Structural, hydrogeological and hydrochemical characterization of aquifers in the Paraná Basin: An integrated literature review

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v10i9.18390

Keywords:

Paraná Basin; Paraná Basin, Hydrochemistry, Structural Geology; Hydrochemistry; Structural geology.

Abstract

The Paraná Basin in Brazil is of vital importance and because of a large groundwater reservoir and the high exploitation of this resource by the population a structural and hydrogeochemical knowledge is needed. Objectives: 1) Analyze studies that address the structural, hydrogeological and hydrochemical characterization of aquifers in the Paraná Basin; 2) Highlight the main techniques used in the respective studies and the scientific development arising from the use of these techniques for a better hydrochemical and structural understanding of the Paraná Basin. Methodology: Tracing lineaments from satellite image and field work are the main techniques used for structural characterization. For hydrochemical analyses, factorial methods physical-chemical analyses are used. Results: the most common chemical types of groundwater that circulate in the sedimentary and volcanic units of the Paraná Basin, which include the Pirambóia, Irati, Rio Bonito, Botucatu and Serra Geral formations are calciumbicarbonates, calcium-magnesian bicarbonates, calcium-sodium bicarbonates and sodium-sulphate-chloride bicarbonates. Sodium-sulfated waters are not found in the Serra Geral Formation, except when they come from the sedimentary units. Sodium and sulfate are not expected ions in basalt weathering, and therefore a greater understanding is needed on structural communication by means of faults that occur between the Serra Geral Aquifer System (SGAS) and the mesozoic and permian sedimentary aquifers and aquitards that contribute for unexpected ions in the SGAS. Conclusion: The Paraná Basin is a reason for interest in geological studies in Brazil because of its link to several areas of interest in geosciences, which include hydrochemistry, stratigraphy, paleontology and hydrogeology.

References

Athayde, G. B., Athayde, C. V. M & Filho, E. F. R. (2012). Compartimentação hidroestrutural e aptidões químicas do Sistema Aquífero Serra Geral no estado do Paraná. 42, 167-185.

Athayde, G. B., Athayde, C. V. M., Filho, E. F. R & Licht, O. A. B. (2014). Contribuição ao estudo de conectividade entre os Sistemas Aquíferos Serra Geral (SASG) e Guarani (SAG) no estado do Paraná. Boletim paranaense de geociências,71(1), 36-45.

Belletinni, A. S., Viero, A. P & Neto, A. C. B. (2019). Hydrochemical and contamination evolution of Rio Bonito aquifer in the Carboniferous region, Paraná Basin, Brazil. Environmental Earth Sciences, 78:642.

Bittencourt, A. V. L., Filho, E. F. R., Hindi, E. C & Filho, A. C. B. (2003). A influência dos basaltos e de misturas com águas de aquíferos sotopostos nas águas subterrâneas do sistema aquífero Serra-Geral na Bacia do rio Piquiri, Paraná-BR. Águas subterrâneas,17, 67-75.

Bongiolo, A. B. S., Soares, A. P., Bittencourt, A. V. L & Ferreira, F. J. F. (2011). Compartimentação estrutural e conectividade hidráulica dos sistemas aquíferos Serra Geral e Guarani: caracterização hidrogeoquímica na regiã central do Estado do Paraná. Revista Brasileira de Geociências, 41(2), 319-333.

Caetano-Chang, M. R & Wu, F. F. (2003). Diagênese de arenitos da Formação Pirambóia no centro-leste paulista. Geociências, 22, 33-47.

Feitosa, F. A. C., Filho, J. M., Feitosa, E. C & Demetrio, J. G. A. (2008). Hidrogeologia: Conceitos e Aplicações. (3a ed.). CPRM/UFPE.

Fernandes, A. J., Maldaner, C. H., Negri, F & Rouleau, A. (2016). Aspects of a conceptual groundwater flow modelo of the Serra Geral basalt aquifer (São Paulo, Brazil) from physical and structural geology data. Hydrogeology Journal, 24, 1199-1212.

