HidrogeologiaHidrogeologia

C hConhecer para preservar e p pmelhor utilizar !melhor utilizar !

Mineralogia e Geologia

Definições básicas Recursos GeológicosR G ló iR G ló iRecursos Geológicos

DL 90/90

D í i D í i

Recursos GeológicosDL 90/90

D í i D í iDomínioPúblico

DomínioPrivado

Recursos Depósitos Águas

DomínioPúblico

DomínioPrivado

Recursos Depósitos ÁguasRecursosHidrominerais

RecursosGeotérmicos

DL 87/90

DepósitosMineraisDL 88/90

Águasde nascente

DL 84/90

PedreirasDL 89/90

RecursosHidrominerais

RecursosGeotérmicos

DL 87/90

DepósitosMineraisDL 88/90

Águasde nascente

DL 84/90

PedreirasDL 89/90

ÁguasMinero-Industriais

DL 85/90

ÁguasMinero-Industriais

DL 85/90

ÁguasMinerais Naturais

DL86/90

ÁguasMinerais Naturais

DL86/90DL 86/90DL 86/90

Nota: Legislação Portuguesa. Não se incluem aqui os hidrocarbonetos!

Mineralogia e Geologia

Definições básicas Recursos hidrominerais

Água mineral natural é uma água consideradabacteriologicamente própria, de circulação profunda, comg p p , ç p ,particularidades físico-químicas estáveis na origem dentro dagama de flutuações naturais, de que resultam propriedades

f fterapêuticas ou simplesmente efeitos favoráveis à saúde.

Águas minero-industriais são águas naturais subterrâneasque permitem a extracção económica de substâncias nelascontidas.

Hidrogeologia Hidrogeologia

Ramo das Geociências (Ciências da Terra) que estuda as águas subterrâneas quanto ao seug q

MOVIMENTOVOLUMEVOLUMEDISTRIBUIÇÃOQUALIDADEQUALIDADE

Qual o tipo de rocha? Qual a sua capacidade deQual o tipo de rocha? Qual a sua capacidade dearmazenamento? Como circulam os fluidos no seuinterior? O que é a recarga de um aquífero ? Como seq g qprotegem os aquíferos das contaminações antrópicas?

Hidrodinâmica ramo da hidrogeologiaque se dedica ao estudo da componentedinâmica das águas subterrâneasg

Hid í i d hid l iHidroquímica ramo de hidrogeologiaque se dedica à componente químicadas águas subterrâneas

Hidrogeoquímica o ramo que sed di t d d i t l ãdedica ao estudo da inter-relaçãoquímica entre as águas subterrâneas eas rochas

Com base na mineralogia e no grau delt bilid d d i i d h (alterabilidade dos minerais das rochas (ver

meteorização) é possível prever a

QUALIDADE QUÍMICA NATURAL DE UMA ÁGUA SUBTERRÂNEA UMA ÁGUA SUBTERRÂNEA,

a qual é definida pela importância relativa dosa qual é definida pela importância relativa dosprincipais elementos químicos dissolvidos que a águaapresenta, sódica, cálcica ou magnesiana, para osgcatiões, cloretada, bicarbonatada ou sulfatada, paraos aniões.

O d hid l iOutros ramos da hidrogeologia

Tipos especiais de águas(termais, minerais,...)

Tipos de actividades específicas( h d l d d(ex. hidrogeologia mineira, onde os estudos secentram na tentativa de evitar que as águassubterrâneas prejudiquem o funcionamento de minassubterrâneas prejudiquem o funcionamento de minas

-contaminação mineira das águasç gsubterrâneas; estudo dos resíduos líquidosprovenientes de escombreiras, com vista a

i i i f i d i ã )minimizar os efeitos de contaminação).

http://www.termasdeportugal.ptp p g p

S. Domingos – Faixa Piritosa Ibérica

Escombreiras (escórias) e instalaçõesEscombreiras (escórias) e instalações mineiras, constituem património geomineiro

S. Domingos – Faixa Piritosa Ibérica

LOUSAL – Faixa Piritosa Ibérica

Galerias de acesso e malacate

LOUSAL - FPI

“Febre da radioactividade”

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

Quarta-Feira (Sabugal)

Nas Termas das ÁguasNas Termas das ÁguasRadium recorria-se atratamentos com água com

í i b t t l d dníveis bastante elevados deradioactividade.

