção ¿rcumulacla é baixa, _no que resulta uln menor núnìero cle f ratu

rzls, porérn com naior al¡e rtura (nas fratur¿rs tracionais). É o ca

so dos gnaisses e secundar j.anìente, dos mj-caxistos, onde a inten

s:i cl¿rdc cle f raturas 6 baixa e as suas aberturas são relativa.nente

naiorcs do que as rochas de baixo grau netamórfico.

2.3,1.3- Processos <1inãmicos n:r crosta terrestTe

A evol.ução tectônica por que tent passado a crosta ter

rcstre, envolveu uma contÍrìua transformação de materiaisr. QUe

assurniram aspectos 1íti.cos e ()stluturais variados, em função dos

d i fercntcs proccssos a c¡ue foram subnetidos, na conJrlexa dínânj.

26

Assi¡n é que, nuitos secli¡netrtos fo¡am afundados, atrav6s das grancles bacias geossinclinais, _{passando seus nateriais, das}

cond.i _{ções rei.nalìtes na} superfÍcie, _{para as elevadas pressões e}

temperaturas _reÍnantes nos p'ocessos orogenéticos desenvolvirJos

ern profundidade. Por outro lado, _{os novimentos epirogenéticos}

causararn o levantamento de extensos blocos e o afundamento de

outros, numa constante troca _{de ambientes para esses rnateriais.}

lle todas essas _{relações entre} processos _dinâmicos de

origem tectônica, _{e isostática, ressalta-se una situação que} muito ten influído na caract _{erização da} defornação nrptural dos

naciços rochosos. Refeese ao processo de epirogênese positiva

cm unìa região d.a crosta anteriorrnente afetada _{poï processos oro} genétìcos.

Du.Tante a orogôncsc, elevadas tensões _{tectônicas fica}

ram confinadas _{no maciço formado, no plano tangencial ã crosta,} porén em profundidade, Evi<lentemente, as naiores tensões se acu lnu.Iararn _1:re rp endicul arnent e à xistosidade irnposta ã rocha forma

da (COSTA,I972). _Quando esse _{naciço for} soerguido at6 a superfí cie tla crosta por epirogôncsc, passará a ocupar urn maior espaço

l teral, pois a circunferência da _{te¡ra vai} aumentando o seu raio

de curvatura de dentro para fora, conforrne nostra a Fig.Z.11.

Quando o bloco ABCD subiu da posição _{l para a 2,} houve um acrés

c.i.nro lateral de _{espaço correspondente a AL} e, _{ncssas condições,}

as tensões de cornpressão que estavan confinadas nesse bloco, na

posição l, f orarn liberadas, quando o bloco atingiu a posição _2,

passando a funcionarern _{na forna de tração} nessa posição.

Como t:esultado, surgem fraturas de tração, perpendicu .l,ares a essa nova tensão e portanto, paralelas aos planos de xis

tosidade, por6n possuem seus planos geralrnente _{abertos, por} îe sultarern de tensões tracionais. (ver Fig,Z.I2).

l:ìsse é urn dos aspectos que se relacionant com a superpo

sição cle esforÇos ern clistíntas _{etapas ou ci.cros orogenéticos, fa} zeìtdo con que _{extellsos ou re<1uziclos a.l.inhamentos de falhas de ci} salh¿lmcnto (transcorrelìtes) _{sejâD reativados en movimentos traci}

otra;i s, pro¡riciando _{condi.ções hidrogeológicas favoráveÍs, no con}

1('xto do _{aquÍfcro fissurcl. Na rcg} j-io _{Nor,lcstc clo llrasil-, ,ão}

"u

contrados vãri.os exenplos clessa situação cle mú1tì111as _{fases de} <le

,/G

q

FIG.2,10- Fratu¡amento em clobras de grande

_raio

_de

curvatura-A

fratura

mais

_central

_coincirle

com

o

p)-ano

axiaf e

_conten a

cri.sta

da dobra

(fratura

bc

de SÀNDER.). as dernais desse

tipo

(parafelas

_a

_bc)

_apresentarn

_ligeiro

_{mergulho para}

_o

_centro

da dobra. Os demais

tipos

(ac e

hk0)

já

foram

vistos

atrás.

