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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.44.2020.tde-13022020-113314
Document
Author
Full name
Daphne Silva Pino
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Bertolo, Reginaldo Antonio (President)
Albuquerque Filho, Jose Luiz
Júnior, Gerson Cardoso da Silva
Cunha, Rodrigo César de Araújo
Neves, Mirna Aparecida
Wahnfried, Ingo Daniel
Title in Portuguese
Aplicação do método Discrete Fracture Network para definição do modelo conceitual hidrogeológico do aquí­fero fraturado da região de Jurubatuba, São Paulo
Keywords in Portuguese
Aquífero fraturado
DFN
Fraturas
Hidráulica
Jurubatuba
Abstract in Portuguese
Este trabalho consistiu em uma investigação de detalhe em um aquífero cristalino fraturado, com manto inconsolidado sobreposto a rochas cristalinas sãs do Complexo Embu com o objetivo de conhecer o arcabouço estrutural e hidráulico para investigação de uma área contaminada por solventes organoclorados na região do Canal Jurubatuba, São Paulo. Destaca-se que pela primeira vez foi aplicado com sucesso o método Discrete Fracture Network (DFN) em uma região tropical, envolvendo minuciosa coleta de informações estruturais em testemunhos de sondagem e perfilagens geofísicas, além da instrumentação empregada para a medição de transmissividade e cargas hidráulicas. Foi perfurado um poço com cerca de 60m de profundidade, com recuperação contínua de testemunhos, cuja descrição foi feita em campo. Foram realizadas perfilagens geofísicas: calibre, gama natural, imageamentos acústico, óptico, de temperatura (tipo ALS, trazido pela primeira vez ao Brasil), além de ensaios hidráulicos com sistemas de obturadores de pressão. Uma membrana flexível de poliuretano foi instalada no furo aberto para evitar contaminação cruzada, sendo retirada apenas no momento da instalação do sistema de monitoramento multinível. Foi instalado um sistema tipo Westbay, com 15 zonas de monitoramento, o primeiro deste tipo a ser instalado no Brasil. Em outra perfuração, foi instalado um sistema tipo CMT, com 7 zonas de monitoramento. Adicionalmente, em três poços preexistentes foram coletados dados estruturais em perfilagens acústica e de calibre, além de ensaios hidráulicos. Afloramentos próximos à sondagem realizada foram estudados para uma melhor compreensão das estruturas da área. Observou-se que materiais geológicos anteriormente considerados em contato abrupto na verdade apresentam contatos graduais, com importante alternância de materiais de distintas competências e porosidades duplas. Além disso, constatou-se a ocorrência de fluxo predominantemente descendente entre as camadas, e a perfilagem de temperatura e ensaios com obturadores indicaram continuidade de características hidráulicas entre diferentes materiais. A importância do fluxo descendente é suplantada pelo fluxo horizontal no intervalo de 9.5 a 14.6m, conforme sugerido pelas assinaturas isotópicas de oxigênio e deutério fortemente empobrecidas. Os trechos com transmissividade mais elevada estão relacionados ao gnaisse fino com as famílias de fraturas A (sub-horizontal) e B (N064/27, mergulho para SE), ou à intercalação de gnaisse fino, pegmatito e gnaisse bandado e combinação das famílias A e B, indicando que o fluxo não é necessariamente função de uma única orientação de estruturas, mas que seu potencial pode ser aumentado diante da associação de mais de uma família de fraturas. Algumas das famílias de fraturas aqui identificadas foram ainda relacionadas a estruturas descritas em trabalhos regionais.
Title in English
Application of the Discrete Fracture Network method to define the hydrogeological conceptual model of the fractured aquifer in the Jurubatuba region, Sao Paulo, Brazil
Keywords in English
DFN
Fractured aquifer
Fractures
Hydraulics
Jurubatuba
Abstract in English
This work consisted of a detailed investigation of a fractured crystalline aquifer, with an unconsolidated overburden with a crystalline bedrock from the Embu Complex. The objective was knowing the structural and hydraulic framework for investigating an area contaminated by organochlorine solvents in the Jurubatuba Channel region, in Sao Paulo, Brazil. It is noteworthy that for the first time the Discrete Fracture Network (DFN) method was successfully applied in a tropical region, with detailed data from rock core and geophysical profiling, in addition to the instrumentation used for the measurement of transmissivity and hydraulic loads. . A borehole about 60m deep was drilled, with continuous rock core recovery, described in the field. Geophysical profiling was performed: caliper, natural gamma, acoustic and optical televiewer, temperature (ALS type, brought to Brazil for the first time), as well as hydraulic tests with packer systems. A flexible polyurethane membrane was installed in the open borehole in order to prevent cross-contamination, being removed only for installing the multilevel monitoring system. A Westbay system with 15 monitoring zones was installed, the first of its kind to be installed in Brazil. In another drilling, a CMT type system with 7 monitoring zones was installed. Additionally, in three pre-existing wells, structural data was collected in caliper and acoustic profiles, as well as in hydraulic tests. Outcrops near the boreholes were studied to better understand the fracture framework of the area. It was observed that geological materials previously considered in abrupt contact actually have gradual contacts, with important alternation of materials of different competences and double porosities. In addition, a predominantly downward flow between layers was found, and temperature profiling and packer tests indicated continuity of hydraulic characteristics between different materials. The importance of downward flow is supplanted by horizontal flow from 9.5 to 14.6m, as suggested by strongly depleted oxygen and deuterium isotopic signatures. The portions with higher transmissivities are related to fine gneiss with the fracture sets A (subhorizontal) and B (N064/27, dipping to SE), or the intercalation of fine gneiss, pegmatite and banded gneiss and combination of families A and B, indicating that the flow is not necessarily a function of a single fracture orientation, rather its potential can actually be increased by combining more than one fracture family. Finally, some of the fracture families identified here were also related to structures described in regional works.
 
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Release Date
2022-02-12
Publishing Date
2020-02-14
 
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