Abstract The Petrolina County, Pernambuco State, Brazil, presents specificities that make it unique from a hydrogeological point of view. Water resource scarcity is both a quantitative and qualitative issue. The climate is classified as semiarid, having low precipitation, along with high temperatures and evapotranspiration rates. Aquifer zones are related to low connected fractures resulting in a restricted water flow in the aquifer. The recharge is limited and the groundwater salinity is high. Stable isotope analyses of H and O were developed in groundwater samples (with different electrical conductivity) and surface water collected in a bypass channel flowing from the São Francisco River. The results were plotted in a dD ‰ versus δ18O ‰ graph along with the curves of the global and local meteoric water line. Groundwater samples showed unexpected results showing a lighter sign pattern when compared to the meteoric waters. More negative dD and δ18O values indicate an enrichment in light isotopes, which show that this process is not influenced by surface processes, where the enrichment occurs in heavy isotopes due to evaporation. The isotopic signature observed is interpreted either as resulting from the water-rock interaction, or as resulting from recharge from paleo rains. The waters are old and show restricted flow. So the water-rock contact time is extended. In the rock weathering processes, through the hydration of feldspars, there is preferential assimilation of heavy isotopes at the expense of the lighter ones that remain in the water. Analyses of the 87Sr/86Sr ratio and isotopic groundwater dating assist in the interpretations.

RESUMO Os reservatórios de águas subterrâneas com fluxos controlados simultaneamente por porosidade intergranular e planar são conhecidos popularmente como aquíferos de dupla porosidade. As pesquisas acerca destes aquíferos são importantes para o entendimento do comportamento hidráulico de reservatórios com este tipo fluxo. Os aquíferos Raizama e Diamantino são constituídos por metassedimentos deformados, de baixo grau metamórfico, distribuídos ao longo de uma faixa arqueada com direção nordeste-sudoeste e concavidade voltada para sudeste. As zonas saturadas apresentam fluxos controlados por anisotropias, com baixa permeabilidade, e o armazenamento é condicionado à porosidade planar e intergranular. Nos aquíferos de dupla porosidade pode ocorrer a predominância de um ou outro tipo de porosidade. Quando comparados a aquíferos exclusivamente fraturados, os sistemas de dupla porosidade estudados apresentam menores rebaixamentos, e maiores valores de capacidades específicas. Os parâmetros hidrodinâmicos de transmissividade e condutividade hidráulica são respectivamente, da ordem de 10-5 m2/s e 10-7 m/s para o Aquífero Raizama, e 10-6 m2/s e 10-7 m/s para o Aquífero Diamantino.

ABSTRACT Groundwater reservoirs with flow controlled simultaneously by intergranular and planar porosity are popularly known as double porosity aquifers. Research studies on these aquifers are important to understand the hydraulic behavior of reservoirs with this type of flow. The Raizama and Diamantino aquifers consist of deformed, low grade metamorphic sediments, distributed along a northeast-southwest belt with southeast concavity. Saturated zones flow is controlled by anisotropy, with low permeability, and the storage is conditioned by fracture and intergranular porosity. In double porosity aquifers the predominance of one or another type of porosity can be observed. When compared to fractured aquifers, double porosity systems present lower drawdown and higher specific capacity values. The transmissivity and hydraulic conductivity hydrodynamic parameters are respectively on the order of 10-5 m2/s and 10-7 m/s for the the Raizama Aquifer, and 10-6 m2/s and 10-7 m/s for the Diamantino Aquifer.