SL

-'l-

=

òu

+_

6l

-z-

+

AI,

=

FIG.2.U- O bl-oco ABCD subiu

por

epirogônese _da pos 1ç ão

(r

_{) para}

(2

),

havendo um

a-crescimo ale espaço

lateral

ÁL

FIG-.. 2.72- Como resultado,

surgi-ram

fraturas

cle tração

parale-las a

xistosiclade, chamad.as de

28

l)ol outro I ado, COS'l'A (]972) ntostrou quc, f re c¡ue ntemente, blocos clo naciço rochoso ao sofrerenì ruptura por tração na parte

nir i.s supcr'Ijcia]. dír crosta, são tlcslocaclos pclo c fc ito clo seu pró

prio peso e, nesses casos, tudo se passa como se a nìaior tensão corDpress iva estivesse na _vert j.ca1, _{produzinclo f ¿l.Ihas de gravida} cìc (teoria ¡rventacla por COSTA o1:r ci.t, pa.ra expl .i car a origem dos

l-a.[hamentos d¿r Serra clo Mar). O esquena dessa clefornação ruptural

corrcsponcle ao apresentado _{na l:ig.2.13.}

Nesses c¿lsos, eml¡ora a ruptura tenha sido originada por

tração, os _Planos se encontran pouco abertos a fechados, pois Õ

conportanento de deslocanento dos bLocos _{fraturados ó} aná1ogo ao

tlc ruJrtura por cisalìramento, podendo j.nclusive, cìar oligem a for

ntação cle "sl.icken-s:i.des". Dessa f orrna, a situação hiclrogeolõgica

rcsultante ó desfavorãve1, representando unìa iu.versão cla conclição

nornalnente propici.ada pelos movimelìtos tracionais.

Z,3.1.4- Descontinuidades intrÍnsecas do naciço rochoso

Quando um maciço rochoso orientado (estratificado p.e.)

ó tens ionaclo, nen sernpïe as rupturas obedecem aos nodelos clescri

tos auteriornìente, porérn tal f ato, enr nacla inva.l.icla os princípios

clcnlonstrados, para _{explicar. o} lne canisno clos dif crcl-rtes tipos de

ruptura.

Acolìtcce que, os parâmetros f isicos clue coman<lan a antpli

tude da ruptura e o posici.onâmento clos planos de cluebramento,den

tre os clua.is se destaca o ângu1o de atrito, não são unifoïmes ao lorrgo c1e tod¡r a îocha, _sendo nais inf luentes _pat'¿r a ruptura,aque

les corresponclentes aos minerais ¡nais fracos ou aos planos de des

continu:idade já existentcs.

Assinr, ao nìeÌìos quc tcilha havido unìa cirÌentação secundá

ri.a, ao longo de um plano pr6-existente de descontinuidade, como clc xistosidade, estratificação, _ou qual.quer _{outra orientação} de

nt,ine ¡a j s (principalÌnc> tìte placosos), esses planos possuirão _parâ

nctros físicos de rcsistôncia e el ¿rsticídaclc, bastaÌtte inferio

les aos do restalìte da rocha. Nessas con<lições, será preponderan

corìscque lltclÌcnte, será dc grÍtndc relevância a

crìtrc a or j.el1tâÇão do plano de <lescontinuicla<le

pl.icacìos,

A experi.ência tem denonstrado (R^GAN,

lo lráxino rle 309 constatado pela equação (1),

lo d das rochas, entrc o p1:rno dc ruptura por

tensão compressiva atuante, pode clÌegar a 609,

fluôncia clas descontinuidades clo naciço,

29

rc.lação cxistente e os esforços g

1968), que _o ângu em função do ângu

c isa 1híìnento e a ern função da in

Idôntico efeito pode acarretar as excossivas elevações clc prcssão e tenperatura, nos esforços originados a grandes pro I un cl i cìacle s cla crosta.

2,3.1 _.5- Processos fÍsicos exó Ienos

lJrì outro tipo c1e rul)tur¿) de meios rochosos, cotìsequcllte

cle a1Ívio de teusões, ocorre reÌacionaclo co os pïocessos exter nos de nìßdelagen da crosta terrestre, atrav6s da erosão (proces

so atectônico).

Quando o maciço rochoso se encontra na proximidade da

superfície terrestTe, a tensão a é muito baixa e corresponde ao

peso do recobrilleltto existerìte .sobre o maciço cons j.derado. Se esse recobrimento for l'etirado, pelo efeito da ero

são, a tcnsão 0- que anteriormcnte cra coltìpressiva, torna-se a1i

v.i ada pela falta do mateïia1 retirado, transformando-se _{nuna ten} são rle tra.ção, de forma anãloga à descrita com a Fig.2.11.

Lirn colLsequôncia, aparecen planos de ruptura perpendicu

lares ã tcnsão de tração surgì.cla e como essa é perpendicul.ar ã

superfíc ie de erosão, aquelas ïupturas ocorren sempre par:ale1a rncntc à supcrfície t opo g ráf :i ca.

