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Geochemical and stable isotopic evolution of the Guarani Aquifer System in the state of São Paulo, Brazil

Sracek, Ondra ; Hirata, Ricardo

Hydrogeology journal, 2002-12, Vol.10 (6), p.643-655 [Periódico revisado por pares]

Heidelberg: Springer Nature B.V

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  • Título:
    Geochemical and stable isotopic evolution of the Guarani Aquifer System in the state of São Paulo, Brazil
  • Autor: Sracek, Ondra ; Hirata, Ricardo
  • Assuntos: Aquifers ; Brazil ; Carbonates ; Cation exchanging ; Dissolution ; Geochemistry ; Groundwater ; Groundwater flow ; Isotopes ; Sodium
  • É parte de: Hydrogeology journal, 2002-12, Vol.10 (6), p.643-655
  • Notas: ObjectType-Article-1
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  • Descrição: The purpose of this report is to explain geochemical and stable isotopes trends in the Brazilian unit of the Guarani Aquifer System (Botucatu and Piramboia aquifers) in Sao Paulo State, Brazil. Trends of dissolved species concentrations and geochemical modeling indicated a significant role of cation exchange and dissolution of carbonates in downgradient evolution of groundwater chemistry. Loss of calcium by the exchange for sodium drives dissolution of carbonates and results in Na-HCO sub(3) type of groundwater. The cation-exchange front moves downgradient at probably much slower rate compared to the velocity of groundwater flow and at present is located near to the cities of Sertaozinho and Aguas de Santa Barbara (wells PZ-34 and PZ-148, respectively) in a shallow confined area, 50-70km from the recharge zone. Part of the sodium probably enters the Guarani Aquifer System. together with chloride and sulfate from the underlying Piramboia Formation by diffusion related to the dissolution of evaporates like halite and gypsum. High concentrations of fluorine (up to 13.3mg/L) can be explained by dissolution of mineral fluoride also driven by cation exchange. However, it is unclear if the dissolution takes place directly in the Guarani Aquifer System or in the overlying basaltic Serra Geral Formation. There is depletion in delta super(2)H and delta super(18)O values in groundwater downgradient. Values of delta super(13)C(DIC) are enriched downgradient, indicating dissolution of calcite under closed system conditions. Values of delta super(13)C(DIC) in deep geothermal wells are very high (>-6.0ppt) and probably indicate isotopic exchange with carbonates with delta super(13)C about -3.0ppt. Future work should be based on evaluation of vertical fluxes and potential for penetration of contamination to the Guarani Aquifer System.Original Abstract: Cet article a pour objet d'expliquer l'evolution de la geochimie et des isotopes stables dans l'unite bresilienne du systeme aquifere du Guarani (aquiferes de Botucatu et Piramboia), dans l'Etat de Sao Paulo (Bresil). L'evolution des concentrations des especes dissoutes et la modelisation geochimique ont fait apparaitre le role notable des echanges de cations et de la dissolution des carbonates de l'amont vers l'aval des nappes. La perte de calcium par echange de cation avec le sodium pilote la dissolution des carbonates et donne naissance a des eaux souterraines a facies Na-HCO sub(3). Le front d'echange de cation se deplace vers l'aval probablement plus lentement que la vitesse d'ecoulement de l'eau souterraine et est actuellement situe a proximite des villes de Sertaozinho et de Aguas de Santa Barbara (respectivement puits PZ-34 et PZ-148), dans une zone captive proche de la surface, a 50-70km de la zone de recharge. Une partie du sodium provient probablement du systeme aquifere du Guarani, associee aux chlorures et aux sulfates de la formation Piramboia sous-jacente, par diffusion liee a la dissolution d'evaporites comme la halite et le gypse. De fortes concentrations en fluorures (jusqu'a 13,3mg/L) peuvent etre expliquees par la dissolution d'un mineral fluore egalement pilotee par l'echange de cations. Cependant, on ne sait pas bien si la dissolution intervient directement dans le systeme aquifere du Guarani ou dans la formation basaltique sus-jacente de Serra Geral. Les valeurs de delta super(2)H et delta super(18)O decroissent vers l'aval de la nappe. Les valeurs de delta super(13)C du carbone mineral dissous sont enrichies vers l'aval, indiquant qu'il se produit une dissolution de calcite en systeme ferme. Les valeurs de delta super(13)C du carbone mineral dissous dans les puits geothermaux profonds sont tres elevees (superieures a -6,0ppt) et rendent probablement compte d'echanges isotopiques avec des carbonates possedant un delta super(13)C d'environ -3,0ppt. De prochaines etudes devront s'attacher a evaluer les flux verticaux et le potentiel de penetration de contamination du systeme aquifere du Guarani.
  • Editor: Heidelberg: Springer Nature B.V
  • Idioma: Inglês
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