Filho, C. V. P., Ferreira, F. J. F., Filho, E. F. R & Rostirolla, S. P. (2005). Compartimentação magnética-estrutural do sistema aquífero Serra Geral e sua conectividade com o sistema aquífero Guarani na região central do arco de Ponta Grossa (Bacia do Paraná). Revista brasileira de Geociências, 35(3), 369-381.

Filho, E. F. R., Bittencourt, A. V. L., Hindi, E. C & Bittencourt, A. (2006). Estudo sobre os tipos de águas e as condicionantes estruturais do Sistema Aquífero Guarani no extremo oeste do estado do Paraná. Águas Subterrâneas,20(2), 39-48.

Filho, E. F. R., Bittencourt, A. V. L., Hindi, E. C & Aravena, R. (2005). Caracterização hidroquímica do aquífero Guarani na porção centro-norte do estado do Paraná, Brasil. Águas Subterrâneas, 19 (1), 87-94.

Freitas, M & Roisenberg, A. (2016). Análise exploratória de dados de condutividade elétrica nas águas do sistema aquífero Serra Geral no Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Águas Subterrâneas, 31(1), 1-17.

Gastmans, D., Chuang, H. K & Hutcheon, I. (2010). Stables isotopes (2H, 18O and 13C) in groundwaters from the northwestern portion of the Guarani Aquifer System Brazil). Hydrogeology Journal, 18, 1497-1513.

Gastmans, D., Hutcheon, I., Menegário, A. A & Chang, H. K. (2016). Hydrogeochemical evolution of groundwater in a basaltic aquifer based on chemical and stable isotopic data: Case study from the Northeastern portion of Serra Geral Aquifer, São Paulo state (Brazil). Journal of hydrogeology, 535, 598-611.

Goffermann, M., Viero, A. P & Silva, E. B. (2015). Caracterização hidrogeológica e hidroquímica das águas subterrâneas da região de São Gabriel, RS. Pesquisa em geociências, 42(3), 239-261.

Hirata, R., Gesicki, A., Sracek, O., Bertolo, R., Giannini, P. C & Aravena, R. (2011). Relation between sedimentary framework and hydrogeology in the Guarani Aquifer System in São Paulo state, Brazil. Journal of South American Earth Sciences , 33, 444-456.

Holanda, W., Santos, A. C., Bertolino, L. C., Bergamaschi, S., Rodrigues, R., Costa, D. F & Jones, C. M. (2019). Paleoenvironmental, paleoclimatic and stratigraphical implications of the mineralogical content of the Irati Formation, Paraná Basin, Brazil. Journal of South American Science, 94.

Jacques, P. D., Salvador, E. D., Machado, R., Grohmann, C. H & Nummer, A. R. (2014). Application of morphometry in neotectonic studies at the eastern edge of the Paraná Basin, Santa Catarina State, Brazil. Geomorphology, 213:13-23.

Júnior, M. D. S., Santos, M. L., Salamuni, E & Stevaux, J. C. (2013). Análise morfotectônica da bacia hidrográfica do Rio Ivaí-PR, curso inferior. Revista Brasileira de Geomorfologia, 14(2), 213-220.

Lobler, C. A., Borba, W. F & Silva, J. L. S. (2015). Relação entre pluviometria e a condutividade elétrica em zona de Afloramento do Sistema Aquífero Guarani. Ciência e Natura, 37(4), 115-121.

Lobler, C. A., Borba, W. F & Silva, J. L. S. (2015). Vulnerabilidade à contaminação das águas subterrâneas do município de Nova Palma, Rio Grande do Sul, Brasil. Ambiente e água, 10(1).

Kern, M. L., Vieiro, A. P. & Machado, G. (2008). The fluoride in the groundwater of Guarani Aquifer System: the origin associated with black shales of Paraná Basin. Environmental Geology, 55(6), 1219-1233.

