Condicionantes litoestruturais na exploração do sistema aquífero embasamento cristalino, Paraná, Brasil

Abstract

Resumo: Essa pesquisa teve como objetivo apontar qualitativa e quantitativamente regiões hidrogeologicamente produtivas por meio de correlações espaciais de poços tubulares e condicionantes geológicos, tais como lineamentos, hidrografia, aeromagnetometria e litologias presentes no Sistema Aquífero Embasamento Cristalino (SAEC), estado do Paraná, Brasil. Técnicas de aprimoramento dos dados aeromagnéticos e a escolha da escala mais adequada para a extração dos traçados são o diferencial dessa pesquisa, pois torna possível replicar em qualquer aquífero cristalino. A mediana da capacidade específica dos 224 poços tubulares analisados é 0,29 m3 /h/m. Sob uma avaliação regional multi-escala (1:400.000, 1:250.000 e 1:100.000), os resultados apontaram que a melhor condição para a locação de um poço tubular está associada com a distância de até 350 m dos lineamentos, especialmente aqueles com resultados nas direções N40W, N10E e N70E. Considerando unidades hidrolitológicas, os gnaisses e os granitoides (HGM) são os mais produtivos, sobretudo onde lineamentos coincidem com estruturais regionais, tais como zonas de cisalhamento, foliações e reativações tectônicas cenozoicas. Quartzitos, granitoides (LGM), xistos, filitos e riolitos também se mostraram locações favoráveis quando próximas a alguns rios principais ou lineamentos específicos e não necessariamente coincidentes com os lineamentos regionais, alta densidade ou fraturas verticais. As áreas de intersecções dos lineamentos não serviram como parâmetro discriminatório nesta pesquisa. Para as análises hidrogeofísicas, foram traçados gradientes magnéticos orientados (GMOs) com base no filtro inclinação do sinal analítico - ISA (análise qualitativa) e estimadas as profundidades das fontes magnéticas causativas (análise semiquantitativa), calculadas por meio do espectro de potência radial. À medida que as profundidades medianas dos poços tubulares atingem 90 m da superfície, a extração dos GMOs refere-se a fontes magnéticas com medianas de até 800 m de profundidade. Essas estruturas magnéticas identificadas corroboram com lineamentos mapeados em superfície e revelam novas estruturas exploráveis não identificadas no relevo. As ferramentas de geoprocessamento aplicadas aos dados geológicos e geofísicos mostraram-se importantes em discriminar condicionantes exploratórios específicos em cada unidade hidrolitológica e, portanto, para minimizar o risco exploratório no SAEC. Para trabalhos futuros, recomenda-se analisar em escala de maior detalhe os traçados dos trends estruturais, reconstituir paleotensores tectônicos atuantes nos outros terrenos geológicos, além do Terreno Curitiba, e ampliar o banco de dados de poços tubulares perfurados, sobretudo nas regiões onde há pouca amostragem de informações. Palavras-chave: Aquíferos fraturados, produtividade hídrica, lineamentos multi-escala, análise geoespacial, hidrogeofísica

Abstract: This research aimed to identify qualitatively and quantitatively hydrogeologically productive regions through spatial correlations of wells and geological conditions, such as lineaments, hydrography, aeromagnetometry and different lithologies present in the Crystalline Basement Aquifer System (CBAS), state of Paraná, Brazil. Techniques for improving airborne magnetic data and the choice of the most appropriate features extraction scale are the differential of this research, as it makes it possible to replicate in any crystalline aquifer. The median specific capacity of the 224 wells analyzed is 0.29 m3 /h/m. Under a multi-scale regional assessment (1:400,000, 1:250,000 and 1:100,000), the results showed that the best condition for the location of a well is associated with the distance of 350 m from the lineaments, especially those with directions N40W, N10E and N70E. Considering hydrolithological units, gneisses and granitoids (HGM) are the most productive, especially where lineaments coincide with regional structures, such as shear zones, foliations and cenozoic tectonic reactivations. Quartzites, granitoids (LGM), schists, phyllites, and rhyolites were also favorable locations when close to main rivers or specific lineaments and not necessarily coinciding with regional lineaments, high density, either vertical fractures. The areas of intersection of the lineaments did not serve as a discriminatory parameter in this research. For hydrogeophysical analyzes, oriented magnetic gradients (OMGs) were traced based on the tilt derivative filter - TDR (qualitative analysis) and the depths of the causative magnetic sources were estimated (semiquantitative analysis), calculated using the radial power spectrum. As the median depths of the water wells reach 90 m from surface, the extraction of OMGs referred to magnetic sources with median down to 800 m depth. These identified magnetic structures corroborate with surface mapped lineaments and reveal new explorable structures not identified in the relief. The geoprocessing tools applied to the geological and geophysical data proved to be important in discriminating specific exploratory conditions in each hydrolithological unit and, therefore, to minimize the exploratory risk in CBAS. For future work, it is recommended to analyze, in greater detail, the traces of structural trends, reconstruct tectonic paleotensors active in other geological terranes, in addition to the Curitiba Terrane, and expand the database of drilled water wells, especially in regions where there is little sampling of information. Keywords: Fractured aquifers, groundwater productivity, multi-scale lineaments, geospatial analysis, hydrogeophysic