A crença nos efeitosmedicinais destas águas erade tal forma, que se pensa,q pinclusivamente, quechegaram a serengarrafadas e exportadas.engarrafadas e exportadas.

www.roteirodeminas.pt

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 

O ciclo hidrológico

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

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

(*) alguns mm nos terrenos arenosos; alguns m nos terrenos argilosos

Parâmetros Hidrogeológicos f d t ifundamentais

Porosidade - é a propriedade que os solos e asrochas têm de possuir poros ou cavidades, eexprime-se em %:

P = (V / Vt) x 100P = (Vv / Vt) x 100Vv = volume total de vazios

Vt = volume ocupado pelo solo ou rochaVt = volume ocupado pelo solo ou rocha

32 % 17 %

Exemplos de formações geológicas com porosidades diferentes

32 % 17 %

Nas formações geológicas, os espaços vazios 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

Porosidade vs. Permeabilidade

Permeabilidade de diferentes formações geológicasPermeabilidade de diferentes formações geológicas

AREIAS LIMPAS - Formações muito porosas e permeáveis se os seusfporos forem grandes e bem interconectados.

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

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

Valores de porosidade e permeabilidadeValores de porosidade e permeabilidade

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

Cascalheira 30 > 1000

Areia 35 10 a 5Areia 35 10 a 5

Argila 45 < 0.001

AQUÍFERO

1. formação geológica que armazena e permitea circulação subterrânea da águaa circulação subterrânea da água

2. de onde é possível extrair a mesma2. de onde é possível extrair a mesma

3. durante um determinado período de tempo

4. de forma economicamente viável e semimpactos ambientais negativosimpactos ambientais negativos

ÕTOALHA AQUÍFERA

EXPRESSÕES A EVITARQ

LENÇOL FREÁTICO LENÇOL DE ÁGUA

Tipos de Aquíferos (cont.)Se as formações geológicas não são aquíferas então podem ser Se as formações geológicas não são aquíferas então podem ser definidas como:

AQUITARDO – Formação geológica que podearmazenar água mas que a transmite lentamentenão sendo rentável o seu aproveitamento a partirde poços e/ou furos de captação.

AQUICLUDO - Formação geológica que podearmazenar água mas não a transmite (a águanão circula).

AQUÍFUGO - Formação geológica impermeávelQque não armazena nem transmite água.

Tipos de Aquíferos (cont.)

No furo 1 a água sobe

acima do tectoacima do tecto

do aquífero.

A altura a que a água

b h í lsobe chama-se nível

piezométrico e o furo é

t iartesiano.

S á ti i fí iSe a água atingir a superfície

do terreno sob a forma de repuxo

tã f t i é t

Principais tipos de aquíferos

então o furo artesiano é repuxante.

Aquíferos em diferentes formações

Tipos de aquíferosp q

Porosos - a água circula através de poros.

As formações geológicas podem ser detríticas (ex. areiaslimpas), por vezes consolidadas por um cimento (ex. arenitos,conglomerados, etc.)conglomerados, etc.)

Fracturados e/ou fissurados - a água circula através def t fifracturas ou pequenas fissuras.

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

Cársicos - a água circula em condutas que resultaram doalargamento de diaclases por dissolução. As formações são os

ádiversos tipos de calcários.

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 ondea circulação é feita através dos poros e uma zona inferior derocha 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 águaatravés de fissuras da própria rocha e de condutas.

Classificação hidrogeológica das rochasç g g

1) ROCHAS PERMEÁVEIS EM PEQUENOJAZIDA e CIRCULAÇÃO das águas subterrâneas podemos classificar as

1) ROCHAS PERMEÁVEIS EM PEQUENO

2) ROCHAS PERMEÁVEIS EM GRANDEpodemos classificar as rochas

(no sentido geológico do

)

2ARochas mediamente permeáveistermo) Rochas mediamente permeáveis

2B Rochas fortemente permeáveisRochas fortemente permeáveis

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

Os poros nestas rochas são constituídos pelosvazios existentes entre os seus elementos

constituintes

Rochas permeáveis

constituintes.

A porosidade, a permeabilidade, e o rendimentoespecífico são função do tamanho das partículasem pequeno específico são função do tamanho das partículas

e da sua homogeneidade.

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

Rochas medianamente permeáveis (cont.)

As amostras de rochas plutónicas emetamórficas sãs apresentam umaporosidade total quase sempre inferiorporosidade total quase sempre inferiora 1%.

A) Rochas í

Os poros existentes neste tipo de rochassão muito pequenos e em geral não

comunicam entre siígneas plutónicas e das rochas

comunicam entre si.

das rochas metamórficas Daqui resultam permeabilidades tão

baixas que na maioria das rochas se

consideram praticamente nulasconsideram praticamente nulas.