Ketzer, J.M., Holz, M., Morad, S & Al-Assm, I.S. (2003). Sequence stratigraphic distribution of diagenetic alterations in coal-bearings, parabolic sandstones: evidence from the Rio Bonito Formation (early Permian), southern Brazil. Sedimentology, 50, 855-877.

Ketzer, J. M., Iglesias, R., Einloft, S., Dullius, J., Ligabue, R & Lima, V. (2009). Water-rock-CO2 interactions in saline aquifers aimed for carbon dioxide storage: Experimental and numerical modeling studies of the Rio Bonito Formation (Permian), southern Brazil. Applied Geochemistry, 24, 760-767.

Kirchheim, R. E., Gastmans, D & Chang, H. K. (2019). The use of isotopes in evolving groundwater circulation models of regional continental aquifers: The case of the Guarani Aquifer System. Hidrological Processes, 33, 2266-2278.

Machado, J. L. F. Compartimentação espacial e arcabouço hidroestratigráfico do sistema aquífero Guarani no Rio Grande do Sul. Tese de doutoramento. Universidade do Vale do Rio dos Sinos, UNISINOS. São Leopoldo. 254 p. 2005.

Mancuso, M. A., Santos, C. E. (2021). Avaliação hidrogeológica quali-quantitativa do aquífero fraturado Serra Geral, localizado no noroeste do Rio Grande do Sul. Geociências (USP), 21(1), 71-88.

Marimon, M. P. C., Roisenberg, A., Suhogusoff, A. V & Viero, A. P. (2013). Hydrogeochemistry and statistical analyses applied to understand fluorite provenance in the Guarani Aquifer System, Southern Brazil. Environ Geochem Health, 35, 391-403.

Mendes, K. D. S., Silveira, R. C. C. P & Galvão, M. C. Uso de gerenciador de referências bibliográficas na seleção dos estudos primários em revisão integrativa. Texto & Contexto Enferm, 28: e20170204, 2019 ISSN 1980-265X https://doi.org/10.1590/1980-265X-TCE-2017-0204.

Meng, S & Maynard, J. B. (2001). Use of statistical analysis to formulate conceptual models of hydrogeochemical Mesozoic: water chemical data from the Botucatu aquifer in São Paulo state, Brazil. Journal of Hydrology, 250, 78-97.

Milani EJ. (2004). Comentários sobre a origem e evolução tectônica da Bacia do Paraná. In: Mantesso, N.V, Bartorelli A, Carneiro, C.D.R & Brito, N.B.B (Orgs), Geologia do continente sul-americano: evolução da obra de Fernando Flávio Marques de Almeida. São Paulo, Brasil: Beca.

Milani, E., Melo, J. H. G., Souza, P. A., Fernandes, L. F & França, A. B. (2007). Bacia do Paraná. Revista Brasileira de Geociências, 15(2), 265-287.

Mori, A. L. O., Souza, P. A. (2010). Palinologia das formações Rio Bonito e Palermo (Permiano Inferior, Bacia do Paraná) em Candiota, Rio Grande do Sul, Brasil: novos dados e implicações bioestratigráficas. Ameghiniana, 47(1), 61-78.

Reginato, P. A. R. 2009. As águas subterrâneas associadas aos aquíferos da Formação Serra Geral e sua caracterização hidroquímica. Águas Subterrâneas. Congresso Internacional de Meio Ambiente Subterrâneo.

Reginato, P. A. R., Ahlert, S & Schneider, V. E. (2013). Caracterização hidroquímica do Sistema Aquífero Serra Geral na região nordeste do Rio Grande do Sul. Águas subterrâneas, 27(1), 65-78.

Reginato, P. A. R., Strieder, A. J. (2004). Caracterização hidrogeológica e potencialidades dos aquíferos fraturados da Formação Serra Geral na região nordeste do estado do Rio Grande do Sul. Águas Subterrâneas, ln: XIII Congresso Brasileiro de Águas Subterrâneas, Cuiabá, Anais (CdRoom).

