Modelagem hidrogeoquímica do sistema aquífero pelito-carbonáticoexistente no CNPMS da Embrapa Sete Lagoas/MG Brasil

This dissertation is one of the byproducts of the technical cooperation agreement signed in January 2008 between the CNPMS, the DESA and COPASA. Aimed at characterizing and modeling the behavior hydrogeochemical groundwater aquifer system pelitic-carbonateexisting in the area comprising the CNPMS, located in the city of Sete Lagoas, Minas Gerais - Brazil, seeking to understand the natural processes resulting from water-rock interaction. We collected 600 soil samples, of which 17 were mineralogically characterized by X-raydiffraction In addition, 359 was collected groundwater samples, between the months of November 2010 and October 2011, 30 monitoring points, including 26 of them drain water Porous Aquifer Coverage and 4 capture water in the fissure-Karstic Aquifer . From the results of physical-chemical analysis of groundwater samples, and median temporal behavior of the main parameters was analyzed. Furthermore, it was calculated, using theprogram PHREEQC, the saturation index of major minerals occurring in the aquifer system studied. At another point, these same samples were classified according to type hydrochemical through a cluster analysis, from which defined three hydrochemical zoning, which are directly associated with the movement and transit time of groundwater in theaquifer system. A conceptual hydrogeochemical model was developed in order to characterize the geochemical and hydrochemical environments and thus describe the process of evolution of groundwater in the aquifer system. This model were asked the following interpretations.In the vadose zone, the performance of the combined process of evaporation and dissolution of minerals iron and aluminium provides a "evapoconcentration" these elements in the water, making it saturated goethite, hematite and gibbsite. Upon reaching the water table, groundwater is supersaturated in goethite, hematite and gibbsite, with a potential to precipitation of these minerals, both in the dry and in the wetseason. Moreover, reaches the groundwater unsaturated quartz, throughout the year. Regarding the k-mica product and its modification, kaolinite, they become susceptible to dissolution when the aquifer is achieved by pulses significant recharge of rainwater. For calcite, the waters of the upper aquifer Coverage unsaturated always showed up, due to not being in direct contact with the limestone. At the base of Porous Aquifer Coverage, which is in contact with saprolite, it appears that after significant episodes of rain, groundwater becomes present with the potential for solubilization k-mica, kaolinite and silica available to groundwater which becomes supersaturated in quartz. The silica content found in them is the change of silicate minerals, including kaolinite is the most stable, according to the diagrams of stability of aluminosilicates. The basal contact of the Aquifer Overlay the top of the limestone reactionenhances the dissolution of calcite in the rainy season, which, however, come to be supersaturated with respect to this mineral in the dry season.Groundwater percolates to the aquifer karst-fissure reaches the state of supersaturation in calcite, due to the direct and prolonged contact (enough) with limestone (carbonate). It is observed also that almost always reaches the groundwater aquifer karst already saturated inquartz, mica and kaolinite, except when it receives a significant recharge, due to significant rainfall events, making it about unsatured these minerals. Moreover, we note that there is a fall in ISGibsite waters of karst aquifer, leading to a precipitation occurs suppose this mineral oroxide / hydroxide aluminum in contact with the carbonate bedrock.

A presente dissertacao e um dos subprodutos do acordo de cooperacao tecnica celebrado, em janeiro de 2008, entre o CNPMS, o DESA e a COPASA. Teve como objetivo caracterizar e modelar o comportamento hidrogeoquimico da agua subterranea do sistema aquifero pelitocarbonatico existente na area que compreende o CNPMS, localizado no municipio de Sete Lagoas, Minas Gerais Brasil, buscando conhecer os processos naturais resultantes da interacao agua-rocha. Foram coletadas 600 amostras de solo, das quais 17 foram caracterizadas mineralogicamente por meio de difratometria de raios-X. Em complemento, foram coletadas 359 amostras de agua subterranea, entre os meses de novembro de 2010 e outubro de 2011, em 30 pontos de monitoramento, dos quais 26 deles recebem agua do Aquifero Poroso de Cobertura e 4 captam agua no Aquifero Fissural-Carstico.A partir dos resultados de analises fisico-quimicas das amostras de agua subterranea, o comportamento temporal e mediano dos principais parametros foi analisado. Alem disso, calculou-se, por meio do programa PHREEQC, os indices de saturacao dos principaisminerais que ocorrem no sistema aquifero estudado. Em outro momento, essas mesmas amostras foram classificadas quanto ao tipo hidroquimico, por meio de uma analise de cluster, a partir da qual foram definidos tres zoneamentos hidroquimicos, que estao diretamenteassociados a circulacao e tempo de transito da agua subterranea nesse sistema aquifero. Um modelo hidrogeoquimico conceitual foi desenvolvido com o intuito de caracterizar os ambientes geoquimico e hidroquimico e, assim, descrever o processo de evolucao da aguasubterranea no sistema aquifero. Desse modelo, foram feitas as seguintes interpretacoes. Na zona vadosa, a atuacao combinada do processo de evapotranspiracao e dissolucao dos minerais de ferro e aluminio proporciona uma evapoconcentracao desses elementos naagua, tornando-a saturada em goethita, hematita e gibbisita; Ao atingir a superficie freatica, a agua subterranea se encontra supersaturada em goethita, hematita e gibbisita, com um potencial a precipitacao desses minerais, tanto no periodo seco como no periodo chuvoso. Por outro lado, atinge o lencol freatico subsaturada em quartzo, ao longo de todo o ano. No que se refere a K-mica e seu produto de alteracao, a caulinita, os mesmos se tornam susceptiveis a dissolucao quando o aquifero e atingido por pulsos expressivos de recarga de agua de chuva. Para a calcita, a agua da porcao superior do Aquifero de Cobertura se mostrou sempre subsaturada, em funcao de nao estar em contato direto com a rocha calcaria. Na base do Aquifero Poroso de Cobertura, que esta em contato com o saprolito, verifica-se que apos episodios significativos de chuva, a agua subterranea passa a se apresentar com potencial a solubilizacao em K-mica e caulinita, disponibilizando silica a agua subterranea, que se torna supersaturada em quartzo. O teor de silica encontrado na mesma e decorrente da alteracao de minerais silicaticos, dos quais a caulinita e o mais estavel, de acordo com os diagramas de estabilidade dos aluminossilicatos. O contato da porcao basal do Aquifero de Cobertura com o topo da rocha calcaria potencializa a reacao de dissolucao da calcita no periodo chuvoso, no entanto, a agua subterranea chega a estar supersaturada com relacao a este mineral no periodo de estiagem. A agua subterranea que percola o aquifero fissural-carstico atinge o estado de supersaturacao em calcita, em funcao do contato direto e prolongado (o suficiente) com a rocha calcaria(carbonatica). Observa-se, ainda, que quase sempre a agua subterranea chega ao aquifero carstico ja saturada em quartzo, K-mica e caulinita, exceto quando a mesma recebe uma recarga significativa, em funcao de eventos de chuva expressivos, tornando-a subsaturadacom relacao a esses minerais. Alem disso, nota-se que ocorre uma queda no ISgibbisita na agua do aquifero carstico, levando-se a supor que ocorra uma precipitacao desse mineral ou oxido/hidroxido de aluminio no contato com o substrato rochoso carbonatico.