Modelo conceitual das águas termais da região da Chapada dos Veadeiros (GO) : Estudos estruturais, hidroquímicos e isotópicos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Geociências, Programa de Pós-Graduação em Geociências Aplicadas, 2020.O sistema geotérmico da Chapada dos Veadeiros é amagmático e controlado por falhas regionais de idade estateriana, e inclui fontes hipotermais a hipertermais. Este estudo tem como objetivo desenvolver um modelo conceitual do fluxo do sistema, a partir de dados hidroquímicos , estruturais e isotópicos. Os métodos consistiram em analisar dados estruturais, valores dos isótopos 14C, 18O, deutério e trítio, além dos atributos hidroquímicos. De acordo com as estatísticas estruturais, há três direções principais de fraturas: lineamentos N60-70E, lineamentos N40W e N30E, além de estruturas regionais associadas aos sistemas das falhas São Joaquim e Serra dos Cristais e suas zonas de danos. Os dados de composição química da água indicam que as águas subterrâneas interagem com diferentes tipos de rochas: o Grupo 1 está associado ao quartzito (baixa mineralização total e pH ácido), Grupo 2 relacionado a quartzito e ao conglomerado rico em cimento de carbonato (sólidos dissolvidos totais em torno de 40 mg/L e pH próximo a 6,0) e Grupo 3 com águas que interagem com calcifilitos e lentes de mármore (pH superior a 7,0 e TDS na ordem de 120 mg/L). Os dados de geotermômetros indicam a presença de fraturas abertas até 1 km de profundidade, de forma a se explicar a existência das águas subterrâneas mais quentes da região. A composição química da água corrobora com os dados do geotermômetro, mostrando valores crescentes de pH e conteúdo de TDS à medida em que se aumenta a distância entre as áreas de recarga e descarga. As temperaturas das águas obtidas em fontes termais são controladas pela distância das áreas de recarga, profundidade de circulação e misturas de água quente com infiltração local de água fria. As profundidades de circulação da água obtidas neste estudo sugerem que o aquífero é controlado pelas falhas profundas do rift estateriano Araí, posteriormente invertido durante a Orogênese Brasiliana (Neoproterozoica), e reativada por processos neotectônicos (depois do Cretáceo). Para cada grupo de água foi escolhida uma amostra de nascente característica para a análise isotópica, além de uma amostra de poço tubular profundo. Para a análise isotópica de radiocarbono, foram aplicados diferentes modelos de correção a fim de se determinar o valor mais adequado para a idade das amostras. Os dados de trítio indicam que as amostras de nascente MV2 e TOC1 dos grupos 2 e 3, respectivamente, são originárias do fluxo regional, sem mistura entre os reservatórios. Para a amostra de poço tubular profundo e do grupo 1 (nascente), os valores de 0,9 e 0,64 unidades de trítio indicam mistura de fluxo regional e local. A amostra TOC1, referente ao grupo 3, apresentou idade de 9.270 anos AP. O modelo de correção mais coerente aplicado foi da IAEA, resultando em idade de 7.877 AP. A amostra MV2, referente ao grupo 2, apresentou idade de 2.280 AP, sendo que o modelo de correção mais coerente aplicado foi o de Pearson, com idade de 2.281 anos AP. A amostra SJ1, de poço tubular profundo, apresentou idade de 1.470 anos AP, que após correção redundou em idade de 1.352 anos AP. Os sinais dos isótopos estáveis de deutério e de oxigênio 18 confirmam que houve longo tempo de interação água- rocha. A combinação dos dados isotópicos e hidroquímicos confirmam a hipótese de regime de fluxo hidrogeológico regional para explicar o hidrotermalismo da região estudada.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)The geothermal system of Chapada dos Veadeiros is amagmatic and controlled by regional faults of sthaterian age, and includes hypothermal to hyperthermal sources. The present study aims to develop a conceptual model of the system flow, based on hydrochemical, structural and isotopic data. The methodology consists of analyzing structural data, values of 14C, 18O isotopes, deuterium and tritium, in addition to the hydrochemical attributes. According to structural statistics, there are three main fracture directions: N60-70E lines, N40W and N30E lines, in addition to regional structures associated with the São Joaquim and Serra dos Cristais fault systems and their damage zones. The chemical composition data of the water indicates that groundwater interacts with different types of rocks: Group 1 is associated with quartzite (low total mineralization and acidic pH), Group 2 related to quartzite and the conglomerate rich in carbonate cement (solids total dissolved around 40 mg / L and pH close to 6.0) and Group 3 with waters that interact with calcifilites and marble lenses (pH above 7.0 and TDS in the order of 120 mg / L). Geothermometer data indicate the presence of open fractures up to 1 km deep, in order to explain the existence of the region's warmest groundwater. The chemical composition of the water corroborates with the data from the geothermometer, showing increasing pH values and TDS content as the distance between the recharge and discharge areas increases. Water temperatures obtained from hot springs are controlled by the distance from the recharge areas, depth of circulation and mixtures of hot water with local infiltration of cold water. The water circulation depths obtained in this study suggest that the aquifer is controlled by the deep faults of the Araí sthaterian rift, later inverted in the Brasiliano Orogeny (Neoproterozoic), and reactivated by neotectonic processes (after the Cretaceous). For each water group, a characteristic sample was chosen for the isotopic analysis, in addition to a sample of deep tubular well. For the isotopic analysis of radiocarbon, different correction models were applied in order to determine the most appropriate value for the age of the samples. Tritium data indicate that samples MV2 and TOC1 from groups 2 and 3, respectively, originate from the regional flow, without mixing between the reservoirs. For the sample SJ1 (deep tubular well) and CH3 (spring), the values of 0.9 and 0.64 tritium units indicate a mixture of regional and local flow. The TOC1 sample, referring to group 3, was 9,270 BP. The most consistent correction model applied was the IAEA, resulting in an age of 7,877 BP. The MV2 sample, referring to group 2, presented an age of 2,280 BP, and the most coherent correction model applied was Pearson's, with an age of 2,281 BP. The sample SJ1, of deep tubular well, was 1,470 BP, which after correction resulted in an age of 1,352 BP. The values of deuterium and oxygen confirm that there was a long time of water-rock interaction. The combination of isotopic and hydrochemical data confirms the hypothesis of a regional hydrogeological flow regime to explain the hydrothermalism of the studied region