Reis, G., Mizusaki, A. M., Roisenberg, A & Rubert, R. R (2014). Formação Serra Geral (Cretáceo da Bacia do Paraná): um análogo para os reservatórios ígneo-básicos da margem continental bras. Pesquisas em Geociências, 41 (2), 155-168.

Rostirolla, S. P., Assine, M. L., Fernandes, L. A & Artur, P. C. (2000). Reativação de paleolineamentos durante a evolução da bacia do Paraná – o exemplo do alto estrutural de Quatiguá. Revista Brasileira de Geociências, 30(4), 639-648.

Scheibe, L. F & Hirata, R. C. A. (2006). O contexto tectônico dos sistemas aquíferos Guarani e Serra Geral em Santa Catarina: uma revisão. Projeto SAG-projeto para a proteção ambiental e desenvolvimento sustentável do sistema aquífero guarani, 14p.

Soares, A. P., Soares, P. C., Bettú, D. F., Holz, M. (2016). Compartimentação estrutural da bacia do Paraná: a questão dos lineamentos e sua influência na distribuição do sistema aquífero guarani. Geociências (UNESP), 26(4), 297-311.

Sordi, M. V., Salgado, A. A. R., Paisani, J. C & Pagotto, D. (2017). Controle estrutural no desenvolvimento de vales na área do rebordo da Bacia do Paraná no estado de Santa Catarina, Sul do Brasil. Revista Brasileira de Geomorfologia, 18(4), 671-687.

Sracek, O & Hirata, R. (2003). Hydrogeochemical and stable isotopic evolution of the Guarani Aquifer System in the state of São Paulo, Brazil. Hydrogeology Journal, 10, 643-655.

Strieder, A. J., Heeman, R., Reginato, P. A. R., Acauan, R. B., Amorim, V. A & Remde, M. Z. (2015). Jurassic-cretaceous deformational phases in the Paraná intracratonic basin, Southern Brazil. Solid Earth Discussions, 7, 1263-1314.

Teixeira, G & Viero, A. P. (2017). Evolução hidrogeoquímica dos aquíferos Mesozoicos da porção sul da Bacia do Paraná no Oeste do Rio Grande do Sul, Brasil. Águas subterrâneas, 31(1), 36-51.

Teixeira, G. V & Viero, A. P., Regginato, R. (2019). Caracterização estrutural das águas subterrâneas dos aquíferos juro-cretáceos do oeste do Rio Grande do Sul. Gestão de Recursos Hídricos e sustentabilidade, 11, (pp.126-134). Ponta Grossa: Editora Atena.

Teixeira, G. V., Viero, A. P., Marques, D. M., Pereira, L. A. G. R. (2021). Hydrochemical compartment, hydraulic connectivity and hydrogeochemical characterization of Serra Geral Aquifer System. Sustainable Waters Resources Management, 7(3), 7-47.

Tomasi, L. C & Roisenberg, A. (2019). Contexto Hidrogeológico e sua Relação com a Tectônica do Sistema Aquífero Serra Geral na Bacia Hidrográfica do Rio Ijuí, RS. Anuário do Instituto de Geociênias-UFRJ, 42(2), 40-49.

Turner, S., Regelous, M., Kelley S., Hawkesworth C. J. & Mantovani, M. S. M. (1994). Magmatism and continental break-up in the South Atlantic: high precision 40Ar-39Ar geochronology. Earth and Planetary Science Letters, 121, 333-348.

Downloads

Published

26/07/2021

How to Cite

TEIXEIRA, G. V. .; VIERO, A. P.; VARGAS, C. P. .; NUNES, G. D. . Structural, hydrogeological and hydrochemical characterization of aquifers in the Paraná Basin: An integrated literature review . Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 9, p. e26610918390, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i9.18390. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/18390. Acesso em: 4 dec. 2021.

Issue

Section

Exact and Earth Sciences