A condutividade hidráulica (K) em meios não saturados é um parâmetro essencial para modelar fluxos de água e solutos no subsolo. Os valores de K são também importantes para estimar o potencial dos aquíferos e otimizar a gestão de recursos hídricos. Tais valores geralmente não estão disponíveis e diferentes técnicas são aplicadas para obtê-los. O objetivo deste estudo foi estimar valores de K em meios porosos não saturados na região do Distrito Federal (DF). Foram realizados testes de infiltração em diferentes tipos de solo, utilizando o método open-end-hole, e ensaios de permeabilidade, em poços rasos com profundidades específicas, como descritos por Heitfeld (1979). Em tais estimativas a estrutura dos solos foi considerada. Valores de K também foram estimados por meio de funções de pedotransferência (PTFs). A textura dos solos foi determinada em laboratório e usada como parâmetro de entrada para o cálculo das PTFs. Os resultados do método open-end-hole e dos ensaios de permeabilidade foram comparados com aqueles obtidos pelas PTFs. Valores de K de diferentes sistemas aquíferos rasos encontrados no DF variaram de 10-8 ms-1 a 10-6ms-1. Os Latossolos apresentaram altos valores de K, enquanto que nos Cambissolos foram encontrados baixos valores. Uma tendência decrescente de condutividade foi observada com o aumento da profundidade, devido ao incremento de argila dos solos. As variações dos valores de K indicaram a heterogeneidade dos aquíferos porosos devido, principalmente, a diferença das características estruturais e texturais dos solos.

Hydraulic conductivity (K) in unsaturated soil is a key input parameter for modeling subsurface water and solute movements. K-values are also important to better define the potential of aquifers and to optimize water resources management activities. Since K-values are usually not readily available, different techniques are applied to estimate them. This study aimed to estimate unsaturated K-values from porous aquifers found in the Federal District of Brazil. Infiltration tests were conducted in different soil types using the open-end-hole approach and the permeability test using shallow boreholes with specific depths, as reported by Heitfeld in 1979. Soil structure was taken into consideration in such estimations. In order to consider important soil properties such as soil texture and bulk density, K-values were also estimated by means of pedotransfer functions (PTFs). Soil texture was determined in the laboratory and used as input parameter for PTFs. Results from open-end-hole method and permeability test compared to those obtained from pedotransfer functions. K-values from four different shallow porous aquifers systems encountered in the Federal District varied from 10-8 ms-1 to 10-6ms-1. Highest K-values were found in Oxisols while the lowest rates were found in Inceptisols. Decreasing conductivity trend was found with increasing depth due to the increase of loamy soils. Variations in the rate of hydraulic conductivity indicated heterogeneity of porous aquifers due to differences in textural and structural characteristics of the soils.

O Grupo Araí, composto por um conjunto de rochas metassedimentares e metavulcânicas, de baixo grau metamórfico, sobreposto à Suíte Aurumina e à Formação Ticunzal, constitui uma sucessão depositada em uma bacia do tipo rifte intracontinental, cuja evolução iniciou antes de 1,77 Ga no Paleoproterozoico. Esse grupo foi subdividido, classicamente, em Formação Arraias (sequência continental) e Formação Traíras (sequência marinha). Entretanto, a análise, compilação e integração dos dados geológicos no que tange à geologia sedimentar e à tectono-estratigrafia mostraram a necessidade de subdividi-lo em quatro unidades: Água Morna, Arraias, Caldas e Traíras. A Formação Água Morna representa um sistema deposicional fluvial entrelaçado, instituído em uma bacia do tipo SAG-intracontinental, no contexto tectônico da fase pré-rifte, representando a Tectonossequência Água Morna submetida a processos de subsidência termal. A Formação Arraias constitui um espesso pacote de sedimentos continentais, subdividida nos membros Cubículo (leques aluviais), Prata (fluvial entrelaçado), Mutum (eólico), Ventura (lacustre) e Buracão (vulcânicas e piroclásticas), que representam a Tectonossequência Arraias e constituem os tratos de sistema da fase ritfe relacionados essencialmente com a subsidência mecânica da bacia. A Formação Caldas compõe a sequência deposicional transicional do Grupo Araí, subdividida em dois membros que constituem um sistema de praia: membro inferior (backshoreeforeshore) e membro superior (shoreface). A Formação Traíras representa a sequência marinha, subdividida nos membros Boqueirão (plataforma siliciclástica dominada por marés), Rio Preto (plataforma siliciclástica dominada por marés) e Rosário (plataforma mista dominada por marés), que constitui a Tectonossequência Traíras desenvolvida no decurso da subsidência flexural. Essa proposta estratigráfica se mostrou bastante funcional, permitindo a realização de correlações regionais entre diferentes áreas de ocorrência do Grupo Araí nos estados de Goiás e Tocantins.