São as fracturas e zonas as zonasde alteração que conduzem aode alteração que conduzem aodesenvolvimento de porosidades epermeabilidades apreciáveis.

Desfavoráveis FavoráveisTamanho das aberturas

Espaçamento entre fracturasEspaçamento entre fracturas

Interconecção

CIRCULAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Desfavoráveis FavoráveisOrientaçãoOrientação

Os furos interceptam poucas fracturas

Os furos interceptam mais fracturas

Cobertura de solo

Condição sem recarga Condição de maior de recargaç g

CIRCULAÇÃO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Rochas fortemente permeáveis (rochas calcárias)

O rápido alargamentoO rápido alargamentodas diaclases e juntas deestratificação, pordissolução, transforma-dissolução, transformase numa ampla rede decondutas.

ALTO rendimento específico e

permeabilidadepermeabilidade

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

Circulação das águas subterrâneas nos maciços Circulação das águas subterrâneas nos maciços calcários. Sumidoro, exsurgência e cifão

Retirado de INAG: www.inag.pt/snirh

Quais as litologias d i t t itó idominantes no território

nacional?

Unidades morfoestruturais da Península Ibérica

12234

1 – Bacias; 2- Bordaduras e cadeias moderadamente dobradas3 - Cadeias alpinas; 4 – Soco hercínico

Zonas Paleogeográficas e Tectónicas do Maciço Hespérico

ZCZOAL

ZCI

ZOM

ZSP Existem diferenças nos limites consoante os autores!consoante os autores!

Correlação entre unidades hercínicas da Europa ocidentalda Europa ocidental

Problemas iguais em regiões geograficamenteregiões geograficamente

distantes !!!

Considerações gerais sobre a hid l i d P t l ti t lhidrogeologia de Portugal continental

3 grandes nidades

1. Maciço Hespérico (Paleozóico)2. Orlas Mesozóicas3 B i T iá i d T j d unidades

geológicas3. Bacias Terciárias do Tejo e do

Sado

O comportamento hidrogeológicodestas três unidades depende do tipo de

ãsolo de alteração e do grau defracturação das formações geológicas.

A diversidade de rochas existentesGrandes unidades hidrogeológicas de

Portugal continental

nestas três unidades produz, poralteração das suas camadas maissuperficiais, diferentes tipos de solo.

MACIÇO HESPÉRICO

Granitos e Xistos

Solos com elevada quantidade de Solos com elevada quantidade de elementos grosseiros:

boas condições de infiltração

Solos argilosos:

não são favoráveis à infiltração

Serra da Freita – Xistos e granitos

Maciço Hespérico (Paleozóico)(Paleozóico)

A circulação de águas subterrâneas éç gmais favorável nas zonas de alteraçãoe nas zonas intensamente fracturadas

Critério de Alcalinidade vsPermeabilidade

Quanto mais básica for a rocha eruptivaQuanto mais básica for a rocha eruptivamais baixa será a permeabilidade:

devido à mais fácil formação de produtosç pargilosos ao longo das fracturas.

Acidentes de captação natural

Existência de contactos entre rochas com propriedades

Acidentes tectónicos rochas com propriedades

hidrológicas diversas importantes

Falhas Aplíticos

Filões Aplíticos

Pegmatíticos

QuartzososQuartzosos

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

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 tealteráveis) – efeito barragem

Comportamento dos acidentes

tectónicosBrecha de falha - colector

Falhas / “ i ” il c/ “caixa” argilosa –

retenção ou separação de águas

Meteorização das rochas graníticas

As rochas graníticas, por acçãodos agentes meteóricosdos agentes meteóricostransformam-se em saibrosgraníticos, mais ou menosincoerentes

Saibro graníticoDestruição 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

Rochas do Complexo Xisto-Grauváquico

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

Furo de captaçãoA A

circulação

tem lugar

- Diaclases

- Planos de xistosidade

(1) (2)

ao longo

Estas rochas originam, porlt ã l il(1) (2)

(1) – Diaclases/fracturas mais aquíferas

alteração, solos argilosos,pouco permeáveis, e dãoensejo à formação deenchimentos argilosos ao

(2) - Diaclases/fracturas c/ tendência para fecharenchimentos argilosos aolongo das fendas, sobretudo,nas zonas mais superficiais.

Escoamento superficial muito intenso.

ORLAS MESOCENOZÓICAS E

BACIAS TERCIÁRIAS

Dada a natureza das rochasexistentes, os solos acabam por serareno-argilososareno argilosos

Manchas muito grandes de terrenoscalcários: a carsificação podecalcários: a carsificação podeoriginar condições de infiltração muitoboasboas.