Essas fraturas são denoninadas <Ie "sheet joints" ou jun tas- de clescompressão, Sua abertura depcnde c1a espessura de nìate

rial rochoso que ainda se n¿Ìntern acina do plano cle ruptura, ìÌas em gera1, são bcm abertas, pois uma vez quebradas pela tensão trq c j.on¿ì1 supra. descrita, não voltam mais a se unirem (os l¡1ocos _a

direção de xi st os i dade

FIG.2..1.3 _- Esc¡uera ilustrativo de u¡o faÌhamento cle gravÍdade

produzido por um esforço tracional próxino à superflcie, _Tuclo

se passa cono se a maior tensão conpressiva estÍvesse na ver tical- (seg,COSTA-19?2 _).

FIG.2.14.- Esquema da f orrnação

'rgheet

joints".

PeIa erosão a

para _tracional

_,

_acarretando o

ficie

t opográfica.

<las

jüntas

de d.escompressáo ou

tensão 13 passa <le compressiva

3l

râ. ,4 Fi.9,2.14 ntostra cot o aparecenì essas juntas e como se justi

fìcam _{¡rclo grãfico} de Mohr.

A1õm clesse tipo de ju1ìta, pode ser ainda citada a junta !_9_fe{!..¡¡g¡1!e, originada na consolidação de rochas vutcânicas rle gran fina cono os basaltos; essas juntas são crn geral quase "soÌclacla s", clesenpenhando unt rcduzido papcl conìo con<luto e arna zelìíìnìento da água.

2.3.2.

u'[r],r zAçÃo Dos p^RÂNfuTlìos _{L|IO-ESTRUTUR^IS N^ LOCAÇÃO}

D]J POCOS

2.3.?.. 1 ^ Constìtuição_ lito.l.ógj.ca

A j.nf _{1uôncia do tipo 1itolõgico na quanti.dade de água}

.i.rtf iltrada e arna z ena.da dìz re s1:re j to-a s suas propr:iedades fÍs i cas, que de ternri.iran a intcrìsidacle de fraturanìento e o grau de a

bertura erìtTe as superfíc ies rle fraturas.

Lle acordo com a necânica das rochas, quarìto naÍs compe

tentes as rochas, nenor a intens:idade de fraturanento, rnas enì r-:ornpcnsação, nìaj s abertas são as fraturas nelas cxistcntes. ,As

sjnì, unì gnaisse por exenplo, possui menor j-ntens j dade de f¡atura

nlcnto clo quc unì nic¿rx:i.sto, _¡lorõnt no pri.nrc iro ¿1. s .[raturas são nrais

abertas clo clue no segundo. Tambóm a orientação da rocha influi na

sua ¡rotenciali.dacle hÍclr.i.ca, _¡:rois nas rocÌìas or.ientaclas cono os

¡:.)aragnaisses, clesenvolvenl-se nta,is planos de :[r¡rturantento do que

nas não orientaclas, como o granito e nas prine ira.s, são rnelhores

as condì,çõe s quando a orientação õ planar do quc linear, como nG ortognâ i sses ,

Por outro lado, a granul.ação dos crista j-s tantb6nÌ exerce inf 1uônci.a, pois quanto naiores e nais desenvolvi.dos (o pegmati

to p, e. ₎ mais cluebracli.ça é a rocha, enquanto lla s roclìas de granu

1ação :f j.na (granito fino p.e.) a resistência ao quebranento é ln¿l:i.or,

ljnìa outïa situação 1.i.to1.ógica favoráve1 6 a do contato

32

graiÌ j.to e ulìì rìì:ic¿rxisto, ou cntrc un nignìíltito e utìl quartz j-to , rlen t re outros tipos.

Quanto\a c1ual:irjacle cla água, a inf luôncia po<le ser consi

derável, pois além da participação da abertura no processo de i]l

filtração, circulacão e salinização c1a água, ocorrem ainda disso lnçõe s que ¿ìcarretan ou aunentanì a salin iz.ação clas águas.

2.3,2.2- Estruturas eol6 icas favoráv e i s

As estruturas geológ.icas constituen o princìpa1 fator

(luc _{írtua na} quant.icladc dc água ¿¡rnr¿rzcnada no aqUífe to f issural, desempenhando paralelamente utn certo pape1, tanbém na qualidade

da água.

Conforme já :ioi visto, ¿Ìs estruturas mais favoráveis são atluelas representadas por rupturas do maciço sob efeito de.'

csforcos tracionais; as fathas c as fraturas tracionais (tÍpo ac

c bc ale S¡.NDllR) a.Lém daquelas cle a1ívio de prcssão são as nais

l.avoráveis para acunulacão cla água.