The Araí Group is characterized by a succession of low-grade metassedimentary and metavolcanic rocks that overlaps the Aurumina Suit and the Ticunzal Formation. The related basin fill-succession of the Araí Group was probably deposited in an intracontinental rift, which evolution initiated before 1,77 My in the Paleoproterozoic. Originally this unit was subdivided in the Arraias Formation (continental sequence) and Traíras Formation (marine sequence). However, the analysis, compilation and integration of the geologic data, mainly related to the sedimentary geology and the tectono-stratigraphy, had shown the necessity to formalize four unit subdivisions, including the Água Morna, Arraias, Caldas and Traíras formations. The Água Morna Formation represents a braided river fluvial deposicional system, evolved in an intracontinental SAG basin type, during a pre-rift phase, and representing the Água Morna Tectonosequence submitted to thermal subsidence processes. The Arraias Formation represents a thick package of continental sediments, subdivided in four members: Cubículo (aluvial fans), Prata (braided river), Mutum (aeolian), Ventura (lacustrine) and Buracão (volcanic and pyroclastic), representing the Arraias Tectonosequence, which constitute the infilling of the main rift phase, under mechanic subsidence. The Caldas Formation represents the transitional depositional sequence of the Araí Group, subdivided in two informal members related to beach system: Lower Member (backshore and foreshore) and Upper Member (shoreface). The Traíras Formation represents the marine sequence, subdivided in the Boqueirão Member (mixed platform dominated by tides), Rio Preto Member (siliciclastic platform dominated by tides) and Rosário Member (mixed platform dominated by tides), integrating the Traíras Tectonosequence and developed during flexural subsidence (post rift phase). Here the rewied stratigraphy has shown well functional for mapping and regional correlations in different areas of occurrence of the Araí Group in Central Brazil.

Resumo: Este trabalho se refere a estudos isotópicos para caracterização de um modelo de fluxo proposto para o Distrito Federal. O “Modelo de Duas Superfícies Potenciométricas” foi proposto por Campos & FreitasSilva (1998) e estudado por outros autores. O principal objetivo é aplicar métodos hidroquímicos utilizando-se 18O, 3H e CFC para datar águas subterrâneas. Realizaram-se análises em amostras de águas rasas e profundas em três pontos na bacia do rio Jardim. Para a referida região, os valores δ 18O variam entre -5,71‰ e -5,19‰, os quais equivalem à média global do vapor atmosférico e precipitação nos oceanos. Portanto avalia-se que as águas subterrâneas analisadas não sofreram processos significativos capazes de modificar a composição isotópica. Os valores de trítio (UT) apresentaram-se relativamente elevados para águas rasas, indicando idades mais jovens. As águas do fraturado apresentaram valores mais baixos, associadas a épocas de recargas mais antigas. A avaliação por CFC-11 e CFC-12 corroborou as interpretações com trítio, porém possibilitou uma abordagem quantitativa. Em análises do CFC-12 para o primeiro ponto amostrado (EL1-fraturado e EL2-poroso) obtiveram-se idades aproximadas, associadas ao período de 1990 a 1997. No segundo ponto, as amostras EL3 (fraturado) e EL4 (poroso), apresentaram variação temporal de 20 anos entre as águas analisadas, associadas ao período de 1969 a 1989, respectivamente. As amostras EL5 (poroso) e EL6 (fraturado) também mostraram valores com variação em intervalo de 15 anos para épocas de entradas das águas de precipitação nos aquíferos, associados ao período de 1974 e 1989. O resultado das análises isotópicas confirma a aplicação do modelo hidrogeológico considerado, pois os dois meios avaliados mostram intervalos de tempo que variam de 15 a 20 anos para a infiltração das águas. Esse resultado converge para a existência de dois níveis potenciométricos distintos, uma vez que o retardo para a transferência das águas dos aquíferos rasos para os profundos determina a significativa diferença de idades entre os diferentes meios.