Serra de Montejunto - rochas calcárias

Enquadramento Geográfico

Tabelas Estratigráficas generalizadas da Bacia Lusitânica ou LusitanianaBacia Lusitânica ou Lusitaniana

in: http://www.dgge.pt/dpep/pt/petroleum_pt.htm

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)

Foto c/ sifão - calcários

Orlas Meso-Cenozóicas (cont.)

Sé iA circulaçãodas águas Níveis calcários – muito permeáveis;

Séries gresosas

gsubterrâneasé regida pelasdiferenças de

forte infiltração.

calcárias

argilosaspermeabilidade de camadasadjacentes

Níveis gresosos – menospermeáveis; zonas de infiltraçãosecundárias (a água circula maissecundárias (a água circula maislentamente.

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

Iões tais como o Na+, Ca2+, Mg2+ e o K+ encontram-se

por vezes debilmente retidos na estrutura silicatada.

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

Formação de substâncias insolúveis, de modo geral minerais

Rochas ígneas

e

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

e

ataque dos silicatos

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

Orla Ocidental Portuguesa

Litologia estado de alteração e de fracturaçãoLitologia, estado de alteração e de fracturaçãocondicionam a circulação das águas subterrâneas

As águas relacionadas com rochas granitóides sãoem geral pouco mineralizadas,em geral pouco mineralizadas,

D i HCO N + / C 2+Domina o HCO3- e o Na+ e/ou Ca2+.Interacção

água-Existem quantidades importantes de sílica (entre 20e 100 ppm), resíduo da hidrólise dos silicatos,dando origem à formação de minerais argilosos

ggranito

dando origem à formação de minerais argilosos.

Só uma percentagem muito reduzida da sílicaSó uma percentagem muito reduzida da sílicaprovem da dissolução do quartzo.

2Si3O8AlNa + 9H2O + 2H+ + 2HCO3- = Si2O5Al2(OH)4 + 2Na+ + 2HCO3

- + 4SiO4H4

Contaminação das águas subterrâneas

Apesar do solo e da zona nãosaturada apresentarem excelentesmecanismos de filtragem

existem substâncias e gasesdissolvidos que dificilmentedeixarão a água subterrâneamecanismos de filtragem

podendo reter inúmeras partículas e

deixarão a água subterrânea

podendo ser responsáveisl l i ãbactérias patogénicas pela sua poluição.

Factores condicionantes da deterioração da qualidade das águas subterrâneas.

Contaminação das águas subterrâneas (cont.)

- o sistema hidrológico,

Para a planificaçãoe controlo dapoluição, é preciso

h b

- os contaminantes locais possíveis,

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

Em alguns sistemas aquíferos,N ti l d i tdada a lenta circulação das águas

de infiltração ao longo deformações geológicas com um

á l d d d

No caso particular de sistemasaquíferos associados aformações carbonatadas, estasapresentam se em geralnotável poder depurador, os

problemas de contaminação são,

consideravelmente, retardados.

apresentam-se, em geral,carsificadas e por isso estesaquíferos são muito vulneráveisà poluiçãoà poluição.

Contaminação das águas subterrâneas (cont.)

Alguns dos possíveis

- inorgânicos: Cl, SO4, NO3, Na, Ca, K, etc. (comunsna maioria dos fertilizantes agrícolas vulgarmenteutilizados no nosso País).Alguns dos possíveis

tipos de contaminantesque podemos encontrarsão (Custódio & Llamas

utilizados no nosso País).- orgânicos degradáveis (fossas sépticas, excreçõesde 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.

Protecção dos Protecção dos aquíferos

A potencial vulnerabilidade daspáguas minerais naturais e daságuas de nascente, aliada àsua raridade e, sobretudo, àsua utilização humanaexplicam o regime deprotecção que lhes é aplicável(DL 90/90), o qual, pela suaimperatividade, rigor doregime de restrições edi ã d á b iddimensão das áreas abrangidasnão tem paralelo nos demaisrecursos geológicos.

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

Protecção dos aquíferos

Desde há longa data que emmuitos países da Europa existemperímetros de protecção para aperímetros de protecção para asalvaguarda de aquíferos ecaptação de água de consumohhumano.

- zona imediatazonas dos

Perímetros de Protecção

- zona imediata

- zona intermédiaç

- zona alargada

Exemplo de Perímetro de protecção

Base da apresentação Prof. J.M. Marques

Á Ci tífi d G iê i d ISTÁrea Científica de Geociências do IST