\

Quanto as rulturas por cisalhanento, que tanto podem a

carretar falhas do tipo transcorrente, como sirnples fraturas lon

gitudinais ou angulares (tipos hkO ou h0l- de SANDER) são en gg

ral desfavoráveis para à locação do poço, pois as suas aberturas

sãó rnuito reduzidas, chegando mesno a seren regeladas,

Os planos de descontinuÍdade original das rochas neta

n6rficas, como a xistosi4a4e dos micaxistos ou a clivagem das

ardósias, tanb6n desernpenharn una certa inportânci.a, principalnen

te quando associados ãs estruturas naturais, aumentando-thes a

j.nterconunicação _{e, consequentemente, a permeabilidade do maciço} rochoso. A percolação da água ao longo clesses planos de desconti

nuidade origi.nal se laz muito lentanente, muitas vezes por fol

ças capilares, nas desempenhan irnportante papel nos processos de

decornposição c1uímica, sendo rnuito comu¡n encontrar-se as superfÍ

cies clesses planos, conpletanente oxidadas ao serem quebrados e destacados.

A associação do diaclasamento com o dobramento e as des

33

vos de elevada intensidade, acaïretando rnergulhos dos flancos

das dobras, con ângulos superiores a 600 são en geral desfavoïã

veis, pois en tais situações, as rochas. adquírern rnaior plastici

dade e rnenor desenvolvirnento ruptural _{, al6n} de possuirem planos

mais fechados de descontinuidades _{originais. Âo contrário, os}

dobrarnentos cujos flancos apresenten ângulos cle mergulhos infe

. _-^o

riores a 30-, propician maiores aberturas em fraturas longitudi

nais (.tipo h.c de SANDER) e maiores possibilidades ao longo dos planos. de descontinuidade originais.

Na Fig.2-.1.1, a si.tuação en A apresenta uma boa possibili dade de acunulação de água nas diáclases longitudinais e planos de xi.stositlacle ou de clivagem; e:n 1ì a. sitr.ração é apenas regular e em C a situa.ção hidrogeol6gica 6 desfavoráveI.

lJma outra aplicação da. associ.ação dobramento'diaclasa

mento, é quando dos eixos de dobras dispostos em leque (estrutu

.ra conhecida co¡no _"rabo d.e cavalo") : nas proxinidades do vértice

do leque as fratura.s longitudinais são fechadas, Assirn, na Fig.

'2.16,a _{ãrea (3) apresenta nuito nelhores condi.ções de locação de} poço do que a área (2), enquanto nesta, a situação é melhor do

quc na árca [1) .

Além do problena já discutido no í.ten anterior, con re 1ação a abertura das fraturas longitudinais paralelas ao eixo das dobras e da participação dos planos de xístosidade e

cliva-gen nas dobras de ¡naior intensidade, outros aspectos devem ser cons.iderados relacionados ao pr6prio mergulho dos planos de fra tura.

Dois problemas d,eve¡n ser levados crn consideração, quan

clo se analisa a ínportância do nergulho dos planos de fratura: o número rle fraturas interceptadas pelo poço e a abertura das f raturas.

Quanto ao prineiro aspecto, de quantidade de planos de

fratura que possan _{set interceptados por} uma perfuração de poço,

ó evidente quer quanto rnais suave for a inclinação desses planos,

ntaiores as possibilj.dades de se obter água pelo aunento do núne

ro de fraturas interceptadas.

,A,dmitindo urn mergulho constante de um conjunto de fratu

ras segundo uma só direção, suponha-se, para efeito de conparação,

FIG..?.15- Diferentes situações de mergulho

de planos de xis tos idade

FIG.2 .16- Disposição etn l-eque dos dobr as

zc

tlo aincla que _a intens icl¿rde dc f raturas se j a. a nesma nos três _ca

sos, ou seja, con afastarnento de 1n entre cada fratura. Observa'

-sc rì¿Ì lt.i.g.2..11, que en¡ À, coin .f raturas mcrgulhanclo de 20o, un poço interceptaria 6 (.seis) fraturas até a profundidacle de 70n; na si tuação 8., com fraturas mergulhando de 450, somente duas f ratura=s

foran interceptadas (podendo chegar até 3 a depender do local do

poço); na situação C, com fraturas de 70o de nergulho, apenas u. nìa fratura foi interceptada, podendo inclusive não interceptar

nenhuma, a. depencler da locação do poço.