Abstract: This paper refers to hydrochemical studies for a flow model characterization proposed to the Federal District region, Brazil. The “Two Potenciometric Surfaces Model” has been proposed by Campos & FreitasSilva (1988) and studied by other authors. Apply hydrochemical analysis of 18O, 3H e CFC to groundwater dating is the main goal. Isotopic analyses of 18O, 3H and gases CFC has been developed in shallow and deep groundwater samples for tree points located on Jardim River watershed. The δ18O values vary from -5,71‰ to -5,19‰, which is related to global mean atmospheric vapor and ocean rains, it shows that the groundwater was not submitted to significant process able to modify the isotopic composition. The values in tritium units (UT) were relatively high for shallow groundwater, indicating young ages. Groundwater in fracture flow showed low values, indicating old recharge. The CFC-11 e CFC-12 values corroborate the tritium interpretations, and turn feasible the quantitatively evaluation. Analyzing CFC-12 for the first point (EL1 - fracture aquifer and EL2 - shallow groundwater) was obtained similar ages, associated to 1990-1997 period. For the second point, the sample EL3 (fracture) and EL4 (porous), showed temporal variation of 20 years, associated to 1969-1989 period respectively. The values in EL5 (porous) and EL6 (fractured) samples, showed 15 years interval for groundwater entrance in an aquifer, related to 1974-1989 period. The results corroborate the groundwater flow model, considering that two available places exposed time interval between 15 and 20 years for water infiltration. This result converges for an existence of two distinct potenciometric levels, considering the significant age interval related to the required time to shallow groundwater infiltrate to deeper aquifers.

Esse trabalho pretende investigar as potencialidades de recarga, a partir da precipitação, das diferentes classes de regolitos do Distrito Federal. Para tanto, foram realizados ensaios de infiltração "in situ" em 30 pontos situados em diferentes contextos pedológicos, geomorfológicos e geológicos, distribuídos por todo o território do Distrito Federal. Em cada ponto, procurou-se realizar um ensaio em superfície e mais quatro ensaios em profundidades diferentes (50 cm, 100 cm, 150 cm e 200 cm). Entre os principais resultados obtidos são destacados: A associação dos latossolos (sistemas P1, P2 e P3), em função dos valores de condutividade hidráulica vertical relativamente elevados, apresenta as melhores condições de recarga, sendo que nos latossolos desenvolvidos sobre quartzitos e metarritmitos arenosos (sistema P1) foi possível observar um incremento nos valores de condutividade. Cambissolos e saprolitos de rochas metapelíticas (sistema P4) reúnem as piores condições de recarga devido aos menores valores de condutividades hidráulicas obtidas. Existe uma tendência à diminuição da condutividade hidráulica com a profundidade. As variações verticais dos valores de condutividade hidráulica sugerem um condicionamento às texturas e estruturas dos regolitos, tais como a presença de linhas de pedra, horizontes petropliníticos e lateritos degradados ao longo do perfil.

This paper aims to investigate the porous domain recharge susceptibility of the main regolith classes in the Federal District. For this purpose, it was made "in situ" infiltration tests in 30 spots distributed around the Federal District territory, comprising different pedological, geomorphological and geological contexts. In every spot, the intention was to achieve one superficial test in addition to four different depths tests (50 cm, 100cm, 150 cm and 200 cm). Among the main results achieved, it should be stressed: The latossoil association (P1, P2 and P3 systems), in function of the relatively high hydraulic conductivity rates, presents the best recharge conditions, considering the fact that it was observed an increase in the conductivity rates in the latossoils developed from quartzites and sandy metarrythmites (P1 system). Cambissoils and metapelitic saprolites gather the worst recharge conditions due to the lowest hydraulic conductivity rates obtained. It was observed a shrinking conductivity trend as the depth increases. The vertical hydraulic conductivity rates variations suggest a pedological textures and structures conditioning, such as the presence of stone lines, petroplintic horizons and degraded laterites along with the profile.