Análise da tectônica rúptil em rochas do embasamento da bacia de Curitiba com vistas à determinação de água subterrânea

Abstract

Resumo: A área de estudo abrange o município de Curitiba (PR) e parte dos municípios circunvizinhos englobando geologicamente o embasamento da Bacia Sedimentar de Curitiba (Complexo Atuba). O objetivo central desta pesquisa e apontar parâmetros que possam indicar a favorabilidade na exploração de água subterrânea no aquífero fraturado da bacia caracterizado pelo embasamento. Para tanto foram utilizadas técnicas de analise estrutural tendo por base dados da tectônica e da morfotectonica local. Como ferramentas de modelagem foram aplicadas a estatística clássica, a geoestatistica e Sistemas de Informações Geográficas (SIG's). Estudos anteriores realizados por outros pesquisadores indicam que o aquífero fraturado em questão e condicionado por domínios estruturais que integram grandes sistemas estruturais regionais, estudados através da analise da deformação ruptil, que engloba a definição dos mecanismos estruturais cinemáticos e dinâmicos da trama de fraturas da região de Curitiba e arredores. Neste sentido foi dada ênfase a analise estrutural dos diferentes conjuntos e famílias de fraturas encontradas principalmente em rochas do embasamento. As observações em campo indicam a existência de padrões estruturais aos quais estão associados sistemas de cisalhamento rupteis abertos que servem de condutos preferenciais para a circulação da água subterrânea. As informações obtidas foram organizadas dentro de banco de dados georeferenciados de forma a serem tratadas e analisadas adequadamente pela confecção de diagramas de rosetas e projeções estereográficas através de softwares apropriados. As descontinuidades por onde ha maior fluxo da água subterrânea e consequentemente indicam as áreas de maior potencial no aquífero são aquelas de direção N-S, NESW e NW-SE, sendo este potencial ainda maior na conexão destas estruturas. Paralelamente ao uso do SIG, a criação de Modelos Digitais de Relevo (MDR's) permitiu investigar feições geomorfológicas na área de estudo, com ênfase no traçado dos lineamentos estruturais e o traçado automático da rede de drenagens, utilizando e adaptando funções avançadas do software ArcView GIS 3.2R. A identificação e reclassificação dos traços de fraturas são importantes para definir as propriedades e características que possibilitam a circulação de água subterrânea. Alem disso, foi atualizado e reorganizado o banco de dados hidrogeologicos contendo informações referentes a 1297 poços tubulares profundos no município de Curitiba e arredores, perfurados entre o período de 1950 ate o ano de 2001. Posteriormente, com a modelagem geoestatistica buscou-se encontrar um modelo que melhor se ajustasse aos valores de vazões de 459 casos para então aplicar o método convencional da krigagem, resultando em importantes referenciais nas analises integradas na pesquisa. Finalmente, com o SIG, foi possível realizar o cruzamento das analises estruturais e analises espaciais, contendo a localização dos poços tubulares profundos, resultando em informações preliminares que apontam uma relação entre locais onde ha altas vazões e grandes alinhamentos estruturais de direção N-S, o que indica que estas estruturas geológicas servem como condutos para o fluxo de água subterrânea.

Abstract: The study focused on the Atuba Complex, basement of Curitiba Sedimentary Basin, located at the city of Curitiba (PR) and partially the neighboring cities. The main objective is to point out parameters which can be indicative of the most favorable characteristics for the exploration of groundwater in the basement fractured aquifer. The methodology included structural analysis, based on local tectonic and morphotectonic data. Geostatistical Methods and functions of Geographic Information Systems (GIS) were applied as modeling tools. Previous studies indicated that the basement fractured aquifer is conditioned by structural domains which are part of the greatest regional structural systems. The analysis of the brittle deformation in these systems included the definition of cinematic and dynamic mechanisms, responsible for the presence of fractured aquifer in Curitiba and neighborhood. As a result, the emphasis of the study was the structural analysis of different fractures sets and families, observed mainly in basement rocks. The field data indicated the existence of structural patterns associated to open brittle shear systems which are preferable paths for the circulation of groundwater. These data were organized in a spatial database that provided a readily data access for the subsequent structural analysis with appropriate software. Especially elaboration of rose and stereographic diagrams were used to evaluate and interpret the recorded data. The result shows, among others, that the discontinuities N-S, N20- 30E/SW and N10-20W/SE conduct the highest flow of water and consequently represent the highest potential areas of the aquifer. The aquifer potential is even higher at the connection of these structures. The parallel generated raster based Digital Terrain Model (DTM) was set in to investigate the morphologic nature of the study area and particularly to trace structural lineaments and drainage automatically using advanced and adapted functions of ArcView GIS 3.2R. This spatial Identification of relevant lineaments and their reclassification as fracture traces are basically for the definition of proprieties related to the groundwater circulation. Within the scope of the study, the hydrogeological data base were rebuilt and updated, actually including information of 1297 deep wells of Curitiba and neighborhood, which were drilled between the years of 1950 and 2001. A geostatistic model of the flow rate of 459 wells was developed to examine the applicability of conventional geostatistical methods like kriging as an important reference for the integrated analysis in this research. Finally, within the GIS, it was possible to intersect the results of the structural and spatial analysis with wells locations and consequently to find out the preliminary relation between the highest flow rates and great N-S structural alignments. These geological structures can be considered as paths for groundwater circulation.