No que se refere ao segundo aspecto, de abertura das

fraturas, conforme foi visto, as, fraturas. de tração, tipo ac de

SANlJljR. são em geral sub-verticais. Desse ntoclo, const"ar-rJqu"

muitas vezes é melhor interceptaï um me¡l.or número de fratuÌas, por6m com rnaior abertura clo que um maior número cotn menores aber

turas. 1L situação ideal todavia, é aquela en que _uma fratura prin

cipal de forte mergulho está associada a fraturas secundárias de

rnenor intensidade, e qlte nuna perfuração se possa atingir si¡nul

tincancntc os tlo is tipos.

l\ associacão _{estrutura-hidrografia 6} de grande inrportân

ci.a poi.s estabelece _{a relação etìtre a} condição da existência de

un re servatóri.o natural e a alinentação desse reservatório. S I _QUIì I Iì,4 ( I9 6 3 ) i.ntrocluziu o ter¡no "riacho--f encla" para

caracterizar essa associação, _{significando o terno, a} condição em que determi.nados trechos de u¡n riacho são alinhados segundo

direções coincidentes con estruturas fendilhadas, Nessa situaçãq a fencla _{(ou fratura) seria alimentada} periodicamente, senpre que

o ri.acho estivesse con escoanento superficial.

llssa relação vem sendo utilizada com frequôncia na loca

ção de poços en rochas fraturadas e pernite, a partir de observa

ções locais, corn nedições do ânguto de rnergulho das fraturas, a

quilatar com boa aproxinação, a profundidade em que deverá ser

interceptada a fratura principal , objeto da recarga fluvial.

A Fig, J8 rnostra una _seção vertical con SOm de distância

horizontal (na superfÍcie) por 100¡n de profundidade (na subrsu

perfÍci.e); no _{v6rtice superior} esquer<1o, encontra-se u¡n riacho

clue ali.menta fraturas de diferentes intensidades de rnergulho(c1e 1.0o a 80o) . Verif ica.-s.e que, até a profundida<le cle 100m, a fratu

2o

3o

îo

FIG. .17

-

Relação entre

thoeainterseçãode

fraturas o ângu1o num poçode r¡ergu

t

\₍ {

FIG .18 -área'de terseção

ReIação _{entre distância da} rêcarga e a profundidade de _ín

ali.nentação _{e a} <1e 70o é interceptada até aos _30¡r

0 cálculo da profundiclade de interseção

r¡tralcluer

,

conhcc i do o ângu1o cle rnergulh.o do plano

a distânci.a onde será perfurado o poço, pode ser

nente através da seguinte expressão rnatenática:

p =

d.tgc

em que:

p = profundídade _{de interseção da}

_fratura

_{no poço}

d = distância do poço ao riacho (.zona de recarga)

o = ângulo de nergulho da fratura

2.3.2.3- Situa :oe s comu)lìelìte ocorrefìtes nos oços

De, um ¡nodo geral

,

seis concl:lç:õcs deven ser consideraclas

para se conseguir

êxito

na perfuração do poço cm rochas

cristali

nas, quais se jarn:

-

existôncia de fraturamento na rocha

-

grau de abertura das fraturas

-

extensão e profundidade das fraturas

-

frequência do fraturatnento

-

interconexão das fraturas

-

conexão do sis.tema de

fraturas

cem zonas de recarga

na

superfície

(rìos,

lagos, capeanento perneáve1,etcJ

A conbinação dessas condições, o grau de favorabilidade

de cada uÌìì e

a

frequência de ocorrôncia clos cliferentes casos,per

ìjte

una caracteri zação de 10 (dez) situações

distintas,

confor

me análise elaborada por COSTA(1990)

,

a

pa.rtir

de estudos _ante

ri.ores de I,EGRAND(1959) e C,AMPUEL(1972) e a seguir _descriros

(corn ilustração _{na Fig.2..l9).}

Caso Â

-

o poço não penetra

fraturas

abaixo do revesti nento (de apenas 15n); nesse caso o poço será seco.

Caso B

-

o poço penetrou nuna zona fraturada en que 2

(cluas) _{ou ¡nai.s}

_fraturas

_{ocorrem a poucos netros abaixo do reves}

timento; é_um

tipo nuito

conu¡n de poço. Ele pode produzir vazões

ðe 2

a

4

r3/h

<lurante vários

ninutos,

_{até as}

_fraturas

_{seren dre}

nadas. Sua vazão declinará subitatûente para una fração do seu

valor

totaI

_,

dependendo a estabil _{rzação, da} perneabilidade _do

37

de distância,

de uma fratura

¿e fratura e efetuado f,áci1