DEGEO - Departamento de Geologia
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Item Karst hydrogeological controls and anthropic effects in an urban lake.(2021) Alves, Michele Aparecida Gomes; Galvão, Paulo Henrique Ferreira; Aranha, Paulo Roberto AntunesReduction in volume of surface water bodies can sometimes be associated with hydraulic connections to groundwater aquifers. This is often the case in karstic aquifers that are used for water supply. This paper analyzed possible karst hydrogeological controls and anthropic effects in the depletion of a 1 km2 lake in the municipality of Sete Lagoas, Minas Gerais, Brazil. Several techniques were used for the analyses: long-term pumping test coupled with stable isotopic samplings ( 18O and 2 H) to analyze for hydraulic connections and estimation of groundwater-lake water mixture proportion; geophysical surveys (electrical resistivity image, and vertical electrical sounding) for mapping subsurface discontinuities; potentiometric maps (static and dynamic levels) and urban-industrial expansion of well pumping rates; climatological water budget from 1961 to 2019 for climate variation analyzes; and a 3D-karst hydrogeological modeling. Results show climatic variation combined with urban-industrial expansion increases the demand for water in the region and directly impacts local potentiometric surfaces, and hence the lake water level. Geophysical surveys indicate that lake is karstically structured and identified preferential flowpaths for water infiltration and mixing. The pumping test shows a drawdown stabilization, from a transient-flow regime to a steady-state, indicating a hydraulic connection with a water source that isotopically is more evaporated (common in surface water), which contributes 13% to the mixture.Item Caracterização de suscetibilidade ao colapso por análise estrutural e geofísica em área cárstica no município de Sete Lagoas - MG.(2020) Oliveira, Débora Vasconcelos de; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Aranha, Paulo Roberto AntunesProblemas geotécnicos, como colapsos, são comuns em ambientes cársticos e na cidade de Sete Lagoas (MG) inúmeros casos foram registrados nos últimos anos. Em consequência, estudos têm sido desenvolvidos com o intuito de delimitar áreas de maior suscetibilidade a este fenômeno, que está geralmente vinculado a presença de condutos ou cavidades subterrâneas, de desenvolvimento controlado pela estrutural. Entre os diversos métodos de caracterização de cavidades, um dos mais eficazes é a geofísica de superfície, em especial a eletrorresistividade, com a técnica de caminhamento. Uma técnica alternativa, menos conhecida, mas tida como eficiente para a detecção de direções de fraturas subverticais, é a aquisição elétrica azimutal, que consiste em rotacionar algum arranjo (e.g. Wenner, Dipolo Equatorial, Quadrático) em torno de um ponto. O objetivo principal deste trabalho foi definir a suscetibilidade ao colapso de uma área adjacente a uma lagoa no município de Sete Lagoas/MG por análise estrutural e eletrorresistividade. Objetivou-se, secundariamente, averiguar a eficácia da técnica de aquisição azimutal na detecção de fraturas verticais. Foram traçados lineamentos estruturais em imagens de sensores remotos, além de medidas em campo as atitudes do acamamento e das fraturas. O levantamento geofísico consistiu de linhas de caminhamento elétrico com arranjo dipolo-dipolo e de levantamentos azimutais com diversos arranjos e espaçamentos interletrodos. Foi possível identificar um antiforme vazado na área e uma cavidade ampla e rasa, conectada à lagoa. Além de fraturas paralelas ao acamamento, foram reconhecidas quatro famílias de fraturas subverticais, N20E (F1), E-W (F2), N50-70E (F3) e N30-50W (F4). A família F2 é a mais frequente e a F4 mais aberta, classificada como cavernosa. Com estas informações concluiu-se que o terreno estudado apresenta alta suscetibilidade ao colapso. A técnica azimutal se apresentou útil como complemento para identificar fraturas subverticais, uma vez que os resultados obtidos foram coerentes com os dados estruturais.Item A comparative evaluation of vertical fractures using different azimuthal electrical resistivity survey arrays.(2019) Moreira, Simone Aparecida Simim; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Aranha, Paulo Roberto AntunesThe identification of geological discontinuities such as fractures and faults is fundamental to geotechnical and hydrogeological characterization of rock masses. It is difficult to characterize these discontinuities, even by means of drill cores. Electrical resistivity has been historically employed as an alternative tool for the characterization of discontinuities, and new equipment for data acquisition and modern interpretation techniques have increased this possibility. However, when the characterization of vertical discontinuities is to be carried out in small areas, such as urban zones or for engineering works, traditional surveying may be impracticable, because it requires larger areas for proper acquisition. In these situations, azimuthal electrical resistivity surveying can be a good option, thanks to faster data acquisition and the possibility of reaching greater depths of investigation. There are several types of azimuthal arrays, but comparative analyses of their efficiency are still scarce. The objective of this study is to compare the applicability of several types of azimuthal resistivity surveys to identify vertical discontinuities in rock masses. The study was carried out in the laboratory using a scale model (tank), where boundary conditions could be well‐defined. We tried to replicate the natural conditions of a karstic area in Brazil, known to have hydrogeological and geotechnical problems associated with subvertical discontinuities. The simulations involved a limestone rock mass crosscut by a set of discontinuities with varied apertures. The selected arrays (square, equatorial dipole–dipole, Wenner and Schlumberger) encompassed varied inter‐electrode spacings and three different thicknesses of a saturated isotropic overburden, so as to represent field conditions. The azimuthal resistivity surveys, especially the Wenner array, proved to be promising in order to detect vertical discontinuities. The non‐collinear arrays are preferable when it comes to discerning the depth of investigation (square) and detecting electric anisotropy (equatorial dipole–dipole), despite small azimuthal distortions that were observed in relation to the strike of the discontinuities.Item Study of flow in vadose zone from electrical resistivity surveys.(2008) Morais, Fernando de; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Aranha, Paulo Roberto AntunesEntre os métodos indiretos aplicados ao monitoramento ambiental, a eletrorresistividade tem desempenhado um papel importante no entendimento do fluxo de água na zona não saturada dos solos e, consequentemente, na recarga dos aquíferos. Neste trabalho, pretende-se avaliar a influência de algumas propriedades pedo-geomorfológicas na infiltração e percolação de água pelos horizontes superficiais dos solos por meio de seções de eletrorresistividade multitemporais. Os experimentos foram efetuados em duas áreas com características pedo-geomorfológicas distintas em região com rochas do embasamento cristalino do sudeste do Brasil. A primeira á situada numa encosta com formas côncavas em planta e em perfil (cabeceira de drenagem anfiteátrica), com predomínio de argissolos. A segunda área se situa numa encosta com forma convexa em planta e em perfil, com predomínio de latossolos. Os resultados provam a eficiência da eletrorresitividade para identificar percolação em solos tropicais, mesmo quando há diferenças sutis das propriedades hidráulicas. Foi também possível confirmar que a percolação é mais rápida na encosta com forma convexa do que na encosta com forma côncava.